Электромагнитный амортизатор – Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

Содержание

электромагнитный амортизатор — патент РФ 2496035

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит цилиндрический корпус (1), заполненный магнитореологической жидкостью. В корпусе установлен шток (4) с магнитным поршнем (5). Канал в штоке соединяет между собой штоковую и бесштоковую полости цилиндра. Крышка (3) с уплотнителем (10) содержит магнитный элемент (7). В крышке и магнитном элементе выполнены каналы, соединяющие полость корпуса со штоковой полостью. Катушки индуктивности (8, 9) охватывают корпус. Одна из катушек индуктивности выполнена из блока полых проводников с возможностью их заполнения магнитореологической жидкостью и выполняет функции концентрации магнитного потока в замкнутом контуре. Достигается упрощение конструкции, повышение надежности и производительности амортизатора. 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств. Электромагнитный амортизатор может быть использован для гашения колебательных движений подвижного состава и преобразования энергии колебания в электрическую энергию. Из уровня техники известна возможность выработки электроэнергии посредством индукции.

Известен, например, гидравлический амортизатор (патент РФ № 2084721, МПК F16F 9/53, 1997), содержащий корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем цилиндр с днищем, имеющим каналы, крышку с уплотнителем и катушки индуктивности. Внутри цилиндра помещен поршень со штоком. Поршень и днище выполнены из ферримагнитного материала, а катушки индуктивности выполнены таким образом, что одна из них охватывает цилиндр, а другая корпус.

Недостатком амортизатора является отсутствие замкнутого силового контура, что снижает технологические возможности амортизатора, как преобразователя электрической энергии.

Известен магнитный амортизатор (патент РФ № 2286491, МПК F16F 6/00, 2005), содержащий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, который содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю гидравлические полости. Между половинками поршня размещена, выполненная в виде короткозамкнутого витка, обмотка электромагнита. Два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.

Недостатком известного амортизатора является сложность конструкции и невысокая производительность.

Известен также амортизатор (патент DE № 19647031, МПК Н02K 35/00, 1997), выполняющий функцию линейного генератора для выработки энергии, в котором амортизатор содержит поршень, размещенный в цилиндре, снабженный постоянным магнитом и катушками индуктивности, размещенными на защитном кожухе. Цилиндр и защитный кожух выполнены из нейтрального материала.

Недостатком такого амортизатора являются ограниченные технологические возможности и невысокая производительность.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому результату является патент РФ № 2204067, МПК F16F 6/00, 2003 (прототип), где гидравлический амортизатор содержит корпус, заполненный магнитореологической жидкостью. В нем установлен цилиндр с магнитным днищем, каналами и штоком с магнитным поршнем. На корпусе и цилиндре установлены катушки индуктивности. Крышка с уплотнителем содержит магнитный элемент. Магнитный элемент и крышка имеют каналы, входящие в полость корпуса и обеспечивающие замкнутый поток магнитореологической жидкости.

Недостатком известного амортизатора является то, что он применим для двухтрубной схемы амортизаторов, имеет невысокую эксплуатационную надежность и низкую производительность.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технического уровня амортизатора и надежности за счет упрощения конструкции.

Задача решается за счет того, что амортизатор выполнен из одной трубы цилиндрической формы, являющейся корпусом, содержащим крышку и днище, а на нем установлены две катушки индуктивности, причем одна из катушек выполнена из блока полых проводников, заполненного магнитореологической жидкостью на основе силикона, обеспечивающей замкнутый магнитный поток с рассеиванием не более 5%, и одновременно объединяющей функции двухтрубной и однотрубной систем, а крышка и днище содержат магниты различной коэрцитивной силы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Электромагнитный амортизатор, содержащий цилиндрический корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем шток с магнитным поршнем, делящим цилиндр на штоковую и бесштоковую полости, и каналом в штоке, соединяющим эти полости между собой, крышку с уплотнителем и катушки индуктивности, охватывающие цилиндрический корпус. Одна из катушек индуктивности, охватывающая корпус, выполнена из блока полых проводников, соединяющего между собой верхнюю и нижнюю (штоковую и бесштоковую) полости цилиндра. На катушке из блока полых проводников размещена катушка индуктивности, выполненная из проводника сплошного сечения. Крышка корпуса с уплотнителем и днище содержат магнитные элементы. Блок, крышка и днище имеют каналы, входящие в полость корпуса и обеспечивающие замкнутый поток магнитореологической жидкости. Амортизатор может быть снабжен дополнительным гидрогазовым компенсатором, связанным с корпусом посредством трубопровода. Гидравлические полости цилиндра и полости проводников катушки индуктивности заполнены магнитореологической жидкостью на силиконовой основе. Кожух амортизатора выполнен из немагнитного материала и служит защитным экраном для предотвращения рассеивания магнитного потока в атмосферу.

Выполнение одной катушки из блока полых проводников, заполненных магнитореологической жидкостью, позволяет упростить конструкцию амортизатора и интенсифицировать магнитный поток. Протекание магнитного потока происходит в замкнутом силовом контуре: поршень — магнит крышки — полые проводники катушки — магнит днища — поршень и образует сложное взаимодействие магнитных полей (поршня, магнитов крышки и днища и полей, наведенных катушками), которое усиливает или уменьшает сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости. Наведенные токи в катушках отводятся через клеммы на кожухе. Описанная конструкция амортизатора повышает его технический уровень, надежность и производительность.

Электромагнитный амортизатор иллюстрируется графическими материалами.

На фиг.1 показан общий вид амортизатора.

На фиг.2 — поперечное сечение А-А в штоковой полости.

На фиг.3 — поперечное сечение Б-Б в области днища.

На фиг.4 — схема электромагнитного амортизатора.

На фиг.5а, 5б — поршень с лабиринтным и прямым проходом магнитореологической жидкости.

На фиг.6 — электромагнитный амортизатор с дополнительным гидрогазовым компенсатором.

Сравнительная оценка показателей предлагаемого и известного электромагнитного амортизатора представлена в таблице.

Электромагнитный амортизатор содержит корпус 1 цилиндрической формы, днище 2, крышку 3, шток 4, установленный на нем поршень 5 с магнитным элементом и дроссельными каналами. Поршень 5 разделяет гидравлическую полость цилиндра на верхнюю А и нижнюю Б части. Днище 2 и крышка 3 содержат постоянные магниты, соответственно 6 и 7. На корпусе 1 установлена, сформированная общим блоком, катушка индуктивности 8, выполненная из полых проводников и соединяющая между собой полости А и Б. На катушке 8 размещена катушка индуктивности 9, выполненная из проводника сплошного сечения.

