Слайд 1Устройство автомобиля - шасси
Урок № 8
Тема урока : Электромагнитные подвески
автомобиля
Учебник Автомобили Теория и конструкция автомобиля и двигателя В.К.
Вахламов, М.Г.Шатров, А.А. Юрчевский, Глава 37 Подвеска, стр. 463
УЧЕБНИК ДЛЯ ВУЗОВ. Основы конструкции автомобиля. Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. Глава 4. КОЛЕСА, ПОДВЕСКА, МОСТЫ. стр. 214
Слайд 2Что такое подвеска автомобиля?
Слайд 3Подвеской автомобиля называется………совокупность устройств, осуществляющих упругую связь колес с несущей
системой автомобиля (рамой или кузовом)
Слайд 4Зачем нужная автомобилю подвеска?
Слайд 5Подвеска служит для обеспечения плавности хода автомобиля и повышения безопасности
его движения
Слайд 6Какие типы подвесок применяются на автомобилях?
Слайд 7Это все типы подвесок которые применяются на автомобилях?
Слайд 9Это все типы подвесок которые применяются на автомобилях?
Слайд 12Какого типа подвеска на автомобиле?
Слайд 13Какого типа подвеска на автомобиле?
Слайд 14Какого типа подвеска на автомобиле?
Слайд 15Какие подвески называются «активными»?
Слайд 16Подвески в которых мы можем менять степень демфирования - активные
Слайд 17Какие существуют виды активных подвесок?
Слайд 18Адаптивная подвеска
Адаптивная подвеска (другое наименование полуактивная подвеска) – разновидность активной
подвески, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от
состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя
Слайд 19Адаптивная подвеска
Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит
от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс.
Слайд 20Адаптивная подвеска
В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования
степени демпфирования амортизаторов:
Слайд 21Адаптивная подвеска
В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования
степени демпфирования амортизаторов
1) с помощью электромагнитных клапанов;
Слайд 22Адаптивная подвеска
В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования
степени демпфирования амортизаторов
2) с помощью магнитно-реологической жидкости
Слайд 23Адаптивная подвеска
При регулировании с помощью электромагнитного регулировочного клапана изменяется его
проходное сечение в зависимости от величины воздействующего тока.
Слайд 24Адаптивная подвеска
Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и
соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жесткая подвеска).
Слайд 25Адаптивная подвеска
С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное
сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска)
Слайд 26Адаптивная подвеска
Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор и может располагаться
внутри или снаружи амортизатора
Слайд 27Адаптивная подвеска
Амортизаторы с электромагнитными регулировочными клапанами используются в конструкции следующих
адаптивных подвесок:
Слайд 28Адаптивная подвеска
Adaptive Chassis Control, DCC от Volkswagen;
Adaptive Damping System,
ADS от Mersedes-Benz (в составе пневматической подвески Airmatic Dual Control);
Adaptive Variable Suspension, AVS от Toyota;
Continuous Damping Control, CDS от Opel;
Electronic Damper Control, EDC от BMW (в составе активной подвески Adaptive Drive).
Слайд 29Адаптивная подвеска
Магнитно-реологическая жидкость включает металлические частицы, которые при воздействии магнитного
поля выстраиваются вдоль его линий. В амортизаторе, заполненном магнитно-реологической жидкостью,
отсутствуют традиционные клапаны
Слайд 30Адаптивная подвеска
Вместо них в поршне имеются каналы, через которые свободно
проходит жидкость. В поршень также встроены электромагнитные катушки. При подаче
на катушки напряжения частицы магнитно-реологической жидкости выстраиваются по линиям магнитного поля и создают сопротивление движению жидкости по каналам, чем достигается увеличение степени демпфирования (жесткости подвески).
Слайд 31Адаптивная подвеска
Магнитно-реологическая жидкость используется в конструкции адаптивной подвески значительно реже:
MagneRide
от General Motors (автомобили Cadillac, Chevrolet);
Magnetic Ride от Audi.
Слайд 32Адаптивная подвеска
Регулирование степени демпфирования амортизаторов обеспечивает электронная система управления, которая
включает входные устройства, блок управления и исполнительные устройства.
Слайд 33Адаптивная подвеска
В работе системы управления адаптивной подвески используются следующие входные
устройства: датчики дорожного просвета и ускорения кузова, переключатель режимов работы
Слайд 34Адаптивная подвеска
С помощью переключателя режимов работы производится настройка степени демпфирования
адаптивной подвески.
