SAE Baja bagi rooli- ja pidurisüsteemi projekteerimine

Antud baja bagile oli vaja luua toimiv rooli- ja pidurisüsteem. Projekteerimiseks oli vaja teada bagi lähteandmeid ja massikeskme asukohta. Sellest tulenevalt tuli teha arvutusi, et valida õiges mõõdus komponendid ja need teha sobivaks antud sõidukiga. Pidurisüsteemi projekteerimisel pidi lähtuma ohutusest ja reeglites seatud piirangutest. Roolisüsteemi projekteerides pidi arvestama juhi isteasendit ja ohutust. Rool on piisavalt kerge, et ei väsita juhti liigselt ja on sobiliku pöörderaadiusega, et läbida eesootavaid rajatingimusi. Süsteemi ülekandearv 3.3 on võistlussõidukile kohane ja teeb kiired manöövrid juhile mugavaks, et ei peaks rooli liigselt keerama. Roolisüsteemi puhul jäi probleemiks ainult käänmikute modifitseerimine, mille lahendus valmistatakse tulevikus, see tõi endga kaasa parasiitroolimise. Pidurisüsteemi jõud ületab kuival asfaldil vajaminevat pidurdusjõudu ning on valmistatud vastavalt töös käsitletud projekteerimistingimustele. Bagi kaalujaotus on 41/59, massikeskme kõrgus 43cm ja täismass 410kg, massi andmeid on vaja pidurisüsteemi projekteerimisel, et hinnata igale rattale langevat koormust. Projekteerimise käigus otsustati kasutada igal rattal samasuguseid CFMOTO ATV pealt tulnud pidurisadulaid ja samas suuruses pidurikettaid. Peasilindrite suurused (19mm) on valitud vaja mineva pidurdusjõu ja pedaalikäiku arvestades. Tagumise pidurilahenduse käigus tuli pidurisadulat lihvida ja teha ise pidurikettad, et bagi mahuks laiusega SAEINDIA reeglitele vastava mõõdu sisse. Otsustati kasutada täies pikkuses armeeritud pidurvoolikuid, et neid lihtsalt bagile kinnitada ja vedada igasse nurga koostu. Projekteeritud pidurdusjõud oli tagasillale niivõrd suur, et seda tuli piirata ja reguleerimise eesmärgil sai lisatud piduriahelasse OBP rõhuregulaator, mis asetseb juhi vasakul küljel armatuuril. Samuti saab piduri tasakaalu muuta pedaalikastis oleva regulaator vardaga, mida saab reguleerida mugavalt trossiajamiga armatuurilt. Reguleerimisulatused on piduri tasakaalu regulaator vardal on 16% ühe telje kasuks ja rõhu regulaatoril on maksimaalne piiramisulatus 48%. Esialgse testimise käigus blokeeruvad rattad samaaegselt ja suudavad ületada bagil oleva elektriajami võimsust. Samuti on pidurisüsteemil valideeritud arvutustest tulenev pedaalikäik 72mm. Bagile projekteeritud süsteemid on toimivad ja täidavad suuresti seatud eesmärke. Autori hinnangul on sõidukil potensiaali, et olla atraktiivne teistele koolidele ja õpilastele, et neid suunata sarnast arendavat teed läbiviima. Ülikoolide õpilastele on bagi kui tootearendus projekt ja palju meelelahutust pakkuv sõiduk võistlemiseks. Kutsekoolide õpilastele oleks antud bagi pigem hea toruraami koostamiseks ja erinevate süsteemide mõistmiseks mis ühel võistlussõidukil olema peab. Üldiselt töö eesmärk on täidetud ja bagil on toimiv rooli- ja pidurisüsteem.

The thesis aim was to develop and build a working steering- and brakesystem for Tallinn UAS SAE Baja buggy project that was started a year earlier by automotive engineering students. The buggy needs to comply with the SAEINDIA rulebook. The goal is to get other universities and vocational school students to build more of these buggys and start a Baja buggy raceseries in Estonia. It has to be a challenge for engineers and mechanics to build the fastest and most reliable vehicle, it also has to be entertaining to students for them to want to compete in this raceseries. Vehicle steering system was developed using rack and pinion geared streering rack and using the kinematics which were set by our suspension team. The turning circle of given buggy is suitable for the application it is going to be used for. Steering system gear ratio is 3.3 and that gives good and responsive feedback to the driver. Vehicle brake system works well and is able to block all the wheels at the same time, which is set following the SAEINDIA rulebook. Aim is to have sufficiently working brakes that can be easily maintained and repaired and reliable. All calculations were made to ensure that brakes are strong enough to withstand the force provided by electric motor and maximum force needed to block all the wheels at the same time. Building the rear brakesystem needs an overhaul because the solution it has now has many components that need modification or manufacturing them from scratch. Right now the brake caliper needs to be grinded inorder to fit the wheels within the given maximum witdh of the vehicle set by the rulebook. Rear brake discs are lasercut from 5mm S355 steel and made thinner on the lathe. Solution given by author is to redesign rear axle kinematics to use front suspension knuckles to eliminate the need for manufacturing brake discs and grinding down calipers. Rear brakes have the ability to be pressure regulated and therefore adjusted according to the road surface that the buggy is driving on. Pedalbox also contains balance bar to give more opportunity to tweak braking balance. Buggy has been through two road tests where it was confirmed to have the braking forces needed for stopping safely and sufficiently. This far the system has never leaked or had any major failures that could cause problems braking.