عملکرد سنسور فشار هوا به طراحی جامد بستگی دارد

با توجه به تمام اجزای دیگر یک خودرو، رانندگان به راحتی فراموش می کنند که فشار باد لاستیک ها را به طور معمول بررسی کنند. خوشبختانه، شرکت ها در واقع شروع به مونتاژ بیشتر وسایل نقلیه جدیدتر خود با سنسورهای نظارت بر فشار تایر داخلی کرده اند. این دستگاه‌ها در پایین توپی لاستیک قرار می‌گیرند و فشار هوا را به‌طور خودکار اندازه‌گیری می‌کنند – در حالی که ماشین هنوز در حرکت است.

شکل تایر برای عملکرد رانندگی ضروری است

حفظ شکل کاملا گرد تایر برای چیزی بیش از زیبایی شناسی مهم است. هرچه فشار باد لاستیک کمتر شود، حرکت رو به جلو برای خودرو سخت‌تر می‌شود. هر نشتی کوچک یک منبع فشار برای وسیله نقلیه است که می تواند برطرف شود – تا زمانی که راننده در وهله اول از فشار کم آگاه باشد.

سنسورهای نظارت بر فشار تایر، طراحی شده توسط Schrader Electronics ، قرار است مستقیماً روی مجموعه چرخ نصب شوند و هنگامی که اندازه گیری به زیر فشار معینی می رسد، یک هشدار خاموش می شود.

من به اندازه کافی خوش شانس بودم که با محققانی که روی مدل های حسگر شریدر کار می کنند صحبت کردم (شرکت آنها در واقع هر سال 45 میلیون تولید می کند). اگر خود را در یک وسیله نقلیه نسبتاً جدید می بینید، به احتمال زیاد دارای سنسور فشار شریدر است. طراحی این سنسورها برای عملکرد و طول عمر، بخش بزرگی از موثر و ایمن نگه داشتن خودروها است.

بارگذاری گریز از مرکز ناشی از چرخش چرخ

تیم تحقیقاتی شریدر، به رهبری کریستابل ایوانز، اشکال و اجزای مختلف را آزمایش کردند تا حسگرها دوام بیاورند و همچنان بتوانند اطلاعات اندازه گیری را بدون تداخل خارجی به داشبورد خودرو منتقل کنند. آنها به COMSOL Multiphysics همراه با ماژول مکانیک سازه و ماژول واردات CAD تکیه کردند تا به آنها در انتخاب پارامترهای مناسب کمک کنند.

هندسه مدل آنها از یک فرستنده مدار در یک محفظه جامد تشکیل شده است. محفظه بیشترین فشار و نیرو را در حین چرخش چرخ تحمل می کند. به همین دلیل، شریدر نیاز داشت تا همه چیزهایی را که حسگر ممکن است در جاده با آن مواجه شود، از جمله نصب لاستیک، لرزش و شوک، مدل کند. آنها همچنین باید تمام پارامترهای طبیعی مهم مانند فشار و بار خرد شدن، نیروی گریز از مرکز و تغییر دما را در نظر می گرفتند.

سنسور فشار لاستیک شریدر مستقیماً در لبه مجموعه چرخ قرار می گیرد. تصویر از آدام رایت، شریدر الکترونیکس.

مدلی که محفظه را نشان می دهد نشان می دهد که نیروهای اعمال شده مختلف می توانند در طول زمان باعث تغییر شکل در دستگاه شوند. شریدر با استفاده از تجزیه و تحلیل اجزا محدود (FEA) و شبیه‌سازی در طول فرآیند طراحی و آزمایش محصول، توانست متغیرها را در صورت نیاز جدا یا جفت کند و به آنها اجازه دهد تا در جهت بهترین طراحی کار کنند. این به آن‌ها انعطاف‌پذیری داد تا هرچه پیش می‌رفتند بسازند و اصلاح کنند.

تقویت 10 برابری تنش و تغییر شکل روی محفظه فرستنده در نتیجه بارگذاری گریز از مرکز که با چرخش چرخ ایجاد می شود.

یک تست چرخشی برای برجسته کردن نقاط استرس پیچ

As they narrowed down the best design, Schrader also simulated the equipment used for testing the device rotating on the tire. They mapped where the greatest stress occurred and found that it mostly took place along the bolts of the collar. This allowed them to make all of the necessary adjustments to reinforce those areas and continue to optimize the design as they worked.

The spin test works at a very high speed, simulating conditions the sensors are exposed to. The model shows an increase in stress along all of the sections of the model where bolts are located.

Spinning Several Wheels at Once

شاید مفیدترین ویژگی در COMSOL Multiphysics (برای مهندسان شریدر) توانایی آزمایش پارامترها، اشکال و طرح های مختلف بود. با اجرای همزمان چندین مدل، می‌توان بیشترین بهره را از قدرت محاسباتی آنها برد. همانطور که آنها به تحقیقات خود ادامه می دهند، آنها قصد دارند برای تقویت طراحی خود بر تجزیه و تحلیل شکست تمرکز کنند و به بهبود دقت و طول عمر محصول خود ادامه دهند.

بیشتر خواندن

• با خواندن داستان کامل ” بهینه سازی سنسورهای نظارت بر فشار داخلی تایر ” در COMSOL News 2014 درباره نحوه استفاده شریدر از شبیه سازی برای طراحی محصول خود بیشتر بیاموزید .