Original title: Návrh tvarových pružných členů pro mechanické rezonátory
Translated title: Design of shaped springs for mechanical resonators
Authors: Ševčík, Jakub ; Kšica, Filip (referee) ; Hadaš, Zdeněk (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2023
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Táto bakalárska práca sa zaoberá návrhom tvarového pružného členu pre mechanické rezonátory. Takto navrhnutý člen by mohol nájsť uplatnenie ako časť sústavy vibračného generátora. Vibračné generátory nájdu svoje uplatnenie pri napájaní senzorov, ku ktorým nie je jednoduché priviesť zdroj elektrickej energie ako je to najmä vo vlakovej doprave, konkrétne pri monitorovaní stavu koľají. Táto práca ponúka prehľad súčasných konštrukcií vibračných generátorov, z ktorého čerpá inšpiráciu pri následnej tvorbe samotnej pružnej časti mechanického rezonátoru. Následne je tvorená vhodná konštrukcia pre správne fungovanie rezonátora pri frekvenciách 15 až 50 Hz. Pri tvorbe je braný ohľad na výrobu pomocou laserového rezania a 3D tlače. Následne sú vytvorené dve verzie, kde prvá je vhodná na pre laserové rezanie a druhá je vhodná pre 3D tlač. Takto navrhnuté pružné časti sú následne kinematický budené a je zisťovaná ich maximálna výchylka pri rezonančnej frekvencii pomocou programu Ansys a Simulink. Ako posledné bola vyrobená pružina vhodná pre 3D tlač. Bola zistená jej maximálna výchylka a taktiež jej maximálny generovaný výkon. Pri zrýchlení 1 m/s2 dosahuje sústava výchylku 0,5 mm a generovaný výkon je v tomto prípade 0,035 mW. S narastajúcim zrýchlením sa môžu hodnoty výkonu dostáť až na úroveň 0,8 mW. This bachelor's thesis deals with the design of a structural flexible member for mechanical resonators. Such designed member could find application as part of a vibration generator system. Vibration generators are used to power sensors where it is not easy to supply electrical energy, especially in railway transportation, specifically in monitoring the condition of tracks. This thesis provides an overview of current constructions of vibration generators, drawing inspiration for the subsequent design of the flexible component of the mechanical resonator. Subsequently, a suitable construction is created to ensure proper functioning of the resonator at frequencies ranging from 15 to 50 Hz. The design takes into account the manufacturing process using laser cutting and 3D printing. Two versions are created, where the first is suitable for laser cutting, and the second is suitable for 3D printing. The designed flexible components are then kinematically excited, and their maximum deflection at the resonant frequency is determined using the Ansys and Simulink software. Lastly, a spring suitable for 3D printing is manufactured. Its maximum deflection and the maximum generated power are determined. At an acceleration of 1 m/s2, the system achieves a deflection of 0.5 mm, and the generated power in this case is 0.035 mW. With increasing acceleration, the pover values can reach up to 0.8 mW.
Keywords: 3D printing; Ansys; Electromagnetic induction; Matlab; Mechanical resonator; Simulink; Spring; Stiffness; Vibration harvester; 3D tlač; Ansys; Elektromagnetická indukcia; Matlab; Mechanický rezonátor; Pružina; Simulink; Tuhosť; Vibračný zberač

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/211758

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-530029


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses