Magnetilise vedrustuse omadused ja eelised

Iga kaasaegne, isegi kõige soodsam auto varustatakse vedrustusega. See süsteem suudab pakkuda mugavat sõitu erinevat tüüpi pindadega teedel. Kuid lisaks mugavusele on ka selle masinaosa eesmärk edendada ohutut sõitu. Lisateavet selle kohta, mis on vedrustus, lugege eraldi ülevaates.

Nagu iga teine ​​autosüsteem, täiendatakse ka vedrustust. Tänu erinevate autokontsernide inseneride jõupingutustele on lisaks klassikalistele mehaanilistele muudatustele juba olemas ka pneumaatiline konstruktsioon (loe selle kohta üksikasjalikult siin), hüdrauliline ja magnetiline vedrustus ning nende sordid.

Mõelgem, kuidas ripatsite magnetiline tüüp töötab, nende modifikatsioonid ja ka eelised klassikaliste mehaaniliste struktuuride ees.

Mis on magnetiline vedrustus

Hoolimata asjaolust, et auto summutussüsteemi täiustatakse pidevalt ja selle konstruktsioonis ilmuvad uued elemendid või muutub erinevate osade geomeetria, jääb selle töö põhimõtteliselt samaks. Amort pehmendab lööke, mis kanduvad teelt läbi ratta kere külge (kirjeldatakse seadme üksikasju, amortisaatorite modifikatsioone ja vigu) eraldi). Vedru viib ratta tagasi algasendisse. Tänu sellele tööskeemile kaasneb auto liikumisega rataste pidev haardumine teekattega.

Vedrustusrežiimi saab radikaalselt muuta, kui paigaldate masina platvormile adaptiivse seadme, mis kohaneks teeoludega ja parandaks sõiduki juhitavust, olenemata sellest, kui hea või halb tee on. Selliste struktuuride näide on adaptiivne vedrustus, mis on erinevates versioonides juba seeriamudelitele installitud (selle seadme kohta lisateabe saamiseks lugege siin).

Adaptiivmehhanismide ühe variandina töötati välja elektromagnetiline vedrustuse tüüp. Kui võrrelda seda arengut hüdraulilise analoogiga, siis teises modifikatsioonis on täiturites spetsiaalne vedelik. Elektroonika muudab mahutites olevat rõhku nii, et iga amortisaatorelement muudab oma jäikust. Põhimõte on pneumaatilise tüübi puhul sarnane. Selliste süsteemide puuduseks on see, et tööring ei suuda kiiresti kohaneda teeoludega, kuna see tuleb täita täiendava koguse töökeskkonnaga, mis võtab parimal juhul paar sekundit.

Selle tööga saab kõige kiiremini hakkama mehhanismid, mis toimivad täidesaatvate elementide elektromagnetilise interaktsiooni alusel. Nad reageerivad käsklusele paremini, kuna summutamisrežiimi muutmiseks pole vaja töökeskkonda paagist pumbata ega tühjendada. Magnetilise vedrustuse elektroonika annab käsu ja seade reageerib neile signaalidele koheselt.

Suurem sõidumugavus, turvalisus suurtel kiirustel ja ebastabiilne teekate ning hõlpsasti juhitavus on peamised põhjused, miks arendajad üritavad seeriaautodele rakendada magnetvedrustust, kuna klassikaline disain ei suuda selles osas ideaalseid parameetreid saavutada.

Juba "hõljuva" sõiduki loomise idee pole uus. Teda leidub sageli fantastiliste teoste lehekülgedel koos suurejooneliste gravikarlendudega. Kuni eelmise sajandi 80. aastate esimeste aastateni püsis see idee fantaasia staadiumis ja ainult mõned uurijad pidasid seda võimalikuks, kuid kauges tulevikus.

Kuid 1982. aastal ilmus maailmas esimene magnetvedrustusel liikuva rongi areng. Seda sõidukit nimetati magnetoplane. Võrreldes klassikaliste analoogidega arenes sellel rongil tol ajal enneolematu kiirus - üle 500 km / h ning "lendamise" pehmuse ja töö müramatuse osas said tõelise konkurentsi teha ainult linnud. Ainus puudus, mille tõttu selle arenduse rakendamine on aeglane, pole mitte ainult rongi enda kõrge hind. Selleks, et ta saaks liikuda, on tal vaja spetsiaalset rada, mis tagab õige magnetvälja.

