ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜηχανουργικήΣ ΤεχνολογίαΣ & Συστημάτων ΠαραγωγήΣ Τρισδιάστατος σχεδιασμός, μελέτη αντοχής και βελτιστοποίηση πλαισίου μικρού αγωνιστικού οχήματος (kart) ΕΚΠΟΝΗΤΗΣ : ΝΤΙΤΟΡΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΤΟ ΚΑΡΤ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΕΝΑΡΚΤΗΡΙΟ ΕΝΑΥΣΜΑ ΓΙΑ ΟΠΟΙΟΝ ΘΕΛΕΙ ΝΑ ΑΣΧΟΛΗΘΕΙ ΜΕ ΤΟΝ ΜΗΧΑΝΟΚΙΝΗΤΟ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟ . ΑΠΟ ΤΟ 1956 ΟΠΟΥ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΗΚΕ ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΕΧΡΙ ΚΑΙ ΣΗΜΕΡΑ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΠΟΛΟ ΕΛΞΗΣ ΤΩΝ ΜΙΚΡΩΝ ΠΟΥ ΟΝΕΙΡΕΥΟΝΤΑΙ ΚΑΠΟΙΑ ΣΤΙΓΜΗ ΝΑ ΓΙΝΟΥΝ ΚΟΡΥΦΑΙΟΙ ΟΔΗΓΟΙ ΑΓΩΝΩΝ ΑΛΛΑ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΩΝ ΠΟΥ ΘΕΛΟΥΝ ΝΑ ΞΕΣΚΑΣΟΥΝ ΑΠΌ ΤΗΝ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΟΤΗΤΑ.ΑΠΟ ΤΟΤΕ (1956) ΛΟΙΠΟΝ ΜΕΧΡΙ ΣΗΜΕΡΑ ΤΟ KARTING ΕΞΕΛΙΣΕΤΑΙ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΑ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΙΣ ‘’ΑΝΑΓΚΕΣ’’ ΤΙΣ ΕΠΟΧΗΣ

ΤΟ ΚΑΡΤ ΛΟΙΠΟΝ ΑΠΟΤΕΛΕΙΤΑΙ ΑΠΌ ΕΞΙ ΔΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΚΕΛΕΤΟΣ (ΣΑΣΙ) ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΔΗΣΗΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΡΟΧΟΙ ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ (ΚΑΝΤΡΑΝ) ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΗ ΠΡΟΥΠΟΘΕΣΗ ΌΜΩΣ ΣΥΜΕΤΟΧΗΣ ΣΕ ΑΓΩΝΑ ΕΊΝΑΙ ΚΑΙ Ο ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΟΔΗΓΩΝ Ο ΟΠΟΙΟΣ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΙ ΚΡΑΝΟΣ (FULL FACE) ΣΤΟΛΗ ΓΑΝΤΙΑ ΜΠΟΤΕΣ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΑ ΛΑΙΜΟΥ ΚΑΙ ΠΛΕΥΡΩΝ

Οι πιο συνηθισμένες μορφές αγώνων είναι οι εξής ΜΟΡΦΕΣ ΑΓΩΝΩΝ Οι πιο συνηθισμένες μορφές αγώνων είναι οι εξής Αγώνες sprint Αγώνες endurance (αντοχής) Αγώνες speedway (οβάλ) Οι αγώνες αυτοί λαμβάνουν χώρα τόσο σε εθνικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο και οι κανονισμοί συμμετοχής σε αυτούς τους αγώνες είναι ίδιοι ανά τον κόσμο και αυτό γιατί όλες οι κατά χώρα ομοσπονδίες, υποχρεούνται να ακολουθουν πιστά τους παγκόσμιους κανονισμούς της FIA (Παγκόσμια ομοσπονδία μηχανοκίνητου αθλητισμού). Τα καρτ κατηγοριοποιούνται κατά κυβικά εκατοστά του κινητήρα πριν αγωνιστούν και πάνε βάση της ηλικίας του εκαστοτε οδηγού.

