|
|
Ball screw testing
Kukliš, Richard ; Jaroš, Aleš (referee) ; Fiala, Zdeněk (advisor)
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.
|
|
|
Powertrain Vibration Modelling using Virtual Prototypes
Prokop, Aleš ; Bauer, František (referee) ; Dundálek, Radim (referee) ; Novotný, Pavel (advisor)
This work deals with the matter of powertrain vibration reduction, focusing on the transmission. These units, depending on the purpose of utilization, consist of a high number of dimensionally complex components. These need to possess features, selected already in the design phase, which would guarantee smooth and quiet operation. A properly designed tooth profile and the related specified accuracy of manufacturing are one of the most important features. The basic function and the purpose of transmissions application indicate a relatively wide range of operating speeds and transmitted loads. Moreover, combination of both loading with improperly designed string’s parameter can cause a number of various problems. The vibration initiation with related noise from gear mesh belong to the most significant sources of issues. There are multiple mechanisms of oscillation initiation. Even when using the latest trends in the development of teeth, when their shape is upgraded and developed to meet specifically given load range, the above mentioned irregularity of transferred torque cannot be completely eliminated. Therefore, it is necessary, already in the design phase, to eliminate the transmission paths by which are vibrations transmitting to other components. People perceive this action in the form of vibration, noise, or temperature change in the surroundings. With the increasing comfort levels and number of produced vehicles the reduction of vibration and noise of machinery parts becomes stricter, including gears. The experimental approach is primarily used to assess the accuracy of designed gearboxes, but it is a very expensive and a time consuming method. Therefore, it is necessary to develop a process that utilizes both numerical simulation and experimental approach but also combines the advantages of both, particularly time and cost savings and comparability of results. For this purpose, the experimental gearbox is designed and manufactured including the single-stage gear enabling variable configurations in terms of the ratio change. The gearbox is subjected to numerical simulation of different complexity levels, as well as technical experiment. Furthermore, the universal virtual prototype in Multi-Body System ADAMS is created, which reflects the impact of several key parameters for proper functionality, such as axial distance, backlash, gear mesh stiffness, shaft mounting stiffness (bearings) and modal properties of the shafts and gearbox housing. Last but not least, the impact of imbalance or irregularity of input shaft speed is incorporated. The last part focuses on a brief description of the application of the presented methodology – modelling of vibrations on the tractor gearbox.
|
|
|
Fault-Tolerant Control of a Flux-switching Permanent Magnet Synchronous Machine
Aboelhassan, Mustafa Osman Elrayah ; Singule, Vladislav (referee) ; Skala, Bohumil (referee) ; Skalický, Jiří (advisor)
Je jasné, že nejúspěšnější konstrukce zahrnuje postup vícefázového řízení, ve kterém každá fáze může být považována za samostatný modul. Provoz kterékoliv z jednotek musí mít minimální vliv na ostatní, a to tak, že v případě selhání jedné jednotky ostatní mohou být v provozu neovlivněny. Modulární řešení vyžaduje minimální elektrické, magnetické a tepelné ovlivnění mezi fázemi řízení (měniče). Synchronní stroje s pulzním tokem a permanentními magnety se jeví jako atraktivní typ stroje, jejíž přednostmi jsou vysoký kroutící moment, jednoduchá a robustní konstrukce rotoru a skutečnost, že permanentní magnety i cívky jsou umístěny společně na statoru. FS-PMSM jsou poměrně nové typy střídavého stroje stator-permanentní magnet, které představují významné přednosti na rozdíl od konvenčních rotorů - velký kroutící moment, vysoký točivý moment, v podstatě sinusové zpětné EMF křivky, zároveň kompaktní a robustní konstrukce díky umístění magnetů a vinutí kotvy na statoru. Srovnání výsledků mezi FS-PMSM a klasickými motory na povrchu upevněnými PM (SPM) se stejnými parametry ukazuje, že FS-PMSM vykazuje větší vzduchové mezery hustoty toku, vyšší točivý moment na ztráty v mědi, ale také vyšší pulzaci díky reluktančnímu momentu. Pro stroje buzené permanentními magnety se jedná o tradiční rozpor mezi požadavkem na vysoký kroutící moment pod základní rychlostí (oblast konstantního momentu) a provozem nad základní rychlostí (oblast konstantního výkonu), zejména pro aplikace v hybridních vozidlech. Je předložena nová topologie synchronního stroje s permanentními magnety a spínaným tokem odolného proti poruchám, která je schopná provozu během vinutí naprázdno a zkratovaného vinutí i poruchách měniče. Schéma je založeno na dvojitě vinutém motoru napájeném ze dvou oddělených vektorově řízených napěťových zdrojů. Vinutí jsou uspořádána takovým způsobem, aby tvořila dvě nezávislé a oddělené sady. Simulace a experimentální výzkum zpřesní výkon během obou scénářů jak za normálního provozu, tak za poruch včetně zkratových závad a ukáží robustnost pohonu za těchto podmínek. Tato práce byla publikována v deseti konferenčních příspěvcích, dvou časopisech a knižní kapitole, kde byly představeny jak topologie pohonu a aplikovaná řídící schémata, tak analýzy jeho schopnosti odolávat poruchám.
