بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق هدف طراحی سامانه تعلیق غیر فعالی میباشد که بتوان با اضافه کردن آن به خودروهای تجاری و عمومی از آنها در حمل و نقل یک محصول استراتژیک خاص استفاده نمود. بدین منظور یک طرح ابتدایی از یک سیستم جذب کننده ارتعاشات در نرم افزار طراحی میگردد. این سیستم از مجموعهای از فنر های مارپیچ و دمپرهای ویسکوز تشکیل شده است.
با در نظر گرفتن مدل نصف خودرو که شامل حرکت ارتعاشی انتقالی و همچنین عکس العمل حرکت کله زنی خودرو میباشد مدل دینامیکی مسئله با هفت درجه آزادی استخراج و با استفاده از روشهای تحلیلی معادلات حاکم بر مسئله به دست میآید. سپس مدل دینامیکی مسئله حین عبور از روی یک ناهمواری مشخص و با در نظر گرفتن سرعت خودرو به صورت عددی در نرم افزار متلب شبیه سازی شده و اثر پارامترهای ارتعاشی شامل سفتی فنرهای تعلیق و نیز ضرایب میرایی دمپرها بر روی نسبت انتقال در نمودارهای جذر میانگین مربعات پاسخ ها و همچنین نمودارهای حوزه زمان مورد بررسی قرار میگیرد.
نتایج نشان می دهد که اگرچه با افزایش ضریب میرایی دمپرها میتوان ضریب انتقال جابجایی و شتاب به محموله را کاهش داد ولی فضای کاری سیستم تعلیق افزایش یافته و سیستم با نوسانات بیشتری مواجه میشود و زمان رسیدن به پایداری به تاخیر می افتد. همچنین انتخاب فنرهایی با ثابت فنریت نامناسب میتواند ضریب انتقال جابجایی و شتاب وارد به محموله را به گونه ای افزایش دهد که عدم استفاده از سیستم تعلیق مناسب تر باشد.
-1 مقدمه
ارتعاشات از دیدگاههای مختلفی تقسیم بندی میشود .[1] از یک دیدگاه، ارتعاشات به دو نوع ارتعاشات مطلوب و ارتعا شات نامطلوب تق سیم بندی میگردد. ارتعا شات مطلوب، نو ساناتی ه ستند که جهت مقا صدی خاص تولید می شوند، مانند ارتعا شات د ستگاههای انتقال مواد و سرندها.
ارتعا شات نامطلوب، نو ساناتی ه ستند که به صورت ناخوا سته به وجود میآیند مانند ارتعا شات به وجود آمده در خودروها و ما شین آلات صنعتی. در هر حال باید تا حد ممکن از انتقال ارتعاش به دیگر اجزای سیستم دینامیکی جلوگیری کرد. چرا که عدم جلوگیری از انتقال ارتعا شات باعت ایجاد سر و صدا، کاهش عمر قطعات و تخریب بار در حمل و نقل می شود. به و سیله دو روش که روشهای محافظت در مقابل ارتعاشات نامیده میشوند، میتوان اجزای دینامیکی را از هم جدا کرده و از اثرات مخرب ارتعاشات محافظت نمود.
روشهای محافظت در مقابل ارتعاشات شامل روش جذب ارتعاش و روش جداسازی ارتعاش می باشد. در روش جذب ارتعاش با اضافه کردن سیستم مکانیکی دیگری به سیستم مورد نظر و انتخاب پارامترهای آن، ارتعاشات سیستم اصلی کاهش مییابد. سیستمی که به سیستم اصلی متصل میگردد، جذب کننده ارتعا شات نامیده می شود. در روش جدا سازی ارتعا شات با ذخیره کردن و یا تلف کردن آن به و سیله قرار دادن اجزاء ارتجاعی بین سیستم و پایه مرتعش، از سیستم در مقابل ارتعاشات اضافی که از پایه به آن منتقل میشود محافظت میکنند. مسئله اصلی در دو حالت یکسان است کاهش انرژی منتقل شده به سیستم.
سیستم تعلیق ثانویه مورد تحقیق ما مکانیزمی متشکل از المانهای جداساز میباشد، که درحمل و نقل محمولههای ح ساس به شوک و ضربه میتوان از آن ا ستفاده نمود. در این سامانه دو شا سی بر روی هم قرار دارد که بوسیله مجموعه ای از فنرها و دمپرها از هم جدا شده اند. شاسی پایین بر روی خودرو نصب میشود و محموله حساس بر روی شاسی بالایی قرار میگیرد. در اینجا منظور از طراحی سیستم تعلیق تعیین ماتریسهای سختی و میرایی المانهای جداساز برای دست یابی به الگوی ارتعاشی مورد نظر میباشد.
