Optikai elven működő tárcsás nyomatékmérő berendezés tervezése
A műszaki életben rendkívül kedvelt a forgómozgáson alapuló kis- és nagyteljesítményű gépek használata, a forgómozgást legszemléletesebben jellemző mennyiség pedig a forgatónyomaték. A forgatónyomaték értékét ismerve megtudhatjuk, hogy az adott gépelem mekkora terhelésnek van kitéve, illetve mekkora teljesítményt tud továbbítani az általa meghajtott további elemekre. Ez indokolja, hogy az iparban több műszergyártó cég is forgalmaz nagy pontosságú nyomatékmérő műszereket. A pontosabb műszer azonban magasabb árat, és gyakran bonyolultabb konstrukciót jelent, ami nem idomul az egyszerűbb felhasználói igényekhez.
Jelen dolgozatom célja egy olyan kompakt, optikai elven működő mérőberendezés megalkotása, amivel költséghatékonyan, egyszerű gépelemek felhasználásával lehet egy adott motor, vagy hajtómű tengelyén ébredő nyomatékot mérni. Dolgozatomban sorra veszem a nyomatékmérési módszereket, és megvizsgálom a különböző gyártók jelenleg forgalmazott mérőberendezéseit. Mindezek ismeretében összeállítok egy követelményjegyzéket, majd különböző koncepciókat alkotok, amelyek közül kidolgozom a legígéretesebbet.
A nyomatékmérő berendezés lényeges alkatrésze a torziósan engedékeny elem, amely lehet deformálódó tengely, küllős tárcsa, vagy akár a Cardelis tengelykapcsolóhoz hasonló rugókkal szerelt részegység. Dolgozatom célja ezen alkatrészek közül a küllős tárcsa alaki és szilárdsági vizsgálata, szem előtt tartva a könnyű gyárthatóságot. A tervezés során fontos szempont, hogy a nyomatékmérő egység minél kompaktabb kialakítással rendelkezzen, és kereskedelmi forgalomban lévő hajtóművekkel összeépíthető legyen.
A végeselemes szilárdsági vizsgálatokat a Creo 3.0 Simulate moduljával végzem el, törekedve arra, hogy az optikai elem számára szükséges mértékű torziós elmozdulás megtartása mellett minél alacsonyabb feszültségek keletkezzenek az alkatrészben. Dolgozatomban dokumentálom az iteratív lépéseket, és azok hatását. Mindemellett vizsgálom a szenzor jeladó felületének lehetséges elhelyezését, illetve a szükséges szenzorok számát.
Kutatásom célja nem csak egy elméleti modell felállítása, hanem az alkatrészek gyártásának előkészítése gyártási dokumentáció formájában.
Irodalom:
1. Dzmitry Tsetserukou, Riichiro Tadakuma, Hiroyuki Kajimoto and Susumu Tachi: Optical Torque Sensors for Implementation of Local Impedance Control of the Arm of Humanoid Robot. IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2006.
2. Daniel J. Lesco, Donald R. Buchele, and Lawrence G. Obelre: A Digital Optical Torquemeter for High-Rotational Speed Applications. NASA Technical Memorandum 82914 19820023788, Lewis Research Center, USA, Cleveland, Ohio, 1982.
3. Korzenszky Péter, Madár Viktor, Judák Endre, Szüle Zsolt: Mérőrendszer Motoroknál Hajtott Forgógépek Dinamikus Terhelésének Analíziséhez. Fiatal Műszakiak Tudományos Ülésszaka, Kolozsvár, 2004.
4. Jánoska Márk Ferenc: Optikai nyomatékmérő eszköz tervezése. Szakdolgozat, Budapest, 2017.
szerző
-
Neumann Róbert
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Kardos Szilárd
Tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék
