Eienskappe en voordele van magnetiese ophanging

Enige moderne, selfs die goedkoopste motor, sal met 'n vering toegerus wees. Hierdie stelsel bied 'n gemaklike rit op paaie met verskillende soorte oppervlaktes. Behalwe vir gemak, is die doel van hierdie deel van die masjien ook om veilige bestuur te bevorder. Lees vir meer inligting oor wat 'n skorsing is in 'n aparte oorsig.

Soos enige ander motorstelsel, word die skorsing opgegradeer. Danksy die inspanning van ingenieurs uit verskillende motorondernemings bestaan ​​daar, benewens klassieke meganiese aanpassings, 'n pneumatiese ontwerp (lees dit deeglik hier), hidrouliese en magnetiese vering en hul variëteite.

Kom ons kyk na hoe die magnetiese hangertjies werk, hul wysigings en ook die voordele bo klassieke meganiese strukture.

Wat is magnetiese ophanging?

Ondanks die feit dat die dempingstelsel van die motor voortdurend verbeter word en nuwe elemente in die ontwerp verskyn of die geometrie van verskillende onderdele verander, bly die werking daarvan basies dieselfde. Die skokbreker versag die skokke wat deur die wiel na die bakkie oorgedra word (besonderhede oor die toestel, veranderings en foute van skokbrekers word beskryf afsonderlik). Die veer bring die wiel terug na sy oorspronklike posisie. Danksy hierdie werkskema gaan die beweging van die motor gepaard met die konstante hegting van die wiele aan die padoppervlak.

U kan die veringmodus radikaal verander deur 'n aanpasbare toestel op die masjienplatform te installeer wat sal aanpas by die padsituasie en die bestuur van die voertuig sal verbeter, ongeag hoe goed of sleg die pad is. 'N Voorbeeld van sulke strukture is 'n aanpasbare vering wat in verskillende weergawes reeds op seriemodelle geïnstalleer is (lees meer inligting oor hierdie soort toestelle hier).

As een van die variante van aanpasbare meganismes, is 'n elektromagnetiese suspensie ontwikkel. As ons hierdie ontwikkeling met 'n hidrouliese analoog vergelyk, is daar 'n spesiale vloeistof in die aandrywers in die tweede verandering. Die elektronika verander die druk in die tenks, sodat elke dempingselement sy styfheid verander. Die beginsel is soortgelyk vir die pneumatiese tipe. Die nadeel van sulke stelsels is dat die werkbaan nie in staat is om vinnig aan te pas by die verkeersituasie nie, aangesien dit gevul moet word met 'n ekstra hoeveelheid werkmedium, wat op sy beste 'n paar sekondes duur.

Die vinnigste manier om hierdie werk die hoof te bied, kan wees meganismes wat funksioneer op grond van die elektromagnetiese interaksie van die uitvoerende elemente. Hulle reageer meer op die opdrag, want om die dempingsmodus te verander, is dit nie nodig om die werkmedium uit die tenk te pomp of te dreineer nie. Die elektronika in die magnetiese suspensie gee die opdrag uit en die toestel reageer onmiddellik op hierdie seine.

Verhoogde rygerief, veiligheid teen hoë snelhede en onstabiele padoppervlaktes, sowel as gemaklike hantering, is die hoofredes waarom ontwikkelaars probeer om magnetiese vering in produksiemotors te implementeer, aangesien klassieke ontwerpe nie die ideale parameters in hierdie verband kan bereik nie.

Die idee om 'n 'sweefvoertuig' te skep, is nie nuut nie. Sy word gereeld aangetref op die bladsye van fantastiese werke met skouspelagtige vlugte gravikars. Tot die eerste jare van die 80's van die vorige eeu het hierdie idee in die stadium van fantasie gebly, en slegs sommige navorsers het dit as moontlik beskou, maar in die verre toekoms.

In 1982 verskyn die wêreld se eerste ontwikkeling van 'n trein wat op 'n magnetiese vering beweeg. Hierdie voertuig is 'n magnetoplane genoem. In vergelyking met klassieke analoë, het hierdie trein op daardie stadium 'n ongekende snelheid ontwikkel - meer as 500 km / u, en met betrekking tot die sagtheid van 'vlug' en die geruisloosheid van werk, kon slegs voëls ware kompetisie maak. Die enigste nadeel waardeur die ontwikkeling van hierdie ontwikkeling traag is, is nie net die hoë koste van die trein self nie. Om te kan beweeg, het hy 'n spesiale baan nodig wat die regte magneetveld bied.

