Model fizyczny - wykonanie z jakich elementów wykonać prototyp...

[Marekk]

Opis fazy 2: (hamowanie) zalaczenie sprzegla prawwego, szarpniecie kilka sekund i kolo nabiera max obroty a jednoczesnie sprzeglo zgrzyta i marnuje energie na scieranie, jezeli nic nie rozlaczymy to obroty kol jezdnych POWOLI spana do zera ale i obroty kola zamachowego tez spadna do zera (gdzie odzysk?). Poprawilbym rysunek dodajac przekladnie bezstopniowa miedzy sprzeglem a kolem zamachowym. Wyeliminuje (zmniejszy bardzo) ona szarpniecie przy hamowaniu, i przy ponownym rozpedzaniu, oraz zgrzyt i scieranie. Pytanie do autora tematu: jakiej wielkosci jest sprzeglo w lokomotywie pociagu?

[adr23k]

@Marekk jeśli możesz doradzić to dobradz właśnie po to piszę na tej grupie bo sam temat jest ciekawy ale ciężki

[Christophorus]

To są zagadnienia o których wcześniej wspominałem. Trzeba wyeliminować "szarpnięcie" przy hamowaniu i ruszaniu oraz odłączyć koło zamachowe w odpowiednim momencie, zanim zatrzyma się ono wraz z modelem.

Do eliminacji szarpnięcia można też wykorzystać koło dwumasowe. Dziś jest ono znane głównie z samochodów. Ponad trzydzieści lat temu pracowałem na dużej strugarce bramowej, gdzie przesuwał się stół roboczy "przód - tył". Stół i obrabiane przedmioty ważyły kilka ton i zmieniały kierunek ruchu kilkanaście - kilkadziesiąt razy na minutę w zależności od parametrów skrawania. Do eliminacji szarpnięć służyło właśnie duże koło dwumasowe i doskonale sobie z tym radziło.

Również sprzęgło do włączania koła zamachowego powinno mieć możliwość rozłączania w czasie pracy modelu. Czyli w grę wchodzi miniaturowe koło zamachowe np. z kserokopiarki. Nikt nie będzie chwytał jadącego po podłożu modelu po to aby przełączyć sprzęgło. Chyba, że będzie to działający model, ale na biurko.

Kolejna sprawa jak to wykonać w praktyce. Różnego rodzaju przekładnie, łożyska, wałki czy nawet wspomniane sprzęgło elektromagnetyczne można kupić. Większy problem może być z miniaturowym kołem dwumasowym lub przekładnią bezstopniową. Robić je od zera? Autor tematu ma takie możliwości? Pisząc w tym temacie sprawdzam również ceny różnych podzespołów mechanicznych potencjalnie mogących mieć zastosowanie. Ceny niektórych takich podzespołów to kilkadziesiąt złotych i więcej. To również trzeba mieć na uwadze, bo koszty wykonania modelu mogą być wysokie. 

[adr23k]

@Christophorus czyli co mam płytę metalową do tego montuje łożyska do przytwierdzenia płyty później osadzam wałek do wałka montuje 2 koło po jedenej i po drugiej stronie na środku oprawiam koło zamachowe do koła zamachowego przytwierdzam elektromagnes ciągnący ??? Ale jak on ma działać gdzie te wszystkie elementy przekładni ?? Itd nie wiem czy to ma sens 

[adr23k]

@Christophorus to ma być układ hamowania odzyskowego za pomocą silnika prądu stałego z magnesami trwałymi i ze sterownikiem tego silnika oraz płytka arduino czy jest pan w stanie takie coś ogarnąć pomóc ?? 

[Marekk]

Fakt, temat jest ciekawy ale ciężki. Zanim zrobie rysunek, prosze o odpowiedzi na 4 pytania:

1 jaka to uczelnia ksztalci przyszlych noblistow?

2 dlaczego pojazdy szynowe nie slizgaja sie na zakretach, mimo ze nie maja mechanizmow roznicowych, co go zastepuje i jak dziala?

3 jakiej jest wielkosci sprzeglo w lokomotywie?

4 czym sie rozni naped 4-czlonowego pociagu od napedu lokomotywy z 4 wagonami?

Do budowy modelu potrzebny bedzie wariator, poszukaj malutkiego, bo zmajstrowanie rozsadnego wariatora samemu to doktorat. Jego zdobycie to 90% mechaniki. Do niego dopiero dobiore silnik, wymiary modelu, jego ciezar, a z tego wyniknie wielkosc kola zamachowego. 

[Sylba]

Dnia 22.06.2026 o 01:01, adr23k napisał:

Mam dany schemat musze go rozbudować  mechanicznie i elektronicznie zgodnie  z  tym schematem czy  jest możliwosc pomocy .