Гидравлические полости А и Б, а также полые проводники блока катушки 8 заполнены магнитореологической жидкостью на силиконовой основе с намагниченностью до 70 кА/м. Крышка 3 имеет уплотнение 10. Снаружи днище 2 и крышка 3 охвачены кожухом 11, который, выполняя функцию защитного экрана, совместно с катушкой 8 обеспечивает рассеивание магнитного потока не более чем на 5%. Корпус 1 электромагнитного амортизатора может быть связан посредством трубопровода с дополнительным гидрогазовым компенсатором 12 для работы в условиях тропического климата или иных тяжелых условиях эксплуатации. Электромагнитный амортизатор также может быть выполнен с поршнями 5 с прямым и лабиринтным проходом магнитореологической жидкости (иметь мягкую и жесткую характеристики) (фиг.5а; 5б).

Магнитные элементы в крышке, поршне и днище амортизатора подобраны таким образом, чтобы обеспечить потребные усилия сжатия и отбоя и соответствуют величине остаточной магнитной индукции и коэрцитивной силы в соотношении 3:2:1.

Электромагнитный амортизатор работает следующим образом.

В нейтральном положении поршня 5 со штоком 4 амортизатора, при отсутствии сжимающих или растягивающих усилий, вызванных неровностями дороги, напряжение в катушках 8 и 9 равно нулю. При сжатии поршень 5 перемещается вниз, вытесняя магнитореологическую жидкость из полости Б в полость А через каналы в магните 7, полый проводник катушки 8 и каналы магнита 6, часть жидкости перемещается в полость А через калиброванные отверстия поршня 5. Сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости, создаваемое ориентированными магнетиками, магнитами 6,7 и поршнем 5, обеспечивает усилие при сжатии 550-750 Н. Одновременно с этим происходит изменение магнитного потока, силовые линии которого пересекают обмотки катушек индуктивности 8 и 9 и в них индуктируется ЭДС. Протекание магнитного потока происходит в замкнутом силовом контуре: поршень 5-магнит 6- внутри обмотки катушки 8 — магнит 7 — поршень 5. Образуется мощный магнитный поток с рассеиванием не более 5%. Происходит сложное взаимодействие магнитных полей (поршня 5, магнитов 6,7 и полей, наведенных катушками 8 и 9), усиливая или уменьшая сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости. Наведенные токи в катушках 8 и 9 отводятся через клеммы на кожухе 11 (на чертеже не показано). При растяжении, вызываемом отдачей рессоры, поршень 5 перемещается вверх, преодолевая сопротивление магнитореологической жидкости в полости А. Сопротивление перетеканию жидкости при растяжении соответствует 1800-2200 Н, при этом направление тока в катушках индуктивности 8 и 9 меняется на противоположное.

За счет выполнения одной из катушек индуктивности из блока полых проводников, соединяющей между собой обе части гидравлической полости, концентрируется сильный магнитный поток в области катушек, увеличивая аккумулирование электроэнергии, которая в конечном счете снимается и отводится через клеммы на кожухе на потребители и т.о., повышается производительность, а за счет простоты конструкции амортизатора увеличивается его надежность.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена В экспериментальном цехе ООО «Ренотех-плюс» изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого амортизатора. Оценка технического уровня предлагаемого изобретения представлена в таблице.

Таблица
Преобразователи электрической энергии Максимальная мощность преобразователя, Вт Коэффициент использования материалов, Вт/кг
Двухтрубной системы (прототип)105 42
Однотрубной системы с блоком полых проводников (предлагаемый амортизатор) 14596

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Электромагнитный амортизатор, содержащий цилиндрический корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем шток с магнитным поршнем, делящим цилиндр на штоковую и бесштоковую полости, и каналом в штоке, соединяющим между собой эти полости, крышку с уплотнителем, содержащую магнитный элемент, причем в крышке и магнитном элементе выполнены каналы, соединяющие полость корпуса со штоковой полостью, и катушки индуктивности, охватывающие корпус, отличающийся тем, что одна из катушек индуктивности выполнена из блока полых проводников с возможностью их заполнения магнитореологической жидкостью и выполняет функции концентрации магнитного потока в замкнутом контуре.

2. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что магнитный поршень имеет дополнительные дроссельные отверстия с лабиринтным проходом магнитореологической жидкости.

3. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что в крышке, поршне и днище амортизатора установлены магнитные элементы с различными коэрцитивными силами, значение которых составляет соответственно 3:2:1.

4. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что наружный кожух выполнен из немагнитного материала и служит экраном для предотвращения рассеивания магнитного потока в атмосферу.

5. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что к корпусу может быть присоединен дополнительный гидрогазовый компенсатор.

Bose электромагнитная подвеска: магнит проник в амортизатор

Дорогие читатели! Сейчас я поведаю вам о чудесах! Bose электромагнитная подвеска. Да Bose, SKF и Delphi — это те фирмы, которые воплотили в жизнь такое,  чем только следует восхищаться и просто снимать шляпу перед конструкторами, которые до этого додумались.

Парящий предмет в магнитном поле многие видели, это есть воплощение в жизнь теории электромагнитного поля. Человеческая мысль внедрила этот эффект в реально-работающие тяжелые магнитопланы, парящие в воздухе и развивающие скорость до 600 км/час.

Магнитоплан на электромагнитной подушке

Но весь тот опыт по созданию магнитопланов ну никак не применим в автомобилестроении. А все потому, что автомобиль, средство независимое – еду куда хочу, стою там, где могу. Монорельсу никак не могу подчиниться.

Так где же и как применить эти электромагнитные поля? Да в подвеске автомобиля конечно.

Уникальность электромагнитной подвески

В чем её уникальность? Автомобиль на вираже не дает крен, на ухабистой дороге не раскачивается и не трясет, при остановке не наклоняется вперед и даже перепрыгивает «лежачих полицейских». Каждое колесо реагирует на свое препятствие и отрабатывает его индивидуально, при этом не отдавая на кузов отдачу от подвески.

Виды электромагнитных подвесок

С тех пор, как стало возможным использование электроники в использовании управления подвеской, конструкторы многих фирм стали заниматься разработкой уникальных систем в этом направлении и на сегодняшний день наиболее преуспели три:

Bose электромагнитная подвеска

Изобретатель системы Bose известный математик и разработчик акустических систем, доктор Amar Bose. Еще 30 лет назад он начал разработку системы электронной подвески, а в настоящее время такие подвески уже реальность.

На серийных автомобилях они не используются ввиду их дороговизны, но на спортивных и VIP автомобилях довольно популярны.

Bose электромагнитная подвеска профессора Боуза работает как линейный электродвигатель, шток которого выполняет роль якоря. Якорь совершает возвратно-поступательные движения возле статора, расположенного в корпусе амортизатора.

Схема работы электромагнитного амортизатора Bose

Управление подвеской полностью осуществляет Электронный блок управления.

Амортизационный узел bose электромагнитной подвески позволил исключить упругий элемент, жидкостный амортизатор и поперечный стабилизатор. Все эти функции стал выполнять один элемент.

Электромагнитная подвеска Bose

Блок управления подает напряжение на линейный электродвигатель, на штоке появляется сила, которая выталкивает шток с усилием до 380 кг. На четыре колеса в сумме приходится более 1,5 т., а это вес средней малолитражки.

С такой подвеской автомобиль выдерживает постоянный клиренс (высота автомобиля над дорогой), не зависимо от нагрузки.

Bose электромагнитная подвеска выполняет и роль пружины и роль амортизатора, то есть берет на себя нагрузку и демпфирующую отдачу. А также исключает по определению стабилизатор, потому что механически выравнивать левое с правым колесом нет необходимости, делает это электроника.

ЦПУ (центральный пульт управления) посылает на каждое колесо то напряжение, которое нужно в той или иной дорожной обстановке.

Автомобиль не делает продольных «клевков» при торможении и при разгоне. Не дает боковой крен. Благодаря идеальному распределению опорных сил, автомобиль становится максимально послушным и удивительно комфортным.

Стойка Bose

Проходя по неровностям дороги, этот линейный электродвигатель выполняет обратную функцию, то есть работает не как электродвигатель, а как генератор. Он преобразует возвратно-поступательные движения в электрическую и подает её обратно в электрическую сеть автомобиля.

Система SKF

Конструкция шведской компании SKF несколько иная. Они создали капсулу в которой расположены два электромагнита один против другого.
По сути дела, это такая же стойка МакФерсон, только вместо гидравлического амортизатора установлена капсула с электромагнитами, управляющими из ЦПУ электронными мозгами.

Электромагнитная амортизаторная стойка SKF

Ток подается на магниты подается от ЦПУ исходя из дорожных условий и мгновенно изменяет его силу в зависимости от изменяющихся условий. Колесные датчики анализируют каждый бугорок и подают сигнал на центральный блок управления.

Конечно подвеска имеет классический вид, имеет пружину в подвеске, что явилось подстраховкой, когда вдруг электронная система выйдет из строя или по каким-то другим причинам будет отключена. Так же, автомобиль не будет проседать при длительной стоянке с отключенным аккумулятором.

Система Delphi

Компания Delphi придумала систему, которая напоминает обычный однотрубный амортизатор, только наполненный необычной жидкостью. Эта жидкость магнито-реологическая, то есть жидкость с магнитными частицами, размер которых составляет десять микрон и меньше.

Электромагнитная стойка Delphu

 

Жидкость эта составляет одну треть от основного объема. Электромагнит расположен в головке поршня амортизатора и управляется ЦПУ.

Когда подается соответствующее напряжение на электромагнит, магнитные частицы активизируются и собираются, под воздействием магнитных полей, в структуры, которые меняют вязкость жидкости, соответственно меняя режим работы амортизаторов.

Также, как и в системе SKF, и в отличии от системы Bose, вид подвески напоминает классический вид и имеет упругий элемент.

Вот как продвинулась наука, мои дорогие читатели, и как фантастично работают новые изобретения. Вопрос другой, когда мы сможем ездить на автомобилях с такой подвеской.

Главное это скоро будет! Я верю в это и не перестаю удивляться гениальности человеческой мысли.

До встречи на блоге! Делитесь знаниями с близкими и удачи на дорогах!

Кстате, очень интересные статьи: Адаптивная подвеска, Пневматическая подвеска, Торсионная подвеска.

Электронно-управляемые амортизаторы: для чего они нужны и как работают

От истоков

 

Как говорит технический словарь, амортизатор — это демпфирующий элемент, предназначенный для гашения колебаний. В автомобиле — колебаний кузова, вызванных работой упругих элементов подвески: листовых рессор или пружин.

 

 

Необходимость демпфирования подвески стала очевидна уже создателям первых автомобилей, и на самой заре автомобилестроения были сконструированы первые амортизаторы. Это были полностью механические конструкции, в виде двух соединенных рычагов, у которых в месте сопряжения располагался пакет из сжатых пружинами круглых дисков (как в сцеплении), которые проворачивались относительно друг-друга и гасили раскачку кузова. Такая система существует и по сей день на различных образцах военной техники, но на автомобилях с конца 20-х — начала 30-х годов появляются и начинают применяться гидравлические амортизаторы, которые, постоянно подвергаясь различным конструктивным изменениям и доработкам, дожили и до настоящего времени.

 

 

На сегодняшний день в автомобилестроении используется пять основных конструктивных типов амортизаторов. Это классический двухтрубный гидравлический (он же «масляный»), однотрубный гидравлический с газовым подпором (он же «газовый»), а также двухтрубный «газовый», «газо-масляный» (действующим веществом здесь является как масло, так и газ), и однотрубный «газовый» с выносной камерой. Как говорится, есть из чего выбирать — и автоконструкторам, и автовладельцам-«тюнингистам». Но остается одно «но»…

 

Два полюса проблемы

 

Такое свойство подвески как «жесткость» задается комбинацией упругих элементов (пружин) и амортизаторов, а также отчасти механических демпферов — сайлентблоков. (Пневматические подвески в данном материале рассматривать не будем — это тема для отдельного разговора.) Всегда упругость пружин и жесткость амортизаторов подбираются совместно. В зависимости от класса автомобиля, подвеска может быть сконструирована как более «мягкая» или более «жесткая», получив весь набор присущих своему типу достоинств и недостатков.

 

 

«Мягкая» подвеска хорошо поглощает дорожный рельеф, обеспечивая плавность и комфорт езды, но проигрывает «жесткой» при скоростном маневрировании и при разгоне-торможении. «Жесткая», в свою очередь, лучше показывает себя на скоростях на ровном асфальте, здесь меньше кренов и раскачки кузова, «приседаний» и «клевков» при резком разгоне и торможении, но уступает «мягкой» в комфорте на неровной дороге, передавая на кузов толчки от каждой ямки. Немалую роль играет и загруженность автомобиля, в зависимости от которой изменяется и работа подвески

 

Не случайно так развит рынок различных «тюнинговых» пружин и амортизаторов, позволяющих доработать штатную подвеску под свой вкус. Но в серийных автомобилях конструкторы вынуждены искать компромисс между комфортом и управляемостью, «мягкостью» и «жесткостью» подвески. Только возможно ли вообще соединить этих антагонистов в одной подвеске и угодить всем — и степенному буржуа, неспешно едущему с семьей за город, и молодому «драйверу», желающему прописывать скоростные виражи на хайвеях?

 

Электронное решение

 

Так как жесткость подвески определяют два элемента — пружины и амортизаторы, то варьировать ее можно либо изменяя упругость пружин, либо жесткость амортизаторов. Но поскольку человечество пока не научилось управлять свойствами металлов, то конструкторы взялись за амортизатор.

 

 

Изменять его жесткость можно тремя способами: варьировать сечение перепускных отверстий, через которое перекачивается масло, изменять вязкость самой рабочей жидкости, варьировать давление газового подпора. По такому принципу всегда разрабатывались и обычные амортизаторы, но они получали заданные свойства «раз и навсегда» и изменять их было невозможно. Были предложены варианты механических систем подстройки жесткости (они доступны и теперь в качестве «тюнинговых»), но для изменения режимов здесь требуется остановка автомобиля и ручная регулировка, и ни о какой гибкости, широкой вариативности, автоматическом и комфортном управлении тут речи нет. А ведь условия движения, дорожный рельеф, по которому перемещается автомобиль, могут меняться очень быстро! И здесь на помощь пришла электроника.

 

 

Заметим, что в мире автостроения электронно-управляемые амортизаторы давно не являются новинкой и начали серийно применяться с начала нулевых годов. Поначалу такие элементы были доступны только на автомобилях премиум-класса, однако к настоящему времени, как и все высокотехнологичные изделия, электронно-управляемые амортизаторы постепенно «демократизировались», становясь все более доступными и находя применение на массовых моделях среднего ценового сегмента. На сегодняшний день электронно-управляемые амортизаторы есть в портфолио у многих брендов с мировым именем, таких как Bilstein, Delphi, Kayaba, Koni, Monroe и др. Кстати интересно, что создавая «электронные амортизаторы», разные производители выбирают для управления им один из трех параметров, задающих характеристики и работают именно с ним.

 

 

Одним из последних автомобилей российского рынка, получившим электронно-управляемые амортизаторы, стал новый Skoda Superb. Тест-драйв этой модели можно прочитать ЗДЕСЬ.

 

Например, компания Delphi решила пойти путем изменения вязкости рабочей жидкости, разработав технологию MRC (Magnetic Ride Control — магнитный контроль перемещения). Здесь в амортизатор заправляется особая магнито-реологическая жидкость, способная менять свою вязкость под воздействием электромагнитного поля, которое генерирует встроенный в поршень амортизатора электромагнит, управляемый через контроллер. Такая система обеспечивает самую широкую вариативность, плавность и скорость реакции, при этом технически очень проста и надежна, поскольку не имеет ни компрессоров, ни сервоприводов, ни систем клапанов. За подобными амортизаторами конструкторы прочат будущее, однако пока что не удается решить вопрос ресурса магнитной жидкости и ее довольно высокой стоимости.

 

 

Другую технологию разрабатывают конструкторы Monroe (один из брендов компании Tenneco). Здесь используется система управления жесткостью посредством изменения перепускания рабочей жидкости в амортизаторе, которая регулируется изменяющим сопротивление электромагнитным клапаном. Он управляется либо вручную водителем, выбирающим соответствующий режим в автомобиле, либо автоматически электронными «мозгами» автомобиля, получающим сигналы от группы датчиков, на основе которого рассчитывает и посылает свой командный сигнал на клапан. Информация с датчиков приходит с частотой 500 сигналов в секунду, благодаря чему реакция подвески оказывается практически мгновенной.

 

Такая система, получившая фирменное название CVSA, на сегодняшний день имеет уже несколько разновидностей, отличающихся по конструкции и функциональности. Наиболее простым вариантом выступает однотрубный или двухтрубный амортизатор с двумя режимами работы клапана, позволяющий выбрать для подвески «комфортный» или «спортивный» режим. Это может быть сделано как вручную переключением кнопки в салоне, либо автоматически.

 

 

Больше возможностей и больше режимов настройки предлагают «семейства» CVSAe — система с внешним гибридным клапаном и трехтрубным амортизатором, CVSAi – постоянно регулируемая подвеска с внутренним гибридным клапаном и однотрубным или двухтрубным амортизатором и CVSA2 – с двойными клапанами и однотрубным амортизатором. Вершиной линейки выступают «семейства» CVSA2/Kinetic с однотрубными амортизаторами, где к двойному клапану добавлена функция управления креном, а также ACOCAR – полностью активная система с однотрубными амортизаторами, обеспечивающая, как заявляет производитель, полный контроль положения кузова. При этом, обе системы, CVSA2/Kinetic и ACOCAR позволяют исключить из подвески поперечную балку, уменьшив тем самым массу автомобиля.

 

Каков итог?

 

На горизонте у электронно-управляемых амортизаторов, очевидно, только светлое будущее и прогресс. Ведь все, что делает нашу жизнь комфортнее и безопаснее, всегда получает развитие. Трудно представить себе, что вдруг остановится распространение автоматических трансмиссий, застопорится оснащаемость климат-контролем и мультимедиа, инженеры бросят работу над системами безопасности. Список можно продолжать и в него входят электронно-управляемые амортизаторы.

 

устройство, принцип работы, установка :: SYL.ru

Подвеска – важнейший элемент любого автомобиля. Именно этот узел обеспечивает связь между кузовом машины и дорогой. Подвеска обеспечивает много задач. Это не только обеспечение комфортных условий для передвижения водителя и пассажиров. От ее типа и состояния зависит манёвренность автомобиля, управляемость и безопасность в целом. Сейчас существует множество разновидностей ходовых частей. Обычно на легковых автомобилях используют независимую подвеску с гидравлическими амортизаторами и винтовыми пружинами. Количество и форма рычагов могут меняться (а иногда сзади стоит цельная балка). Но сегодня мы поговорим о совершенно другой, инновационной электромагнитной подвеске автомобиля.

электромагнитная подвеска bose Стоит отметить, что явление электромагнитного поля было изучено еще со времен Фарадея и Максвелла. Однако в автомобилестроении его начали осваивать лишь в 80-х годах прошлого века.

Функции

Какие функции выполняет электромагнитная подвеска? В первую очередь это соединение несущего элемента автомобиля (кузова) с колесами и дорогой. Следующая функция – это восприятие и передача на несущую систему сил, возникающих при взаимодействии колёс с дорожным покрытием. Таким образом, она обеспечивает плавность хода автомобилю. Специалисты отмечают, что в отличие от классической подвески, электромагнитная более качественно поглощает неровности.