Слайд 35Адаптивная подвеска
Датчик дорожного просвета фиксирует величину хода подвески на сжатие
и на отбой
Слайд 36Адаптивная подвеска
Датчик ускорения кузова определяет ускорение кузова автомобиля в вертикальной
плоскости. Количество и номенклатура датчиков различается в зависимости от конструкции
адаптивной подвески
Слайд 37Адаптивная подвеска
Например, в подвеске DCC от Volkswagen устанавливается два датчика
дорожного просвета и два датчика ускорения кузова впереди автомобиля и
по одному - сзади
Слайд 38Адаптивная подвеска
Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, где
в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование
управляющих сигналов на исполнительные устройства – регулировочные электромагнитные клапаны или электромагнитные катушки.
Слайд 39Адаптивная подвеска
В работе блок управления адаптивной подвески взаимодействует с различными
системами автомобиля: усилителем рулевого управления, системой управления двигателем, автоматической коробкой
передач и другими.
Слайд 40Адаптивная подвеска
В конструкции адаптивной подвески обычно предусмотрено три режима работы:
нормальный, спортивный и комфортный
Слайд 41Адаптивная подвеска
Режимы выбираются водителем в зависимости от потребности. В каждом
режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования амортизаторов в пределах установленной
параметрической характеристики
Слайд 42Адаптивная подвеска
Показания датчиков ускорения кузова характеризуют качество дорожного покрытия. Чем
больше неровностей на дороге, тем активнее раскачивается кузов автомобиля. В
соответствии с этим система управления настраивает степень демпфирования амортизаторов
Слайд 43Адаптивная подвеска
Датчики дорожного просвета отслеживают текущую ситуацию при движении автомобиля:
торможение, ускорение, поворот. При торможении передняя часть автомобиля опускается ниже
задней, при ускорении – наоборот.
Слайд 44Адаптивная подвеска
Для обеспечения горизонтального положения кузова регулируемая степень демпфирования передних
и задних амортизаторов будет различаться
Слайд 45Адаптивная подвеска
При повороте автомобиля вследствие инерционной силы одна из сторон
всегда оказывается выше другой. В данном случае система управления адаптивной
подвески раздельно регулирует правые и левые амортизаторы, чем достигается устойчивость при повороте.
Слайд 46Адаптивная подвеска
Таким образом, на основании сигналов датчиков блок управления формирует
управляющие сигналы для каждого амортизатора в отдельности, что позволяет обеспечить
максимальную комфортность и безопасность для каждого из выбранных режимов
Слайд 48Рассмотрим электрические подвески
Слайд 49
Электромагнитная подвеска, как и любая другая, выполняет такие функции:
1. Соединение
колёс или мостов автомобиля с его кузовом или рамой.
2.
Передача на несущую систему (кузов, рама) моментов и сил, которые возникают при взаимодействии колёс с дорогой.
3. Обеспечение нужного характера перемещений колёс относительно автомобильного кузова или рамы.
4. Обеспечение плавности хода автомобильного средства.
Автомобильные подвески состоят из таких основных компонентов:
Упругие составляющие, которые способны принимать и передавать силы в вертикальной плоскости.
Направляющие составляющие, которые формируют особенности перемещения автомобильных колёс, их связи между собой, а также воспринимают и передают боковые и продольные силы.
Амортизаторы, которые предназначаются для гашения колебаний несущей системы во время передвижения по дороге.
Слайд 50Электромагнитная подвеска автомобиля представляет собой конструкцию, в основе которой лежит
электродвигатель. Этот двигатель имеет два режима работы: как демпфирующий элемент
и как упругий элемент. Режим работы определяет микроконтроллер. Таким образом, этот электродвигатель заменяет стандартный автомобильный амортизатор
Слайд 51Уникальность электромагнитной подвески состоит в том, что она работает безотказно
и имеет очень высокий уровень безопасности. В случае прекращения подачи
электроэнергии в систему подвески, она способна переключиться в механический режим работы посредством системы электромагнитов.
То есть, становиться обычной механической подвеской
Слайд 52
В случае прекращения подачи электроэнергии в систему подвески, она способна
переключиться в механический режим работы посредством системы электромагнитов. То есть,
становиться обычной механической подвеской. При всём этом электромагнитные подвески очень экономичны с точки зрения потребления электроэнергии
Слайд 53Такая экономичность становиться возможной из-за того, что на обратном ходе
электромагнита происходит выработка электроэнергии
Слайд 54Как работает электромагнитная подвеска. Многим, наверное, уже стало интересно, как
работает электромагнитная подвеска. В основе работы электромагнитной подвески лежит принцип
электромагнетизма, то есть зависимости электрического и магнитного полей
Слайд 55Амортизаторы Обычные механические подвески работают благодаря наличию пружин или упругих
элементов. Гидравлические подвески используют в качестве рабочего элемента жидкость. Что
касается электромагнитных подвесок, то в их конструкции используются электромагниты, от которых и произошло название подвески
Слайд 56Вся система управляется при помощи бортового компьютера (электронного узла), который
в режиме реального времени снимает показатели с колёс и по
всему периметру автомобильного кузова и посылает соответствующие команды на подвеску. Управлять электромагнитами намного проще, чем управлять жидкостью, пружинами и другими механическими элементами
Слайд 57Отличие магнитной подвески от классических ее предшественниц заключается в возможности
работы при полном отсутствии пружин, торсионов, стабилизаторов, амортизаторов и других
вспомогательных элементов
Слайд 58Здесь функции этих компонентов выполняют электромагнитные клапаны или магнитно-реологическая жидкость
Слайд 59Хотя некоторые подвески оснащены пружинами и амортизаторами на случай, если
выйдет из строя автоматическая система управления
Слайд 60Если в гидравлических подвесках функциональным элементом служит специальная жидкость, в
механических – упругие элементы (пружины), в пневматических – воздух, то
в случае магнитного аналога эта роль отводится электромагнитам. Фактически это позволяет автолюбителю отслеживать все показатели положения кузова и колес в режиме реального времени
Слайд 61Виды электромагнитных подвесок. Различают такие виды электромагнитных подвесок в зависимости
от производителя:
1. SKF. 2. Delphi. 3. Bose.
Слайд 62Электромагнитная подвеска SKF
Шведские разработчики решили не отказываться полностью от традиционных
упругих элементов. Нагрузки воспринимаются цилиндрическими пружинами, листовыми
рессорами или торсионами
Слайд 63Магнитная подвеска SKF
Магнитная подвеска от инженеров SKF представляет собой капсулу.
Конструкция состоит из двух электрических магнитов. Бортовой компьютер фиксирует показания
всех датчиков. На основе собранных данных изменяется жесткость демпферного элемента. В результате выбирается оптимальный режим езды
Слайд 64Магнитная подвеска SKF
Бортовой компьютер фиксирует показания всех датчиков. На основе
собранных данных изменяется жесткость демпферного элемента. В результате выбирается оптимальный
режим езды
Слайд 65Магнитная подвеска SKF
В случае если возникает какая-либо неисправность с капсулой
или бортовым компьютером, магнитная подвеска начинает работать за счёт обычной
пружины. Мало того, подобная простота в конструкции позволяет избежать эффекта проседания при длительной стоянке транспортного средства
Слайд 67Электромагнитная подвеска Delphi
Иные принципы использованы в устройствах, которые разрабатывает компания
Delphi. Здесь также сохранены практически все привычные компоненты.
Слайд 68Электромагнитная подвеска Delphi
Основное отличие заключается в заполняющей амортизаторы магнитореологической жидкости.
Постараемся объяснить, что это такое, не вдаваясь в сложные описания
и не используя высоконаучные термины.
Слайд 69Электромагнитная подвеска Delphi
Магнитореолологической жидкостью принято называть состав, в котором во
взвешенном состоянии находятся микроскопические частицы железа, кобальта или никеля. Попросту
говоря, частички материалов, способных взаимодействовать с магнитным полем. Результатом такого взаимодействия становится изменение пределов текучести вещества.
Слайд 70Электромагнитная подвеска Delphi
Среди всех качеств магнитореологической жидкости для работы электромагнитной
подвески важны два:
Хорошая агрегативная устойчивость в магнитном поле.
Малое время отклика.
При
её использовании получают амортизаторы с регулируемыми характеристиками. Параметры изменяются при подаче команд автоматически или с пульта управления.
Достоинствами конструкции являются:
Малое энергопотребление.
Сохранение работоспособности при прекращении подачи тока.
