Применение вибродиагностики при создании элементов персонального электротранспорта

Проведено исследование вибронагруженности основных элементов персональных электрических транспортных средств и поиск путей снижения вибрационных характеристик. Рассмотрены вопросы измерения вибрации, возникающей на велосипеде, который приводится в движение мускульной силой человека и электроприводом. Измерения виброускорения и частотных спектров на определенном участке движения осуществлялись с помощью анализатора спектра «Октава-101ВМ» в три этапа. На первом этапе электровелосипед приводился в движение с помощью педального привода, на втором – электроприводом, на третьем – педали и электропривод работали параллельно. В результате проведенных испытаний установлено, что наибольшая вибрация происходила в режиме «Мотор» в процессе использования электровелосипеда, наименьшая вибрация – при езде с выключенным электродвигателем. Обнаружено, что электропривод увеличивает уровень вибрации (при этом у электровелосипеда по всем осям не происходит превышения предельно допустимых значений уровней вибраций). С целью уменьшения возникающей от электродвигателя вибрации на персональном электротранспорте разработана компьютерная 3D-модель и изготовлен по данной модели на 3D-принтере безвоздушный колесный движитель (колесо для электросамоката с внутренним демпфированием). Стендовые испытания показали, что разработанное колесо в сравнении с пневматической шиной имеет меньшее (до 45 %) пятно контакта. Полученные результаты можно использовать при разработке конкурентоспособной продукции, в частности персонального электротранспорта.

1. Yoshida, J. Improvement of Bicycle Ride Comfort by Reduction of Seat Vibration / J. Yoshida, N. Kawagoe, T. Kawamura // J. Syst. Design Dynamics. – 2013. – Vol. 78, №792. – P. 2837–2847. https://doi.org/10.1299/kikaic.78.2837

2. A Robust Low Cost Device for Measuring Road Induced Vibrations / G. Mason [et al.] // J. Sci. Cycling. – 2016. – Vol. 5, №1. – P. 13–17.

3. An Experimental-Numerical Method for the Prediction of On-Road Comfort of City Bicycles / A. Doria [et al.] // Vehicle System Dynamics: Int. J. Vehicle Mech. Mobility. – 2021. – Vol. 59, №9. – P. 1376–1396. https://doi.org/10.1080/004 23114.2020.1759810

4. Gogola, M. Analysing the Vibration of Bicycles on Various Road Surfaces in the CIity of Žilina / M. Gogola // The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. – 2020. – Vol. 88, №92. – P. 77–97.

5. Redfield, R. Bike Braking Vibration Modelling and Measurement / R. Redfield // The 2014 Conference of the International Sports Engineering Association: Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 72. – P. 471–476. https://doi.org/10.1016/j. proeng.2014.06.051

6. Evaluating the Cycling Comfort on Urban Roads Based on Cyclists’ Perception of Vibration / Jie Gao [et al.] // J. of Cleaner Production. – 2018. – Vol. 192. – P. 531–541. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.04.275

7. Lépine, J. A Laboratory Excitation Technique to Test Road Bike Vibration Transmission / J. Lépine, Y. Champoux, J. M. Drouet // Experimental Techniques. – 2016. – Vol. 40, №1. – P. 227–234. https://doi.org/10.1007/s40799-016-0026-8

8. Measurement of Dynamic Vibration in Cycling Using Portable Terminal Measurement System / Ning Xie [et al.] // IET Intell. Transp. Syst. – 2019. – Vol. 13, iss. 3. – P. 469–474. https://doi.org/10.1049/iet-its.2018.5181

9. Olieman, M. Measurement of Dynamic Comfort in Cycling Using Wireless Acceleration Sensors / M. Olieman, R. Marin-Perianu, M. Marin-Perianu // 9th Conference of the International Sports Engineering Association (ISEA): Procedia Engineering. – 2012. – Vol. 34. – P. 568–573. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.04.097

10. Measuring Cycle Riding Comfort in Southampton Using an Instrumented Bicycle / S. Miah [et al.] // 6th International Conference on Models and Technologies for Intelligent Transportation Systems (MT-ITS). – 2019. – P. 1–8. https://doi. org/10.1109/MTITS.2019.8883328

11. Lépine, J. Road Bike Comfort: on the Measurement of Vibrations Induced to Cyclist / J. Lépine, Y. Champoux, J.M. Drouet // Sports Eng. – 2014. – Vol. 17. – P. 113–122. https://doi.org/10.1007/s12283-013-0145-8

12. The dynamic response of the bicycle rider’s body to vertical, fore-and-aft, and lateral perturbations / G. Dialynas [et al.] // Proc. IMechE. Part D: J. Automobile Eng. – 2019. – Vol. 234, Iss. 7. – P. 1944–1957. https://doi. org/10.1177/0954407019891289

13. The effect of mountain bike suspensions on vibrations and off-road uphill performance / R. Faiss [et al.] // J. Sports Med. Phys. Fitness. – 2007. – Vol. 47, №2. – P. 151–158.

14. Янкевич, С.Н. Разработка и апробация методики проектирования демпфирующих элементов колес персонального электротранспорта с применением аддитивных технологий / С.Н. Янкевич, А.Т. Волочко // Кузнечноштамповочное производство, обработка материалов давлением. – 2021. – №3. – С. 27–33.