Lögun og ávinningur af segulfjöðrun
efni
Allir nútímalegir, jafnvel fjárhagslegustu bílar, verða með fjöðrun. Þetta kerfi er fær um að veita þægilega ferð á vegum með mismunandi gerðum yfirborðs. Til viðbótar þægindum er tilgangur þessa hluta vélarinnar einnig að stuðla að öruggum akstri. Til að fá frekari upplýsingar um hvað stöðvun er, lestu í sérstakri yfirferð.
Eins og hvert annað sjálfvirkt kerfi er verið að uppfæra fjöðrunina. Þökk sé viðleitni verkfræðinga frá ýmsum farartækjum, auk klassískra vélrænna breytinga, er loftþrýstihönnun þegar til (lesið ítarlega um það hér), vökva- og segulfjöðrun og afbrigði þeirra.
Við skulum íhuga hvernig segulgerð hengiskrautanna virkar, breytingar þeirra og einnig kostina umfram klassísk vélræn mannvirki.
Hvað er segulfjöðrun
Þrátt fyrir að stöðugt sé að bæta demparkerfi bílsins og nýir þættir birtast í hönnun hans eða rúmfræði mismunandi hluta breytist, er gangur hans í grundvallaratriðum sá sami. Höggdeyfið mýkir höggin sem berast frá veginum í gegnum hjólið að yfirbyggingunni (upplýsingar um tækið, breytingar og bilanir á höggdeyfum er lýst sérstaklega). Vorið skilar hjólinu í upprunalega stöðu. Þökk sé þessu vinnuskipulagi fylgir hreyfing bílsins stöðug viðloðun hjólanna við vegyfirborðið.
Þú getur gjörbreytt fjöðrunarmáta með því að setja aðlagandi tæki á vélarpallinn sem myndi aðlagast aðstæðum á veginum og bæta meðhöndlun ökutækja, sama hversu góður eða slæmur vegurinn er. Dæmi um slíkar mannvirki er aðlagandi fjöðrun, sem í ýmsum útgáfum er þegar uppsett á raðgerð (fyrir frekari upplýsingar um þessa tegund tækja, lestu hér).
Sem eitt af afbrigðunum af aðlögunarháttum var þróuð rafsegulgerðarfjöðrun. Ef við berum þessa þróun saman við vökvahliðstæða, þá er í seinni breytingunni sérstakur vökvi í virkjunum. Rafeindatækið breytir þrýstingnum í lónunum, þannig að hver dempandi þáttur breytir stífni. Meginreglan er svipuð fyrir lofttegundina. Ókosturinn við slík kerfi er að vinnurásin getur ekki aðlagast fljótt aðstæðum á veginum, þar sem það þarf að fylla með viðbótarmagni vinnumiðils, sem í besta falli tekur nokkrar sekúndur.
Hraðasta leiðin til að takast á við þessa vinnu getur verið aðferðir sem virka á grundvelli rafsegulsviðskipta framkvæmdarþáttanna. Þeir bregðast betur við skipuninni, því að til að breyta dempunarham er ekki nauðsynlegt að dæla eða tæma vinnslumiðilinn úr tankinum. Rafeindatækið í segulfjöðruninni gefur stjórn og tækið bregst samstundis við þessum merkjum.
Aukin akstursþægindi, öryggi á miklum hraða og óstöðugt vegfleti, svo og vellíðan við meðhöndlun eru helstu ástæður þess að verktaki er að reyna að innleiða segulfjöðrun í framleiðslubíla, þar sem klassísk hönnun er ekki fær um að ná hugsanlegum breytum hvað þetta varðar.
Hugmyndin um að búa til „svifandi“ ökutæki er ekki ný af nálinni. Hún er oft að finna á síðum frábærra verka með stórkostlegu flugi gravikars. Fram að fyrstu árum níunda áratugar síðustu aldar hélst þessi hugmynd á ímyndunarstigi og aðeins sumir vísindamenn töldu það mögulegt en í fjarlægri framtíð.
