Návrh tvarových pružných členů pro mechanické rezonátory
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
D
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Táto bakalárska práca sa zaoberá návrhom tvarového pružného členu pre mechanické rezonátory. Takto navrhnutý člen by mohol nájsť uplatnenie ako časť sústavy vibračného generátora. Vibračné generátory nájdu svoje uplatnenie pri napájaní senzorov, ku ktorým nie je jednoduché priviesť zdroj elektrickej energie ako je to najmä vo vlakovej doprave, konkrétne pri monitorovaní stavu koľají. Táto práca ponúka prehľad súčasných konštrukcií vibračných generátorov, z ktorého čerpá inšpiráciu pri následnej tvorbe samotnej pružnej časti mechanického rezonátoru. Následne je tvorená vhodná konštrukcia pre správne fungovanie rezonátora pri frekvenciách 15 až 50 Hz. Pri tvorbe je braný ohľad na výrobu pomocou laserového rezania a 3D tlače. Následne sú vytvorené dve verzie, kde prvá je vhodná na pre laserové rezanie a druhá je vhodná pre 3D tlač. Takto navrhnuté pružné časti sú následne kinematický budené a je zisťovaná ich maximálna výchylka pri rezonančnej frekvencii pomocou programu Ansys a Simulink. Ako posledné bola vyrobená pružina vhodná pre 3D tlač. Bola zistená jej maximálna výchylka a taktiež jej maximálny generovaný výkon. Pri zrýchlení 1 m/s2 dosahuje sústava výchylku 0,5 mm a generovaný výkon je v tomto prípade 0,035 mW. S narastajúcim zrýchlením sa môžu hodnoty výkonu dostáť až na úroveň 0,8 mW.
This bachelor's thesis deals with the design of a structural flexible member for mechanical resonators. Such designed member could find application as part of a vibration generator system. Vibration generators are used to power sensors where it is not easy to supply electrical energy, especially in railway transportation, specifically in monitoring the condition of tracks. This thesis provides an overview of current constructions of vibration generators, drawing inspiration for the subsequent design of the flexible component of the mechanical resonator. Subsequently, a suitable construction is created to ensure proper functioning of the resonator at frequencies ranging from 15 to 50 Hz. The design takes into account the manufacturing process using laser cutting and 3D printing. Two versions are created, where the first is suitable for laser cutting, and the second is suitable for 3D printing. The designed flexible components are then kinematically excited, and their maximum deflection at the resonant frequency is determined using the Ansys and Simulink software. Lastly, a spring suitable for 3D printing is manufactured. Its maximum deflection and the maximum generated power are determined. At an acceleration of 1 m/s2, the system achieves a deflection of 0.5 mm, and the generated power in this case is 0.035 mW. With increasing acceleration, the pover values can reach up to 0.8 mW.
This bachelor's thesis deals with the design of a structural flexible member for mechanical resonators. Such designed member could find application as part of a vibration generator system. Vibration generators are used to power sensors where it is not easy to supply electrical energy, especially in railway transportation, specifically in monitoring the condition of tracks. This thesis provides an overview of current constructions of vibration generators, drawing inspiration for the subsequent design of the flexible component of the mechanical resonator. Subsequently, a suitable construction is created to ensure proper functioning of the resonator at frequencies ranging from 15 to 50 Hz. The design takes into account the manufacturing process using laser cutting and 3D printing. Two versions are created, where the first is suitable for laser cutting, and the second is suitable for 3D printing. The designed flexible components are then kinematically excited, and their maximum deflection at the resonant frequency is determined using the Ansys and Simulink software. Lastly, a spring suitable for 3D printing is manufactured. Its maximum deflection and the maximum generated power are determined. At an acceleration of 1 m/s2, the system achieves a deflection of 0.5 mm, and the generated power in this case is 0.035 mW. With increasing acceleration, the pover values can reach up to 0.8 mW.
Description
Citation
ŠEVČÍK, J. Návrh tvarových pružných členů pro mechanické rezonátory [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D. (předseda)
Ing. Martin Brablc, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Maršík, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Bastl, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-15
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji bakalářskou práci, dále byly přečteny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky související s bakalářskou prací:
Jak jste určil uvedenou tuhost pružiny? Můžete blíže vysvětlit výrazný rozdíl u první vlastní frekvence získané modální analýzou a měřením na reálné experimentální soustavě? Jak jste dospěl k výsledným tvarům pružiny a proč je tvar spirálové pružiny tak komplikovaný? Můžete blíže vysvětlit, jak jste postupoval při tvorbě sítě?
Po zodpovězení všech dotazů byla obhajoba celkově hodnocena jako uspokojivá - D.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení