Карактеристике и предности магнетне суспензије

Било који модеран, чак и најбуџетнији аутомобил, биће опремљен суспензијом. Овај систем је у стању да пружи угодну вожњу на путевима са различитим врстама подлога. Међутим, поред удобности, сврха овог дела машине је и промоција безбедне вожње. За детаље о томе шта је суспензија прочитајте у посебном прегледу.

Као и сваки други аутоматски систем, суспензија се надограђује. Захваљујући напорима инжењера из различитих ауто-концерна, поред класичних механичких модификација, већ постоји и пнеуматски дизајн (детаљно прочитајте о њему) овде), хидраулична и магнетна суспензија и њихове сорте.

Размотримо како функционише магнетни тип привеска, њихове модификације, као и предности у односу на класичне механичке структуре.

Шта је магнетна суспензија

Упркос чињеници да се систем пригушивања аутомобила непрестано побољшава, а у његовом дизајну појављују се нови елементи или се мења геометрија различитих делова, његов рад остаје у основи исти. Амортизер ублажава ударе који се са пута преносе кроз точак на тело (детаљи о уређају, модификације и кварови амортизера су описани одвојено). Опруга враћа точак у првобитни положај. Захваљујући овој шеми рада, кретање аутомобила прати стално држање точкова са површином пута.

Можете радикално променити режим ослањања тако што ћете на платформу машине инсталирати прилагодљиви уређај који ће се прилагодити ситуацији на путу и ​​побољшати управљивост возила, без обзира колико је пут добар или лош. Пример таквих структура је прилагодљиво вешање, које је у различитим верзијама већ инсталирано на серијским моделима (за више детаља о овој врсти уређаја прочитајте овде).

Као једна од варијанти адаптивних механизама развијен је електромагнетски тип суспензије. Ако упоредимо овај развој са хидрауличким аналогом, онда у другој модификацији постоји посебна течност у погонима. Електроника мења притисак у резервоарима, тако да сваки пригушни елемент мења своју крутост. Принцип је сличан за пнеуматски тип. Недостатак таквих система је што радни круг није у стању да се брзо прилагоди ситуацији на путу, јер га треба напунити додатном количином радног медија, што у најбољем случају траје неколико секунди.

Најбржи начин да се носе са овим радом могу бити механизми који функционишу на основу електромагнетне интеракције извршних елемената. Они више реагују на команду, јер за промену режима пригушивања није потребно пумпати или испуштати радни медијум из резервоара. Електроника у магнетном огибљењу издаје наредбу и уређај тренутно реагује на ове сигнале.

Повећана удобност у вожњи, сигурност при великим брзинама и нестабилне површине пута, као и лакоћа руковања главни су разлози због којих програмери покушавају да примене магнетно ослањање у серијске аутомобиле, јер класични дизајни у том погледу нису у стању да постигну идеалне параметре.

Сама идеја о стварању „лебдећег“ возила није нова. Често се налази на страницама фантастичних дела са спектакуларним летовима гравикара. До првих година 80-их година прошлог века, ова идеја је остала на стадијуму фикције и само су неки истраживачи сматрали да је то могуће, али у далекој будућности.

Међутим, 1982. године појавио се први развој воза на свету који се кретао на магнетном огибљењу. Ово возило названо је магнетоплан. У поређењу са класичним аналогима, овај воз је у то време развио невиђену брзину - више од 500 км / х, а с обзиром на своју мекоћу „лета“ и бешумност рада, само птице могу да направе праву конкуренцију. Једини недостатак због којег је примена овог развоја спора није само висока цена самог воза. Да би се могао кретати, потребан му је посебан колосек који обезбеђује одговарајуће магнетно поље.

Иако овај развој још није примењен у аутомобилској индустрији, научници не остављају овај пројекат „скупљајући прашину на полици“. Разлог је тај што електромагнетни принцип рада у потпуности елиминише трење погонских точкова о површину пута, остављајући само отпор ваздуха. Будући да је немогуће потпуно пребацити сва возила на точковима на сличан тип шасије (биће потребно изградити одговарајуће путеве широм света), инжењери су се фокусирали на увођење овог развоја у суспензију аутомобила.