En árið 1982 birtist fyrsta þróun heimsins í lest sem ferðast á segulfjöðrun. Þetta farartæki var kallað segulplan. Í samanburði við sígildar hliðstæður þróaði þessi lest áður óþekktan hraða á þessum tíma - meira en 500 km / klst. Og hvað varðar mýkt "flugs" og hljóðleysi vinnu gátu aðeins fuglar gert raunverulega samkeppni. Eini gallinn vegna þess að framkvæmd þessarar þróunar er hægur er ekki aðeins hár kostnaður við lestina sjálfa. Til þess að hann geti hreyft sig þarf hann sérstakt lag sem veitir rétta segulsvið.
Þrátt fyrir að þessari þróun hafi ekki enn verið beitt í bílaiðnaðinum láta vísindamenn þetta verkefni ekki „safna ryki á hilluna“. Ástæðan er sú að rafsegulreglan við notkun útilokar algjörlega núning drifhjóla á yfirborði vegarins og skilur aðeins eftir loftmótstöðu. Þar sem ómögulegt er að flytja öll hjólabifreiðar í svipaða gerð undirvagns (nauðsynlegt verður að byggja samsvarandi vegi um allan heim) lögðu verkfræðingar áherslu á að kynna þessa þróun í fjöðrun bíla.
Þökk sé uppsetningu rafsegulþátta í prófunarsýnum tókst vísindamönnum að veita hugmyndabílunum betri gangverk og stjórnunarhæfni. Hönnun segulfjöðrunarinnar er frekar flókin. Það er rekki sem er settur upp á öllum hjólum samkvæmt sömu meginreglu og MacPherson rekki (lesið nánar um það í annarri grein). Þessir þættir þurfa ekki dempakerfi (höggdeyfi) eða gorm.
Leiðrétting á rekstri þessa kerfis fer fram í gegnum rafeindastýringareininguna (aðskilin, þar sem örgjörvinn þarf að vinna mikið af gögnum og virkja mikinn fjölda reiknirita). Annar eiginleiki þessarar fjöðrunar er að ólíkt klassísku útgáfunum þarf ekki torsionsstöng, sveiflujöfnunartæki og aðra hluti til að tryggja stöðugleika ökutækisins í beygjum og miklum hraða. Í staðinn er hægt að nota sérstakan segulvökva sem sameinar eiginleika vökva og segulmagnaðir efnis eða segulloka.
Sumir nútímabílar nota höggdeyfi með svipuðu efni í stað olíu. Þar sem miklar líkur eru á bilun í kerfinu (þegar öllu er á botninn hvolft er þetta ný þróun, sem enn hefur ekki verið hugsað að fullu) geta fjaðrir verið til staðar í tækinu.
Meginreglan um rekstur
Meginreglan um samspil rafsegla er tekin sem grunnur að virkni segulfjöðrunarinnar (í vökvakerfi er hún vökvi, í lofti í lofti - og í vélfræði - teygjanlegum hlutum eða gormum). Rekstur þessa kerfis byggir á eftirfarandi meginreglu.
Frá skólanámskeiðinu vita allir að sömu staurar segulanna hrinda innbyrðis. Til að tengja segulmagnaðir þætti þarftu að beita nægri fyrirhöfn (þessi breytu fer eftir stærð frumefnanna sem á að tengja og styrk segulsviðsins). Erfitt er að finna fasta segla með svo sterkan reit til að þola þyngd bíls og mál slíkra þátta gera þeim ekki kleift að nota í bíla, hvað þá að laga sig að aðstæðum á veginum.
Þú getur líka búið til segul með rafmagni. Í þessu tilfelli mun það aðeins virka þegar hreyfillinn er spenntur. Styrkur segulsviðsins í þessu tilfelli er hægt að stilla með því að auka strauminn á samverkandi hlutunum. Með þessu ferli er mögulegt að auka eða minnka fráhrindiskraftinn og þar með stífni fjöðrunarinnar.
Slík einkenni rafsegla gerir það mögulegt að nota þau sem gorma og dempara. Til þess þarf uppbyggingin endilega að hafa að minnsta kosti tvo rafsegla. Vanhæfni til að þjappa hlutum hefur sömu áhrif og klassískur höggdeyfir og fráhrindiskraftur segulanna er sambærilegur við fjöðr eða gorm. Vegna samsetningar þessara eiginleika bregst rafsegulfjöðrunin mun hraðar við en vélræn hliðstæða og viðbragðstími við stjórnmerkjum er mun styttri, eins og þegar um er að ræða vökvakerfi eða pneumatics.
Í vopnabúr verktaki er nú þegar nægur fjöldi rafsegla sem vinna með ýmsum breytingum. Allt sem eftir er er að búa til skilvirka fjöðrunartæki til fjöðrunar sem tekur á móti merkjum frá undirvagni og líkamsstöðu skynjara og fínstillir fjöðrunina. Fræðilega séð er þessi hugmynd nokkuð raunhæf í framkvæmd, en framkvæmd sýnir að þessi þróun hefur nokkra „pytti“.
Í fyrsta lagi verður kostnaður við slíka uppsetningu of hár fyrir bifreiðastjóra með meðaltekjur. Og ekki allir ríkir einstaklingar höfðu efni á að kaupa bíl með fullri segulfjöðrun. Í öðru lagi myndi viðhald slíks kerfis tengjast viðbótarörðugleikum, til dæmis flækjustig viðgerðarinnar og fámennur sérfræðingur sem skilur flækjur kerfisins.
Þróa má fullkomna segulfjöðrun, en hún mun ekki geta skapað verðuga samkeppni, þar sem fáir vilja losa sig við örlög bara vegna viðbragðshraða aðlögunarfjöðrunarinnar. Mun ódýrari og með góðum árangri er hægt að koma rafstýrðum segulþáttum í hönnun klassískra höggdeyfa.
Og þessi tækni hefur nú þegar tvö forrit:
- Settu rafvélaloka í höggdeyfarann sem breytir þeim hluta sundsins sem olían færist frá einu holu í annað. Í þessu tilfelli er hægt að breyta stífni fjöðrunarinnar fljótt: því breiðari framhjáopið, því mýkri virkar höggdeyfið og öfugt.
- Sprautaðu segulsviðsfræðilegri vökva í höggdeyfisholann sem breytir eiginleikum sínum vegna áhrifa segulsviðs á það. Kjarni slíkrar breytingar er eins og fyrri - vinnuefnið flæðir hraðar eða hægar frá einu hólfi í annað.
Báðir kostirnir eru þegar notaðir í sumum framleiðslutækjum. Fyrsta þróunin er ekki svo hröð en hún er ódýrari miðað við höggdeyfi fyllt með segulvökva.
Tegundir segulrofna
Þar sem fullmótuð segulfjöðrun er enn í þróun eru bílaframleiðendur að hluta til að innleiða þetta kerfi í bílgerðum sínum og fara aðra af tveimur leiðum sem nefndar eru hér að ofan.
Í heiminum, meðal allra þróunar segulfjöðrana, eru þrjú afbrigði sem verðskulda athygli. Þrátt fyrir muninn á meginreglunni um notkun, hönnun og notkun mismunandi hreyfibúnaðar, hafa allar þessar breytingar nokkrar líkur. Listinn inniheldur:
- Stangir og aðrir þættir bílsins sem ganga, sem ákvarða stefnu hjólanna meðan á fjöðruninni stendur;
- Skynjarar fyrir stöðu hjólanna miðað við yfirbyggingu, snúningshraða þeirra og ástand vegarins fyrir framan bílinn. Þessi listi inniheldur einnig skynjara í almennum tilgangi - krafta til að þrýsta á gas / bremsupedala, vélarálag, vélarhraða osfrv.
- Sérstök stýringareining þar sem merkjum frá öllum skynjurum kerfisins er safnað saman og þau unnið. Örgjörvinn býr til stjórnpúlsa í samræmi við reiknirit sem hafa verið saumaðir við framleiðslu;
- Rafseglar, þar sem undir áhrifum rafmagns myndast segulsvið með samsvarandi pólun;
- Virkjun sem framleiðir straum sem er fær um að virkja öfluga segla.
Við skulum íhuga hver sérkenni hvers þeirra er og þá munum við ræða kosti og galla segulútgáfu dempakerfis bílsins. Áður en við byrjum er vert að skýra að ekkert kerfanna er afurð njósna fyrirtækja. Hver þróunin er sérhannað hugtak sem á tilverurétt í heimi bílaiðnaðarins.