-2 مروری بر تحقیقات انجام شده
در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در زمینه ارتعا شات ناخوا سته نا شی از ناهمواریهای سطح جاده و کاهش اثرات نامطلوب آن روی خودرو صورت گرفته ا ست. پایداری خودرو و کنترل پذیری آن در مواجهه با این ناهمواریها از عوامل مهمی ه ستند که در طراحی دینامیکی خودرو باید مورد توجه قرار گیرند. کاهش تنش خ ستگی و افزایش طول عمر قطعات خودرو نیز از جمله مسائل ضروری هستند که همواره مورد توجه محققان و شرکتهای سازنده خودرو بوده ا ست.
در این را ستا ر ضایی و همکاران در مقاله ای به برر سی تأثیر سرعت خودرو در پا سخ به یک ورودی م شخص ناهمواری جاده پرداخته اند. بدین منظور ابتدا به مدل سازی دینامیکی خودرو پرداخته و مدل ربع خودرو با دو درجه آزادی حین عبور از روی یک ناهمواری ارائه و بررسی شده و نیروهای وارد بر شاسی جلو و عقب حین عبور از ناهمواری محاسبه شده است.
نتایج نشان میدهد هر چه سرعت خودرو در عبور از روی ناهمواری بیشتر باشد، دامنه جابجایی جرم فنربندی شده کمتر بوده و سیستم سریعتر به حالت پایدار میرسد.[2] فخرائی و همکاران در مقاله ای به تحلیل و بررسی اثر حضور سرنشین بر ارتعاشات آشوبناک خودرو پرداخته اند. مدل در نظر گرفته شده برای خودرو به صورت غیرخطی کامل بوده که دارای هفت درجه آزادی ا ست و به ازای هر سرن شین یک درجه آزادی به آن ا ضافه می شود و سپس در هر مرحله اثر ح ضور سرن شینان بر ارتعا شات آ شوبناک خودرو مورد مطالعه قرار میگیرد.
نتایج به د ست آمده ن شان می دهد که با ا ضافه شدن سرن شین به خودرو، تغییرات پی درپی رفتار دینامیکی سیستم و تبدیل رفتارهای دینامیکی منظم به نامنظم در مقایسه با خودروی بدون سرن شین کاهش مییابد. به عبارتی با افزایش جرم سی ستم و به دنبال آن افزایش لختی سی ستم، احتمال خروج از رفتارهای آشوبناک نیز افزایش مییابد.[3] لیو و اینمانٌ یک الگوریتم برنامه نویسی درجه دوم برای مطالعه و طراحی سیستمهای جداسازی ارتعاش ارائه نمودند.
بهینه سازی با توجه به پاسخ گذرای سیستم با مینیمم کردن تابع درجه دوم پا سخ میانگین مربعی شتاب ضربه انجام شده ا ست.[4] نخعی جازٌ و همکاران یک ملاک برای طراحی بهینه سیستمهای که تحت تحریک پایه هستند بر مبنای مینیمم کردن شتاب منتقل شده به تجهیزات ارائه نمودند. در این روش پا سخ میانگین مربعی شتاب منتقل شده در دامنه ای از فرکانس بهینه شده ا ست .[5] الخطیبٍ و همکارانش با ا ستفاده از الگوریتم ژنتیک روالی برای بهینه سازی ارتعاش در سی ستمهای خطی یک درجه آزادی ارائه کرده اند. این روش بر مبنای مینیمم شتاب منتقل شده و جایجایی نسبی منتقل شده در سیستمهای تحت تحریک پایه انجام شده است
-3 مدل سازی دینامیکی مسئله
-1-3 مدل پیشنهادی
به طور کلی بی شتر شوکها و ضربات وارده به خودرو در اثر ناهمواری سطح جاده از نو ع حرکت نو سانی قائم و حرکت چرخ شی حول محور عر ضی خودرو ا ست. از این رو و با توجه به هدف این تحقیق، مدل پی شنهادی مدل ن صف خودرو می با شد تا بتوان تاثیر تحریکات ورودی بر روی خودرو را در دو را ستای قائم و حول محور عر ضی خودرو بررسی کرد
شکل :1 مدل سازی دینامیکی خودرو، سیستم تعلیق ثانویه و محموله حساس
محموله با جرم M1 دارای دو درجه آزادی میبا شد. X1 پا سخ جابجایی آن در را ستای قائم و1 حرکت چرخ شی
آن حول مرکز جرم ا ست. جرم M2 شامل وزن بدنه و شا سی خودرو میبا شدکه شامل دو درجه آزادی ا ست.
حرکت X2 پا سخ جابجایی خودرو در را ستای قائم و 2 حرکت چرخ شی حول محور عر ضی خودرو میبا شد
ممان اینرسی محموله و شاسی خودرو حول مرکز جرم آن است. L4 , L3, L2 , L1 و L5 فاصله نقطه اثر نیروی فنر و دمپر تا مراکز جرم محموله و بدنه خودرو میبا شد.