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΑΣΙ Το σασί που σχεδιάστηκε στην εργασία είναι εμπνευσμένο από την ιταλική εταιρεία tony kart από όπου και χρησιμοποιήθηκε το διαστασιολογιο ενός καρτ . Το σασί που εμφανίζεται είναι σκαρίφημα του σχεδίου της tony kart το οποίο είναι τροποποιημένο σε λίγα σημεία του όσο επιτρεπόταν από τους κανονισμούς βέβαια. Εδω παρουσιάζεται η κάτοψη και μια πλάγια όψη του με κάποιες από τις βασικότερες διαστάσεις του

ΓΩΝΙΕΣ CAMBER CASTER Γωνία camber λοιπόν ονομάζεται η γωνία που σχηματίζει ο τροχός σε σχέση με τον κατακόρυφο άξονα, στην περίπτωση μας 85Ο Όταν το επάνω μέρος του τροχού κλείνει προς την μεριά του αυτοκινήτου έχουμε Θετικό καμπερ ενώ όταν κλείνει προς τα έξω αρνητικό Γωνία caster είναι η γωνία που σχηματίζει ο νοητός άξονας περιστροφής του τροχού όταν στρίβουμε το τιμόνι, με τον κατακόρυφο άξονα Αν το κάτω μέρος του νοητού αυτού άξονα βρίσκεται μπροστά από τον κατακόρυφο άξονα λέμε ότι έχουμε θετικό Caster, ενώ αν βρίσκεται πίσω (συνεπώς το επάνω μέρος μπροστά) το Caster έχει αρνητική τιμή

ΤΜΗΜΑΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΑΣΙ 1 Τα σχήματα τα οποία παρουσιάζονται εδώ δείχνουν τα μέρη τα οποία χρειάζονται ετσι ώστε να στηριχτεί κατά κύριο λόγο το τιμόνι του καρτ στο σασί και επίσης το δοχείο καυσίμων . Τα σχήματα 1,2,3 αποτελούν το κάτω μέρος της βάσης του τιμονιού ενώ τα σχήματα 4,5 το άνω μέρος και την βάση του δοχείου καυσίμων 2 3 4 5

ΤΜΗΜΑΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΑΣΙ 1 Στο σχήμα 2 παρουσιάζεται η βάση στήριξης των εμπρός τροχών του καρτ η οποία είναι ίδια αριστερά δεξιά και ενώνονται μεταξύ τους με το σχήμα 1. Ο λόγος ο οποίος δεν είναι αυτόνομες η μια από την άλλη είναι η έλλειψη ανάρτησης. Το σχήμα 4 στηρίζει τα σχήματα 1,2 και είναι τοποθετημένα τα πεντάλ του οδηγού και ο διευθυντήριος άξονας (κρεμαριερα) του καρτ. Στο σχήμα 3 βιδώνει ο πλαστικός προφυλακτήρας 2 3 4

ΤΜΗΜΑΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΑΣΙ Στο συνοπτικό σχέδιο που παρουσιάζεται σε κάτοψη υποδεικνύονται τα σημαντικότερα τμήματα του σασί τα τμήματα δηλαδή που ενώνουν ουσιαστικά το εμπρός με το πίσω πλαίσιο και τα τμήματα που συγκρατούν τον κινητήρα ,το ψυγείο, τον πίσω άξονα με το σύστημα πέδης και το κάθισμα του οδηγού. Επίσης υπάρχουν και κάποιες ράβδοι οι οποίες υπάρχουν για ενίσχυση του πλαισίου στα σημεία όπου δέχεται μεγάλο φορτίο λόγο βάρους των εξαρτημάτων 1 2 7 8 3 9 5 4

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ Εφ όσον λοιπόν ολοκληρώθηκε ο σχεδιασμός του πλαισίου έπρεπε να δοκιμαστεί η αντοχή του ώστε να μπορεί να υπάρχει μια σαφή εικόνα για το αν είναι κατάλληλο για χρήση η όχι . Έτσι λοιπόν δημιουργήθηκαν σε εικονικό περιβάλλον στο πρόγραμμα ansys οι συνθήκες ενός αγώνα χρησιμοποιώντας ως περιβάλλον δοκιμών μια συγκεκριμένη στροφή της πίστας καρτ Σερρών για να προσομοιωθούν όσο το δυνατόν καλύτερα οι δυνάμεις που δέχεται το σασί σε αγώνα υπολογίζοντας όλες τις παραμέτρους.

