|
|
Ball screw testing
Kukliš, Richard ; Jaroš, Aleš (oponent) ; Fiala, Zdeněk (vedoucí práce)
The main goal was to design a test rig and create a methodology for evaluating the measured data from the life tests of linear motion systems with ball screws. The first part is the research of basic knowledge about ball screws, which are important for understanding the behavior of the entire ball screw motion system and methods created from previous experiments on similar issues. The next part of the thesis is directed at the design and selection of individual parts and sensors for the testing rig. The methodology is based on the evaluation of measured parameters describing the condition of the tested ball screw and it includes verification of the functionality of the test rig from the first measured data.
|
|
|
Modelování vibrací pohonných jednotek aplikací virtuálních prototypů
Prokop, Aleš ; Bauer, František (oponent) ; Dundálek, Radim (oponent) ; Novotný, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou snižování vibrací pohonných jednotek se zaměřením na převodová ústrojí. Tyto celky v závislosti na účelu užití sestávají z velkého množství tvarově složitých komponent vyžadujících pro bezproblémový a tichý chod souhru několika vlastností, jež je nutné stanovit už při konstrukčním návrhu. Mezi nejvýznamnější patří například správně navržený tvar ozubení a s ním související předepsaná přesnost výroby. Z podstaty funkce a účelu užití převodových ústrojí vyplývá poměrně široký rozsah provozních otáček a přenášených zatížení, které v kombinaci s nevhodně zvoleným parametrem řetězce mohou způsobovat řadu problémů. Mezi nejvýznamnější patří vznik vibrací při záběru ozubení a s nimi související hluk, přičemž existuje více mechanizmů vzniku těchto kmitání. I při užití nejmodernějších trendů v oblasti vývoje ozubení, kdy je jejich tvar uzpůsobován a vyvíjen přímo pro daný rozsah zatížení, nelze vznik výše uvedených nerovnoměrností chodu zcela omezit, proto je nutné již při návrhu zároveň přistoupit k eliminaci přenosových cest, jimiž se vibrace šíří na další součásti, do uložení či na povrch struktur. Člověk vnímá tento děj v podobě vibrací a hluku, či změnou teploty v okolí. Se zvyšující se úrovní komfortu a množstvím dopravních prostředků je snahou snížení vibrací a hluku strojních součástí, převodovek nevyjímaje. K posouzení správnosti navržené převodovky se využívají především technické experimenty, které však jsou značně časově a finančně náročné. Z tohoto důvodu je nutné vyvinout postup, jenž využívá jak numerických simulací, tak i experimentálního přístupu, avšak spojuje klady obou přístupů, zejména časovou a finanční úsporu a porovnatelnost výsledků. Za tímto účelem je navržen a fyzicky vyhotoven experimentální stav spolu s jednostupňovou převodovkou umožňující variabilní uspořádání z hlediska změny převodového poměru. Převodovka je podrobena jak numerickým simulacím různé úrovně složitosti, tak i technickému experimentu. Dále je vytvořen univerzální virtuální prototyp v Multibody systému ADAMS, který zohledňuje vliv několika klíčových parametrů z hlediska správné funkce, jako je osová vzdálenost ozubených kol, boční vůle v ozubení, tuhost záběru ozubení, tuhost uložení hřídelů (ložisek) a modální vlastnosti hřídelů a skříně převodovky. V neposlední řadě je zde zakomponován i vliv nevývahy či nerovnoměrnosti otáček vstupního hřídele. Poslední část práce je věnována stručnému popisu aplikace popsané metodiky modelování vibrací na traktorovou převodovku.
