DGM tekniği ile sürülen aç-kapa tipi solenoid yapılı elektro-pnömatik fren valfinin modellenmesi ve analizi

Yıl 2021, Cilt: 36 Sayı: 3, 1417 - 1430, 24.05.2021

Elif Erzan Topçu , Ersel Bali

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.558356

Öz

Elektro- pnömatik fren valf
sistemlerinde oransal hava akışının sağlanabilmesi için oransal yapılı solenoid
valfler kullanılmaktadır. Oransal valfler belli bir çalışma bölgesinde giriş
gerilimine göre oransal çıkış vermektedirler. Bu valflere göre daha basit
yapılı, ucuz ve üretimi kolay olan aç- kapa tipi solenoid valflerin Darbe
Genişlik Modülasyon (DGM) gibi tekniklerle uygun şekilde sürülmesiyle bu
valflerden de oransal çıkış elde edilebilmektedir. Bu çalışmada
elektro-pnömatik fren valfinde oransal solenoid yerine aç-kapa tipi solenoid
yapısının kullanılabilirliği teorik olarak incelenmiştir. Sistemin mevcut
çalışma şartları dikkate alınarak tasarımı yapılan solenoid valfin dinamik
karakteristikleri sonlu elemanlar ve model tabanlı tasarım yöntemleri
kullanılarak modellenmiştir.  Her iki
yöntemle de elde edilen sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Model
tabanlı tasarım yöntemiyle çalışmaya devam edilerek elektro-pnömatik fren valfi
sistemi DGM tekniği ile sürülmüş ve sistemin oransal çalışma davranışı
incelenmiştir. Sonuç olarak tasarlanan valfin açma ve kapama zamanları dikkate
alınarak belirlenen frekanslara göre sistemin DGM sinyaliyle sürülmesi sonucunda
elektro-pnömatik fren valfi çıkışından oransal çıkış elde edilebildiği
görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Elektro-pnömatik fren valfi, DGM sürüşlü aç- kapa solenoid, sonlu elemanlar analizi, model tabanlı tasarım, sistem modelleme ve analiz

Kaynakça

• [1] Han, J., Weiqiang, Z., Zong, C., Zheng, H., Research on characteristics of proportional relay valve for commercial vehicle pneumatic EBS, SAE Technical Paper, 2013-01-2795. 8 p. 2013.
• [2] Patil, J. N., Palanivelu, S., Aswar, V., Sharma, V., Mathematical model to evaluate and optimize the dynamic performance of pneumatic brake system, SAE Technical Paper, 2015-26-0082. 11 p. 2015
• [3] Kaminski, Z. Mathematical modelling of the trailer brake control valve for simulation of the air brake system of farm tractors equipped with hydraulically actuated brakes, Maintenance and Reliability, 16 (4), 637-643, 2014.
• [4] Çetinkaya, S. Taşıt Mekaniği. Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmalık Ticaret Ltd.Şti., Ankara, 2015.
• [5] Acarman, T., Özguner, U., Hatipoglu, C., Lgusky, A., Pneumatic brake system modeling for systems analysis, SAE Technical Paper, 2000-01-3414. 1-6, 2000.
• [6] Mithun, S., Mariappa, S., Gayakwad, S., Modeling and simulation of pneumatic brake system used in heavy commercial vehicle, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), 11 (1), 01-09, 2014.
• [7] Weigiang Z.,Zong C., Zheng H., Wang H., S. Yang, Integrated HIL test and development for pneumatic ABS/EBS ECU of commercial vehicles, SAE Technical Paper 2012-01-2031, 1-13, 2012.
• [8] Han, J., Changfu, Z., Weiqiang, Z., Development of a control strategy and HIL validation of electronic braking system for commercial vehicle, SAE Technical Paper 2014-01-0076, 1-13, 2014.
• [9] Wabco. EBS– Electronically controlled braking system basic training. http://inform.wabco-auto.com/intl/pdf/815/00/57/8150100573-22.pdf. Yayın tarihi 2004. Erişim tarihi Nisan 20, 2018.
• [10] Wan, Y., Zhang, D., Weiqiang, Z., Zong, C., Han, J. Development of simulation platform and control strategy of electronic braking system for commercial vehicles, SAE Technical Paper 2014-01-2286, 1-10, 2014.
• [11] Lin, Z., Zhang, T., Xie, Q., Wei, Q., Intelligent Electro-pneumatic position tracking system using improved mode-switching sliding control with fuzzy nonlinear gain, IEEE Access, 6, 34462-34476, 2018.
• [12] Fathi, M., Najafi, F., Improved tracking accuracy of a pneumatic actuator on entire piston stroke by a modified fuzzy-PWM controller, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39 (3), 879-893, 2017.
• [13] Pipan, M., Herakovic, N., Volume flow characterization of PWM-controlled fast-switching pneumatic valves, Strojniski Vestnik- Journal of Mechanical Engineering, 62 (9), 543-550, 2016.
• [14] Taghizadeh, M., Ghaffari, A., Najafi, F. Modeling and identification of a solenoid valve for PWM control applications, Comptes Rendus Mecanique, 337 (3), 131-140, 2009.
• [15] Düzgün, E. Ağır taşıt, elektro-pnömatik fren valfi için oransal solenoid tasarımı ve analizi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Bursa, 2015.
• [16] Meng, F., Chen, H., Liu, H., Han, B., Nie, X., The optimization of a proportional solenoid valve design for heavy vehicle active suspension system, International Journal of Vehicle Design, 68 (1/2/3), 180-200, 2015.
• [17] Yun S., Ham, Y., Park, J., New Approach to Design Control Cone for Electro-magnetic Proportional Solenoid Actuator, The 2012 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Kaohsiung, Taiwan, 11-14 Temmuz 2012.
• [18] Wang Z, Zhou X, Yang C, Chen Z, Wu X., An experimental study on hysteresis characteristics of a pneumatic braking system for a multi-axle heavy vehicle in emergency braking situations, Applied Sciences, 7(8), 799, 2017.
• [19] Bali E., Aç-kapa solenoid valf kumandalı elektro-pnömatik fren valfinin modellenmesi ve analizi, Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 2017.
• [20] Bali, E., Erzan Topçu, E., Design of on-off type solenoid valve for electropneumatic brake systems and investigation of its static characteristics, International Journal of Advances on Automotive and Technology, 2 (3), 175-184, 2018.
• [21] Roters, H.C., Electromagnetic Devices, John Wiley and Sons Inc., New York, 1941.
• [22] Erzan Topçu, E., Yüksel, İ., Kamış, Z. Development of electro-pneumatic fast switching valve and investigation of its characteristics, Mechatronics, 16 (6), 365-378, 2006.
• [23] McCloy, D., Martin, H.R., Control of Fluid Power: Analysis and Design, Ellis Horwood Ltd., 1980.
• [24] Ye, N., Scavarda, S., Betemps, M., Jutard, A., Models of a pneumatic PWM solenoid valve for engineering applications, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 114 (4), 680-688, 1992.