Kuigi autotööstuses pole seda arengut veel rakendatud, ei jäta teadlased seda projekti "tolmu koguma riiulile". Põhjuseks on see, et elektromagnetiline tööpõhimõte kõrvaldab täielikult veorataste hõõrdumise teepinnal, jättes ainult õhutakistuse. Kuna kõiki ratastega sõidukeid on võimatu täielikult üle viia samalaadsetele šassiidele (kogu maailmas on vaja ehitada vastavaid teid), keskendusid insenerid selle arengu juurutamisele autode vedrustuses.

Tänu elektromagnetiliste elementide paigaldamisele testproovidele suutsid teadlased pakkuda ideeautodele paremat dünaamikat ja juhitavust. Magnetvedrustuse disain on üsna keeruline. See on hammas, mis on paigaldatud kõigile ratastele samal põhimõttel nagu MacPhersoni hammas (loe sellest üksikasjalikult teises artiklis). Need elemendid ei vaja amortisaatorit (amortisaatorit) ega vedru.

Selle süsteemi töö korrigeerimine toimub elektroonilise juhtploki kaudu (eraldi, kuna mikroprotsessor peab töötlema palju andmeid ja aktiveerima suure hulga algoritme). Selle vedrustuse teine ​​omadus on see, et erinevalt klassikalistest versioonidest ei vaja see torsioonvardasid, stabilisaatoreid ega muid osi, et tagada sõiduki stabiilsus kurvides ja suurel kiirusel. Selle asemel võib kasutada spetsiaalset magnetilist vedelikku, mis ühendab vedeliku ja magnetiseeritud materjali ehk solenoidventiilide omadused.

Mõnes kaasaegses autos kasutatakse õli asemel sarnase ainega amortisaatoreid. Kuna süsteemi rikke tõenäosus on suur (lõppude lõpuks on see ikkagi uus areng, mida pole veel täielikult läbi mõeldud), võivad selle seadmes olla vedrud.

Tööpõhimõte

Magnetvedrustuse toimimise aluseks on elektromagnetite vastastikmõju põhimõte (hüdraulikas on see vedel, pneumaatilises õhus - õhus ja mehaanikas - elastsed osad või vedrud) Selle süsteemi töö põhineb järgmisel põhimõttel.

Koolikursuse järgi teavad kõik, et samad magnetide poolused tõrjuvad vastastikku. Magnetiseeritud elementide ühendamiseks peate tegema piisavalt jõupingutusi (see parameeter sõltub ühendatavate elementide suurusest ja magnetvälja tugevusest). Nii tugeva väljaga püsimagneteid, mis auto raskusele vastu peavad, on raske leida ja selliste elementide mõõtmed ei võimalda neid autodes kasutada, rääkimata teeolukorraga kohanemisest.

Magnetiga saate luua ka elektrit. Sel juhul töötab see ainult siis, kui ajam on pingestatud. Magnetvälja tugevust saab sel juhul reguleerida, suurendades vastastikmõjus olevate osade voolu. Selle protsessi abil on võimalik tõsta tõukejõudu ja koos sellega ka vedrustuse jäikust.

Sellised elektromagnetite omadused võimaldavad neid kasutada vedrude ja amortisaatoritena. Selleks peab struktuuris olema tingimata vähemalt kaks elektromagnetit. Võimetusel osi kokku suruda on sama efekt kui klassikalisel amortisaatoril ning magnetite tõukejõud on võrreldav vedru või vedruga. Nende omaduste koosmõjul reageerib elektromagnetiline vedru palju kiiremini kui mehaanilised analoogid ja reaktsiooniaeg juhtimissignaalidele on palju lühem, nagu hüdraulika või pneumaatika puhul.