Устройство электромагнитной подвески

Она состоит из двух компонентов:

  • Упругие составляющие. Их задача – воспринимать ударные нагрузки в вертикальной плоскости и передавать их далее на гасящие элементы.
  • Направляющие. Они служат для восприятия продольных и боковых ударов.
  • Амортизаторы. Являются неким демпфером, который сглаживает все удары от подвески. На обычных подвесках может идти в сборе с упругой пружиной (так называемая стойка МакФерсона).

В чем отличие электромагнитной подвески от обычной? Главный фактор – это электродвигатель.

электромагнитная подвеска автомобиля Он может выступать в роли демпфирующего и упругого элемента одновременно. В случае же с классической подвеской каждый элемент отвечает за свою функцию – рычаги перемещают колесо в вертикальном направлении, амортизатор гасит колебания, а пружина поддерживает необходимый клиренс и упругость ходовой части. На электромагнитной подвеске вместо амортизатора предусмотрен тот самый электродвигатель, управляющийся микроконтроллером. Такая схема устройства позволяет обеспечить автомобилю высокий уровень управляемости, устойчивости и комфортабельности.

Как работает?

Принцип работы электромагнитной подвески заключается в зависимости магнитного и электрического поля (то есть используется принцип электромагнетизма). Вся система управляется при помощи бортового компьютера, который ежесекундно считывает показания с колес и на каждое посылает соответствующий сигнал. Демпфирующие свойства обеспечиваются благодаря маленькому двигателю, который размещен на каждом из колес автомобиля.

установка электромагнитной подвески Специалисты говорят, что устройство электромагнитной подвески значительно проще классической. Ведь здесь нет рабочих жидкостей, лишних сайлентблоков и пружин. Однако установка электромагнитной подвески – дорогое удовольствие. Ведь идея реализована не до конца и практиковалась только на испытательных полигонах.

Преимущества

Специалисты отмечают целый ряд преимуществ данной подвески:

  • Надежность. В конструкции нет лишних элементов – гашение колебаний производится за счет электромагнитной индукции, без каких-либо пружин и гидравлических амортизаторов.
  • Безопасность. «Лексус ЛС», который был взят в качестве опытного образца, практически не кренился в поворотах. Более того, при резком торможении передние подушки автоматически выравнивали кузов в горизонтальном положении. Это исключает возможность заноса и аварийной ситуации.электромагнитная подвеска
  • Комфорт. За счет применения умного компьютера машина могла заранее предугадывать неровности. Таким образом, ход подвески был максимальным, а кузов оставался в горизонтальном положении. Машина не раскачивалась на ямах и сохраняла свою траекторию движения.
  • Экономичность. В любой момент водитель может перевести подвеску в механический режим работы. Таким образом, при обратном ходе электромагнита будет вырабатываться электроэнергия.

Производители

Существует всего три компании, которые занимаются производством электромагнитных подвесок:

  • SKF.
  • «Дэлфи».
  • «Боуз».

Об особенностях каждой из них – далее в нашей статье.

SKF

Эта подвеска разработана в Швеции. Отличается простой конструкцией и надежностью. Система состоит из двух электромагнитов. Когда машина двигается на скорости, блок управления анализирует показания с датчиков колес и изменяет текучесть демпфирующего компонента. Таким образом обеспечивается высокая плавность хода подвески. Кстати, в ходовой части SKF имеются и пружины – на случай если блок управления перестанет подавать сигналы на электродвигатель. Также винтовые пружины способствуют защите от проседания кузова при длительной стоянке автомобиля.

«Дэлфи»

Эта ходовая часть состоит из однотрубных амортизаторов. Каждый из них установлен на своем колесе. Амортизатор заполнен рабочим веществом с магнитными составляющими и самим электромагнитом. Вещество заполняет около 30 процентов всего объема амортизатора. Магнитные части имеют размер до 10 микрон. Для исключения риска слива магнитного вещества в конструкции имеется специальное покрытие. Головка поршня – это электромагнит. Он соединен с бортовым компьютером, который подает сигналы после сбора данных с датчиков.

электромагнитная подвеска установить Как работает подвеска «Дэлфи»? Принцип работы основан на упорядочении магнитных частиц вещества. Они выстраиваются в определённом порядке, благодаря чему меняется вязкость всей жидкости. Так обеспечивается ход амортизатора при наезде на неровность.

Основной плюс подвески «Дэлфи» — отзывчивость. Система реагирует на запрос от компьютера в 10 раз быстрее, чем аналоги с электромагнитными клапанами. Также «Дэлфи» отличается низким энергопотреблением благодаря 20-ваттной мощности. Подвеска универсальна и может ставиться на разную платформу автомобиля. В случае если прекратится подача сигнала на компьютер, система перейдет в режим гидравлики и будет работать как классический амортизатор.

«Боуз»

Разработана в 80 году американским профессором Амаром Боузом. Именно он производил расчеты и определял наилучшие параметры для инновационной автомобильной подвески. Корпорация «Боуз» стала лидером в разработке электромагнитных подвесок. Система в ходе испытаний показала наилучшие результаты, которые не сравнить с конкурентами. Так, линейный электродвигатель мог работать не только как упругий, но и как демпфирующий элемент. Постоянные магниты закреплены на штоке. Они производят возвратно-поступательные движения по всей длине статора. Это позволяет не только мягко поглощать неровности, но и улучшить управление автомобилем. Именно подвеска «Боуз» могла программироваться так, чтобы на момент выполнения маневра задействовалось соответствующее колесо.

устройство электромагнитной подвески Также эта ходовая часть могла работать в качестве электрогенератора. Так, во время движения автомобиля по неровностям все колебания конвертировались в электроэнергию. Она собиралась в аккумуляторных батареях и могла использоваться для дальнейшей работы подвески.

Среди недостатков стоит отметить высокую сложность системы. Для ее качественной работы нужно специальное программное обеспечение. Оно до сих пор находится в стадии разработки.

Почему широко не распространена электромагнитная подвеска?

Установить себе на автомобиль такую систему хотят многие автомобилисты. Но проблема в том, что разработка изучена не до конца. За годы работ так и не удалось воплотить эту подвеску в жизнь и запустить масштабное серийное производство. Многие говорят о высокой себестоимости, которая бы значительно отразилась на общей ценовой политике. Возможно, в будущем такая система все-таки будет практиковаться на автомобилях.

принцип работы электромагнитной подвески Ведь электромагнитная подвеска Bose и ее аналоги обеспечивает наилучшую плавность хода при использовании силы индукции. Здесь нет сложных рычагов и сайлентблоков, которые нужно постоянно менять и следить за их состоянием.

