Ağır taşıt, elektro-pnömatik fren valfi için oransal solenoid tasarımı ve analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında ağır taşıtların elektro-pnömatik fren sistemlerinde kullanılmak üzere oransal çalışan bir elektromekanik valf (solenoid) tasarımı yapılmış, oransal solenoidin statik ve dinamik karakteristikleri incelenmiştir. Solenoide ait statik kuvvet karakteristiği geometrik uzunluk parametrelerinin değiştirilmesi suretiyle oransallaştırılmıştır. Oransal solenoidin statik kuvvet karakteristikleri ve manyetik akı bağları ANSYS Maxwell sonlu elemanlar programı kullanılarak elde edilmiştir. Oransal solenoidin dinamik davranışı için MATLAB Simulink programında solenoide ait matematiksel modeli kurularak simülasyonu yapılmıştır. Bu tez çalışmasında, tasarımı ve imalatı yapılan solenoid valfin sağladığı mıknatıs kuvvetinin hava aralığından bağımsız olduğu ve sadece akıma bağlı olarak değiştiği gösterilmiştir. Böylece tasarlanan solenoid oransal olarak kullanılabilecektir. Oransal solenoidin statik ve dinamik karakteristik testlerinin yürütüldüğü bir test düzeneği tasarlanıp imal edilmiştir. Bu test düzeneği kullanılarak elde edilen deneysel sonuçlar teorik sonuçlarla karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre; yaklaşık 1-3 mm'lik çalışma bölgesinde 1,5A akım ile 45±3 N sabit mıknatıs kuvveti sağlayan ve oransal çalışan bir solenoid valf tasarlanıp imal edilmiştir.

In this thesis a proportional solenoid valve used in heavy vehicle electro-pneumatic brake valve systems has been designed, and static and dynamic characteristics of the proportional solenoid valve has also been investigated. The static force characteristic of the solenoid has been proportioned by changing the geometric length parameters. Static force characteristics and magnetic flux linkages of the proportional solenoid have been obtained using ANSYS Maxwell finite element toolbox. Simulation model for the dynamic behavior of the proportional solenoid has been made in MATLAB/Simulink programs. It is shown that the magnetic force provided by the solenoid valve which has been designed and manufactured in this study is independent of the air gap and is dependent to the current. Thus the designed solenoid valve can be used as a proportional solenoid valve. A test setup is designed and constructed for the static and dynamic characteristics of the proportional solenoid valve. Obtained experimental results which are using this test setup are compared with the obtained theoretical results. Finally, a solenoid valve designed and manufactured providing 45±3 N constant magnetic force with 1,5A current at 1-3mm working region.