Alhoewel hierdie ontwikkeling nog nie in die motorbedryf toegepas is nie, laat wetenskaplikes hierdie projek nie 'stof op die rak versamel nie'. Die rede is dat die elektromagnetiese werkingsbeginsel die wrywing van die dryfwiele op die padoppervlak heeltemal uitskakel en slegs lugweerstand agterlaat. Aangesien dit onmoontlik is om alle wielvoertuie volledig na 'n soortgelyke onderstel oor te plaas (dit sal nodig wees om ooreenstemmende paaie regoor die wêreld te bou), het ingenieurs daarop gefokus om die ontwikkeling van motors op te stel.

Danksy die installering van elektromagnetiese elemente op toetsmonsters kon wetenskaplikes die konsepmotors beter dinamika en beheerbaarheid bied. Die ontwerp van die magnetiese vering is redelik ingewikkeld. Dit is 'n rek wat op alle wiele geïnstalleer word volgens dieselfde beginsel as 'n MacPherson-rek (lees dit deeglik in 'n ander artikel). Hierdie elemente het nie 'n demper (skokbreker) of 'n veer nodig nie.

Die regstelling van die werking van hierdie stelsel word deur die elektroniese beheereenheid gedoen (apart, aangesien die mikroverwerker baie data moet verwerk en 'n groot aantal algoritmes moet aktiveer). 'N Ander kenmerk van hierdie vering is dat hy, anders as die klassieke weergawes, nie wringstawe, stabilisatoren en ander onderdele nodig het om die stabiliteit van die voertuig by draaie en hoë snelhede te verseker nie. In plaas daarvan kan 'n spesiale magnetiese vloeistof gebruik word, wat die eienskappe van 'n vloeistof en 'n gemagnetiseerde materiaal of solenoïde kleppe kombineer.

Sommige moderne motors gebruik skokbrekers met 'n soortgelyke middel in plaas van olie. Aangesien die stelsel waarskynlik misluk (dit is tog 'n nuwe ontwikkeling wat nog nie heeltemal deurdink is nie), kan vere in die toestel voorkom.

Beginsel van werking

Die beginsel van interaksie tussen elektromagnete word as basis vir die werking van die magnetiese suspensie geneem (in hidroulika is dit vloeibaar, in pneumatiese lug - en in meganika - elastiese dele of vere). Die werking van hierdie stelsel het die volgende beginsel.

Van die skoolkursus af weet almal dat dieselfde pole van magnete onderling afstoot. Om die gemagnetiseerde elemente te verbind, moet u genoeg moeite doen (hierdie parameter hang af van die grootte van die elemente wat gekoppel moet word en die sterkte van die magneetveld). Permanente magnete met so 'n sterk veld om die gewig van 'n motor te weerstaan, is moeilik te vinde, en die afmetings van sulke elemente laat dit nie toe om in motors gebruik te word nie, wat nog te sê van die verkeerssituasie.

U kan ook 'n magneet met elektrisiteit skep. In hierdie geval sal dit slegs werk as die aandrywer van krag is. Die sterkte van die magneetveld kan in hierdie geval gereguleer word deur die stroom op die wisselende dele te verhoog. Deur hierdie proses is dit moontlik om die afstootskrag te verhoog of te verminder, en daarmee saam die styfheid van die suspensie.

Sulke eienskappe van elektromagnete maak dit moontlik om dit as vere en dempers te gebruik. Hiervoor moet die struktuur noodwendig ten minste twee elektromagnete hê. Die onvermoë om dele saam te pers, het dieselfde effek as 'n klassieke skokbreker, en die afstootlike krag van die magnete is vergelykbaar met die van 'n veer of veer. Vanweë die kombinasie van hierdie eienskappe reageer die elektromagnetiese veer baie vinniger as meganiese eweknieë, en die reaksietyd op beheerseine is baie korter, soos in die geval van hidroulika of pneumatika.

In die arsenaal van ontwikkelaars is daar reeds 'n voldoende aantal werk-elektromagnete met verskillende wysigings. Al wat oorbly, is om 'n doeltreffende ophanging-ECU te skep wat seine van die onderstel en posisiesensors sal ontvang en die opskorting fyn kan afstel. In teorie is hierdie idee redelik realisties om te implementeer, maar die praktyk toon dat hierdie ontwikkeling verskeie "slaggate" het.

Ten eerste sal die koste van so 'n installasie te hoog wees vir 'n motoris met 'n gemiddelde materiële inkomste. En nie elke ryk persoon kon dit bekostig om 'n motor met 'n volwaardige magnetiese vering te koop nie. Tweedens hou die instandhouding van so 'n stelsel gepaard met ekstra probleme, byvoorbeeld die kompleksiteit van die herstelwerk en 'n klein aantal spesialiste wat die ingewikkeldheid van die stelsel verstaan.

'N Volwaardige magnetiese vering kan ontwikkel word, maar dit kan nie waardige mededinging skep nie, aangesien min mense 'n fortuin wil opdok net ter wille van die reaksiesnelheid van die aanpasbare vering. Baie goedkoper, en met goeie sukses, kan elektries beheerde magnetiese elemente in die ontwerp van klassieke skokbrekers ingevoer word.

En hierdie tegnologie het reeds twee toepassings:

1. Installeer 'n elektromeganiese klep in die skokbreker wat die gedeelte van die kanaal verander waardeur die olie van een holte na 'n ander beweeg. In hierdie geval kan u die styfheid van die vering vinnig verander: hoe wyer die omseilopening, hoe sagter werk die skokbreker en omgekeerd.
2. Spuit 'n magnetiese reologiese vloeistof in die skokbrekerholte, wat die eienskappe daarvan verander as gevolg van die effek van 'n magneetveld daarop. Die essensie van so 'n verandering is identies aan die vorige - die werkstof vloei vinniger of stadiger van een kamer na 'n ander.

Albei opsies word reeds in sommige produksievoertuie gebruik. Die eerste ontwikkeling is nie so vinnig nie, maar goedkoper in vergelyking met skokbrekers gevul met magnetiese vloeistof.

Tipes magnetiese suspensies

Aangesien 'n volwaardige magnetiese vering nog in ontwikkeling is, implementeer motorvervaardigers hierdie skema gedeeltelik in hul motormodelle deur een van die twee bane hierbo te volg.

In die wêreld, onder al die ontwikkelinge van magnetiese suspensies, is daar drie variëteite wat aandag verdien. Ten spyte van die verskil in die werking, ontwerp en gebruik van verskillende aandrywers, het al hierdie wysigings verskeie ooreenkomste. Die lys bevat:

• Hefbome en ander elemente van die motor wat die bewegingsrigting van die wiele bepaal tydens die werking van die vering;
• Sensors vir die posisie van die wiele relatief tot die bak, hul snelheid om te draai en die toestand van die pad voor die motor. Hierdie lys bevat ook sensors vir algemene doeleindes - die druk van die gas / rempedaal, enjinlading, enjinsnelheid, ens.
• 'N Afsonderlike beheereenheid waarin seine van alle sensors in die stelsel versamel en verwerk word. Die mikroverwerker genereer beheerpulse in ooreenstemming met die algoritmes wat tydens produksie gestik is;
• Elektromagnete, waarin 'n magnetiese veld met die ooreenstemmende polariteit onder die invloed van elektrisiteit gevorm word;
• 'N Kragstasie wat 'n stroom opwek wat kragtige magnete kan aktiveer.

Kom ons kyk wat die eienaardigheid van elkeen is, en bespreek dan die voor- en nadele van die magnetiese weergawe van die demperstelsel van die motor. Voordat ons begin, is dit die moeite werd om te verduidelik dat geen van die stelsels die produk van korporatiewe spioenasie is nie. Elk van die ontwikkelings is 'n individueel ontwikkelde konsep wat die bestaansreg in die wêreld van die motorbedryf het.

SKF magnetiese vering

SKF is 'n Sweedse vervaardiger van motoronderdele vir professionele voertuigherstelwerk. Die ontwerp van die magnetiese skokbrekers van hierdie handelsmerk is so eenvoudig as moontlik. Die toestel van hierdie veeragtige en dempende dele bevat die volgende elemente:

• Kapsule;
• Twee elektromagnete;
• Demper stam;
• Lente.

Die werking van so 'n stelsel is soos volg. Wanneer die motor se elektriese stelsel aangeskakel word, word die elektromagnete in die kapsule geaktiveer. As gevolg van dieselfde pole van die magneetveld word hierdie elemente van mekaar afgestoot. In hierdie modus werk die toestel soos 'n veer - dit laat nie toe dat die bak op die wiele lê nie.

As die motor op die pad ry, stuur sensors op elke wiel seine na die ECU. Op grond van hierdie data verander die regeleenheid die sterkte van die magneetveld, waardeur die stut beweeg, en word die skorsing klassiek van 'n sportiewe. Die regeleenheid beheer ook die vertikale beweging van die stutstaaf, wat nie die indruk wek dat die masjien alleen op vere werk nie.

Die veer-effek word nie net voorsien deur die afstootlike eienskappe van die magnete nie, maar ook deur die veer wat op die rek geïnstalleer word in geval van 'n kragonderbreking. Boonop stel u hierdie element in staat om die magnete uit te skakel wanneer die voertuig met 'n onaktiewe boordstelsel geparkeer word.

Die nadeel van hierdie tipe ophanging is dat dit baie energie verbruik, aangesien die ECU die spanning in die magneetspirale voortdurend verander, sodat die stelsel vinnig aanpas by die situasie op die pad. Maar as ons die "vraatsug" van hierdie ophanging vergelyk met 'n paar toebehore (byvoorbeeld met 'n lugversorger en 'n werkende binneverwarming), verbruik dit nie 'n kritiese hoeveelheid elektrisiteit nie. Die belangrikste ding is dat 'n kragopwekker met 'n geskikte krag in die masjien geïnstalleer word (watter funksie hierdie meganisme verrig, word beskryf hier).

Delphi-skorsing

Nuwe dempingseienskappe word aangebied deur die skorsing wat ontwikkel is deur die Amerikaanse maatskappy Delphi. Uiterlik lyk dit soos die klassieke McPherson-houding. Die invloed van elektromagnete word slegs uitgevoer op die eienskappe van die magnetiese reologiese vloeistof wat in die holtes van die skokbreker geleë is. Ondanks hierdie eenvoudige ontwerp, toon hierdie ophanging 'n uitstekende aanpassing van die dempingsstyfheid, afhangende van die seine van die regeleenheid.

In vergelyking met hidrouliese eweknieë met wisselende styfheid, reageer hierdie verandering baie vinniger. Die werk van die magnete verander slegs die viskositeit van die werkstof. Wat die veerelement betref, hoef die styfheid nie verander te word nie. Die taak daarvan is om die wiel so vinnig as moontlik op die pad terug te plaas as jy vinnig op ongelyke oppervlaktes ry. Afhangend van hoe die elektronika werk, kan die stelsel die vloeistof in die skokbrekers onmiddellik meer vloeibaar maak sodat die demperstang vinniger beweeg.

Hierdie skorsingseienskappe is van min nut vir burgerlike vervoer. Fraksies van 'n sekonde speel 'n belangrike rol in motorsport. Die stelsel self benodig nie soveel energie as in die geval van die vorige dempers nie. So 'n stelsel word ook beheer op grond van data wat afkomstig is van verskillende sensors wat op die wiele en veringstruktuurelemente geleë is.

Hierdie ontwikkeling word reeds aktief gebruik in aanpasbare skorsings van handelsmerke soos Audi en GM (sommige Cadillac- en Chevrolet -modelle).

Bose elektromagnetiese skorsing

Die Bose-handelsmerk is onder talle motoriste bekend vir sy premium luidsprekerstelsels. Maar benewens hoë gehalte klankvoorbereiding, werk die maatskappy ook aan die ontwikkeling van een van die skouspelagtigste soorte magnetiese suspensie. Teen die einde van die twintigste eeu het 'n professor wat skouspelagtige akoestiek skep, ook 'geïnfekteer' met die idee om 'n volwaardige magnetiese suspensie te skep.

Die ontwerp van die ontwikkeling daarvan lyk op dieselfde staafskokbreker, en die elektromagnete in die toestel word volgens die beginsel geïnstalleer, soos in die SKF-wysiging. Net hulle stoot mekaar nie af nie, soos in die eerste weergawe. Die elektromagnete self is oor die hele lengte van die staaf en die liggaam geleë, waarbinne dit beweeg, en die magnetiese veld word gemaksimeer en die aantal pluspunte word verhoog.

Die eienaardigheid van so 'n installasie is dat dit nie veel meer energie benodig nie. Dit verrig ook gelyktydig die funksie van beide 'n demper en 'n veer, en dit werk beide in 'n statiese modus (die motor staan) en in 'n dinamiese modus (die motor beweeg langs 'n hobbelige pad).

Die stelsel self bied beheer oor 'n groter aantal prosesse wat plaasvind terwyl die motor ry. Demping van ossillasies vind plaas as gevolg van 'n skerp verandering in die pole van die magneetveld. Die Bose-stelsel word beskou as die maatstaf vir al sulke ophangingsontwerpe. Dit is in staat om 'n effektiewe slag van die stang tot soveel as twintig sentimeter te bied, om die liggaam perfek te stabiliseer, en selfs die geringste rol tydens hoë snelhede in die bocht uit te skakel, sowel as "pik" tydens rem.

Hierdie magnetiese vering is getoets op die vlagskipmodel van die Japannese motorvervaardiger Lexus LS, wat terloops onlangs herstyl is ('n toetsrit van een van die vorige weergawes van die premium sedan is aangebied. in 'n ander artikel). Ondanks die feit dat hierdie model reeds 'n skorsing van hoë gehalte ontvang het, wat gekenmerk word deur gladde werking, was dit tydens die aanbieding van die magnetiese stelsel onmoontlik om nie die bewondering van die motorjoernaliste raak te sien nie.

Die vervaardiger het hierdie stelsel toegerus met verskeie werkmodusse en 'n groot aantal verskillende instellings. As die motor byvoorbeeld teen hoë spoed draai, teken die ECU-vering die spoed van die voertuig aan, die begin van die bakrol. Afhangend van die seine van die sensors, word elektrisiteit in 'n groter mate voorsien aan die rek van een van die meer gelaaide wiele (meer dikwels is dit die voorwiel, geleë op die buitenste baan van die rotasiesirkel). Hierdeur word die buitenste agterwiel ook die steunwiel, en die motor behou die greep op die padoppervlak.

'N Ander kenmerk van Bose se magnetiese suspensie is dat dit ook as sekondêre kragopwekker kan optree. Wanneer die skokbrekerstaaf beweeg, versamel die gepaardgaande herstelstelsel die vrygestelde energie in die akkumulator. Dit is moontlik dat hierdie ontwikkeling verder gemoderniseer sal word. Ondanks die feit dat hierdie tipe ophanging in teorie die doeltreffendste is, is dit die moeilikste om die regeleenheid te programmeer sodat die meganisme die volle potensiaal van die stelsel wat in die tekeninge beskryf word, kan verwesenlik.

Vooruitsigte vir die voorkoms van magnetiese suspensies

Ondanks die ooglopende doeltreffendheid daarvan, is 'n volwaardige magnetiese suspensie nog nie in massaproduksie begin nie. Die belangrikste hindernis hiervoor is tans die koste-aspek en die ingewikkeldheid in programmering. Die revolusionêre magnetiese suspensie is te duur en dit is nog nie ten volle ontwikkel nie (dit is moeilik om voldoende sagteware te skep, aangesien 'n groot aantal algoritmes in die mikroverwerker geaktiveer moet word om die volle potensiaal daarvan te verwesenlik). Maar daar is reeds 'n positiewe neiging na die toepassing van die idee in moderne voertuie.

Enige nuwe tegnologie benodig finansiering. Dit is onmoontlik om 'n nuutjie te ontwikkel en dit onmiddellik sonder produksietoetse in produksie te plaas, en benewens die werk van ingenieurs en programmeerders, verg hierdie proses ook groot beleggings. Maar sodra die ontwikkeling op die vervoerband geplaas word, sal die ontwerp daarvan geleidelik vereenvoudig word, wat dit moontlik maak om so 'n toestel nie net in premiummotors nie, maar ook in modelle van die middelste pryssegment te sien.

