Green Team Twente test planetaire tandwielkast bij hoge toerentallen
Hoe presteert onze AE210-015 planetaire tandwielkast bij verhoogde toerentallen? Een prijswinnend studententeam uit Twente wil onze planetaire tandwielkast gebruiken in het transmissiesysteem van hun nieuwe, door waterstof aangedreven raceauto. Maar onze planetaire tandwielkast is niet primair ontworpen voor ingaande toerentallen van 10.000 rpm. Een testopstelling wijst uit of de planetaire tandwielkast in deze baanbrekende raceauto gebruikt kan worden.
Green Team Twente is een multidisciplinair studententeam met studenten van de Universiteit Twente en Saxion Hogeschool. Zij zetten zich in om technologische innovaties op het gebied van duurzame mobiliteit te ontwikkelen en toe te passen. De komende jaren groeit het team van 22 fulltime en 6 partime studenten in 2022 naar 30 fulltime studenten in 2023.
Voor het 11e jaar van Green Team Twente – de afgelopen drie jaar was hun auto een van ’s werelds meest efficiënt rijdende auto’s op waterstof – koos het team voor een nieuwe uitdaging. Het studententeam stop met deelname aan de Shell Eco Marathon en stap de Formula Student-wereld binnen. Zij willen laten zien waar Green Team Twente toe in staat is door ’s werelds eerste waterstof aangedreven Formula Student raceauto te ontwikkelen en te bouwen.
Om snel stappen te zetten (en geld te besparen) werkt het team zoveel mogelijk samen met bedrijven met kennis, ervaring en producten die bij de uitdaging passen.
Planetaire tandwielkast buiten specificatie
APEX DYNAMICS is benaderd om de auto te voorzien van een transmissiesysteem dat ervoor zorgt dat het tractiesysteem vermogen aan de wielen kan leveren. De toerentallen waarvoor het systeem is ontworpen, zijn echter niet direct beschikbaar op de commerciële markt. De AE120 met een overbrengverhouding van 15:1 komt dicht in de buurt. Deze tandwielkast is echter primair niet ontworpen voor ingaande toerentallen van 10.000 rpm. Om te kijken hoe de tandwielkast zich gedraagt bij dergelijke hoge toerentallen heeft Green Team Twente een experiment uitgevoerd. Belangrijk aspect daarbij was of de temperatuur van de AE120 niet boven de 90°C komt (de specificatie van deze planetaire tandwielkast). Bovendien moeten de geluidsniveaus op een niet-methodische manier worden gecontroleerd om de mechanische werking van de tandwielkast te waarborgen.
Testmethode
De testmethode waarmee de planetaire overbrenging is getest, heeft een lineaire opbouw met een toenemend toerental. Door een constante cyclus gedurende een bepaalde tijd aan te houden, werden temperatuurmetingen verricht en kon een vergelijking worden gemaakt.
Een werkcyclus bestaat uit een trapeziumvormige golf om de werkbelasting tijdens de werking na te bootsen
Versnellingstijd: 1.000 ms
Piektijd: 7.500 ms
Vertragingstijd: 1.000 ms
Neergangstijd: 500 ms
Om de 30 seconden werd een temperatuurmeting verricht, de tests worden uitgevoerd bij de volgende toerentallen:
5.000 rpm
6.000 rpm
7.000 rpm
8.000 rpm
9.000 rpm
10.000 rpm
De ingaande toerentallen van een AE120-015 zijn nominaal 4.000 rpm en maximaal 8.000 rpm.
Aanwijzingen voor mechanische storingen
Wat de geluidsniveaus betreft: er werd geen significante toename van de geluidsniveaus waargenomen tijdens duur van de experimenten. Dit wijst erop dat de smering van de transmissie in staat was goed genoeg te functioneren.
Conclusie
Om een antwoord te geven op onze onderzoeksvraag: “Zal de APEX DYNAMICS AE120-015 planetaire tandwielkast binnen de normale specificaties werken bij verhoogde toerentallen”, kan worden bevestigd dat de temperatuur van 90 °C niet wordt overschreden. Zelfs niet bij de hoogste toerentallen van 10.000 rpm.
Verklaring:
De reden dat de APEX DYNAMICS AE120-015 tandwielkast onder hoge toerentallen relatief koel blijft is 3-ledig:
Het ingaande lager draait mee in de uitgaande as, waardoor deze een relatief toerental draait.
Aan de ingaande zijde is de lagering en afdichting van elkaar gescheiden, zodat we op de kleinst mogelijke diameter af kunnen dichten. Dit geeft de laagste omtreksnelheid en laagste opwarming.
Door de pompringen op de planeetwielen is smering van deze lagers hiervan gewaarborgd.”