Arendajate arsenalis on juba piisavalt palju töötavaid erinevate modifikatsioonidega elektromagnetid. Jääb vaid luua tõhus vedrustuse ECU, mis võtab vastu šassiilt ja asendianduritelt signaale ning reguleerib vedrustust. Teoreetiliselt on selle idee rakendamine üsna realistlik, kuid praktika näitab, et sellel arengul on mitu "lõksu".

Esiteks on sellise paigalduse maksumus keskmise materiaalse sissetulekuga autojuhile liiga kõrge. Ja mitte iga rikas inimene ei saanud endale lubada täisväärtusliku magnetvedrustusega auto ostmist. Teiseks, sellise süsteemi hooldamine oleks seotud täiendavate raskustega, näiteks remondi keerukusega ja vähese hulga spetsialistidega, kes mõistavad süsteemi nõtkusi.

Võib välja töötada täieõigusliku magnetvedrustuse, kuid see ei suuda tekitada väärilist konkurentsi, kuna vähesed inimesed tahavad varandust pelgalt adaptiivse vedrustuse reageerimiskiiruse pärast. Palju odavamalt ja hea eduga saab klassikaliste amortisaatorite disaini sisse viia elektriliselt juhitavaid magnetelemente.

Sellel tehnoloogial on juba kaks rakendust:

1. Amortisaatorisse paigaldage elektromehaaniline klapp, mis muudab kanali osa, mille kaudu õli liigub ühest õõnsusest teise. Sellisel juhul saate vedrustuse jäikust kiiresti muuta: mida laiem on möödaviigu ava, seda pehmemalt töötab amortisaator ja vastupidi.
2. Süstige amortisaatori õõnsusse magnetiline reoloogiline vedelik, mis muudab selle omadusi magnetvälja mõju tõttu sellele. Sellise modifikatsiooni olemus on identne eelmisega - tööaine voolab kiiremini või aeglasemalt ühest kambrist teise.

Mõlemat võimalust kasutatakse juba mõnedes seeriaveokites. Esimene areng ei ole nii kiire, kuid on odavam kui magnetvedelikuga täidetud amortisaatorid.

Magnetiliste suspensioonide tüübid

Kuna täieõiguslik magnetvedrustus on alles väljatöötamisel, rakendavad autotootjad seda skeemi osaliselt oma automudelites, järgides ühte kahest eespool nimetatud rajast.

Kõigi maailma magnetiliste suspensioonide arengute seas on tähelepanu vääriv kolm sorti. Vaatamata erinevate ajamite tööpõhimõtte, disaini ja kasutamise erinevusele on kõigil neil modifikatsioonidel mitmeid sarnasusi. Nimekiri sisaldab:

• Autos liikuvad kangid ja muud elemendid, mis määravad rataste liikumissuuna vedrustuse töötamise ajal;
• Andurid rataste asukoha suhtes kere suhtes, nende pöörlemiskiiruse ja auto ees oleva tee seisundi suhtes. See loetelu hõlmab ka üldotstarbelisi andureid - gaasi- / piduripedaali vajutamise jõud, mootori koormus, mootori pöörlemiskiirus jne;
• Eraldi juhtplokk, milles kogutakse ja töödeldakse kõigi süsteemi andurite signaale. Mikroprotsessor genereerib juhtimpulsse vastavalt tootmise ajal õmmeldud algoritmidele;
• Elektromagnetid, milles elektri mõjul moodustub vastava polaarsusega magnetväli;
• Elektrijaam, mis tekitab voolu, mis on võimeline võimsate magnetite aktiveerimiseks.

Mõelgem, mis on igaühe eripära, ja seejärel arutame auto siibrisüsteemi magnetilise versiooni eeliseid ja puudusi. Enne alustamist tasub selgitada, et ükski süsteemidest pole ettevõtte spionaaži tulemus. Kõik arendused on individuaalselt välja töötatud kontseptsioon, millel on õigus eksisteerida autotööstuse maailmas.

SKF magnetvedrustus

SKF on Rootsi professionaalsete sõidukite remondiks mõeldud autovaruosade tootja. Selle kaubamärgi magnetiliste amortisaatorite disain on võimalikult lihtne. Nende vetruvate ja summutavate osade seade sisaldab järgmisi elemente:

• Kapsel;
• Kaks elektromagnetit;
• Siiber vars;
• Kevad.