|
|
|
Fault-Tolerant Control of a Flux-switching Permanent Magnet Synchronous Machine
Aboelhassan, Mustafa Osman Elrayah ; Singule, Vladislav (oponent) ; Skala, Bohumil (oponent) ; Skalický, Jiří (vedoucí práce)
It has become clear that the most successful design approach involves a multiple phase drive in which each phase may be regarded as a single-module. The operation of any one module must have minimal impact upon the others, so that in the event of that module failing the others can continue to operate unaffected. The modular approach requires that there should be minimal electrical, magnetic and thermal interaction between phases of the drive. Flux-Switching permanent magnet synchronous machines (FS-PMSM) have recently emerged as an attractive machine type virtue of their high torque densities, simple and robust rotor structure and the fact that permanent magnets and coils are both located on the stator. Flux-switching permanent magnet (FS-PMSM) synchronous machines are a relatively new topology of stator PM brushless machine. They exhibit attractive merits including the large torque capability and high torque (power) density, essentially sinusoidal back-EMF waveforms, as well as having a compact and robust structure due to both the location of magnets and armature windings in the stator instead of the rotor as those in the conventional rotor-PM machines. The comparative results between a FS-PMSM and a traditional surface-mounted PM (SPM) motor having the same specifications reveal that FS-PMSM exhibits larger air-gap flux density, higher torque per copper loss, but also a higher torque ripple due to cogging -torque. However, for solely permanent magnets excited machines, it is a traditional contradiction between the requests of high torque capability under the base-speed (constant torque region) and wide speed operation above the base speed (constant power region) especially for hybrid vehicle applications. A novel fault-tolerant FS-PMSM drive topology is presented, which is able to operate during open- and short-circuit winding and converter faults. The scheme is based on a dual winding motor supplied from two separate vector-controlled voltage-sourced inverter drives. The windings are arranged in a way so as to form two independent and isolated sets. Simulation and experimental work will detail the driver’s performance during both healthy- and faulty- scenarios including short-circuit faults and will show the drive robustness to operate in these conditions. The work has been published in ten conference papers, two journal papers and a book chapter, presenting both the topology of the drive and the applied control schemes, as well as analysing the fault-tolerant capabilities of the drive.
|
|
|
Testování dlouhodobé přesnosti a opakovatelnosti lineárních polohovacích zařízení
Konečný, Mikuláš ; Šubrt, Kamil (oponent) ; Houška, Pavel (vedoucí práce)
Měření skutečných vlastností lineárních polohovacích mechanismů je důležitou součástí jejich návrhu. Umožňuje důkladně porozumět klíčovým prvkům, které mohou být zdrojem nepřesného polohování. Tato práce má za úkol ve spolupráci s firmou Thermo Fisher Scientific Brno s.r.o. připravit a otestovat jedno z jejich zařízení. Jedná se o jednoosý manipulátor, který pohybuje s různými detektory v komoře skenovacího elektronového mikroskopu. Test se týká zejména vlastností anti-backlash matic a jejich vlivu na přesnost a opakovatelnost.
|
|
|
Výpočtové modelování dynamiky převodových ústrojí
Švub, Pavel ; Řehák, Kamil (oponent) ; Prokop, Aleš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá sestavením výpočtového modelu převodovky v softwaru Matlab, hlavním cílem práce je analýza dynamických zatížení vznikajících při provozu převodovky. Práce rozebírá nejdůležitější zdroje silových účinků v převodových ústrojích jako je boční vůle ozubení, tuhost záběru ozubení, tuhosti ložisek a hřídelů. Dále shrnuje základní matematické modely využívané k modelování dynamiky ozubených převodů. S využitím těchto poznatků je sestaven vlastní model dvouhřídelové převodovky s možností změny převodových stupňů. Pro řazení těchto stupňů je využita synchronizace s pružně omezenou silou. Tento model je poté podroben různým zatěžovacím stavům, a je sledována odezva jednotlivých komponent, jako je síla v ozubení, zatížení ložisek, nebo velikost chyby převodu.
|
|
|
Ball screw testing
Kukliš, Richard ; Jaroš, Aleš (oponent) ; Fiala, Zdeněk (vedoucí práce)
The main goal was to design a test rig and create a methodology for evaluating the measured data from the life tests of linear motion systems with ball screws. The first part is the research of basic knowledge about ball screws, which are important for understanding the behavior of the entire ball screw motion system and methods created from previous experiments on similar issues. The next part of the thesis is directed at the design and selection of individual parts and sensors for the testing rig. The methodology is based on the evaluation of measured parameters describing the condition of the tested ball screw and it includes verification of the functionality of the test rig from the first measured data.
