„Gyrospring”, a giroszkopikus elven működő szabályozható rugalmas elem
„Gyrospring”,
a giroszkopikus elven működő szabályozható rugalmas elem
Tóth András MSc I. évf.
e-mail: toth.andras.09@gmail.com
Konzulens: Takács Dénes, Műszaki Mechanikai Tanszék
e-mail: takacs@mm.bme.hu
A rezgéstan gyakorlati alkalmazásánál – mint például a rezgésszigetelés vagy a rezgéscsillapítás – kiemelt szerepet kapnak a különféle rugalmas elemek. Mivel napjainkban egyre fontosabb követelmény a gépek egyenletes és csendes üzeme, ezért ezeknek a gépegységeknek a fejlesztése is előtérbe került. Ez inspirált engem a téma kiválasztása során.
Dolgozatomban egy saját tervezésű térbeli mechanizmust mutatok be, mely képes forgó mozgást egyenes vonalú mozgássá alakítani – mindezt a giroszkopikus hatások kihasználásával, ami nem szokványos, egyedi tulajdonságokkal ruházza fel a szerkezetet. Célom bebizonyítani, hogy érdemes egy ilyen gépegység vizsgálatával komolyabban is foglalkozni, mivel számos gyakorlati alkalmazási területe lehet, azonban a különféle forrásokban eddig nem találkoztam ehhez hasonló szerkezetekkel.
Először röviden, vázlatosan bemutatok egy lehetséges gyakorlati megvalósítást, majd az abból levont következtetéseket felhasználva mechanikai modellt alkotok, melynek ismertetem a geometriai jellemzőit, a későbbi számítások során használt koordinátarendszereket, illetve a köztük definiálható transzformációk mátrixait. A mechanikai vizsgálatot a Newton-Euler egyenletek felírásával és megoldásával kezdem, ezáltal ugyanis fontos megállapításokat tehetünk a későbbi szimulációk paramétereivel kapcsolatban. A mozgást időtartományban leíró differenciálegyenlet-rendszert a másodfajú Lagrange-egyenletek segítségével kaphatjuk meg. Először egy általános, három szabadságfokú modellt mutatok be, majd ezt a valós, gyakorlati megfontolások alapján két, majd egy szabadságfokúra redukálom. A mechanikai rendszer egyensúlyi helyzeteit és stabilitását többféle módszer segítségével, valamint a terhelés és az egyes paraméterek függvényében is vizsgálom. Az eddigi elemzésekből levonható következtetéseket a differenciálegyenletek numerikus szimulációjánál is felhasználom, és az eredményeket összehasonlítva igazolom a számításaim helyességét.
A dolgozat utolsó főbb részében részletesen is bemutatom az általam leginkább preferált – a szerkezet elnevezését is meghatározó – szabályozható rugalmas elemként való alkalmazás lehetőségeit és a mechanizmus ilyen szempontból lényeges tulajdonságait. Említés szintjén kitérek a további, szóba jöhető gyakorlati felhasználási lehetőségekre is.
Véleményem szerint az eddigi vizsgálatok alátámasztják azt a feltételezést, hogy a dolgozatomban bemutatott szerkezet a gyakorlatban is alkalmazható lehet. A feladatom az elméleti kidolgozás után egy prototípus legyártása és mérések elvégzése lesz, melyek eredményein keresztül is igazolhatom majd az analitikus és numerikus számítások helyességét.
Irodalom:
1. Gantmacher, F.: Lectures in Analytical Mechanics, Beekman Books Incorporated (1976)
2. Louis N. Hand, Janet D. Finch.: Analytical Mechanics, Cambridge University Press (1998)
szerző
-
Tóth András
gépészmérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dr. Takács Dénes
egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék