今年早些时候,德州农工大学(TAMU)被任命为总冠军NFPA 2023的流体动力汽车最终的竞争挑战。科罗拉多州利特尔顿事件是由气动元件,并于4月12 - 14,2023年。竞争两种技术平台通常不与,人力汽车和流体动力。
德州农工大学团队设计一辆自行车与液压回路而不是链转移权力从车轮的骑手。图片由TAMU流体动力俱乐部。
TAMU流体动力俱乐部将努力在三支球队:机械、液压和电气。每个团队分析之前的赢家的设计评估工作什么,没有什么,以及可以改善什么。
在机械方面,团队重各种自行车框架选项,包括标准的两轮自行车,成人三轮车,卧式自行车。大多数参与者使用卧式自行车有两个前轮和后轮,但一些选择两个后轮和一个前轮。TAMU流体动力俱乐部和一个标准的两轮自行车设计,想出了如何挂载所有。
“我们创造了一个多级链轮系统泵。我们设计了链轮进他们的坐骑,这样他们可以摆动,然后我们可以锁定下来,改变链条的中心到中心的距离。这样,我们就不会有设计与特定的链长,可以改变一个链轮如果我们想要的,”马克·芬利说机械设计师,项目经理,和TAMU流体动力俱乐部主席。“我们知道我们有间距的问题和遇到的问题,因此,设计更容易和给了我们一些余地。”
机械团队使用Autodesk融合360年自行车框架和组件模型。
“至于部分,美国和成员公司给我们部分我们可以请求的列表,然后他们会寄给我们。他们也给了我们一个津贴从其他来源购买零件。我们有很多设计自由,”芬利说。
在液压方面,该团队使用Famic技术的自动化工作室来模拟液压回路。团队设计了一个电路四个操作模式:
踏板推进模式:踩了流体从水库并将其发送到多个丁字接头和止回阀,换向阀,马达,然后回水库。如果骑车积聚太多的压力、流体穿过止回阀CV2,安全阀PRV1,回水库。
踏板推进模式。图片由TAMU流体动力俱乐部。
通过骑车蓄电池充电:充电的蓄电池,流体从骑车路线通过换向阀DCV1蓄电池加压。累加器的入口处,有一个通往安全阀PRV1止回阀,防止回流。
通过骑车蓄电池充电模式。图片由TAMU流体动力俱乐部。
蓄电池放电推进:当使用自行车,能量存储的压力蓄电池路线通过换向阀DCV1电动机。
蓄电池放电推进模式。图片由TAMU流体动力俱乐部。
通过再生制动蓄电池充电:该系统还可以充电的蓄电池扭转方向流动,在T3从水箱,通过换向阀DCV3蓄电池和电动机。
蓄电池充电通过再生制动模式。图片由TAMU流体动力俱乐部。
电机旋转的目的是确保正确的方向。
“当我们开始测试时,电动机是向后旋转。但问题不是电路;这是我们如何组装汽车到自行车,我们把它放在落后,“芬利说。“所以,我们不得不把进口和出口。从我们的测试花了一些时间,但这只是其中的一个学习的东西。”
海岸模式:团队想摆布自行车或海岸山没有运行电机干燥。因此,他们设计了一个海岸模式自行车向前和向后移动。在这种模式下,流体从T3和流动循环换向阀DCV3,电动机,丁字接头J11轮旋转。如果系统需要更多的液体,它可以吸引更多的T3。
海岸正向和反向模式。图片由TAMU流体动力俱乐部。
至于电气系统,电子团队使用PLC, HMI屏幕和24 V的电池。触摸屏人机界面包括控制和状态(开关)四个模式并显示蓄电池压力,运动压力和压力趋势数据。团队安装安全切换到人机界面激活海岸山模式如果骑手脱落在蓄电池放电。
赛前,TAMU团队测试他们的设计测量速度和目前自行车旅行。
“来测试我们的蓄电池,我们首先必须用氮气增压,”芬利说。“我们开始在800 psi的氮然后滚自行车在充电模式——我们没有骑它。然后,我们测试了它将走多远与不同的氮气压力相等的充电时间。我们选定了650 psi,这给了我们良好的距离和速度。”
自行车达到16英里旅行时下坡,放在一个平面上。
赢得第一名,德州农工大学团队参加四个种族,测试速度、距离、效率和能源再生。团队也获得了创新的使用电子产品奖,由奖学金赞助运动解决方案。团队获得了4000美元的现金奖他们的成就,其中2000美元将用于明年的工程技术部门和工业分布顶点程序。另外2000美元将团队成员之间的分裂。
“团队要感谢美国支持他们提供的这次比赛的一部分,”芬利说。“大这种经历的事情我们都是在一个团队工作,设计、学习过程,和真正思考我们做什么。”
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