По сути, такую подвеску можно отнести к электромагнитным достаточно условно. Это не является недостатком, но эффективность узлов, изготовленных по схеме Delphi несколько ниже, чем аналогов от Bose и SKF
Слайд 71Электромагнитная подвеска Delphi
Электромагнитная подвеска, разработанная компанией Delphi, представляет собой однотрубный
амортизатор, заполненный магнито-реологическим составом, жидкостью с включением магнитных частиц, размером
от трех до десяти микрон, специальное покрытие препятствует их слипанию, а количество равно одной третьей от требуемого объема жидкости
Слайд 72Электромагнитная подвеска Delphi
Головка поршня амортизатора представляет собой электромагнит, управляемый сигналами
бортового компьютера. Под действием наведенного магнитного поля, частицы выстраиваются в
пространстве в упорядоченные структуры, тем самым увеличивая вязкость жидкости и изменяя режим работы амортизатора.
Слайд 73Электромагнитная подвеска Delphi
Скорость реакции такой системы составляет 1 мс, что
в десять раз меньше, чем в системах с электромагнитными клапанами.
Потребляемая мощность составляет порядка 20 Вт. При неисправности электромагнита или в отсутствии управляющих сигналов, подвеска компании Delphi работает в режиме обычного гидравлического амортизатора.
Слайд 76Электромагнитная подвеска Bose
В электромагнитной подвеске такого типа используются принципы, сходные
с теми, что заставляют работать магнитные динамики.
Слайд 77Электромагнитная подвеска Bose
Основные функции выполняет шток с магнитным сердечником, помещённый
в создаваемое линейным электродвигателем магнитное поле
Слайд 78Электромагнитная подвеска Bose
Привычные пружины, и стабилизаторы отсутствуют, а изменение упругих
параметров подвески и положения кузова автомобиля достигается за счёт изменений
характеристик магнитного поля. Вся система управляется электроникой, хотя остаётся возможность корректировки некоторых параметров с пульта управления.
Слайд 79Электромагнитная подвеска Bose
Необходимая информация поступает от датчиков, устанавливаемых в разных
местах автомобиля. Некоторые компании, устанавливающие такие конструкции на свои машины,
дополняют их стабилизаторами поперечной остойчивости
Слайд 80Электромагнитная подвеска Bose
Электромагнитная подвеска профессора Боуза представляет собой линейный электродвигатель,
работающий в зависимости от выбранного режима в качестве упругого или
демпфирующего элемента.
Слайд 81Электромагнитная подвеска Bose
Идея, безусловно, не нова. Но никому еще не
удавалось добиться хотя бы схожего быстродействия. Шток амортизатора, с закрепленными
на нем постоянными магнитами, совершает возвратно-поступательные движения по длине обмотки статора, расположенного в корпусе узла.
Слайд 82Электромагнитная подвеска Bose
Такая конструкция не только обеспечивает эффективное гашение колебаний,
возникающих из-за неровности дороги, но и открывает новые возможности для
управления транспортным средствам.
Слайд 83Электромагнитная подвеска Bose
заводя машину в вираж, можно подобрать такую схему
сигналов бортового компьютера автомобиля, что опорным будет заднее внешнее колесо.
Заехав в поворот, электромагнитная система перенесет нагрузку на внешнее переднее колесо. Как результат – полный контроль автомобиля на дорожном покрытии любого качества
Слайд 84Электромагнитная подвеска Bose
Электрогенератор – еще один режим работы подвески Боуза.
При передвижении машины по прямой, колебания, вызванные неровностью дорожного покрытия,
преобразовываются в электрический ток. Энергия не рассеивается в пространстве, а собирается в аккумуляторных батареях для дальнейшего использования (рекуперации).
Слайд 85Электромагнитная подвеска Bose
К достоинствам электромагнитной подвески Bose относятся:
Малое количество механических
компонентов, что обуславливает высокий ресурс конструкции и компактность её размещения.
Высокая
скорость реакции. На движущийся в магнитном поле сердечник не влияют силы трения и его перемещения происходят очень быстро.
Возможность внесения изменений в характеристики прямо в движении. Автоматизация коррекции положения кузова.
Слайд 86Основная сложность на данный момент связана с разработкой программного обеспечения,
способного реализовать весь потенциал подвески Боуза. Но есть надежда, что
в ближайшее время проблема будет решена, и удивительная подвеска пойдет в серийное производство