Заключение

Электромагнитная подвеска – настоящий прорыв в области автомобилестроения. В системе используется совершенно иной, несвойственный обычным подвескам принцип работы. Конструкция отличается высокой надежностью и устойчивостью к нагрузкам. До сих пор не удалось сделать подвеску, которая бы гасила колебания лучше, чем электромагнитная.

Как устроены магнитные амортизаторы?

Амортизаторы Развитие технологий в области машиностроения привело ко многим полезным открытиям, позволившим усовершенствовать транспортное средство. Возможно, изначально некоторые из них покажутся странными и ненужными, но, в конечном счете, их все равно начнут использовать в широкой практике. Именно таким новшеством является магнитный амортизатор, хотя первые разработки устройства появились еще в СССР . Давайте же ближе познакомимся с этим весьма любопытным вариантом автомобильного амортизатора.

1. Как устроен магнитный амортизатор?

Конструкция магнитного амортизатора включает в себя цилиндрический корпус, закрытый крышками с двух сторон. И корпус, и крышки изготовлены из немагнитного материала, причем одна из крышек дополнена специальной головкой крепления, а в отверстие второй вставлен шток, на конце которого находится головка крепления. Особенность амортизатора заключается в наличии внутри корпуса поршня, соединенного со штоком и изготовленного в форме магнитной шайбы с присутствующими в ней калиброванными каналами. Продольная ось каждого из этих каналов располагается параллельно продольной оси поршня.

Также в цилиндрический корпус заключена круглая неподвижная магнитная шайба, прикрученная с помощью болтов к крышке с головкой крепления, и несколько подвижных магнитных шайб с одинаковой конструкцией (установлены между поршнем и неподвижной магнитной шайбой). Каждая из подвижных шайб обладает калиброванными сквозными каналами, а их оси располагаются параллельно продольной оси амортизатора. Кроме того, с этой осью совпадает и вектор магнитной индукции, присутствующий у каждой круглой шайбы.

Все пары размещенных рядом круглых магнитных шайб повернуты друг к другу одноименными полюсами, за счет чего удается достичь возможности демпфирования больших по величине сил и обеспечить повышенную надежность и долговечность всей конструкции.

2. Принцип работы магнитного амортизатора

Амортизатор магнитный

Вся работа магнитного амортизатора базируется на череде последовательных действий его составляющих элементов. Когда давление не воздействует на шток амортизатора, поршень находится в крайнем правом положении, в то время как подвижные магнитные шайбы размещаются на равноудаленных расстояниях друг от друга, а также от поршня и от неподвижной магнитной шайбы.

Как только на шток и на поршень начинает воздействовать нагрузка, последний несколько смещается влево и в ту же сторону, посредством магнитных полей смещая подвижные круглые магнитные шайбы. Соответственно, расстояние между ними тоже уменьшается, а силы магнитных полей, действующие между всеми шайбами, наоборот, возрастают.

Чем больше будет нагрузка на шток, тем дальше вглубь цилиндрического корпуса сместится поршень. Естественно, расстояние между всеми круглыми магнитными шайбами будет уменьшаться, а силы, мешающие передвижению поршня, наоборот, станут возрастать. Когда нагрузка на шток спадает, то, благодаря воздействию магнитных полей соответствующих шайб, все детали устройства магнитного амортизатора возвращаются на исходные позиции.

Исходя из этого, процесс демпфирования реализовывается посредством трения подвижных магнитных шайб о цилиндрический корпус, а также путем пропускания воздуха сквозь калиброванные каналы, и за счет создаваемых магнитных полей, сила воздействия которых возрастает при снижении расстояния между всеми шайбами.

3. Преимущества и недостатки магнитного амортизатора

Амортизатор Как и любое другое устройство, магнитный амортизатор имеет свои преимущества и недостатки. Прежде всего, к первой группе следует отнести простоту конструкции механизма (особенно заметно в сравнении с классическими устройствами), повышенный уровень надежности и долговечности всех деталей механизма, увеличение плавности демпфирования больших по величине сил, причем, регулируя количество подвижных магнитных шайб, есть возможность демпфирования больших или меньших величин. Кроме того, за счет упрощения конструкции подвески, потребность в стабилизаторах поперечной устойчивости отпадает сама собой, а качество контроля жесткости подвески возрастает в несколько раз.

Главным минусом новинки является ее цена, которая существенным образом влияет на возможность массового распространения устройства. Основным виновником такой ситуации является слишком высокая стоимость магнитореологических жидкостей, которые обладают устойчивостью к расслоению и довольно широким диапазоном рабочих температур.

Однако, несмотря на этот нюанс, многие специалисты из области машиностроения просто уверены, что будущее именно за этой конструкцией, так как ее преимущества в значительной мере превосходят указанный недостаток. Да и развитие технологий не стоит на месте, и кто знает, возможно, светилам науки удастся заменить слишком дорогие составляющие конструкции на более доступный аналог.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Магнитная подвеска автомобиля

Со времен Майкла Фарадея и Джеймса Максвелла, заложивших основы теории и практического применения электромагнитного поля, ученые и конструкторы, неустанно расширяют границы применения явления магнитной индукции и сверхпроводимости. Левитация, удерживание предмета в воздухе без какой либо видимой опоры, открывает поистине необозримые практические возможности.
устройство электромагнитной подвески автомобиля

устройство электромагнитной подвески автомобиля
Но эффект парения диэлектрика в магнитном поле до начала 80-х годов вызывал интерес скорее академический, нежели практический. В 1982 году началась постройка первого поезда на магнитной подушке. Магнитоплан M-Bahn парил над дорогой, удерживаемый в воздухе мощным магнитным полем и был способен развить скорость в 501 км/ч.

Практическое применение теории электромагнитного поля в автомобилестроении

Но наработки, полученные в ходе конструирования магнитопланов, на данный момент абсолютно не пригодны для автомобиля. Магнитная подушка, сулящая такие преимущества, как отсутствие трения качения, малое потребление энергии и отсутствие амортизирующих узлов, требует:

  • устройства специальных дорог;
  • сводит на нет основное преимущество колесного транспорта – универсальность.

На данный момент основные усилия конструкторов направлены на усовершенствование ходовой части автомобиля путем введения электромагнитных управляющих элементов.

По замыслу исследователей, магнитная подвеска, управляемая сигналами бортового компьютера, обеспечит небывалую мягкость хода, надежное удержание на дороге, тем самым существенно повысит комфорт и уровень безопасности транспортного средства.

Виды электромагнитных подвесок

Исследования и разработки по улучшению ходовых качеств, сосредоточенные на системе подвески автомобиля, продвигаются по трем, отличным друг от друга, направлениям.

  1. Подвеска Delphi;
  2. Решение от компании SKF;
  3. Электромагнитная подвеска  Боуза.

Магнитная подвеска от 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. 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.

