Utveckling av en stötdämpardynamometer för bättre fordonsdynamik

Abstract

Denna rapport dokumenterar utvecklingen av en stötdämpardynamometer utförd på uppdrag av Chalmers Formula Student (CFS). Arbetet omfattar hela kedjan från kravställning och beräkningar till den praktiska tillverkningen av testriggen i Chalmers verkstäder. Bakgrunden till arbetet är teamets behov av att kunna karak- terisera och validera beteendet hos bilens stötdämpare under kontrollerade former. Kommersiella testriggar är ofta för kostsamma och inte anpassade för de specifika laster och komponenter som används i Formula Student. Genom att utveckla en skräddarsydd lösning skapas förutsättningar för att optimera bilens väghållning och förkorta den tidskrävande processen med iterativa ändringar av dämparinställningar vid testning av bilen. Konstruktionen baseras på en robust ram av fyrkantsprofiler i stål som inrymmer både mekaniska och elektriska delsystem. Den centrala funktionen, att omvandla rotation till linjär rörelse, uppnås genom en scotch yoke-mekanism som drivs av en trefas asynkronmotor via en remväxel. För att möjliggöra testning av olika dämpar- typer har systemet utrustats med en specialdesignad rotationsskiva som medger justering av slaglängden mellan 5 och 50 mm. Säkerheten har varit en prioriterad aspekt i arbetet, vilket har resulterat i en helt inkapslad testmiljö med integrerade nödstopp och gränslägesbrytare som uppfyller kraven i gällande maskindirektiv. Mät- och styrsystemet är uppbyggt kring en National Instruments DAQ-enhet och omfattar sensorer för dämparkraft, position och temperatur. Genom ett egenutveck- lat användargränssnitt i LabVIEW kan operatören reglera testriggens hastighet och logga mätdata i realtid, vilket ger CFS värdefull information om dämparnas egen- skaper och beteende i både kompressions- och returfasen. Resultaten visar att samtliga mekaniska krav har uppfyllts. Testriggen hanterar dämparkrafter på upp till 1 880 N utan oönskad deformation och uppnår den krav- ställda hastigheten 0.263 m/s vid 25 mm slaglängd. Projektet har resulterat i en mekaniskt fungerande stötdämpardynamometer som ger CFS ett värdefullt verktyg för att optimera bilens väghållning. Implementeringen av testriggen skapar därmed goda förutsättningar för förbättrad fordonsdynamik och ökad konkurrenskraft i framtida tävlingar.