Sellise süsteemi tööpõhimõte on järgmine. Kui auto elektrisüsteem käivitatakse, aktiveeritakse kapslis asuvad elektromagnetid. Magnetvälja samade pooluste tõttu tõrjutakse neid elemente üksteisest eemale. Selles režiimis töötab seade nagu vedru - see ei lase auto kerel ratastel lamada.

Kui auto sõidab teel, saadavad iga ratta andurid ECU-le signaale. Nendele andmetele tuginedes muudab juhtplokk magnetvälja tugevust, suurendades seeläbi amordi käiku ja vedrustus muutub sportlikult klassikaliseks pehmeks. Juhtplokk kontrollib ka tugivarra vertikaalset liikumist, mis ei jäta muljet, et masin töötab ainult vedrudel.

Vedrustusefekti tagavad mitte ainult magnetite tõrjuvad omadused, vaid vedru, mis paigaldatakse elektrikatkestuse korral restile. Lisaks võimaldab see element magnetid välja lülitada, kui sõiduk on pargitud mitteaktiivse rongisüsteemiga.

Seda tüüpi vedrustuse puuduseks on see, et see tarbib palju energiat, kuna ECU muudab pidevalt magnetmähiste pinget, nii et süsteem kohaneb kiiresti maanteel valitseva olukorraga. Kuid kui võrrelda selle vedrustuse "üleküllust" mõne lisaga (näiteks kliimaseadme ja töötava salongiküttega), siis see ei tarbi kriitiliselt palju elektrit. Peamine on see, et masinasse oleks paigaldatud sobiva võimsusega generaator (selle mehhanismi funktsiooni on kirjeldatud siin).

Delfi peatamine

Uusi amortisatsiooniomadusi pakub Ameerika firma Delphi välja töötatud vedrustus. Väliselt sarnaneb see klassikalise McPhersoni hoiakuga. Elektromagnetite mõju viiakse läbi ainult amortisaatori õõnsustes oleva magnetilise reoloogilise vedeliku omadustele. Vaatamata sellele lihtsale konstruktsioonile demonstreerib seda tüüpi vedrustus amortisaatori jäikust suurepäraselt, sõltuvalt juhtploki signaalidest.

Võrreldes muutuva jäikusega hüdrauliliste analoogidega reageerib see modifikatsioon palju kiiremini. Magnetite töö muudab ainult tööaine viskoossust. Mis puudutab vedruelementi, siis selle jäikust pole vaja muuta. Selle ülesandeks on tagastada ratas võimalikult kiiresti teele, kui sõidate ebatasasel pinnal. Sõltuvalt elektroonika tööpõhimõttest suudab süsteem amortisaatorites oleva vedeliku koheselt vedelamaks muuta, nii et siibervarras liigub kiiremini.

Need vedrustuse omadused on tsiviiltranspordi jaoks vähe praktilised. Sekundi murdosa mängib autospordis olulist rolli. Süsteem ise ei nõua nii palju energiat kui eelmise tüüpi siibrite puhul. Sellist süsteemi juhitakse ka andmete põhjal, mis pärinevad erinevatelt ratastel ja vedrustuse konstruktsioonielementidel asuvatelt anduritelt.

Seda arengut kasutatakse juba aktiivselt selliste kaubamärkide nagu Audi ja GM (mõned Cadillaci ja Chevroleti mudelid) adaptiivvedrustustes.

Bose'i elektromagnetiline vedrustus

Bose kaubamärk on paljudele autojuhtidele tuntud oma esmaklassiliste kõlarisüsteemide poolest. Kuid lisaks kvaliteetsele heli ettevalmistamisele töötab ettevõte ka ühe kõige tähelepanuväärsema magnetvedrustuse väljatöötamise kallal. Kahekümnenda sajandi lõpuks oli suurejoonelise akustika looja professor "nakatunud" ka täieõigusliku magnetvedruse loomise ideega.

