بخشی از مقاله
چکیده
در سالهاي اخیر بحث حفظ و ذخیره انرژي در خودرو و راحتی در رانندگی اهمیت زیادي پیدا نموده است.یکی از مسائلی که در مرتفع نمودن این دو مهم تاثیر بسزایی دارد طراحی مناسب سیستم هدایت الکتریکی و انطباق بهینه آن با خودرو می باشد.کار تحقیقاتی حاضر شامل شبیه سازي سیستم هدایت الکتریکی در خودرو با استفاده از نرم افزار مطلب بوده و در راستاي این کار با استفاده از این شبیه سازي چگونگی جبران دو مشکل خلاصی و اصطکاك دنده ها مورد بررسی قرار می گیرد.
-1 مقدمه
امروزه با توجه به پیشرفت هاي جدید در ماشین هاي الکتریکی ، سنسورها و سیستمهاي کنترل،سیستم هدایت الکتریکی - EPS - جایگزین سیستم هدایت هیدرولیکی شده است.در سیستم EPS ،موتور الکتریکی از طریق یک مکانیسم دنده اي به میل فرمان متصل است.سنسورها گشتاور وارد به رل فرمان و موقعیت زاویه اي آن را اندازه می گیرند.سیستم کنترل،اطلاعات سنسورها و سرعت وسیله نقلیه و نرخ تنظیم را دریافت می کند و فرمانهاي عملکرد را به موتور الکتریکی صادر می کند و گشتاور کمکی فرمان ایجاد می شود.سیستم هدایت الکتریکی نسبت به سیستم هدایت هیدرولیکی داراي مزایایی می باشد.
[1]از جمله بهبود در بازدهی سوخت،توانایی تغییر در گشتاور کمکی با تغییر سرعت وسیله نقلیه،توانایی ایجاد گشتاور کمکی حتی وقتی موتور خودرو خاموش است،تجهیزات کمکی و ملحقات ساده تر و کمتر،مشخصه هدایت قابل تنظیم و حذف مایع هیدرولیک.یک سیستم هیدرولیکی بطور پیوسته حتی وقتی که گشتاور کمکی مورد نیاز نیست بار کوچکی را روي موتور خودرو قرار می دهد.اما از آنجا که سیستم EPS تنها زمانی که گشتاور کمکی مورد نیاز است عمل می کند،هیچ انرژي اضافی در حین حرکت مصرف نمی کند،لذا بازدهی سوخت بهبود می یابد.جعبه دنده بخشی از سیستم EPS می باشد مشمل بر چرخ دنده هایی که از یک طرف از طریق یک محور بلند به چرخ هاي خودرو و از طرف دیگر به موتور الکتریکی متصل می باشد.
این دنده ها استاندارد بوده و قابل تغییر نیستند.خلاصی در چرخ دنده ها ،حرکت آزاد داشتن بین جفت شدن دندانه ها است .هنگامیکه می خواهیم خلاصی را اندازه بگیریم یا محاسبه کنیم ، بهتر است تعریف معینی از مقدار فضاي بین دندانه ها و ضخامت هر دندانه را داشته باشیم ،یعنی آنرا بصورت مقداري که یک دندانه فضا اشغال می کند بصورت ضخامتی از یک درگیر کردن دندانه در نظر بگیریم.هدف از این کار،حفظ دندانه ها در مقابل به هم فشردگی است.
یک دندانه از چرخ دنده ها نمی تواند در دو طرف برخورد داشته باشد.بدون خلاصی،سیستم ممکن است دچارنویز،اضافه بار،اضافه گرما شده و کل سیستم از کار بیفتد.در یک سیستم درگیر کردن محکم چرخ دنده ها امکان روانسازي درست بین چرخ دنده ها را ندارد و این تاثیر منفی در کل سیستم داشته که با افزایش تلفات توان و صداي چرخ دنده ها همراه می باشد.اضافه گرما بین چرخ دنده ها نیز بسیار نامطلوب است چون باعث صدمه دیدن آنها می شود. اصطکاك در هر کاري که افراد انجام می دهند اثر می گذارد ، در مقابل حرکت مقاومت می کند و هنگامیکه فرد می خواهد به طرفی حرکت کند ، ظاهر می شود.اصطکاك در هر سیستم مکانیکی وجود دارد و نقش کلیدي در طراحی یک سیستم کنترل دارد.
راندمان یک سیستم تا حد زیادي تحت تاثیر مقدار اصطکاك سیستم است.قوانین مربوط به اصطکاك در فهم چگونگی کارکرد سیستم نقش کلیدي دارند.اولین قانون بیان می کند که براي فشار کم،اصطکاكمستقیماً متناسب با فشار نرمال است. با افزایش فشار،اصطکاك در سطح زیرین افزایش می یابد تا جایی که به حداکثر مقدار برسد.در این حالت اصطکاك به حداکثر می رسد و دو سطح به هم وصل می شوند.
دومین قانون بیان می کند که اصطکاك بر اساس فشار بین دو سطح در تماس ، تعیین می شود و مستقل از اندازه سطح است.سومین قانون می گوید در سرعت هاي خیلی پایین ، اصطکاك مستقل از سرعت دو سطح در تماس است.با افزایش سرعت،اصطکاك کاهش می یابد چون سرعت و اصطکاك نسبت عکس دارند.لذا براي جبران دو مشکل اصلی خلاصی و اصطکاك چرخ دنده ها بایستی از طریق وسایلی خارج از سیستم جعبه دنده براي مهار این دو مشکل اقدام نمود.در این مقاله روش جبران سازي اصطکاك و خلاصی چرخ دنده ها با استفاده از شبیه سازي سیستم هدایت الکتریکی با نرم افزار مطلب بحث می شود.
-2 سیستم هدایت الکتریکی
سیستم هدایت خودرو با توان الکتریکی،یک سیستم تمام الکتریکی و مستقل از موتور خودرو می باشد.این سیستم در مقایسه با فرمان هاي هیدرولیکی ، فاقد لوازم جانبی از قبیل پمپ هیدرولیکی و لوله هاي مربوطه،تسمه،وسایل هیدرولیکی و غیره می باشد.در این سیستم از یک موتور الکتریکی به صورت کمکی به نحوي استفاده می شود که یک توان کمکی براي هدایت خودرو ایجاد شود.سیستم EPS از سه قسمت اساسی زیر تشکیل شده است که به سیستم فرمان مکانیکی اضافه می شود:-1 سنسورها - گشتاور،موقعیت،سرعت - . -2 موتور الکتریکی. -3 واحد کنترل.سیستم EPS - شکل - 1 به این صورت عمل می کند که ابتدا سنسور گشتاور ، گشتاور وارد به رل فرمان از طریق راننده را حس نموده،آن را به صورت سیگنال یا سیگنالهایی به قسمت کنترل کننده ارسال می کند.
