فرمت فایل word: (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات : 50 صفحه
چکیده
این تحقیق با ارائه مدل ارتعاشی غیرخطی و جامع از دسته موتورهای هیدرولیکی سعی بر ارائه مدل ریاضی کاملی جهت پیشبینی صحیح رفتار سیستم دارد. مدل ریاضی سیستم، مدلی غیرخطی بر مبنای پارامترهای متمرکز تعریفشده میباشد. بدین منظور ابتدا معادله کوپله مومنتوم جامع سیستم استخراج شده است. جهت استخراج معادلات مومنتوم از معادلات حاکم بر سیال و از مفاهیم مکانیک محیط پیوسته استفاده شده و مکانیزم سوییچینگ دیکاپلر نیز با استفاده از تابع نمایی آرکتانژانت در مدل وارد شده است. در ادامه، با روش انتگرالگیری عددی، پاسخ زمانی سیستم در فرکانسها و دامنههای تحریک استاندارد بررسی شده است. مدل توانایی توجیه رفتار غیرخطی دسته موتورهای هیدرولیکی را در فرکانسهای زیاد تحریک، داراست. همچنین علاوه بر نواحی غیرخطی شناخته شده, ناحیه ارتعاشی دیگری نیز شناسایی شده است که منجر به غیرخطی شدن رفتار سیستم میشود. نتایج حاضر اصلاح ارزشمندی بر مدلهای موجود با بکارگیری کامل پارامترهای غیرخطی و معادله مومنتوم جامع سیستم میباشد و رفتار غیرخطی پیشبینیشده با نتایج آزمایشگاهی تطابق بیشتری دارد.
1- مقدمه
امروزه جهت بهبود عملکرد ارتعاشی خودرو از نسل جدیدی از دسته موتورها به نام دسته موتورهای هیدرولیکی جهت کاهش ارتعاشات نامطلوب وارد بر سرنشین (ناشی از نامیزانی موتور و ناهمواری جاده) استفاده میشود. تغییرپذیری مشخصه های ارتعاشی سیستم در دامنه و فرکانسهای تحریک متفاوت وارد بر موتور خودرو، عامل اصلی محبوبیت این دسته موتورهای خودتنظیم میباشد. تعیین چگونگی تغییر مشخصههای سیستم دسته موتور هیدرولیکی مستلزم تعیین پاسخ گذرای سیستم و نحوه تغییرات سختی، دمپینگ و لختی اجزاء منعطف سیستم شامل لاستیک، محفظهها و سیال میان محافظ نسبت به زمان می باشد.
خودروسازان متوجه دو نوع کلی ارتعاشات نامطلوب وارد بر اتومبیل شدهاند. اولین منبع، خروج از مرکزی موتور میباشد و شامل فرکانسهای 25 تا 200 هرتز با دامنه تحریک کمتر از 3/0 میلیمتر می باشد ]1[. دومین منبع تحریک از ورودی های ناشی از ناهمواریهای جاده و گشتاور موتور در شتابگیری های ناگهانی نتیجه می شود. پستی و بلندی و موانع جاده، نوعی اغتشاش را از طریق سیستم تعلیق به بدنه موتور اعمال می کند، در حالی که شتابگیری های شدید باعث اعمال گشتاور زیادی به موتور و درنتیجه اثر آن بر دسته موتورها می شود. فرکانس تحریک این منبع زیر 30 هرتز و دامنه آن بالای 3/0 میلیمتر می باشد ]1[. به طور کل می توان شرایط اعمالی بار را از دیدگاه نویز و ارتعاشات به دو دسته تقسیم کرد:
- شرایطی که طی آن ارتعاشاتی با فرکانس کم و دامنه ارتعاشی زیاد به موتور اعمال می شود و معمولا شرایط جاده، شتابگیری سریع، ترمزهای ناگهانی و تعویض دنده از جمله عوامل ایجاد این نوع می باشند.
- ارتعاشات ثانویه که در حین روشن بودن ماشین همواره بر موتور اعمال می شوند، ارتعاشاتی با مقادیر فرکانسی زیاد و دامنه بسیار کم می باشند. میزان خروج از مرکزی موتور مهمترین عامل ایجاد این نوع می باشد.
درنتیجه اتومبیل به منظور رفع آسیبهای ناشی از دو نوع ارتعاش فوق نیاز به دو نوع دسته موتور، با عملکرد متفاوت دارد: یکی با سختی و میرایی زیاد برای ارتعاش نوع اول که به نام جاذب شوک (shock absorber) شناخته میشود و دیگری با سختی و میرایی کم برای نوع دوم که به نام جداساز ارتعاشی (Isolator) نامیده میشود. پس مشخصههای یک دسته موتور ایدهآل بستگی به شرایط دامنه و فرکانس تحریک دارد. یک دسته موتور لاستیکی (معمولی) با مشخصه های خطی نمیتواند دو هدف فوق را ارضا کند. میتوان چنین استنباط نمود که یک دسته موتور ایدهآل سیستمی است که دارای میرایی و سختی غیرخطی وابسته به شرایط دامنه و فرکانس تحریک باشد. درنتیجه سختی دینامیکی یک دسته موتور ایدهآل بایستی تا حدودی از نمودار شکل 1 تبعیت کند]1[. همانطور که دیده میشود در فرکانسهای کم نیاز به دمپینگ زیادی به منظور جلوگیری از bounce خودرو (نوعی حرکت عمودی ناگهانی در راستای محور کف تا سقف خودرو) و حفظ پایداری راندن میباشد. به همین ترتیب در فرکانسهای زیاد برای جداسازی ارتعاشی مطلوب نیاز به دمپینگ کم میباشد تا به موتور لطمه ای وارد نشود. دسته موتور هیدرولیکی چنین شرایطی را برای ایده آل سازی یک دسته موتور فراهم می سازد.
پیشبینی رفتار این سیستم در بازه فرکانس و دامنه تحریک استاندارد به دلیل عملکرد غیرخطی آن از اهمیت بسیاری برخوردار است و تاکنون مطالعات متعددی در این زمینه صورت گرفته است. مطالعه و طراحی یک سیستم جامع جهت جداسازی ارتعاشی موتور در بازه گستردهای از فرکانس و دامنه تحریک توسط Brach و Haddow [1] انجام شدهاست.
Kim و Singh [2] در یک تحقیق جامع، پارامترهای وابسته به زمان را در دسته موتور هیدرولیکی شناسایی و معرفی کردهاند. آنها همچنین مدلی از این سیستمها را با قابلیت تغییرپذیری و کنترل اجزاء، بعنوان دسته موتورهای گذرا و انطباقپذیر پیشنهاد نمودهاند.
Golnaraghi و Nakhaie [3] در یک مطالعه عددی نشان دادهاند که یک مدل غیرخطی ساده، تا حد خوبی مشخصات سوییچینگ دیکاپلر را نشان میدهد. اما این مرجع از پیشبینی دقیق رفتار دیکاپلر ناتوان است.
تحقیق درباره شبیه سازی جامع دینامیکی غیرخطی دسته موتورهای هیدرولیکی