Ja myślę, że powinieneś zacząć od przeczytania artykułu, z którego pochodzi ten schemat. W artykule autor dokładnie opisuje jak układ działa. W mojej ocenie gdy poznamy zasadę działania jest sens budowania modelu, a nie odwrotnie i kombinowanie co jeszcze można zmienić.
To dane o artykule:
A FLYWHEEL-BASED REGENERATIVE BRAKING SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLES by Jacek JACKIEWICZ, Faculty of Mechatronics, Kazimierz Wielki University, ul. Kopernika 1, 85-074 Bydgoszcz, Poland.
Systemy typu KERS są dość dobrze opisane trzeba tylko poszukać, a to w obecnie nie jest trudne.

Edytowano 18 lipca przez Sylba

[adr23k]

@Christophorus Mam coś takiego czy to jest Okey teraz muszę elektronicznie zrobić 

[Christophorus]

W przybliżeniu może być. Zastanawiam się jednak nad trwałością tych plastikowych przekładni i osi bez łożyskowania. Takie plastikowe przekładnie z drukarek 3D mają tendencję do ścierania się i przedwczesnego zużycia. To zależy jeszcze od rodzaju użytego filamentu. Sprawdzałeś jak zachowuje się ten model bez sterowania elektronicznego? Czy opory toczenia (tarcie) przekładni i osi nie są za duże i cały model zatrzyma się w kilka sekund po odłączeniu zasilania?

[AntekBezak]

19 minut temu, Christophorus napisał:

W przybliżeniu może być. Zastanawiam się jednak nad trwałością tych plastikowych przekładni i osi bez łożyskowania. Takie plastikowe przekładnie z drukarek 3D mają tendencję do ścierania się i przedwczesnego zużycia. To zależy jeszcze od rodzaju użytego filamentu. Sprawdzałeś jak zachowuje się ten model bez sterowania elektronicznego? Czy opory toczenia (tarcie) przekładni i osi nie są za duże i cały model zatrzyma się w kilka sekund po odłączeniu zasilania?

Jeśli mogę się wtrącić, drukowane przekładnie wytrzymują zaskakująco dużo. Tak naprawdę zawodzą tam gdzie jest duże obciążenie i duże prędkości przez dłuższy czas, bo wtedy siły ścierające są naprawdę duże i działają w krótkich odstępach czasu. Jednak w tym konkretnie projekcie nie wydaje mi się, żeby to były duże siły dla takiej przekładni, a też jest to model, nie funkcjonalna maszyna. Nikt chyba nie planuje, żeby to urządzenie działało niezawodnie przez lata. Moim zdaniem drukowane przekładnie do tego projektu wystarczą.

Co do łożysk, tu również wydruk może wystarczyć. Jeśli obrót odbywa się wzdłóż warstw, nie w poprzek, to tarcie na wydruku nie jest wcale duże, nawet jest mniejsze niż przy elementach z formy. Niektórzy nawet drukują łożyska działające na tej zasadzie, bo dzięki warstwom wydruku powierzchnia tarcia jest mniejsza niż normalnie. Widziałem nawet silniki na sprężone powietrze drukowane w 3D i wykorzystywały właśnie tą zasadę, a tam tarcie powinno być jak najmniejsze. Oczywiście metalowe łożysko będzie nieporównanie trwalsze, jednak jak już wspomniałem tu nie wymagamy długotrwałej pracy przez lata. Z tego co widzę na zdjęciach warstwy są ułożone poprawnie.

[Sylba]

Dnia 23.06.2026 o 10:54, bjrk napisał:

Moim zdaniem - choć to nie moja działka -  trzeba by zacząć od dokładnego opisu "zasady działania hamowania rekuperacyjnego wieloczłonowych elektrycznych pojazdów szynowych". Wtedy wyjdzie co właściwie trzeba modelować/symulować. Oraz na jakim poziomie. Np dlaczego szynowych, dlaczego wieloczłonowych, dlaczego elektrycznych. Które z cech są istotne w modelu i dlaczego

Nic dodać nic ująć. Mogę tylko jeszcze podpowiedzieć by nie zaczynać od rozwiązywania problemu czy przekładnia ma być wydrukowana czy kupiona, tylko od dokładnego zdefiniowania i opisania problemu.

Po pierwsze na czym polega hamowanie rekuperacyjne? Jakie rozwiązania są stosowane, kiedy i dlaczego? Które z istniejących rozwiązań będzie modelowane i w jaki sposób? Czy będzie to model 1:1 rzeczywistego układu (mam na myśli nie skalę, ale przyjęte rozwiązania techniczne to znaczy silniki, przekładnie itd.), czy można zastosować jakieś inne rozwiązania, które będą działały analogicznie do rozwiązań rzeczywistych?

Edytowano 28 lipca przez Sylba

[adr23k]

@Christophorus @Christophorus jaką funkcję ma spełniać elektromagnes trzymający 12 v w tym modelu czy to koło zamachowe nie powinno być zamontowane gdzieś indziej na stałe ??? 