|
|
|
Long-term accuracy and repeatability testing of linear positioning devices
Konečný, Mikuláš ; Šubrt, Kamil (referee) ; Houška, Pavel (advisor)
Measuring the real performance of a linear motion actuators plays an important role in their design. It enables a thorough understanding of key elements of its design, which might cause unprecise actuation. This paper in cooperation with Thermo Fisher Scientific Brno s.r.o. aims to test one of its devices. The device is a single axis linear actuator that moves several different detectors inside a scanning electron microscope chamber. The main goal of experimental measurements is to evaluate the performance of anti-backlash nuts and their impact on precision and repeatability.
|
|
|
Computational Modelling of the Transmission Dynamic Behaviour
Švub, Pavel ; Řehák, Kamil (referee) ; Prokop, Aleš (advisor)
This thesis focuses on constructing a computational model of a gearbox using Matlab software, with the main objective of analysing the dynamic loads that occur during gearbox operation. The thesis examines the most important sources of dynamic forces in gear mechanisms, such as gear backlash, gear mesh stiffness, bearing stiffness, and shaft stiffness. Furthermore, it provides an overview of basic mathematical models used for modelling the dynamics of gear transmissions. Based on these findings, a custom model of a two-shaft gearbox is developed, which also allow gear shifting. Synchronization with a flexibly limited force is utilized for gear shifting. This model is then subjected to various loading conditions to monitor the response of individual components, including gear forces, bearing loads, and the magnitude of transmission error.
|
|
|
Ball screw testing
Kukliš, Richard ; Jaroš, Aleš (referee) ; Fiala, Zdeněk (advisor)
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.
|
|
|
Powertrain Vibration Modelling using Virtual Prototypes
Prokop, Aleš ; Bauer, František (referee) ; Dundálek, Radim (referee) ; Novotný, Pavel (advisor)
This work deals with the matter of powertrain vibration reduction, focusing on the transmission. These units, depending on the purpose of utilization, consist of a high number of dimensionally complex components. These need to possess features, selected already in the design phase, which would guarantee smooth and quiet operation. A properly designed tooth profile and the related specified accuracy of manufacturing are one of the most important features. The basic function and the purpose of transmissions application indicate a relatively wide range of operating speeds and transmitted loads. Moreover, combination of both loading with improperly designed string’s parameter can cause a number of various problems. The vibration initiation with related noise from gear mesh belong to the most significant sources of issues. There are multiple mechanisms of oscillation initiation. Even when using the latest trends in the development of teeth, when their shape is upgraded and developed to meet specifically given load range, the above mentioned irregularity of transferred torque cannot be completely eliminated. Therefore, it is necessary, already in the design phase, to eliminate the transmission paths by which are vibrations transmitting to other components. People perceive this action in the form of vibration, noise, or temperature change in the surroundings. With the increasing comfort levels and number of produced vehicles the reduction of vibration and noise of machinery parts becomes stricter, including gears. The experimental approach is primarily used to assess the accuracy of designed gearboxes, but it is a very expensive and a time consuming method. Therefore, it is necessary to develop a process that utilizes both numerical simulation and experimental approach but also combines the advantages of both, particularly time and cost savings and comparability of results. For this purpose, the experimental gearbox is designed and manufactured including the single-stage gear enabling variable configurations in terms of the ratio change. The gearbox is subjected to numerical simulation of different complexity levels, as well as technical experiment. Furthermore, the universal virtual prototype in Multi-Body System ADAMS is created, which reflects the impact of several key parameters for proper functionality, such as axial distance, backlash, gear mesh stiffness, shaft mounting stiffness (bearings) and modal properties of the shafts and gearbox housing. Last but not least, the impact of imbalance or irregularity of input shaft speed is incorporated. The last part focuses on a brief description of the application of the presented methodology – modelling of vibrations on the tractor gearbox.
