عنوان
طراحي و مدل‌سازي يك سامانه برداشت انرژي ارتعاشي مناسب بوژي واگن باري
نويسنده اصلي
فريبا ابراهيميان
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
انرژي يك عامل كليدي در دنياي هوشمند مدرن است. برداشت كننده‌هاي انرژي مي‌توانند نيروي الكتريكي را براي سنسورهاي نظارت بر سلامت (HM)، عمليات خودكار قطار (ATO)، سوئيچ‌ها و تجهيزات ايمني تأمين كنند. بنابراين، برداشت انرژي از ارتعاشات محيطي به دليل افزايش تقاضا براي منابع انرژي جايگزين، تمركز بسيار زيادي را در صنعت راه‌آهن به خود جلب كرده است. به دليل محدوديت توان الكتريكي در واگن‌هاي باري و باتري‌هاي گران‌قيمت، ساخت يك سيستم برداشت انرژي در اولويت قرار دارد.
در اين پايان‌نامه ابتدا مباني برداشت انرژي از منبع ارتعاشي با استفاده از مبدل‌هاي پيزوالكتريك، الكترومغناطيسي و تريبوالكتريك موردبحث قرار مي‌گيرد. سپس، يك طرح مفهومي براي مبدل‌هاي پيزوالكتريك ارائه مي‌شود كه بر اساس انرژي ارتعاشي ناشي از بي‌نظمي‌هاي مسير كار مي‌كند. مدل دستگاه برداشت انرژي، تيرهاي يكسرگيردار است كه بر روي جعبه محور واگن‌هاي باري نصب مي‌شود. در اين راستا واگن باري با بوژي 18-100 در نرم‌افزار Universal Mechanism (UM) شبيه‌سازي‌شده است. لرزش جعبه محور توسط يك عنصر شتاب سنج تحت بي‌نظمي‌ها و سرعت‌هاي مختلف مسير اندازه‌گيري مي‌شود. بي‌نظمي مسير يكي از رايج‌ترين عيوب در صنعت راه‌آهن است كه در اثر اصطكاك چرخ و ريل، صافي چرخ، عوامل محيطي و غيره ايجاد مي‌شود. بي‌نظمي‌هاي مسير مطابق با استانداردهاي UIC در شبيه‌سازي ايجاد و در نظر گرفته مي‌شوند. چگالي طيفي توان (PSD) شتاب محاسبه‌شده و به‌عنوان تحريك ورودي روي سيستم برداشت انرژي اعمال مي‌شود. مدل برداشت كننده انرژي با استفاده از نرم‌افزار COMSOL شبيه‌سازي‌شده و يك تحليل تصادفي براي مدل انجام‌شده است. سپس، عملكرد سيستم برداشت انرژي تحت بي‌نظمي‌هاي مسير و سرعت‌هاي مختلف بررسي مي‌شود. درنهايت، چندين نمونه سيستم برداشت، ساخته‌شده و تحت تحريك تصادفي براي تأييد نتايج عددي آزمايش مي‌شوند.
ايده جديد استفاده از سازه‌هاي آگزتيك براي افزايش مقدار توان توليدشده، با تغيير ساختار تير و بدون نياز به تغيير هندسه عنصر پيزوالكتريك يا تغيير ماده به كار مي‌رود. سازه‌هاي آگزتيك با نسبت پواسون منفي ازجمله فرا موادي هستند كه در دهه‌هاي اخير توجه قابل‌توجهي را به خود جلب كرده‌اند. معرفي سازه‌هاي آگزتيك جديد و استفاده از آن‌ها در سيستم برداشت انرژي فعلي، افزايش 2.4 برابري توان را نسبت به يك ساختار ساده نشان داده است.
شماره ركورد
210842
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي ماشينهاي ريلي
استاد راهنما
دكتر داود يونسيان