[Christophorus]

Model zrobiłeś tak, że silnik napędowy i jego przekładnie, sprzęgło z przekładniami i elektromagnesem są z boku przekładni kątowych. Na szkicach i rysunkach wyglądało to inaczej. Elementy te były bliżej środka modelu. Koło zamachowe nie powinno być zamontowane - sprzęgnięte na stałe. Gdy tak będzie to zatrzymanie mechanizmów modelu będzie równoznaczne z zatrzymaniem koła zamachowego.

Na rysunku z pierwszej strony tematu faktycznie mamy solenoid (cewkę) 12V DC oznaczoną numerem 6. Przy niej jest ponadto opis "układ elektroniczny". Trudno na podstawie tego rysunku powiedzieć jaką rolę pełnia ta cewka. Czujnik przędności obrotowej czy może coś w rodzaju hamulca elektromagnetycznego.

 

[Sylba]

Dnia 7.09.2026 o 22:20, Christophorus napisał:

Model zrobiłeś tak, że silnik napędowy i jego przekładnie, sprzęgło z przekładniami i elektromagnesem są z boku przekładni kątowych. Na szkicach i rysunkach wyglądało to inaczej. Elementy te były bliżej środka modelu. Koło zamachowe nie powinno być zamontowane - sprzęgnięte na stałe.

Położyłbym nacisk na to, jak mechanizm ma działać. Wmojej ocenie wygląda to tak:
w momencie hamowania obracające się koła pojazdu muszą zostać sprzęgnięte z kołem zamachowym, które w skrajnym przypadku nie obraca się. Podczas hamowania energia kinetyczna pojazdu będzie zamieniana na energię kinetyczną obracającego się koła zamachowego. Oznacza to, że prędkość obrotowa koła zamachowego będzie rosła podczas gdy prędkość kół pojazdu będzie malała, a to oznacza, że pomiędzy kołami pojazdu i kołem zamachowym musi znaleźć się bezstopniowa przekładnia, która płynnie będzie zmieniała przełożenie. Do tego będzie potrzebne również sprzegło, które umożliwi płynny rozruch koła zamachowego.
Schemat blokowy mógłby wyglądać tak:
Koła pojazdu > Główne sprzęgło załączające > Przekładnia bezstopniowa > Sprzęgło poślizgowe (startowe) > Koło zamachowe.

Do tego trzeba jeszcze wziąć pod uwagę energię kinetyczną jaką ma przejąć mechanizm. 

Energia kinetyczna pojazdu = masa pojazdu x (prędkość pojazdu)^2/2

Energia kinetyczna koła zamachowego = 0,25 x masa koła zamachowego x (promień koła zamachowego)^2 x (3,14 x prędkość obrotowa koła / 30)^2

Przyjmując masę pojazdu oraz prędkość początkową można obliczyć parametry koła zamachowego i jego prędkość obrotową gdy przejmie ono całą energię kinetyczną pojazdu.

Na koniec pytanie, czemu musi być to układ mechaniczny, a nie elektryczny, który jest o wiele prostrszy?

[Sylba]

Widzę, że projekt, chociaż ciekawy, utknął w martwym punkcie więc postanowiłem go ożywić proponując możliwe rozwiązanie.

Cel projektu to zaprojektowanie i zbudowanie modelu demonstracyjnego zasady działania hamowania rekuperacyjnego wieloczłonowych elektrycznych pojazdów szynowych.

Model demonstracyjny nie musi być pojazdem, ale stanowiskiem zawierającym podstawowe elementy takiego układu pozwalającym pokazać, prześledzić i pomierzyć parametry pracy.

Pojazd byłby symulowany przez koło zamachowe, którego masa i wymiary byłyby dobrane tak, by modelowały w skali masę i energię kinetyczną pojazdu. Jest to istotne by obserwować zachowanie modelu przy hamowaniu i ruszaniu.

Kolejnym elementem byłaby przekładnia planetarna, która pozwalałaby przenosić napęd z silników napędowych na koło zamachowe (modelowy pojazd). Koło zewnętrzne tej przekładni byłoby połączone z kołem zamachowym, a koło słoneczne i jarzmo byłyby połączone z dwoma silnikami, które w zależności od sytuacji napędzały lub hamowały koło zamachowe.

Silniki w czasie hamowania pełniłyby rolę generatorów, a w czasie rozpędzania pracowałyby jako zwykłe silniki. Najlepiej do tego zastosować silniki synchroniczne z układem Halla.

Istotnym problemem jest sterowanie silnikami, które w czasie hamowania muszą stopniowo zwalniać od założonej prędkości obrotowej koła zamachowego do prędkości 0 obr/min, a przy ruszaniu od 0 obr/min do założonej prędkości obrotowej. Takie sterowanie zapewniałby odpowiednie inwertery współpracujące z kontrolerem np. Arduino.

Ostatnim elementem byłby zestaw baterii umożliwiający ładowaniee dużym prądem z inwerterów.

Oczywiście takie stanowisko można wyposażyć w wiele punktów pomiarowych umożliwiających prezentację prędkości obrotowy, generowaną lub pobieraną moc, efektywność odzyskiwania energii.