|
|
|
|
 |
汽車零組件設計 |
| 設計汽車氣壓懸吊系統 - 使用 HyPneu |
|
|
|
|
|
◎ |
汽車氣壓懸吊系統運用在汽車(尤其是卡車)負重物時可調節置物櫃(台) 之適當高度。 |
|
|
|
|
| 系統說明: |
汽車氣壓懸吊系統如圖一所示，由常被稱為氣壓彈簧
(Air Spring)
之氣壓缸，以非剛性的結構連接在每一輪子上，運用回授控制系統，控制空壓機供應氣體，以使汽車維持一定高度(不管負載重物或突然移除重物)。 |
|
|
|
|
設計目標: |
設計工程師想知道的是： |
| |
1. |
當汽車突然負載重物或突然移除重物時此系統之作動情形？ |
| |
2. |
所有元件之規格對系統之影響程度如何？如何選擇及製訂其規格？ |
|
|
|
| |
| |
1. |
將汽車氣壓懸吊系統用 HyPneu
繪成迴路圖。 |
 |
| |
2. |
因元件數較多，故僅列舉重要之部份元件資料，如表一所示。 |
| |
3. |
將各元件之資料填入 HyPneu
中。 |
| |
4. |
利用 HyPneu 進行模擬分析。 |
|
| |
|
| |
|
| |
| 元 件 |
元件代號 |
說 明 |
( 規 格資 料 ) |
| Mass |
SM1100 |
汽車重量 |
1000 lbf |
| Signal |
SI4240 |
產生控制負載或移除訊號 |
|
| Signal Transfer |
SI3230 |
轉換訊號成負載之重物(力) |
250 lbf |
| Air Cylinder |
UP3111 |
氣壓缸 |
特殊規格(自建) |
| Compresse |
SP1100 |
空壓機 |
Volumetric displacement=1.25 |
| Orifice |
SP5110 |
流量調節閥 |
Kv=0.2 |
| Control Unit |
UI3320 |
控制元件 |
特殊控制策略(自建) |
|
| |
|
| |
分析結果: |
將以上之設計參數輸入 HyPneu
並進行模擬分析(在第 1 秒時車子突然負重物 250 lbf，在第 10
秒時移除)，分析結果如圖二、圖三所示。 |
|
| |
|
| |
|
| |
| * |
原來正常車重1000 lbf時，汽車置物架高度為10吋處(即Set
Point)。 |
| * |
當 1
秒時，車子突然負重 250 lbf 置物架突然降為 9.1
吋，此時控制系統慢慢地打入氣体，使置物架恢復原有之位置。由圖上顯示，無法完全恢復至10吋之位置的原因是控制策略中
Dead Band 被設定為 10±0.1吋。 |
| * |
當第 10
秒時，重物突然移除，置物架則突然上昇至 11.25
吋，此時控制系統收到回授之訊號，再度調整置物架之位置回到 10
吋處。 |
|
| |
|
| |
 |
| |
|
| |
|
◎ |
系統中壓力及流量之動態分析 |
| |
圖三表示整個過程中氣壓缸內之壓力及流量之動態變化圖。其中流量部份，在HyPneu
的表示方法: 流出元件(指氣壓缸)為正流量；流入元件則為負流量。因此圖中有負流量出現。 |
|
| |
| * |
當車子突然負重 250 lbf，氣壓缸之突然最高流量為
+12 SCFM (正號流出)。 |
| * |
當車子突然移除重物時，氣壓缸之突然最高流量為
-16 SCFM (負號流入)。 |
|
|
|
| |
|
結 語: |
當設計氣液壓系統時，為確保其可行且有效率，事前之分析是非常重要。在以往大部份只進行穩態分析，動態分析因計算繁複常被省略，但系統出問題經常多是動態的關係，這也是動態分析逐漸被重視的原因。運用
HyPneu 您可輕易的完成動態分析，確認系統之可行性及安全性。 |
|
| |
[維美通訊] |