|
|
|
Fault-Tolerant Control of a Flux-switching Permanent Magnet Synchronous Machine
Aboelhassan, Mustafa Osman Elrayah ; Singule, Vladislav (referee) ; Skala, Bohumil (referee) ; Skalický, Jiří (advisor)
Je jasné, že nejúspěšnější konstrukce zahrnuje postup vícefázového řízení, ve kterém každá fáze může být považována za samostatný modul. Provoz kterékoliv z jednotek musí mít minimální vliv na ostatní, a to tak, že v případě selhání jedné jednotky ostatní mohou být v provozu neovlivněny. Modulární řešení vyžaduje minimální elektrické, magnetické a tepelné ovlivnění mezi fázemi řízení (měniče). Synchronní stroje s pulzním tokem a permanentními magnety se jeví jako atraktivní typ stroje, jejíž přednostmi jsou vysoký kroutící moment, jednoduchá a robustní konstrukce rotoru a skutečnost, že permanentní magnety i cívky jsou umístěny společně na statoru. FS-PMSM jsou poměrně nové typy střídavého stroje stator-permanentní magnet, které představují významné přednosti na rozdíl od konvenčních rotorů - velký kroutící moment, vysoký točivý moment, v podstatě sinusové zpětné EMF křivky, zároveň kompaktní a robustní konstrukce díky umístění magnetů a vinutí kotvy na statoru. Srovnání výsledků mezi FS-PMSM a klasickými motory na povrchu upevněnými PM (SPM) se stejnými parametry ukazuje, že FS-PMSM vykazuje větší vzduchové mezery hustoty toku, vyšší točivý moment na ztráty v mědi, ale také vyšší pulzaci díky reluktančnímu momentu. Pro stroje buzené permanentními magnety se jedná o tradiční rozpor mezi požadavkem na vysoký kroutící moment pod základní rychlostí (oblast konstantního momentu) a provozem nad základní rychlostí (oblast konstantního výkonu), zejména pro aplikace v hybridních vozidlech. Je předložena nová topologie synchronního stroje s permanentními magnety a spínaným tokem odolného proti poruchám, která je schopná provozu během vinutí naprázdno a zkratovaného vinutí i poruchách měniče. Schéma je založeno na dvojitě vinutém motoru napájeném ze dvou oddělených vektorově řízených napěťových zdrojů. Vinutí jsou uspořádána takovým způsobem, aby tvořila dvě nezávislé a oddělené sady. Simulace a experimentální výzkum zpřesní výkon během obou scénářů jak za normálního provozu, tak za poruch včetně zkratových závad a ukáží robustnost pohonu za těchto podmínek. Tato práce byla publikována v deseti konferenčních příspěvcích, dvou časopisech a knižní kapitole, kde byly představeny jak topologie pohonu a aplikovaná řídící schémata, tak analýzy jeho schopnosti odolávat poruchám.
|
guest ::
