Ultra-prototyyppiajoneuvon ohutlevyrungon mittausjärjestelmä

Abstract

Opinnäytetyössä suunniteltiin ja valmistettiin prototyyppiajoneuvon runkoon kohdistuvia ajonaikaisia rasituksia mittaava mittausjärjestelmä. Tavoitteena oli selvittää, mitä runkoon kohdistuvia rasituksia voidaan mitata ja millä antureilla mittaukset voidaan tehdä. Lopullisena tavoitteena oli valmistaa antureista ajoneuvon sähköjärjestelmään kytketty ja ajamisen kestävä mittausjärjestelmä. Mittausjärjestelmän pilvitietokantaan ajetusta anturitiedosta voidaan tarkastella haluttuja suureita. Työn teoriaosassa esitellään yleisesti voimia mittaavat anturit. Voimia voidaan mitata voima-antureilla, venymäliuskoilla ja kiihtyvyysantureilla. Kiihtyvyysantureiden käytössä täytyy tietää kiihtyvyyden aiheuttaman kappaleen massa. Mittaussuunnitelmassa esitellään työhön soveltuvat anturit. Anturit ja niiden toimittajat valittiin vaatimuslistojen avulla. Vaatimuslistoissa määriteltiin antureiden fyysiset vaatimukset, antureiden mittausalueet ja ajoneuvon sähköjärjestelmän asettamat vaatimukset. Vaatimuksia saatiin vastaavista mittauksista ja oletetuista arvoista. Mittausjärjestelmän antureiden valinnassa hyödynnettiin asiantuntijoiden apua. Mittausjärjestelmän valmistamisessa keskeistä olivat antureiden kalibrointi ja mekaaninen suojaus. Mittausjärjestelmän tekemisessä käytettiin MoTeCin valmistamia laitteita ja ohjelmia. Alkuperäisen suunnitelman mukaisia ajonaikaisia käytännön mittauksia ei suoritettu. Rasitukset välittyvät tienpinnasta runkoon MacPherson-pyöräntuennassa alatukivarsien ja iskunvaimentimien kautta. Mittausjärjestelmän antureiksi valittiin venymäliuskoja, kiihtyvyysantureita ja lineaaripotentiometrejä. Venymäliuskoilla mitattiin alatukivarsien ja lisäksi kahden runkopalkin puristus- ja vetojännitystä. Kiihtyvyysantureilla ja lineaaripotentiometreillä mitattiin iskunvaimentimien kiihtyvyyksiä. Venymäliuskojen käytössä haasteita aiheutti niiden kalibrointi. Runkopalkkien venymäliuskoilla saatavia mittaustuloksia ei voida pitää luotettavina. Kiihtyvyysanturit valmistettiin valmiin piirilevyn avulla ja niitä voidaan hyödyntää parhaiten seuraavassa prototyyppirungossa ja lopputuotteessa. Lineaaripotentiometrien mekaaninen kestävyys jäi selvittämättä ajonaikaisien mittausten puuttuessa ja niiden käyttö mittaamiseen tarvitsee jatkokehitystä.