Studentská elektrická formule těží z výpočtů převodovek od KISSsoftu

Soutěže studentských formulí jsou velmi oblíbené, testují totiž nejen jízdní vlastnosti vozidel, ale i další technické dovednosti studentů. Formule musí obstát na dráze, ale i mimo ni. Porotci soutěže často přicházejí z významných strojírenských firem a ve „statických disciplínách“ hodnotí technickou úroveň návrhu vozidla, vynaložené náklady i připravenost na případnou sériovou výrobu a prodej modelu. V samotném závodě na trati se přidělují body za zrychlení, slalom, časovku zvanou flying lap a délku dojezdu. 

Úspěchy týmu z Bilbaa 

Studentská formule Bizkaia se účastní soutěže Formula Student již od roku 2008 a má skvělou bilanci, včetně několika vítězství z let 2012, 2013, 2017, 2018 a 2020. Na kontě má účast ve finále statických disciplín a dvě nejlepší umístění z posledních dvou soutěží. Tým získal v posledních osmi letech více než deset ocenění. Pravidelně se účastní Studentské formule Velké Británie a Studentské formule Španělska, které patří k nejprestižnějším v Evropě. 

Tým Bizkaia má svoji základnu na Technické fakultě Bilbao, která je součástí Baskické univerzity. Od založení týmu v roce 2008 prošly projektem studentské formule stovky studentů a studentek a získaly zde praktické dovednosti na cestě k inženýrskému titulu. Mezi technologické vrcholy týmu patří představení elektrického hnacího ústrojí v roce 2012, první karbonová monokoková konstrukce v roce 2015, funkční aerodynamická karoserie v roce 2017 a od té doby každoroční zdokonalování dvoumotorové konfigurace. 

Inovace vyžaduje inovativní nástroje 

Začíná se psát další kapitola studentské formule Bizkaia. Poslední model formule FSB2021 s dvoumotorovým pohonem je dokončen a vyladěn k závodění, mezitím vzniká zcela nový koncept označený FSB2022. Jedná se o elektromobil s pohonem všech čtyř kol s koncepcí motor-in-hub, zcela novým designem podvozku a odpružení, vektorování točivého momentu, možností rekuperace energie a řadou dalších nových vychytávek. Od roku 2006 vyvíjí a staví tým Bizkaia monoposty a k úspěchu jim pomáhají sponzorské licence softwaru od společnosti KISSsoft, která podporuje pokroky studentů výkonnými výpočetními aplikacemi. Výsledkem této spolupráce je optimalizace návrhů nepřeberného množství mechanických komponent, ze kterých je formule sestavena. Mladí konstruktéři oceňují zejména výpočty ozubených kol. 

Komponenty navržené moderním softwarem 

Se správným softwarem studenti a studentky snadno překonávají konstrukční výzvy. Tým je schopen efektivně spolupracovat a rozvíjet nápady. Důkazem je například redukční převodovka vozidla, která je vedle elektroniky, motorů a střídačů ve skutečnosti jednou z nejdůležitějších částí vozidla. Díky přispění společnosti KISSsoft byla pro novou formuli vytvořena kompaktní a velmi lehká planetová převodovka a řada dalších komponent. Převodovka je jedním z klíčových prvků hnacího ústrojí nového monopostu FSB2022. Dříve přenášely integrované motory svůj výkon na kola prostřednictvím jednostupňové planetové redukční převodovky. Nový koncept s motorem v náboji kola si však vyžádal kompletní přepracování této komponenty. Výsledkem náročné práce je složená planetová redukční převodovka, která umožňuje větší převodový poměr při zachování kompaktního provedení. Všechny výpočty musely být provedeny od nuly a software poskytovaný společností KISSsoft byl nezbytným pomocníkem v celém procesu návrhu. 

Kompletní redesign systému řízení FSB2022 měl za cíl jednodušší údržbu a snadnější přístup k jednotlivým součástkám vozidla. Za tímto účelem byla navržena nová 90° převodovka, jejíž funkcí je přenos točivého momentu osy volantu na svislou osu pastorku. Okrajové podmínky dané točivým momentem působícím na volant a ty, které vycházejí z pneumatik, vyžadovaly vlastní konstrukci sady kuželových převodů. Pro výpočet jejich parametrů byl rovněž použit KISSsoft.

Hřeben řízení a pastorek 

Hřeben řízení a pastorek jsou části sestavy, jejíž funkcí je transformace rotačního pohybu ze sloupku řízení na spojovací tyče, které natáčejí přední kola a mění tak směr vozidla. Ve všech předchozích monopostech studentské formule Bizkaia byl tento subsystém zakoupen od komerčního dodavatele, protože jej studenti nedokázali vyrobit v požadovaných tolerancích při zachování nízké hmotnosti. Nicméně u nové formule se tým rozhodl s tímto úkolem poprat vlastními silami. Návrh a výroba hřebene řízení a pastorku se ukázal být oříškem, zejména proto, že nikdo neměl s tímto úkolem žádnou předchozí zkušenost. Navržená sestava zahrnuje hliníkové pouzdro, výztuhy z uhlíkových vláken a především pastorek se šikmým ozubením zabírající s hřebenem řízení. Poslední dvě komponenty byly navrženy pomocí nástrojů pro výpočet ozubených kol v softwaru KISSsoft. Okrajové podmínky zahrnovaly točivý moment působící na volant, maximální úhel natočení volantu a zakrytování součástí ve vozidle. 

KISSsoft dal konstruktérům možnost zvolit modul převodového stupně v závislosti na vstupním točivém momentu. Software také navrhl optimální materiály a jejich tepelné zpracování, aby bylo dosaženo co nejlepšího výkonu a trvanlivosti systému. Vznikla tak lehká, spolehlivá a kompaktní sestava, která bude testována ve formuli FSB2021 a plně implementována v FSB2022.