Электромагнитная подвеска Delphi в действии – видео, наглядно иллюстрирующее конструкцию и полученный результат.


А так же видео полевых испытаний Corvette C5

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.

Историческая справка. Первые эксперименты с магнито-реологическим составом в 1940 году провел Яков Рабинович. Родившийся на заре двадцатого столетия, в украинском городе Харькове, в 1935 году эмигрировал в США, где работал в Национальном бюро стандартов.

Будучи талантливым инженером, запатентовал более 300 изобретений. Среди них присутствует патент на дисковый магнитный накопитель, прообраз современных винчестеров. Скончался осенью 1999 года.

Шведская магнитная подвеска

Другим путем решили пойти конструкторы шведской компании SKF, решив, что простота – залог успеха и надежности. Подвеска в их исполнении представляет собой капсулу, состоящую из двух электромагнитов. Бортовой компьютер автомобиля анализирует данные колесных датчиков и «на лету» изменяет жесткость магнитного демпферного элемента, выбирая наиболее оптимальный режим работы.

Роль упругого элемента выполняет обычная пружина, что позволяет транспортному средству сохранять подвижность при отсутствии управляющих сигналов. Кроме того, даже при длительной стоянке автомобиля, отсутствует эффект «проседания», причиной которого является истощение аккумуляторных батарей, питающих элементы подвески.

Электромагнитная подвеска профессора Боуза

Но истинный прорыв в данной области совершил Амар Боуз, профессор Массачусетского технологического университета, основатель и владелец компании BOSE. Выложенное в Интернет видео испытаний его изобретения глубоко потрясло автомобильную общественность.
подвеска Боуза

подвеска Боуза
Электромагнитная подвеска профессора Боуза представляет собой линейный электродвигатель, работающий в зависимости от выбранного режима в качестве упругого или демпфирующего элемента.

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.

Такая конструкция не только обеспечивает эффективное гашение колебаний, возникающих из-за неровности дороги, но и открывает новые возможности для управления транспортным средствам.

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.
магнитная подвеска

магнитная подвеска
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).

Но довольно слов! Видео демонстрации ходовых качеств новой подвески говорит само за себя.


Основная 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.

Электромагнитный амортизатор

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит цилиндрический корпус (1), заполненный магнитореологической жидкостью. В корпусе установлен шток (4) с магнитным поршнем (5). Канал в штоке соединяет между собой штоковую и бесштоковую полости цилиндра. Крышка (3) с уплотнителем (10) содержит магнитный элемент (7). В крышке и магнитном элементе выполнены каналы, соединяющие полость корпуса со штоковой полостью. Катушки индуктивности (8, 9) охватывают корпус. Одна из катушек индуктивности выполнена из блока полых проводников с возможностью их заполнения магнитореологической жидкостью и выполняет функции концентрации магнитного потока в замкнутом контуре. Достигается упрощение конструкции, повышение надежности и производительности амортизатора. 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств. Электромагнитный амортизатор может быть использован для гашения колебательных движений подвижного состава и преобразования энергии колебания в электрическую энергию. Из уровня техники известна возможность выработки электроэнергии посредством индукции.

Известен, например, гидравлический амортизатор (патент РФ №2084721, МПК F16F 9/53, 1997), содержащий корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем цилиндр с днищем, имеющим каналы, крышку с уплотнителем и катушки индуктивности. Внутри цилиндра помещен поршень со штоком. Поршень и днище выполнены из ферримагнитного материала, а катушки индуктивности выполнены таким образом, что одна из них охватывает цилиндр, а другая корпус.

Недостатком амортизатора является отсутствие замкнутого силового контура, что снижает технологические возможности амортизатора, как преобразователя электрической энергии.

Известен магнитный амортизатор (патент РФ №2286491, МПК F16F 6/00, 2005), содержащий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, который содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю гидравлические полости. Между половинками поршня размещена, выполненная в виде короткозамкнутого витка, обмотка электромагнита. Два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.

Недостатком известного амортизатора является сложность конструкции и невысокая производительность.

Известен также амортизатор (патент DE №19647031, МПК Н02K 35/00, 1997), выполняющий функцию линейного генератора для выработки энергии, в котором амортизатор содержит поршень, размещенный в цилиндре, снабженный постоянным магнитом и катушками индуктивности, размещенными на защитном кожухе. Цилиндр и защитный кожух выполнены из нейтрального материала.

Недостатком такого амортизатора являются ограниченные технологические возможности и невысокая производительность.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому результату является патент РФ №2204067, МПК F16F 6/00, 2003 (прототип), где гидравлический амортизатор содержит корпус, заполненный магнитореологической жидкостью. В нем установлен цилиндр с магнитным днищем, каналами и штоком с магнитным поршнем. На корпусе и цилиндре установлены катушки индуктивности. Крышка с уплотнителем содержит магнитный элемент. Магнитный элемент и крышка имеют каналы, входящие в полость корпуса и обеспечивающие замкнутый поток магнитореологической жидкости.

Недостатком известного амортизатора является то, что он применим для двухтрубной схемы амортизаторов, имеет невысокую эксплуатационную надежность и низкую производительность.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технического уровня амортизатора и надежности за счет упрощения конструкции.

Задача решается за счет того, что амортизатор выполнен из одной трубы цилиндрической формы, являющейся корпусом, содержащим крышку и днище, а на нем установлены две катушки индуктивности, причем одна из катушек выполнена из блока полых проводников, заполненного магнитореологической жидкостью на основе силикона, обеспечивающей замкнутый магнитный поток с рассеиванием не более 5%, и одновременно объединяющей функции двухтрубной и однотрубной систем, а крышка и днище содержат магниты различной коэрцитивной силы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Электромагнитный амортизатор, содержащий цилиндрический корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем шток с магнитным поршнем, делящим цилиндр на штоковую и бесштоковую полости, и каналом в штоке, соединяющим эти полости между собой, крышку с уплотнителем и катушки индуктивности, охватывающие цилиндрический корпус. Одна из катушек индуктивности, охватывающая корпус, выполнена из блока полых проводников, соединяющего между собой верхнюю и нижнюю (штоковую и бесштоковую) полости цилиндра. На катушке из блока полых проводников размещена катушка индуктивности, выполненная из проводника сплошного сечения. Крышка корпуса с уплотнителем и днище содержат магнитные элементы. Блок, крышка и днище имеют каналы, входящие в полость корпуса и обеспечивающие замкнутый поток магнитореологической жидкости. Амортизатор может быть снабжен дополнительным гидрогазовым компенсатором, связанным с корпусом посредством трубопровода. Гидравлические полости цилиндра и полости проводников катушки индуктивности заполнены магнитореологической жидкостью на силиконовой основе. Кожух амортизатора выполнен из немагнитного материала и служит защитным экраном для предотвращения рассеивания магнитного потока в атмосферу.

