Generation of DC electric energy from speed breaker using gear system

Abstract

In the world, energy consumption is increasing due to the increase in population. Our country ranks second after China in the increase in energy demand. In this direction, the aim of the study is to design and realize a prototype that generates DC electrical energy from the speed breaker using the rack gear system. The working principle of the system is as follows: The force originating from the weight of the vehicles passing over the platform is transferred to the springs, and this force enables the rack gear system to make a translational motion. The purpose of using springs in the system is to prevent the mechanism from being damaged in the long run. Another purpose is to prevent the parts in the mechanism from breaking by making sudden loads on the system of vehicles (trailer, truck, construction equipment, etc.) that can generate very high forces. The rack gear drives the spur gear mechanism and the translational motion turns into rotational motion. The gear is connected to the gearbox. As the gears rotate, the gear mechanism works, and the rotational speed of the shaft increases. The transmission ratio of the gearbox is 6. Finally, the output shaft is connected to the DC dynamo motor and the mechanical energy is converted into DC electrical energy. For example, 18-20 W power is obtained when a car passes the speed limiter, 28-30 W is obtained when a bus passes, and 55-60 W is obtained when a truck passes. The dynamo output voltage is 24 V. The DC energy produced is used in traffic lights, lighting systems, charging stations, etc. stored for use. As the system is widely used, the amount of energy produced will increase and contribute to Turkey's energy demand.

Keywords

• Speed bump
• DC electric power
• Rack gear system
• Alternative energy

Kremayer dişli sistemi kullanılarak hız kesiciden DC elektrik enerjisinin üretimi

Abstract

Dünyada nüfus artışına bağlı olarak enerji tüketimi de artmaktadır. Ülkemiz enerji talebi artışında Çin’den sonra ikinci sırada yer almaktadır. Bu doğrultuda çalışmanın amacı, kremayer dişli sistemi kullanılarak hız kesiciden DC elektrik enerjisi üreten bir prototip tasarlanıp gerçekleştirmektir. Sistemin çalışma prensibi şu şekilde gerçekleşir: Platform üstünden geçen araçların ağırlıklarından kaynaklı kuvvet yaylara aktarılır ve bu kuvvet kremayer dişlinin öteleme hareketi yapmasını sağlar. Sistemde yayların kullanılma amacı mekanizmanın uzun vadede zarar görmesini engellemektir. Bir diğer amacı ise çok yüksek kuvvet oluşturabilecek (tır, kamyon, iş makinesi vb.) araçların sisteme ani yüklenmeler yaparak mekanizmadaki parçaların kırılmasını engellemektir. Kremayer dişli, düz dişli mekanizmasını harekete geçirir ve öteleme hareketi dönme hareketine dönüşür. Kremayerin bağlı olduğu dişli ise dişli kutusuna bağlıdır. Dişliler döndükçe dişli mekanizma çalışır ve milin dönme hızı artar. Dişli kutusunun iletim oranı 6’dır. Son olarak çıkış mili DC dinamo motoruna bağlanır ve mekanik enerji, DC elektrik enerjisine dönüştürülür. Örneğin bir otomobilin hız kesiciden geçmesiyle 18-20 W, otobüsün geçmesiyle 28-30 W, tırın geçmesi ile 55-60 W güç elde edilir. Dinamo çıkış gerilimi 24 V’dur. Üretilen DC enerji trafik lambalarında, aydınlatma sistemlerinde, şarj istasyonlarında vb. kullanılmak üzere depolanır. Sistem yaygın olarak kullanıldıkça üretilen enerji miktarı artacak ve Türkiye’nin enerji talebine katkı sunulacaktır.

Keywords

• Hız kesici
• DC elektrik enerjisi
• Kremayer dişli sistemi
• Alternatif enerji

References

1. [1] Kum H. Yenilenebilir Enerji Kaynaklari: Dünya Piyasalarindaki Son Gelişmeler Ve Politikalar. Erciyes Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, (33), 207-223, 2009.
2. [2] Demircan A, Demetgül M, Yenitepe R. Hız Kesiciden Elektrik Enerjisi Üretimi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 3(2), 655-662, 2015.
3. [3] Aqeel H, Abdulsada S. Electric power generation device through bumps industrial. Academic Research International, 4(4), 48, 2013.
4. [4] Ramadan M, Khaled M, El Hage H. Using speed bump for power generation. Experimental study. Energy Procedia, 75, 867-872, 2015.
5. [5] Ennawaoui C, Lifi H, Hajjaji A, Elballouti A, Laasri S, Azim A. Mathematical Modeling of Mass Spring’s System: Hybrid Speed Bumps Application for Mechanical Energy Harvesting. Engineering Solid Mechanics, 7, 47-58, 2019.
6. [6] Syam B, Muttaqin B , Hastrino D ,Sebayang A, Basuki S, Sabri M , Abda S. 10th International Conference Numerical Analysis in Engineering, Indonesia, 2018.
7. [7] Tabak A, Özkaymak M. Elektrik Motorlarında Uygulanan Bakım Yöntemlerinin İncelenmesi, Karşılaştırılması ve Uzaktan Erişimin Kestirimci Bakıma Etkisi. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8 (4), 889-905, 2018.
8. [8] Ayyıldız M, Çiçek A, Kara F. Bilgisayar Destekli Tasarımda Parametrik Dişli Çark Uygulamaları. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 25(3), 643-651, 2010.

9. [9] Çavdar K, Yılmaz T. G. Kalıp Yayları İçin Yorulma Test Cihazı Tasarımı Ve Analizi. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 22(3), 163-178, 2017.
10. [10] Ören, C. B. Galvanizli çelik sacların ark kaynaklı bağlantılarının mekanik ve korozyon davranışlarının incelenmesi. (Doctoral dissertation, Fen Bilimleri Enstitüsü), İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, Istanbul, Turkey, 1999.
11. [11] Özdemir, Ö. Güç sistemlerinde dinamik voltaj regülatörlerin kullanılması. (Master's thesis, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü), Denizli, Turkey, 2020.
12. [12] Özdamar, A. Dalga Enerjisinden Elektrik Enerjisi Eldesi Üzerine Bir Araştırma: Çeşme Örneği. Su Ürünleri Dergisi, 17(1-2), 201-213, 2000.
13. [13] Kaygısız Ö. Trafiği Sakinleştirmeye Yönelik Önlemler, Karayolu Trafik Güvenliği Sempozyumu Kitabı, Ankara, Türkiye, Polis Akademis Yayınları, 2010.
14. [14]Laksimi A., Darhmaou, H. (2019). Speed Bump Generatıng Electrıcal Power.