ΣΤΗΡΙΞΕΙΣ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΣΕΙΣ Οι στηρίξεις που εφαρμόστηκαν στην κατασκευή όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα είναι 4 στον αριθμό και εφαρμόζονται ουσιαστικά στους τροχούς του καρτ το μόνο σημείο δηλαδή επαφής του με το έδαφος Φορτίσεις λόγο βάρους με το καρτ να μην είναι σε κίνηση εφαρμόστηκαν στις τέσσερις βάσεις του καθίσματος στις βάσεις του κινητήρα και στη βάση του ψυγείου νερού του καρτ.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΧΩΡΙΣ ΚΙΝΗΣΗ Παρατηρώντας το σχήμα της παραμόρφωσης του σασί μόνο λόγο του βάρους είναι φανερό ότι η πίεση και συνεπώς και η παραμόρφωση είναι ομοιόμορφη σε όλο το πλαίσιο του καρτ. Αυτό δείχνει ότι το βάρος στο σασί είναι όσο το δυνατόν καλύτερα κατανεμημένο έτσι ώστε να αποφευχθούν οι απότομες μετατοπίσεις λόγο μη σωστής κατανομής . Το πλαίσιο λοιπόν δείχνει ότι δεν έχει πρόβλημα αντοχής που να χρήζει επιδιόρθωσης.

ΚΕΝΤΡΟΜΟΛΟΣ ΔΥΝΑΜΗ 1100Ν Προσθέτοντας λοιπόν κίνηση στο καρτ παρουσιάζεται κεντρομόλος δύναμη. Όπως παρουσιάζεται λοιπόν στο σχήμα είτε η φορά κίνησης του καρτ είναι αριστερόστροφη είτε δεξιόστροφη το σασί αντιδρά το ίδιο και φαίνεται ότι η πλευρά όπου έχει την μέγιστη παραμόρφωση είναι ίδια με την φορά της δύναμης, ενώ το σημείο μέγιστης παραμόρφωσης παρουσιάζεται στο ίδιο σημείο όπου παρουσιαζόταν χωρίς κίνηση

ΚΕΝΤΡΟΜΟΛΟΣ ΔΥΝΑΜΗ 1861 Ν Αυξάνοντας λοιπόν την ταχύτητα του καρτ αυξάνεται και η κεντρομόλος δύναμη και παρουσιάζεται η παραμόρφωση που υφίσταται το πλαίσιο σύμφωνα πάλι με την φορά της δύναμης. Παρατηρείται λοιπόν ότι η στρέβλωση του σασί είναι αρκετά μεγαλύτερη από προηγουμένως αλλά και πάλι δεν υπάρχει μεγάλο πρόβλημα είτε πλαστικής παραμόρφωσης είτε και θραύσης του πλαισίου του καρτ

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Αξιοποιώντας λοιπόν τις μετρήσεις όπου πραγματοποιήθηκαν σε εικονικό περιβάλλον υπάρχει μια σαφή εικόνα για τις στρεβλώσεις που δέχεται το σασί σε ρυθμό αγώνα. Παρατηρώντας λοιπόν την παραμόρφωση του πλαισίου συμπεραίνεται ότι, αν το βάρος είναι σταθερό, είναι ανάλογη της ταχύτητας που έχει το καρτ και την φόρα της στροφής στην οποία βρίσκεται. Στο πλαίσιο που σχεδιάστηκε και μετρήθηκε δεν παρουσιάζεται κάποιο σοβαρό πρόβλημα το οποίο να το κάνει ακατάλληλο να αγωνιστεί γιατί όπως φάνηκε μπορεί να αντέξει την πίεση που δέχεται σε έναν αγώνα χωρίς να υπάρχει πλαστική παραμόρφωση η θραύση.

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. κξ ΄ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