|
|
|
Modelování vibrací pohonných jednotek aplikací virtuálních prototypů
Prokop, Aleš ; Bauer, František (oponent) ; Dundálek, Radim (oponent) ; Novotný, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou snižování vibrací pohonných jednotek se zaměřením na převodová ústrojí. Tyto celky v závislosti na účelu užití sestávají z velkého množství tvarově složitých komponent vyžadujících pro bezproblémový a tichý chod souhru několika vlastností, jež je nutné stanovit už při konstrukčním návrhu. Mezi nejvýznamnější patří například správně navržený tvar ozubení a s ním související předepsaná přesnost výroby. Z podstaty funkce a účelu užití převodových ústrojí vyplývá poměrně široký rozsah provozních otáček a přenášených zatížení, které v kombinaci s nevhodně zvoleným parametrem řetězce mohou způsobovat řadu problémů. Mezi nejvýznamnější patří vznik vibrací při záběru ozubení a s nimi související hluk, přičemž existuje více mechanizmů vzniku těchto kmitání. I při užití nejmodernějších trendů v oblasti vývoje ozubení, kdy je jejich tvar uzpůsobován a vyvíjen přímo pro daný rozsah zatížení, nelze vznik výše uvedených nerovnoměrností chodu zcela omezit, proto je nutné již při návrhu zároveň přistoupit k eliminaci přenosových cest, jimiž se vibrace šíří na další součásti, do uložení či na povrch struktur. Člověk vnímá tento děj v podobě vibrací a hluku, či změnou teploty v okolí. Se zvyšující se úrovní komfortu a množstvím dopravních prostředků je snahou snížení vibrací a hluku strojních součástí, převodovek nevyjímaje. K posouzení správnosti navržené převodovky se využívají především technické experimenty, které však jsou značně časově a finančně náročné. Z tohoto důvodu je nutné vyvinout postup, jenž využívá jak numerických simulací, tak i experimentálního přístupu, avšak spojuje klady obou přístupů, zejména časovou a finanční úsporu a porovnatelnost výsledků. Za tímto účelem je navržen a fyzicky vyhotoven experimentální stav spolu s jednostupňovou převodovkou umožňující variabilní uspořádání z hlediska změny převodového poměru. Převodovka je podrobena jak numerickým simulacím různé úrovně složitosti, tak i technickému experimentu. Dále je vytvořen univerzální virtuální prototyp v Multibody systému ADAMS, který zohledňuje vliv několika klíčových parametrů z hlediska správné funkce, jako je osová vzdálenost ozubených kol, boční vůle v ozubení, tuhost záběru ozubení, tuhost uložení hřídelů (ložisek) a modální vlastnosti hřídelů a skříně převodovky. V neposlední řadě je zde zakomponován i vliv nevývahy či nerovnoměrnosti otáček vstupního hřídele. Poslední část práce je věnována stručnému popisu aplikace popsané metodiky modelování vibrací na traktorovou převodovku.
|
|
|
Fault-Tolerant Control of a Flux-switching Permanent Magnet Synchronous Machine
Aboelhassan, Mustafa Osman Elrayah ; Singule, Vladislav (oponent) ; Skala, Bohumil (oponent) ; Skalický, Jiří (vedoucí práce)
It has become clear that the most successful design approach involves a multiple phase drive in which each phase may be regarded as a single-module. The operation of any one module must have minimal impact upon the others, so that in the event of that module failing the others can continue to operate unaffected. The modular approach requires that there should be minimal electrical, magnetic and thermal interaction between phases of the drive. Flux-Switching permanent magnet synchronous machines (FS-PMSM) have recently emerged as an attractive machine type virtue of their high torque densities, simple and robust rotor structure and the fact that permanent magnets and coils are both located on the stator. Flux-switching permanent magnet (FS-PMSM) synchronous machines are a relatively new topology of stator PM brushless machine. They exhibit attractive merits including the large torque capability and high torque (power) density, essentially sinusoidal back-EMF waveforms, as well as having a compact and robust structure due to both the location of magnets and armature windings in the stator instead of the rotor as those in the conventional rotor-PM machines. The comparative results between a FS-PMSM and a traditional surface-mounted PM (SPM) motor having the same specifications reveal that FS-PMSM exhibits larger air-gap flux density, higher torque per copper loss, but also a higher torque ripple due to cogging -torque. However, for solely permanent magnets excited machines, it is a traditional contradiction between the requests of high torque capability under the base-speed (constant torque region) and wide speed operation above the base speed (constant power region) especially for hybrid vehicle applications. A novel fault-tolerant FS-PMSM drive topology is presented, which is able to operate during open- and short-circuit winding and converter faults. The scheme is based on a dual winding motor supplied from two separate vector-controlled voltage-sourced inverter drives. The windings are arranged in a way so as to form two independent and isolated sets. Simulation and experimental work will detail the driver’s performance during both healthy- and faulty- scenarios including short-circuit faults and will show the drive robustness to operate in these conditions. The work has been published in ten conference papers, two journal papers and a book chapter, presenting both the topology of the drive and the applied control schemes, as well as analysing the fault-tolerant capabilities of the drive.
|
host ::
RSS.