Захваљујући уградњи електромагнетних елемената на тест узорке, научници су могли да пруже концептним аутомобилима бољу динамику и управљивост. Дизајн магнетне суспензије је прилично сложен. То је сталак који се инсталира на све точкове по истом принципу као и МацПхерсон сталак (детаљно прочитајте о томе) у другом чланку). Овим елементима није потребан пригушивач (амортизер) или опруга.

Корекција рада овог система врши се путем електронске управљачке јединице (одвојено, јер микропроцесор треба да обради пуно података и активира велики број алгоритама). Још једна карактеристика овог вешања је да му, за разлику од класичних верзија, нису потребне торзионе шипке, стабилизатори и други делови како би се обезбедила стабилност возила у завојима и великим брзинама. Уместо тога, може се користити посебна магнетна течност која комбинује особине течности и магнетизованог материјала или магнетних вентила.

Неки модерни аутомобили уместо уља користе амортизере са сличном супстанцом. Пошто постоји велика вероватноћа квара система (уосталом, ово је још увек нови развој, који још увек није у потпуности промишљен), у његовом уређају могу бити присутне опруге.

Принцип рада

Принцип интеракције електромагнета узет је као основа за функционисање магнетне суспензије (у хидраулици је течна, у пнеуматском ваздух - ваздух, а у механици - еластични делови или опруге). Рад овог система заснован је на следећем принципу.

Из школског курса сви знају да се исти полови магнета међусобно одбијају. Да бисте повезали магнетизоване елементе, мораћете да уложите довољно напора (овај параметар зависи од величине елемената које треба повезати и јачине магнетног поља). Сталне магнете са тако јаким пољем да издрже тежину аутомобила тешко је пронаћи, а димензије таквих елемената неће им омогућити употребу у аутомобилима, а камоли прилагођавање ситуацији на путу.

Такође можете створити магнет помоћу електричне енергије. У овом случају, то ће радити само када је погон под напоном. Снага магнетног поља у овом случају се може регулисати повећањем струје на деловима који међусобно делују. Кроз овај поступак могуће је повећати или смањити одбојну силу, а са њом и крутост суспензије.

Такве карактеристике електромагнета омогућавају употребу као опруге и пригушиваче. За ово, структура мора нужно имати најмање два електромагнета. Немогућност сабијања делова има исти ефекат као класични амортизер, а одбојна сила магнета је упоредива са силом опруге или опруге. Због комбинације ових својстава, електромагнетна опруга реагује много брже од механичких колега, а време одзива на управљачке сигнале је много краће, као у случају хидраулике или пнеуматике.

У арсеналу програмера већ постоји довољан број радних електромагнета различитих модификација. Преостало је само створити ефикасну ЕЦУ суспензију која ће примати сигнале из шасије и сензора положаја и фино подешавати суспензију. У теорији је ову идеју сасвим реално применити, али пракса показује да овај развој има неколико „замки“.

Прво, трошкови такве инсталације биће превисоки за аутомобилисте са просечним материјалним приходом. И није свака богата особа могла приуштити да купи аутомобил са пуноправним магнетним вешањем. Друго, одржавање таквог система било би повезано са додатним потешкоћама, на пример, сложеношћу поправке и малим бројем стручњака који разумеју замршеност система.

Може се развити пуноправна магнетна суспензија, али она неће моћи да створи достојну конкуренцију, јер ће мало људи желети да плати богатство само због брзине одзива адаптивног вешања. Много јефтинији, и са добрим успехом, електрични контролисани магнетни елементи могу се увести у дизајн класичних амортизера.

А ова технологија већ има две примене:

1. У амортизеру уградите електромеханички вентил који мења део канала кроз који се уље креће из једне шупљине у другу. У овом случају можете брзо променити крутост суспензије: што је шири отвор бајпаса, мекши амортизер ради и обрнуто.
2. У шупљину амортизера убризгајте магнетну реолошку течност која мења своја својства услед дејства магнетног поља на њу. Суштина такве модификације је идентична претходној - радна супстанца тече брже или спорије из једне коморе у другу.

