차량의 Wishbone을 최적화하는 HBK 측정 기술

FaSTDa팀(다름슈타트 응용 과학 대학의 포뮬러 학생팀)을 포함하여 전 세계의 대학이 포뮬러 학생 대회에 참가합니다. FaSTDa팀은 구성, 성능 및 비용 측면에서 누가 최고의 경주용 자동차를 만들 수 있는지 경쟁합니다.

FaSTDa팀은 내연 기관, 전기 드라이브 및 자율 주행 차량 범주에서 경쟁합니다. 중요 포인트: 그들은 학문적 연구를 훨씬 뛰어 넘는 차량 개발, 생산 및 자금 조달 분야에서 실질적인 경험을 얻습니다.

Challenge:

포뮬러 학생 대회에서 우승하기 위해 FaSTDa(다름슈타트 응용 과학 대학의 포뮬러 학생)팀은 스테이 로드의 무게와 하중 지지 능력을 최적화해야 했습니다.

솔루션

스테이 로드에 가해지는 실제 수직 하중과 최대 하중을 결정합니다. 섀시 형상을 기반으로 하는 밴딩 하중 용량을 고려하여 학생들은 HBK 스트레인 게이지, 데이터 수집 시스템 및 소프트웨어를 사용하여 측정 설정을 설계했습니다.

Result:

HBK의 정확하고 입증된 측정 기술을 사용하여 얻은 결과는 스테이 로드에 대한 후속 경량 설계 조치의 기초가 되었습니다.

애플리케이션

이 경쟁의 일환으로 다름슈타트의 학생들은 특정 섀시 구성 요소인 스테이 로드의 무게와 하중 지지 능력을 최적화하는 작업을 했습니다.

스테이 로드는 차량의 휠을 정렬하고 안정화합니다. 섀시와 휠에 직접 연결됩니다. 각 스테이 로드는 섀시에 부착된 2개의 구형 버튼, 2개의 스테이 로드 암 및 완전한 삼각형 스테이 로드를 형성하기 위해 압입된 볼 조인트가 있는 소위 "A"로 구성됩니다.

첫 번째 작업은 스테이 로드에 가해지는 실제 수직 하중과 최대 하중뿐만 아니라 섀시 형상을 기반으로 한 밴딩 하중 용량을 결정하는 것이었습니다. 이를 위해 학생들은 데이터 시각화 및 분석을 위해 HBK 스트레인 게이지(SG), HBK 데이터 수집 시스템 및 HBK 소프트웨어를 사용하여 측정 설정을 설계했습니다.

그런 다음 애플리케이션에 맞게 조정된 측정 시스템을 차량에 설치하여 다양한 작동 조건에서 데이터를 수집하고 평가했습니다. 그 결과 FaSTDa팀이 스테이 로드의 설계 변경에 관한 결정을 내리는 데 도움이 되었습니다.

측정 설정

스테이 로드 암은 스트레인을 가장 명확하게 측정할 수 있는 가장 약한 지점으로 식별되었습니다. 구성 요소의 변형 또는 압축과 같은 모든 변형은 부하 변형의 변화로 측정할 수 있는 스트레인 게이지의 저항 변화를 일으킵니다.

이 테스트 시나리오에서 학생들은 다음을 첨부했습니다.

  • 인장/압축 하중을 측정할 수 있도록 스테이 로드에서 90° 오프셋된 2개의 스트레인 게이지.
  • 밴딩 변형률을 측정하기 위해 스테이 로드의 반대쪽에 있는 두 개의 스트레인 게이지.

선형, 하프 브리지 연결 및 자체 보상 표준 스트레인 게이지는 필요한 측정 작업 및 정상적인 주변 조건에 따라 사용되었습니다.

그런 다음 스트레인 게이지를 배선하고 예상되는 수직력으로 보정했습니다. 이 보정 동안 변형으로 인한 구체적인 힘 값이 응력 변화에 할당되었습니다.

 

 

 

그림 2: 인장/압축(r.) 및 밴딩 변형(l.)으로 인한 변형을 측정하기 위한 하프 브리지 회로가 있는 선형 스트레인 게이지

측정

스트레인 게이지가 장착된 스테이 로드가 차량에 다시 장착되면, 그럴듯하고 전달 가능한 결과를 얻기 위해 가능한 한 현실적인 조건에서 측정을 수행해야 합니다. 학생들은 아스팔트 포장된 표면과 레이아웃 측면에서 경주 트랙과 유사한 카트 트랙에서 좋은 날씨의 이상적인 조건에서 측정 실행을 수행했습니다.

FaSTDa팀은 삼각형 스테이 로드에 최대 변형을 발생시키는 세 가지 다른 주행 시나리오를 정의했습니다.

  1. 트랙의 여러 라운드 운전
  2. 최대 가속 및 최대 지연으로 운전 시작/중지
  3. 제동으로 코너링

측정값의 수집 및 분석을 위해 Darmstadt University of Applied Sciences의 Formula Team은 잘 구축된 HBK QuantumX 데이터 수집 시스템과 catman 데이터 수집 소프트웨어의 구성요소를 사용했습니다.

 

이 시리즈의 스트레인 게이지 앰프는 풀 브리지, 하프 브리지 및 쿼터 브리지 구성의 스트레인 게이지에서 정확하고 안정적인 측정 데이터 수집에 특히 적합하며, 스트레인과 힘이 측정되고 주변 온도가 영향을 고려한 이상적인 선택입니다. QuantumX 데이터 레코더 및 사전 설치된 catman 소프트웨어와 함께 구성, 시각화, 자동화, 평가, 데이터 관리 및 보고 등 모든 작동 단계에서 사용하기 쉬운 모바일 애플리케이션에 적합한 매우 정확하고 안정적인 데이터 수집 시스템이 탄생했습니다.

결론

차량 작동 중에 취한 인장/압축력 및 밴딩력의 측정 분석은 수직력에 대한 값이 그럴듯하다는 것을 보여주었습니다. 즉, 수직력이 실제로 그 형태로 존재한다고 가정할 수 있습니다. 밴딩 변형률 측정은 스테이 로드에 최소 밴딩 하중만 있음을 보여주었습니다.

HBK의 정확하고 입증된 측정 기술을 사용하여 얻은 이러한 결과는 이제 스테이 로드에 대한 후속 경량 설계 조치의 기초가 될 수 있습니다.

FaSTDa 레이싱 정보

FaSTDa Racing은 2007년 Darmstadt University of Applied Sciences의 헌신적인 학생들로 구성된 소규모 그룹에 의해 설립되었습니다. 2020 시즌에 팀은 다양한 기술 및 비즈니스 전공의 50명으로 구성됩니다. 각 구성원의 기술은 서로를 보완하여 각 구성 요소가 조화롭고 효율적으로 작동하여 8개월 이내에 한 팀으로 고성능 경주용 자동차를 제작합니다. 매년 FaSTDa Racing은 새로운 회원을 모집하고 국제포뮬러 학생 대회를 준비합니다.


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