Selle väljatöötamise kujundus sarnaneb sama varda amortisaatoriga ja seadme elektromagnetid on paigaldatud vastavalt põhimõttele, nagu SKF-i modifikatsioonis. Ainult et nad ei tõrju üksteist, nagu esimeses versioonis. Elektromagnetid ise asuvad kogu varda ja keha pikkuses, mille sees see liigub, magnetväli on maksimaalne ja plusside arv suureneb.

Sellise installatsiooni eripära on see, et see ei vaja palju rohkem energiat. Samuti täidab see samaaegselt nii amortisaatori kui ka vedru funktsiooni ning see töötab nii staatilises (auto seisab) kui ka dünaamilises (auto liigub auklikul teel) režiimis.

Süsteem ise võimaldab juhtida suuremat hulka protsesse, mis toimuvad auto sõidu ajal. Võnkumiste summutamine toimub magnetvälja pooluste järsu muutuse tõttu. Bose'i süsteemi peetakse kõigi selliste vedrustuse disainide etaloniks. See on võimeline andma varda efektiivse käigu kuni kahekümne sentimeetri võrra, stabiilselt kere stabiliseerides, välistades kiirematel kurvidel isegi väikseima veeremise, samuti pidurdamisel "nokitsemise".

Seda magnetvedrust testiti Jaapani autotootja Lexus LS lipumudelil, mis, muide, hiljuti ümber kujundati (esitleti ühe premium-sedaani eelmise versiooni proovisõitu teises artiklis). Hoolimata asjaolust, et see mudel sai juba kvaliteetse vedrustuse, mida iseloomustab sujuv töö, oli magnetisüsteemi esitluse ajal võimatu mitte märgata autoajakirjanike imetlust.

Tootja on selle süsteemi varustanud mitme töörežiimiga ja suure hulga erinevate seadistustega. Näiteks kui auto kurvib suurel kiirusel, registreerib vedrustuse ECU sõiduki kiiruse, kere veeremise alguse. Sõltuvalt andurite signaalidest tarnitakse elektrit suuremal määral ühe suurema koormusega ratta hammasratasse (sagedamini on see esiratas, mis asub pöörlemise poolringi välimisel trajektooril). Tänu sellele saab ka välimisest tagarattast tugiratas ning auto hoiab teepinnal haardumist.

Bose'i magnetvedrustuse teine ​​omadus on see, et see võib toimida ka sekundaarse generaatorina. Kui amortisaatori varras liigub, kogub vastav taastesüsteem vabanenud energia akumulaatorisse. Võimalik, et seda arengut veelgi moderniseeritakse. Hoolimata asjaolust, et seda tüüpi vedrustus on teoreetiliselt kõige tõhusam, on ülekaalukalt kõige keerulisem juhtplokk programmeerida nii, et mehhanism suudaks realiseerida joonistel kirjeldatud süsteemi kogu potentsiaali.

Magnetiliste suspensioonide ilmumise väljavaated

Vaatamata ilmsele efektiivsusele ei ole täisväärtuslik magnetvedrustus veel masstootmisse jõudnud. Praegu on selle peamine takistus kulude aspekt ja programmeerimise keerukus. Revolutsiooniline magnetvedrustus on liiga kallis ja see pole veel täielikult välja töötatud (piisava tarkvara loomine on keeruline, kuna selle täieliku potentsiaali realiseerimiseks tuleb mikroprotsessoris aktiveerida suur hulk algoritme). Kuid juba praegu on idee rakendamisel tänapäevastes sõidukites positiivne suund.

Iga uus tehnoloogia vajab rahastamist. Uuendust on võimatu välja töötada ja see viivitamatult ilma eeltestideta tootmisse viia ning lisaks inseneride ja programmeerijate tööle nõuab see protsess ka suuri investeeringuid. Kuid niipea, kui arendus on konveierile pandud, lihtsustatakse selle disaini järk-järgult, mis muudab sellise seadme nägemise täiesti võimalikuks mitte ainult premium-kategooria autodes, vaid ka keskmise hinnasegmendi mudelites.