Обе опције се већ користе у неким производним возилима. Први развој није тако брз, али је јефтинији у поређењу са амортизерима напуњеним магнетном течношћу.

Врсте магнетних суспензија

Пошто је пуноправно магнетно вешање још увек у фази израде, произвођачи аутомобила делимично примењују ову шему у својим моделима аутомобила, следећи један од два горе поменута пута.

У свету, међу свим развојем магнетних суспензија, постоје три сорте које заслужују пажњу. Упркос разлици у принципу рада, дизајну и употреби различитих актуатора, све ове модификације имају неколико сличности. Листа укључује:

• Полуге и други елементи ходања аутомобила, који одређују правац кретања точкова током рада суспензије;
• Сензори за положај точкова у односу на тело, њихову брзину ротације и стање пута испред аутомобила. Ова листа такође укључује сензоре за општу намену - силе притиска на папучицу гаса / кочнице, оптерећење мотора, број обртаја мотора итд .;
• Одвојена контролна јединица у којој се прикупљају и обрађују сигнали свих сензора у систему. Микропроцесор генерише контролне импулсе у складу са алгоритмима који су спојени током производње;
• Електромагнети, у којима се под утицајем електричне енергије формира магнетно поље са одговарајућим поларитетом;
• Електрана која производи струју способну да активира моћне магнете.

Размотримо која је особина сваког од њих, а затим ћемо разговарати о предностима и недостацима магнетне верзије система пригушивача аутомобила. Пре него што започнемо, вреди разјаснити да ниједан систем није производ корпоративне шпијунаже. Сваки од догађаја је индивидуално развијени концепт који има право да постоји у свету аутомобилске индустрије.

СКФ магнетна суспензија

СКФ је шведски произвођач ауто-делова за професионалне поправке возила. Дизајн магнетних амортизера ове марке је што једноставнији. Уређај ових опружних и пригушних делова садржи следеће елементе:

• Цапсуле;
• Два електромагнета;
• Дампер стем;
• Пролеће.

Принцип рада таквог система је следећи. Када се покрене електрични систем аутомобила, активирају се електромагнети који се налазе у капсули. Због истих полова магнетног поља, ови елементи се одбијају једни од других. У овом режиму уређај ради као опруга - не дозвољава да каросерија аутомобила лежи на точковима.

Када се аутомобил вози путем, сензори на сваком точку шаљу сигнале ЕЦУ-у. На основу ових података, управљачка јединица мења јачину магнетног поља, повећавајући тиме ход потпорника, а огибљење постаје класично мекано од спортског. Контролна јединица такође контролише вертикално кретање потпорне шипке, што не оставља утисак да машина ради само на опругама.

Ефекат опруге пружају не само одбојна својства магнета, већ и опруга која се инсталира на решетку у случају нестанка струје. Поред тога, овај елемент вам омогућава да искључите магнете када је возило паркирано са неактивним системом на броду.

Недостатак ове врсте суспензије је што троши пуно енергије, јер ЕЦУ непрестано мења напон у магнетним калемима, тако да се систем брзо прилагођава ситуацији на путу. Али ако упоредимо „прождрљивост“ ове суспензије са неким додацима (на пример, са клима уређајем и исправним грејањем унутрашњости), онда она не троши критично велику количину електричне енергије. Главна ствар је да је у машини инсталиран генератор одговарајуће снаге (која функција овај механизам обавља је описан овде).

Делпхи суспензија

Нове карактеристике пригушења нуди суспензија коју је развила америчка компанија Делпхи. Споља, подсећа на класични став МцПхерсон-а. Утицај електромагнета врши се само на својства магнетне реолошке течности која се налази у шупљинама амортизера. Упркос овом једноставном дизајну, овај тип овјеса показује изврсну прилагодбу крутости пригушења у зависности од сигнала из управљачке јединице.

У поређењу са хидрауличним колегама са променљивом крутошћу, ова модификација реагује много брже. Рад магнета само мења вискозност радне материје. Што се тиче опружног елемента, његову крутост није потребно мењати. Његов задатак је да брзом вожњом по неравним подлогама врати точак на пут. У зависности од начина рада електронике, систем је у стању да тренутно учини течност у амортизерима више течности, тако да се шипка пригушивача брже креће.

Ова својства овјеса су мало практична за цивилни транспорт. Разломци секунде играју важну улогу у мото-спорту. Сам систем не захтева толико енергије као у случају претходних врста пригушивача. Такав систем се такође контролише на основу података који долазе из различитих сензора који се налазе на точковима и елементима структуре огибљења.

Овај развој се већ активно користи у адаптивним маркама огибљења као што су Ауди и ГМ (неки модели Цадиллац и Цхевролет).

Босе електромагнетна суспензија

Марка Босе је многим возачима позната по врхунским системима звучника. Али поред висококвалитетне аудио припреме, компанија такође ради на развоју једне од најспектакуларнијих врста магнетне суспензије. До краја двадесетог века, професор који ствара спектакуларну акустику, такође „заражен“ идејом о стварању пуноправне магнетне суспензије.

Дизајн његовог развоја подсећа на исти амортизер шипке, а електромагнети у уређају уграђени су према принципу, као у модификацији СКФ. Само што се они не одбијају, као у првој верзији. Сами електромагнети се налазе дуж целе дужине штапа и тела, унутар којих се креће, а магнетно поље је максимизирано и број плусева је повећан.

Посебност такве инсталације је у томе што не захтева много више енергије. Такође истовремено врши функцију пригушивача и опруге, а ради и у статичном (аутомобил стоји) и у динамичком (аутомобил се креће неравном путу) режиму.

Сам систем пружа контролу над већим бројем процеса који се дешавају током вожње аутомобила. Пригушивање осцилација настаје услед оштре промене полова магнетног поља. Босе систем се сматра мерилом свих таквих дизајна овјеса. У стању је да обезбеди ефикасан ход штапа за чак двадесет центиметара, савршено стабилизује тело, елиминишући и најмањи котрљање током брзих завоја, као и „кљуцање“ током кочења.

Ова магнетна суспензија тестирана је на водећем моделу јапанског произвођача аутомобила Лекус ЛС, који је, иначе, недавно био преуређен (представљена је пробна вожња једне од претходних верзија премиум лимузине у другом чланку). Упркос чињеници да је овај модел већ добио висококвалитетну суспензију, коју одликује несметан рад, током представљања магнетног система било је немогуће не приметити дивљење ауто-новинара.

Произвођач је опремио овај систем са неколико режима рада и великим бројем различитих подешавања. На пример, када аутомобил вози великом брзином, ЕЦУ вешања бележи брзину возила, почетак нагиба каросерије. У зависности од сигнала сензора, електрична енергија се у већој мери испоручује на носач једног од оптерећенијих точкова (чешће је то предњи точак, смештен на спољној путањи полукруга ротације). Захваљујући томе, спољни задњи точак такође постаје носиви точак, а аутомобил задржава пријањање на површини пута.

Још једна карактеристика Босеове магнетне суспензије је да може да делује и као секундарни генератор. Када се штап амортизера помери, придружени систем за рекуперацију сакупља ослобођену енергију у акумулатор. Могуће је да ће се овај развој даље модернизовати. Упркос чињеници да је овај тип суспензије у теорији најефикаснији, далеко је најтеже програмирати управљачку јединицу тако да механизам може остварити пуни потенцијал система описаног на цртежима.

Изгледи за појаву магнетних суспензија

Упркос очигледној ефикасности, пуноправна магнетна суспензија још увек није ушла у масовну производњу. Тренутно су главна препрека томе аспект трошкова и сложеност програмирања. Револуционарна магнетна суспензија је прескупа и још увек није у потпуности развијена (тешко је створити одговарајући софтвер, јер се у микропроцесору мора активирати велики број алгоритама да би се остварио њен пуни потенцијал). Али већ сада постоји позитиван тренд ка примени идеје у модерним возилима.

Било којој новој технологији је потребно финансирање. Немогуће је развити новину и одмах је пустити у производњу без претходних испитивања, а поред рада инжењера и програмера, овај процес захтева и огромна улагања. Али чим се развој стави на транспортер, његов дизајн ће се постепено поједноставити, чинећи сасвим могућим да се такав уређај види не само у премиум аутомобилима, већ и у моделима средњег сегмента цена.

Могуће је да ће се временом системи побољшати, што ће возила на точковима учинити удобнијим и сигурнијим. Механизми засновани на интеракцији електромагнета могу се користити и у другим дизајном возила. На пример, да би се повећала удобност током вожње камиона, седиште возача може бити засновано не на пнеуматском, већ на магнетном јастуку.

Што се тиче развоја електромагнетних суспензија, данас је потребно побољшати следеће сродне системе:

• Навигациони систем. Електроника мора унапред утврдити стање површине пута. Најбоље је то учинити на основу података ГПС навигатора (прочитајте о карактеристикама рада уређаја овде). Адаптивни огибљење је унапред припремљено за тешке површине пута (неки навигациони системи пружају информације о стању површине пута) или за велики број скретања.
• Систем вида испред возила. На основу инфрацрвених сензора и анализе графичке слике која долази са предње видео камере, систем мора унапред утврдити природу промена на површини пута и прилагодити се примљеним информацијама.

Неке компаније већ примењују сличне системе у својим моделима, па постоји поверење у скори развој магнетних вешања за аутомобиле.

Предности и мане

Као и сваки други нови механизам који се планира увести у дизајн аутомобила (или се већ користи у моторним возилима), све врсте електромагнетних овјеса имају предности и недостатке.

Прво разговарајмо о професионалцима. Ова листа укључује следеће факторе:

• Својства пригушивања система су без премца у погледу несметаног рада;
• Фино подешавањем начина пригушивања, управљање возилом постаје готово савршено без ваљака карактеристичних за једноставније дизајне. Исти ефекат осигурава максимално пријањање на путу, без обзира на његов квалитет;
• Током убрзавања и наглог кочења, аутомобил не „гризе“ нос и не седи на задњој осовини, што код обичних аутомобила озбиљно утиче на приањање;
• Хабање гума је уједначеније. Наравно, ако је геометрија полуга и осталих елемената огибљења и шасије правилно подешена (за више детаља о одвоју прочитајте одвојено);
• Побољшана је аеродинамика аутомобила, јер је његово тело увек паралелно са коловозом;
• Неравномерно трошење структурних елемената елиминише се расподелом сила између оптерећених / неоптерећених точкова.

У принципу, све позитивне тачке односе се на главну сврху било какве суспензије. Сваки произвођач аутомобила настоји да побољша постојеће типове система пригушивања како би своје производе што више приближио поменутом идеалу.

Што се тиче недостатака, магнетна суспензија има један. То је његова вредност. Ако инсталирате пуноправни развој компаније Босе, чак и уз низак квалитет унутрашњости и минималну конфигурацију електронског система, аутомобил ће и даље коштати превише. Ни један произвођач аутомобила још није спреман да такве моделе стави у серију (чак и ограничену), надајући се да ће богати одмах откупити нови производ, а нема смисла улагати богатство у аутомобил који ће бити у складиштима . Једина опција је производња таквих аутомобила по појединачној поруџбини, али чак и у овом случају постоји мало компанија које су спремне да пруже такву услугу.

У закључку предлажемо да погледате кратки видео о томе како делује Босе магнетна суспензија у поређењу са класичним колегама:

Проналазак НИЈЕ за обичне смртнике. СВИ БИ ЖЕЛЕЛИ да виде ову технологију у свом аутомобилу