Spatial kinematic analysis of double 4-link coupler used in low-floor tram powertrains

• Autorzy: Maniowski M. , Czauderna T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2016-0001

Warianty tytułu

PL

Przestrzenna analiza kinematyczna układu podwójnego sprzęgła 4-cięgłowego wykorzystywanego w tramwajach niskopodłogowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents kinematic characteristics of the double 4-link coupler system, used in actual powertrain of low-floor trams (NGT6-Kr). The spatial kinematic model of the couplings was formulated assuming ideal joints and rigid members. The constraints equations of the mechanism were solved iteratively and differentiated to obtain the Jacobian matrix. The mobility and singularity analysis of the coupler mechanism was performed on the basis of the Jacobian matrix. Kinematic characteristics of the single and double coupler system were analyzed for gross angular and linear axle displacements (misalignments), taking the advantage of the fully nonlinear model. The coupling system was evaluated based on criteria describing homokinetics, balancing and clearance demands, and angular displacements in the joints. These criteria were determined for different design parameters like: coupler proportions, platform shift and angle, middle shaft length.

PL

W pracy przestawiono charakterystyki kinematyczne układu napędowego z podwójnym sprzęgłem 4-cięgłowym, wykorzystywanym w tramwajach nisko-podłogowych (NGT6-Kr). Przestrzenny model kinematyczny sprzęgła został sformułowany zakładając idealne przeguby i sztywne ogniwa. Równania więzów mechanizmu rozwiązano iteracyjnie, a następnie zróżniczkowano w celu wyznaczenia macierzy jakobianowej mechanizmu. Macierz tą wykorzystano do analizy ruchliwości i osobliwości mechanizmu sprzęgła. Charakterystyki kinematyczne układu z pojedynczym i podwójnym sprzęgłem analizowano w zakresie dużych kątowych i liniowych przemieszczeń wałów układu napędowego. Układ sprzęgłowy oceniano w oparciu o następujące kryteria: homokinetyczność, wyrównoważenie, ograniczenie przestrzeni roboczej oraz dopuszczalne przemieszczenie w przegubach mechanizmu. Analiza parametryczna dotyczyła takich zmiennych konstrukcyjnych, jak: proporcje sprzęgła, przesunięcie i orientacja platform sprzęgieł, czy długość wału pośredniego.

Słowa kluczowe

EN

kinematic analysis; tram powertrain; coupling system

PL

analiza kinematyczna; układ napędowy tramwaju; układ sprzęgłowy

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. LXIII, nr 1
• Strony: 5--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Maniowski M.

• Cracow University of Technology, Mechanical Department, Al. Jana Pawła II 37b, 31-864 Kraków, Poland

autor

Czauderna T.

• Cracow University of Technology, Mechanical Department, Al. Jana Pawła II 37b, 31-864 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Czauderna T., Maniowski M.: Analiza podatności sprzęgła 4-cięgłowego stosowanego w niskopodłogowych tramwajach (Stiffness analysis of 4-link coupler used in lowfloortrams). Zeszyt Naukowo-Techniczny, nr 3 (102) s. 61-71, 2013 (in Polish).
• [2] Czauderna T.: Analiza przestrzennego układu dwóch sprzęgieł czterocięgłowych stosowanych w niskopodłogowych tramwajach (Analysis of double 4-link couplers system used in lowfloortrams). Zeszyt Naukowo-Techniczny, nr 3 (99) s. 103-117, 2012 (in Polish).
• [3] Frączek J., Wojtyra M.: Kinematyka układów wieloczłonowych (Kinematics of multibody systems), WNT Warsaw, 2009 (in Polish).
• [4] Gogu G.: Mobility of mechanisms: a critical review, Mechanism and Machine Theory, Vol. 40, Issue 9, s. 1068-1097, 2005.
• [5] Grzyb A., Kuczek T.: Symulacja komputerowa kinematyki sprzęgła odsuwnego typu Oerlikon z uwzględnieniem podatności przegubów (Kinematic analysis of Oerlikon coupler including joint compliance). XV Warsztaty Naukowe Polskiego Towarzystwa Symulacji Komputerowej (Scientific Workshop of Polish Computer Simulation Sociate) 25-09-2008, Zakopane, 2008 (in Polish).
• [6] http://www.mathworks.com.
• [7] Madej J.: Mechanika transmisji momentu trakcyjnego (Mechanics of thrust torque transmition). Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej) Warsaw 2000 (in Polish).
• [8] Tsai L.: Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. Willey 1999.
• [9] Dokumentacja techniczna – Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne SA., Kraków (Technical Data, Cracow City Transport), 2012 (in Polish).
• [10] Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K.: Teoria mechanizmów i manipulatorów (Theory of mechanism and manipulators), WNT Warsaw, 2002 (in Polish).
• [11] Osiecki J.: Equations of vibrations and analysis of the dynamics loadings of a drive system with Alsthom-type couplings, Nonlin. Vibr. Problems, 10, s. 225-243, 1969.
• [12] Osiecki J.: Drgania układów mechanicznych z wałami przegubowymi zawierającymi sprzęgła cięgłowe (Vibrations of mechanical systems with joint shafts including link couplers). The Archive of Mechanical Engineering, Vol. 17, 1970 (in Polish).
• [13] Romaniszyn Z.: Podwozia wózkowe pojazdów szynowych (Chassis bogies of rail vehicles). Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Cracow 2005 (in Polish).
• [14] Życzkowski M., Romaniszyn Z.: Optymalizacja kinematyczna mechanizmu cięgłowego typu Alsthom (Kinematic optimisation of Alsthom link mechanism), Archive of Mechanical Engineering, Vol. XVI, Cracow 1969 (in Polish).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.