Võimalik, et aja jooksul süsteemid paranevad, mis muudab ratastega sõidukid mugavamaks ja ohutumaks. Elektromagnetite vastastikmõjul põhinevaid mehhanisme saab kasutada ka muude sõidukite konstruktsioonides. Näiteks veoautoga sõites mugavuse suurendamiseks võib juhiiste tugineda mitte pneumaatilisele, vaid magnetilisele padjale.

Mis puutub elektromagnetiliste suspensioonide väljatöötamisse, siis täna vajavad täiendamist järgmised seotud süsteemid:

• Navigatsioonisüsteem. Elektroonika peab eelnevalt kindlaks määrama teekatte seisundi. Parim on seda teha GPS-navigaatori andmete põhjal (lugege seadme tööomaduste kohta siin). Adaptiivne vedrustus valmistatakse ette raskete teekatete jaoks (mõned navigatsioonisüsteemid annavad teavet teekatte seisundi kohta) või paljude pöörete jaoks.
• Nägemissüsteem sõiduki ees. Infrapunaandurite ja eesmise videokaamera graafilise pildi analüüsi põhjal peab süsteem eelnevalt kindlaks määrama teekatte muutuste olemuse ja kohanema saadud teabega.

Mõni ettevõte rakendab sarnaseid süsteeme juba oma mudelites, nii et autode magnetiliste vedrustuste peagi väljatöötamise vastu ollakse kindlad.

Eelised ja puudused

Nagu kõigil teistel uutel mehhanismidel, mis on plaanis kasutusele võtta autode disainis (või mida juba kasutatakse mootorsõidukites), on ka kõigil elektromagnetiliste vedrustuste tüüpidel eelised ja puudused.

Kõigepealt räägime plussidest. See loetelu sisaldab selliseid tegureid:

• Süsteemi amortisatsiooniomadused on tõrgeteta toimimise osas võrreldamatud;
• Amortiseerimisrežiimide peenhäälestuse abil muutub auto juhitavus peaaegu täiuslikuks ilma lihtsamatele kujundustele omaste veeretusteta. Sama efekt tagab maksimaalse haardumise teel, olenemata selle kvaliteedist;
• Kiirenduse ja tugeva pidurdamise ajal ei hammusta auto nina ega istu tagateljele, mis tavalistel autodel haardumist tõsiselt mõjutab;
• Rehvide kulumine on ühtlasem. Muidugi, kui hoobade ja muude vedrustuse ja šassii elementide geomeetria on korralikult häälestatud (lisateabe saamiseks kumeruse kohta lugege eraldi);
• Auto aerodünaamika on paranenud, kuna selle kere on alati sõiduteega paralleelne;
• Konstruktsioonielementide ebaühtlane kulumine kõrvaldatakse jõudude jaotamise teel koormatud / koormamata rataste vahel.

Põhimõtteliselt on kõik positiivsed punktid seotud mis tahes peatamise peamise eesmärgiga. Iga autotootja püüab parandada olemasolevaid summutussüsteemide tüüpe, et viia oma tooted nimetatud ideaalile võimalikult lähedale.

Mis puudutab puudusi, siis magnetsuspensioonil on üks. See on selle väärtus. Kui installite Bose'ilt täieõigusliku arenduse, siis isegi madala sisekvaliteedi ja elektroonilise süsteemi minimaalse konfiguratsiooni korral maksab auto ikkagi liiga palju. Mitte ükski autotootja pole veel valmis selliseid mudeleid seeriasse panema (isegi piiratud), lootes, et rikkad ostavad kohe uue toote ja pole mõtet investeerida varandust laos olevasse autosse. . Ainus võimalus on selliseid autosid valmistada individuaalse tellimuse järgi, kuid sel juhul on vähe ettevõtteid, kes on valmis sellist teenust pakkuma.

Kokkuvõtteks soovitame vaadata lühikest videot selle kohta, kuidas Bose magnetvedrustus töötab võrreldes klassikaliste analoogidega:

Leiutis ei ole mõeldud tavalistele surelikele. KÕIK TÄHISTAKS seda tehnoloogiat oma autos näha