SKF segulfjöðrun
SKF er sænskur framleiðandi bifreiðahluta til atvinnuviðgerða á ökutækjum. Hönnun seguldempara þessa vörumerkis er eins einföld og mögulegt er. Tæki þessara fjaðrandi og dempandi hluta inniheldur eftirfarandi þætti:
- Hylki;
- Tvær rafseglar;
- Demper stilkur;
- Vor.
Meginreglan um notkun slíks kerfis er eftirfarandi. Þegar rafkerfi bílsins er ræst eru rafseglar sem staðsettir eru í hylkinu virkjaðir. Vegna sömu póls segulsviðsins hrinda þessi frumefni frá sér. Í þessum ham virkar tækið eins og gorm - það leyfir ekki yfirbyggingu bílsins að liggja á hjólunum.
Þegar bíllinn ekur á veginum senda skynjarar á hverju hjóli merki til ECU. Byggt á þessum gögnum breytir stjórnbúnaðurinn styrk segulsviðsins og eykur þannig ferðalag fjöðrunarinnar og fjöðrunin verður sígild mjúk frá sportlegri. Stjórnareiningin stýrir einnig lóðréttri hreyfingu stagstangarinnar sem gefur ekki í skyn að vélin gangi á gormum einum saman.
Fjöðrunaráhrifin eru ekki aðeins veitt af fráhrindandi eiginleikum seglanna, heldur af gorminum, sem er settur upp á rekki ef rafmagnsleysi verður. Auk þess gerir þessi þáttur þér kleift að slökkva á seglinum þegar ökutækinu er lagt með óvirku kerfi um borð.
Ókosturinn við þessa tegund fjöðrunar er að hún eyðir mikilli orku, þar sem ECU breytir stöðugt spennunni í segulspólunum þannig að kerfið lagar sig fljótt að aðstæðum á veginum. En ef við berum saman „gluttony“ þessarar fjöðrunar við nokkur viðhengi (til dæmis við loftkælingu og virkan húshitun), þá eyðir hún ekki mjög miklu rafmagni. Aðalatriðið er að rafall með viðeigandi afl er settur upp í vélinni (virkni þessa kerfis er lýst í hér).
Delphi fjöðrun
Nýir dempareiginleikar eru í boði með fjöðruninni sem bandaríska fyrirtækið Delphi þróaði. Út á við líkist það klassískri afstöðu McPherson. Áhrif rafsegla eru aðeins framkvæmd á eiginleikum segulsviðs vökva í holum höggdeyfisins. Þrátt fyrir þessa einföldu hönnun sýnir fjöðrun af þessu tagi frábæra aðlögun á stífni dempara eftir merkjum frá stjórnbúnaðinum.
Í samanburði við vökva hliðstæða með breytilegri stífni, bregst þessi breyting mun hraðar við. Verk segulanna breytir aðeins seigju vinnuefnisins. Hvað varðar vorþáttinn þarf ekki að breyta stífni þess. Verkefni þess er að skila hjólinu eins fljótt og auðið er á veginn þegar hratt er ekið á ójöfnu yfirborði. Það fer eftir því hvernig rafeindatækið virkar og kerfið getur strax gert vökvann í höggdeyfunum meira vökva þannig að dempastöngin hreyfist hraðar.
Þessir fjöðrunareiginleikar eru lítt hagkvæmir fyrir borgaralega flutninga. Brot úr sekúndu gegna mikilvægu hlutverki í akstursíþróttum. Kerfið sjálft þarf ekki eins mikla orku og þegar um er að ræða fyrri dempara. Slíku kerfi er einnig stjórnað á grundvelli gagna sem koma frá ýmsum skynjurum sem eru staðsettir á hjólunum og fjöðrunarlistum.
Þessi þróun er þegar notuð með virkum hætti í aðlögun fjöðrunar á vörumerkjum eins og Audi og GM (sumar gerðir Cadillac og Chevrolet).
Bose rafsegulfjöðrun
Bose vörumerkið er þekkt fyrir marga ökumenn fyrir úrvals hátalarakerfi. En auk hágæða hljóðundirbúnings vinnur fyrirtækið einnig að þróun einnar af glæsilegustu tegundum segulfjöðrunar. Í lok tuttugustu aldar, "smitaði" prófessor sem býr til stórbrotna hljóðvist, líka "með hugmyndina um að búa til fullgilda segulsviflausn.
Hönnunin á þróun þess líkist sama stöngdempara og rafseglarnir í tækinu eru settir upp samkvæmt meginreglunni eins og í SKF breytingunni. Aðeins þeir hrinda ekki hver öðrum frá sér, eins og í fyrstu útgáfunni. Rafseglarnir sjálfir eru staðsettir með öllu stönginni og líkamanum, þar sem hún hreyfist, og segulsviðið er hámarkað og fjöldi plúsa er aukinn.
Sérkenni slíkrar uppsetningar er að það þarf ekki miklu meiri orku. Það framkvæmir einnig samtímis bæði dempara og gorm, og það virkar bæði í kyrrstöðu (bíllinn stendur) og í kraftmikilli (bíllinn hreyfist eftir ójafn vegi).
Kerfið sjálft veitir stjórn á meiri fjölda ferla sem eiga sér stað meðan bíllinn er á akstri. Demping sveiflna á sér stað vegna mikillar breytingar á skautum segulsviðsins. Bose kerfið er talið viðmið allra slíkra fjöðrunarmynda. Það er fær um að veita áhrifaríkan slag á stönginni um allt að tuttugu sentímetra, koma jafnvægi á líkamann og útrýma jafnvel minnstu rúllu við háhraða beygju, sem og að "gabba" við hemlun.
Þessi segulfjöðrun var prófuð á flaggskipsmódeli japanska bílaframleiðandans Lexus LS, sem, við the vegur, var nýlega endurskipulagður (kynnt var reynsluakstur á einni af fyrri útgáfum af premium sedan í annarri grein). Þrátt fyrir þá staðreynd að þetta líkan fékk nú þegar hágæða fjöðrun, sem einkennist af mjúkum rekstri, meðan á kynningu segulkerfisins stóð var ómögulegt að taka ekki eftir aðdáun sjálfvirkra blaðamanna.
Framleiðandinn hefur útbúið þetta kerfi með nokkrum rekstrarstillingum og fjölda mismunandi stillinga. Til dæmis, þegar bíll er á beygju á miklum hraða, skráir fjöðrunartæki fjöðrunartækisins hraðann, upphafið að yfirbyggingu. Það fer eftir merkjum frá skynjurunum að rafmagni er veitt meira í rekki eins hjólaðra hjólanna (oftar er það framhjólið, sem staðsett er á ytri braut hringhringsins). Þökk sé þessu verður ytra afturhjólið einnig stoðhjólið og bíllinn heldur tökum á yfirborði vegarins.
Annar eiginleiki segulfjöðrunar Bose er að hún getur einnig virkað sem aukarafall. Þegar höggdeyfistöngin hreyfist safnar samsvarandi batakerfi losuðu orkunni í rafgeyminn. Hugsanlegt er að þessi þróun verði áfram nútímavædd. Þrátt fyrir þá staðreynd að fjöðrun af þessu tagi er í orði skilvirkust er lang erfiðast að forrita stjórnbúnaðinn þannig að vélbúnaðurinn geti gert sér fulla möguleika kerfisins sem lýst er á teikningum.
Horfur á útliti segulsvifra
Þrátt fyrir augljósa virkni sína hefur fullsegluð segulfjöðrun enn ekki komið í fjöldaframleiðslu. Sem stendur er lykilhindrunin fyrir þessu kostnaðarþátturinn og flókin forritun. Byltingarkennda segulfjöðrunin er of dýr og hún hefur ekki enn verið þróuð að fullu (það er erfitt að búa til fullnægjandi hugbúnað, þar sem virkja þarf fjölda reiknirita í örgjörvanum til að átta sig á fullum möguleikum). En nú þegar er jákvæð þróun í átt að beitingu hugmyndarinnar í nútíma ökutækjum.
Sérhver ný tækni þarfnast fjármagns. Það er ómögulegt að þróa nýjung og setja hana strax í framleiðslu án forprófana og auk vinnu verkfræðinga og forritara krefst þetta ferli einnig mikilla fjárfestinga. En um leið og þróunin er sett á færibandið, verður hönnun þess smám saman einfölduð, sem gerir það mögulegt að sjá slíkt tæki ekki aðeins í úrvalsbílum, heldur einnig í gerðum af miðverðverði.
