Anexo A PROJECTO DAS ESTRUTURAS MECÂNICAS Resumo : Neste anexo são apresentadas as várias fases do projecto e construção das estruturas de reforço e de suporte dos novos elementos a introduzir, bem como a localização dos principais elementos de potência, baterias e motores e ainda a localização do controlador. É apresentado, ainda, neste anexo as duas fases do projecto assim como as diversas etapas de construção.
A.1 - Introdução Quando se pensou no projecto e execução de um veículo eléctrico, com Diferencial Eléctrico e Controlo de Trajectória, optou-se por adquirir um chassi já existente em que o custo fosse acessível para tornar o projecto exequível. Sendo, assim, optou-se pela aquisição de um chassi de um kart usado, sendo necessário, contudo, realizar as devidas alterações para se atingirem os fins propostos. Como o peso a suportar pelo chassi ultrapassa em larga escala o valor para o qual estava dimensionado foi necessário reforçar a estrutura adquirida. Para o reforço da estrutura e adaptação dos novos elementos a incorporar era necessário pesquisar e adquirir numa primeira fase os elementos mais problemáticos, a nível de peso e de volume, sendo esses elementos, os motores e as baterias. Os motores a utilizar deveram possuir uma potência considerável, de modo a poderem competir com os veículos da mesma classe (Kart de combustão interna), um volume e um peso relativamente baixos dado que o espaço disponível é reduzido. Feita a escolha dos motores, foi necessário seleccionar as baterias adequadas para este tipo de motores. Foi feito um estudo pormenorizado do tipo de baterias disponíveis no mercado (Anexo B), optando por selecciona baterias da marca Oldham destinadas à tracção eléctrica com as seguintes características: Tipo CXL 100 U 12 V Dimensões Comprimento 345 mm, Largura 172mm, altura 284 mm Peso 37 kgf Capacidade -55 Ah Corrente de pico 3x55 A Tendo em vista que o espaço disponível era limitado e as dimensões das baterias eram consideráveis, optou-se unicamente pela a aquisição de três baterias não se explorando assim a potência máxima fornecida pelos motores. A. 2
Seleccionados os motores e as baterias, foi executado o projecto tendo em vista a que o centro de massa não fosse consideravelmente alterado e o chassis reforçado de modo a poder suportar os novos elementos adicionais, para o qual não estava inicialmente preparado. Como os objectivos inicialmente propostos era que o veículo tivesse diferencial eléctrico e controlo de trajectória, foi necessário proceder ao corte do veio que ligava as duas rodas de trás (rodas motoras). Feito o estudo do projecto das estruturas de reforço e suporte dos novos elementos e a execução do mesmo, faltava agora o estudo e implementação de toda a parte eléctrica, electrónica, transdutores e controlo que se encontram nos Anexos C e D. Este Anexo divide-se em duas fases principais, a fase inicial e a fase alterada, subdividindo-se cada uma delas em Projecto e Construção, como se passa a apresentar nos pontos a seguir. A. 3
A.2 - Projecto e Construção da Primeira Fase A.2.1 - Projecto da Primeira Fase Na Figura A.1 é apresentada a descrição do chassis adquirido em que a estrutura se encontra, ainda, intacta e o veio ainda faz a ligação das duas rodas traseiras. 1650 e.c. 1040 e.c. 1110 650 e.c. 950 Figura A.1 Estrutura inicial do veículo A. 4
Na Figura A.2 pode observar-se as alterações feitas na estrutura inicial, em que se destaca os tubos de reforço do chassi, a localização dos suportes das baterias laterais, a chapa de apoio das chumaceiras dos dois veios, o corte do veio, bem como a estrutura de suporte dos motores e da terceira bateria. 1650 e.c. 1040 e.c. 1110 650 e.c. 950 Figura A.2 Estrutura reforçada e localização dos diferentes elementos adicionais A. 5
A Figura A.3 mostra, em planta, os elementos principais do veículo, como sendo as três baterias, os dois motores, as cremalheiras colocadas no mesmo plano vertical do pinhão de ataque dos motores, bem como toda a parte de controlo colocada na traseira do veículo. 1650 e.c. 1040 Bateria 1 Motor 1 e.c. 1110 650 Controlador Bateria 3 e.c. 950 Motor 2 Bateria2 Figura A.3 Localização dos elementos A. 6
Nas Figura A.4 e Figura A.5 mostra-se a vista lateral e traseira do projecto inicial do veículo Controlador Motor R Bateria 2 Figura A.4 Vista lateral do projecto da fase 1 Controlador Figura A.5 Vista traseira do projecto da fase 1 A. 7
A.2.2 - Construção da Primeira Fase Na Figura A.6 podem observar-se as várias fases de construção do projecto inicial Figura A.6 Várias fases de construção do primeiro projecto A. 8
Na Figura A.7 podem observar-se os vários planos do veículo. Figura A.7 Vista geral do veículo A. 9
A.3 - Projecto e Construção da Segunda Fase A.3.1 - Projecto da Segunda Fase Devido ao facto, em primeiro lugar, do fornecedor das baterias não nos ter facultado a corrente de pico das mesmas e a relação de transmissão ser relativamente baixa o veículo no arranque não respondeu ás expectativas do estudo prévio feito em simulação, e ainda devido ao problemas causados na localização do sistema de controlo, houve a necessidade de repensar todo o projecto, com vista à obtenção de melhores performances. Um dos problemas principais na localização do controlador era o facto de estar numa zona com bastantes vibrações mecânicas, e as cartas electrónicas do controlador serem colocadas em rack, o que fazia com que os contactos de interligação do controlador com todos os transdutores não se efectua-se nas melhores condições. Como no veículo inicialmente projectado não se podia explorar ao máximo a sua velocidade, ( 90 km/h), devido a questões de segurança, optou-se por repensar a relação de transmissão em que o pinhão de ataque (ligado ao veio do motor) tinha 30 dentes e a cremalheira (ligada ao veio da roda) tinha 40 dentes o que dava uma relação de transmissão de 1,3:1 para um pinhão de ataque de 21 dentes e uma cremalheira de 48 dentes o que dá uma relação de transmissão de 2,28:1 diminuindo assim a velocidade mas aumentando consideravelmente o binário. É de salientar, ainda, que nesta fase do projecto todos os cabos condutores do controlador ao painel de comando, colocado junto ao volante, bem como os cabos dos sensores foram colocados no interior dos tubos da estrutura por uma questão de estética e de funcionalidade. A. 10
Na Figura A.8 estão representadas, em planta, as alterações feitas ao projecto inicial, em que as principais alteração foram a criação de quatro suportes de baterias e a estrutura de suporte dos motores passou a ser uma pequena estrutura individual por cada motor, permitindo assim a regulação individual da corrente de transmissão associada a cada motor. A base de apoio onde assentam os suportes de cada motor, também, foi cortada ligeiramente até ao limite imposto pelo disco do travão, conseguindo-se com isso diminuir a cota, z, do centro de gravidade. Motor L Motor R Figura A.8 Planta da estrutura da segunda fase do projecto A. 11
Nas Figura A.9, Figura A.10 e Figura A.11 estão representadas as vistas em planta, lateral e vista de trás da segunda fase do projecto. e.c. 1500 e.c. 1040 Motor L Bateria 3 Bateria 4 650 370 Controlador e.c. 950 Motor R Bateria 1 Bateria 2 Figura A.9 - Planta da segunda fase Motor R Bateria 1 Bateria 2 Figura A.10 Vista lateral da segunda fase A. 12
370 Motor L Motor R 260 Controlador Figura A.11 Vista traseira da fase 2 do projecto A.3.2 - Construção da segunda fase Na Figura A.12 mostra-se, na fotografia da esquerda, o chassi acabado de sair da decapagem e, na fotografia do lado direito, o chassi depois da pintura. Figura A.12 Estrutura alterada do veículo A. 13
Na Figura A.13 mostra-se as varias perspectivas da segunda fase de construção. Figura A.13 Várias perspectivas do veículo na segunda fase de construção A. 14
ANEXO A... A.1 A.1 - INTRODUÇÃO... A.2 A.2 - PROJECTO E CONSTRUÇÃO DA PRIMEIRA FASE... A.4 A.2.1 - Projecto da Primeira Fase...A.4 A.2.2 - Construção da Primeira Fase...A.8 A.3 - PROJECTO E CONSTRUÇÃO DA SEGUNDA FASE... A.10 A.3.1 - Projecto da Segunda Fase...A.10 A.3.2 - Construção da segunda fase...a.13 A. 15