Dit is moontlik dat die stelsels mettertyd verbeter, wat wielvoertuie gemakliker en veiliger sal maak. Meganismes gebaseer op die interaksie van elektromagnete kan ook in ander voertuigontwerpe gebruik word. Om die gemak by die bestuur van 'n vragmotor te verhoog, kan die bestuurdersitplek byvoorbeeld nie op 'n lugdruk gebaseer wees nie, maar op 'n magnetiese kussing.

Wat die ontwikkeling van elektromagnetiese suspensies betref, moet die volgende verwante stelsels vandag verbeter word:

• Navigasiestelsel. Die elektronika moet vooraf die toestand van die padoppervlak bepaal. Dit is die beste om dit te doen op grond van die data van die GPS-navigator (lees meer oor die funksies van die werking van die toestel hier). Die adaptiewe vering is vooraf voorberei vir moeilike padoppervlaktes (sommige navigasiestelsels gee inligting oor die toestand van die padoppervlak) of vir 'n groot aantal draaie.
• Visiestelsel voor die voertuig. Op grond van infrarooi sensors en ontleding van die grafiese beeld wat van die voorste videokamera afkomstig is, moet die stelsel vooraf die aard van veranderinge in die padoppervlak bepaal en aanpas by die inligting wat ontvang word.

Sommige ondernemings implementeer reeds soortgelyke stelsels in hul modelle, en daar is dus vertroue in die dreigende ontwikkeling van magnetiese suspensies vir motors.

Voordele en nadele

Soos enige ander nuwe meganisme wat beplan word om in die ontwerp van motors bekend te word (of wat reeds in motorvoertuie gebruik word), het alle soorte elektromagnetiese vering voor- en nadele.

Kom ons bespreek eers die voordele. Hierdie lys bevat sulke faktore:

• Die dempingseienskappe van die stelsel is ongeëwenaard in terme van gladde werking;
• Deur die dempingsmodus fyn in te stel, word die bestuur van die motor amper perfek sonder die rolle wat kenmerkend is vir eenvoudiger ontwerpe. Dieselfde effek verseker maksimum greep op die pad, ongeag die kwaliteit daarvan;
• Tydens versnelling en harde rem, "byt" die motor nie sy neus nie en sit dit nie op die agteras nie, wat in gewone motors die greep ernstig beïnvloed;
• Bandslytasie is egaliger. Natuurlik, as die geometrie van die hefbome en ander elemente van die vering en onderstel behoorlik ingestel is (lees meer afsonderlik);
• Die aërodinamika van die motor word verbeter, aangesien sy bak altyd parallel met die ryvlak is;
• Ongelyke slytasie van struktuurelemente word uitgeskakel deur die verspreiding van kragte tussen gelaaide / gelaste wiele.

In beginsel hou al die positiewe punte verband met die hoofdoel van enige skorsing. Elke motorvervaardiger streef daarna om die bestaande soorte dempstelsels te verbeter om hul produkte so na as moontlik aan die genoemde ideaal te bring.

Wat die nadele betref, het die magnetiese suspensie slegs een. Dit is die waarde daarvan. As u 'n volwaardige ontwikkeling van Bose installeer, sal die motor selfs met die lae kwaliteit van die binnekant en die minimum konfigurasie van die elektroniese stelsel nog te veel kos. Nie een motorvervaardiger is nog gereed om sulke modelle in 'n reeks te plaas nie (selfs 'n beperkte een), met die hoop dat die rykes die nuwe produk onmiddellik sal koop, en daar is geen sin daarin om 'n fortuin te belê in 'n motor wat in pakhuise sal staan ​​nie. . Die enigste opsie is die vervaardiging van sulke motors in 'n individuele bestelling, maar in hierdie geval is daar min maatskappye wat gereed is om so 'n diens te lewer.

Ter afsluiting stel ons voor om na 'n kort video te kyk hoe die Bose-magnetiese skorsing werk in vergelyking met klassieke eweknieë:

Die uitvinding is NIE vir gewone sterflinge nie. ALMAL SAL graag hierdie tegnologie in sy motor sien