Выполнение одной катушки из блока полых проводников, заполненных магнитореологической жидкостью, позволяет упростить конструкцию амортизатора и интенсифицировать магнитный поток. Протекание магнитного потока происходит в замкнутом силовом контуре: поршень — магнит крышки — полые проводники катушки — магнит днища — поршень и образует сложное взаимодействие магнитных полей (поршня, магнитов крышки и днища и полей, наведенных катушками), которое усиливает или уменьшает сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости. Наведенные токи в катушках отводятся через клеммы на кожухе. Описанная конструкция амортизатора повышает его технический уровень, надежность и производительность.

Электромагнитный амортизатор иллюстрируется графическими материалами.

На фиг.1 показан общий вид амортизатора.

На фиг.2 — поперечное сечение А-А в штоковой полости.

На фиг.3 — поперечное сечение Б-Б в области днища.

На фиг.4 — схема электромагнитного амортизатора.

На фиг.5а, 5б — поршень с лабиринтным и прямым проходом магнитореологической жидкости.

На фиг.6 — электромагнитный амортизатор с дополнительным гидрогазовым компенсатором.

Сравнительная оценка показателей предлагаемого и известного электромагнитного амортизатора представлена в таблице.

Электромагнитный амортизатор содержит корпус 1 цилиндрической формы, днище 2, крышку 3, шток 4, установленный на нем поршень 5 с магнитным элементом и дроссельными каналами. Поршень 5 разделяет гидравлическую полость цилиндра на верхнюю А и нижнюю Б части. Днище 2 и крышка 3 содержат постоянные магниты, соответственно 6 и 7. На корпусе 1 установлена, сформированная общим блоком, катушка индуктивности 8, выполненная из полых проводников и соединяющая между собой полости А и Б. На катушке 8 размещена катушка индуктивности 9, выполненная из проводника сплошного сечения.

Гидравлические полости А и Б, а также полые проводники блока катушки 8 заполнены магнитореологической жидкостью на силиконовой основе с намагниченностью до 70 кА/м. Крышка 3 имеет уплотнение 10. Снаружи днище 2 и крышка 3 охвачены кожухом 11, который, выполняя функцию защитного экрана, совместно с катушкой 8 обеспечивает рассеивание магнитного потока не более чем на 5%. Корпус 1 электромагнитного амортизатора может быть связан посредством трубопровода с дополнительным гидрогазовым компенсатором 12 для работы в условиях тропического климата или иных тяжелых условиях эксплуатации. Электромагнитный амортизатор также может быть выполнен с поршнями 5 с прямым и лабиринтным проходом магнитореологической жидкости (иметь мягкую и жесткую характеристики) (фиг.5а; 5б).

Магнитные элементы в крышке, поршне и днище амортизатора подобраны таким образом, чтобы обеспечить потребные усилия сжатия и отбоя и соответствуют величине остаточной магнитной индукции и коэрцитивной силы в соотношении 3:2:1.

Электромагнитный амортизатор работает следующим образом.

В нейтральном положении поршня 5 со штоком 4 амортизатора, при отсутствии сжимающих или растягивающих усилий, вызванных неровностями дороги, напряжение в катушках 8 и 9 равно нулю. При сжатии поршень 5 перемещается вниз, вытесняя магнитореологическую жидкость из полости Б в полость А через каналы в магните 7, полый проводник катушки 8 и каналы магнита 6, часть жидкости перемещается в полость А через калиброванные отверстия поршня 5. Сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости, создаваемое ориентированными магнетиками, магнитами 6,7 и поршнем 5, обеспечивает усилие при сжатии 550-750 Н. Одновременно с этим происходит изменение магнитного потока, силовые линии которого пересекают обмотки катушек индуктивности 8 и 9 и в них индуктируется ЭДС. Протекание магнитного потока происходит в замкнутом силовом контуре: поршень 5-магнит 6- внутри обмотки катушки 8 — магнит 7 — поршень 5. Образуется мощный магнитный поток с рассеиванием не более 5%. Происходит сложное взаимодействие магнитных полей (поршня 5, магнитов 6,7 и полей, наведенных катушками 8 и 9), усиливая или уменьшая сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости. Наведенные токи в катушках 8 и 9 отводятся через клеммы на кожухе 11 (на чертеже не показано). При растяжении, вызываемом отдачей рессоры, поршень 5 перемещается вверх, преодолевая сопротивление магнитореологической жидкости в полости А. Сопротивление перетеканию жидкости при растяжении соответствует 1800-2200 Н, при этом направление тока в катушках индуктивности 8 и 9 меняется на противоположное.

За счет выполнения одной из катушек индуктивности из блока полых проводников, соединяющей между собой обе части гидравлической полости, концентрируется сильный магнитный поток в области катушек, увеличивая аккумулирование электроэнергии, которая в конечном счете снимается и отводится через клеммы на кожухе на потребители и т.о., повышается производительность, а за счет простоты конструкции амортизатора увеличивается его надежность.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена В экспериментальном цехе ООО «Ренотех-плюс» изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого амортизатора. Оценка технического уровня предлагаемого изобретения представлена в таблице.

Таблица
Преобразователи электрической энергии Максимальная мощность преобразователя, Вт Коэффициент использования материалов, Вт/кг
Двухтрубной системы (прототип) 105 42
Однотрубной системы с блоком полых проводников (предлагаемый амортизатор) 145 96

1. Электромагнитный амортизатор, содержащий цилиндрический корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем шток с магнитным поршнем, делящим цилиндр на штоковую и бесштоковую полости, и каналом в штоке, соединяющим между собой эти полости, крышку с уплотнителем, содержащую магнитный элемент, причем в крышке и магнитном элементе выполнены каналы, соединяющие полость корпуса со штоковой полостью, и катушки индуктивности, охватывающие корпус, отличающийся тем, что одна из катушек индуктивности выполнена из блока полых проводников с возможностью их заполнения магнитореологической жидкостью и выполняет функции концентрации магнитного потока в замкнутом контуре.

2. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что магнитный поршень имеет дополнительные дроссельные отверстия с лабиринтным проходом магнитореологической жидкости.

3. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что в крышке, поршне и днище амортизатора установлены магнитные элементы с различными коэрцитивными силами, значение которых составляет соответственно 3:2:1.

4. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что наружный кожух выполнен из немагнитного материала и служит экраном для предотвращения рассеивания магнитного потока в атмосферу.

5. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что к корпусу может быть присоединен дополнительный гидрогазовый компенсатор.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о