Það er mögulegt að með tímanum muni kerfin batna, sem mun gera hjólabíla þægilegri og öruggari. Aðferðir byggðar á samspili rafsegla geta einnig verið notaðar við aðra hönnun ökutækja. Til dæmis, til að auka þægindi við akstur trukka, getur ökumannssætið ekki verið byggt á lofti, heldur segulpúða.
Hvað varðar þróun rafsegulsviflausna þarf í dag að bæta eftirfarandi tengd kerfi:
- Leiðsögukerfi. Rafeindatækið verður að ákvarða ástand vegyfirborðsins fyrirfram. Það er best að gera þetta út frá gögnum GPS stýrimannsins (lestu um eiginleika tækjanna hér). Aðlagandi fjöðrunin er undirbúin fyrirfram fyrir erfiða vegfleti (sum leiðsögukerfi veita upplýsingar um ástand vegflatarins) eða fyrir fjölda snúninga.
- Sjónkerfi á undan ökutækinu. Byggt á innrauðum skynjara og greiningu á grafísku myndinni sem kemur frá myndbandsupptökuvélinni að framan, verður kerfið að ákvarða fyrirfram eðli breytinga á yfirborði vegarins og laga sig að þeim upplýsingum sem berast.
Sum fyrirtæki eru nú þegar að innleiða svipuð kerfi í gerðum sínum og því er traust á yfirvofandi þróun segulfjöðrunar fyrir bíla.
Kostir og gallar
Eins og hver önnur ný vélbúnaður sem fyrirhugað er að taka í notkun í hönnun bíla (eða er þegar notaður í vélknúnum ökutækjum), hafa allar gerðir rafsegulfjöðrunar kosti og galla.
Við skulum tala um kostina fyrst. Þessi listi inniheldur slíka þætti:
- Raki eiginleika kerfisins er með eindæmum hvað varðar sléttan gang;
- Með því að fínstilla dempunarstillingarnar verður meðhöndlun bílsins næstum fullkomin án þess að rúllurnar séu einkennandi fyrir einfaldari hönnun. Sömu áhrif tryggja hámarks grip á veginum, hver sem gæði hans eru;
- Við hröðun og harða hemlun „bítur“ bíllinn ekki í nefið og situr ekki á afturásnum, sem í venjulegum bílum hefur alvarleg áhrif á gripið;
- Hjólbarðaslit eru jafnari. Auðvitað, ef rúmfræði stanganna og annarra þátta fjöðrunar og undirvagns er rétt stillt (til að fá frekari upplýsingar um camber, lestu sérstaklega);
- Loftaflfræði bílsins er bætt, þar sem yfirbygging hans er alltaf samsíða akbrautinni;
- Ójafnt slit á burðarvirki er útrýmt með því að dreifa krafti milli hlaðinna / óhlaðinna hjóla.
Í meginatriðum tengjast öll jákvæðu atriðin meginmarkmiðið með stöðvun. Sérhver bílaframleiðandi leitast við að bæta núverandi gerðir dempakerfa til að koma vörum sínum sem næst nefndri hugsjón.
Hvað varðar ókostina, þá hefur segulfjöðrunin einn. Þetta er gildi þess. Ef þú setur upp fullbúna þróun frá Bose, jafnvel þó með litlum gæðum innréttingarinnar og lágmarks stillingum rafræna kerfisins, mun bíllinn samt kosta of mikið. Ekki er enn einn bílaframleiðandinn tilbúinn að setja slíkar gerðir í seríu (jafnvel takmarkaða) og vona að auðmenn kaupi strax upp nýju vöruna og það þýðir ekkert að leggja fé í bíl sem verður í vöruhúsum . Eini kosturinn er að framleiða slíka bíla í einstakri pöntun en í þessu tilfelli eru fá fyrirtæki sem eru tilbúin að veita slíka þjónustu.
Að lokum mælum við með því að horfa á stutt myndband um hvernig Bose segulfjöðrunin virkar í samanburði við klassíska hliðstæðu:
