АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

доктор технических наук,

профессор кафедры «Автомобильный транспорт и сервис автомобилей» Южно-Уральского государственного университета

(национального исследовательского университета)

Министерства образования и науки Российской Федерации

академик Российской Академии транспорта

г. Челябинск

ДУБРОВСКИЙ С. А.

зам. директора технологические системы»

г. Челябинск

Тел.; ;  8-922 014 18 18; e-mail: *****@***ru

Общеизвестно, что при разработке конструкции системы подрессоривания транспортного средства (ТС), в том числе автомобиля, конструкторам всегда приходится решать проблему согласования следующих двух групп противоречивых требований:

1. требований обеспечения заданного уровня плавности хода (комфортабельности), быстроходности, минимизации динамических (вибрационных) нагрузок на перевозимый груз, узлы, звенья, пассажиров и водителей транспортного средства;

2. требований обеспечения управляемости, безопасности, устойчивости,  стабилизации движения транспортного средства, стабилизации положения его кузова.

Также общеизвестно, что наиболее эффективно согласовать отмеченные выше противоречивые требования можно лишь при выполнении следующих трех условий:

1. система подрессоривания ТС должна содержать упругий  элемент с нелинейной характеристикой;

2. система подрессоривания ТС должна содержать адаптивный амортизатор – амортизатор, осуществляющий возможность регулирования его рабочих характеристик во время движения ТС в зависимости от дорожной ситуации;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

3. при проектировании системы подрессоривания ТС необходимо обеспечить

«очень точный» (оптимальный) подбор и согласование рабочих характеристик и параметров упругого элемента с нелинейной характеристикой и адаптивного амортизатора подвески транспортного средства, а также реализовать оптимальный алгоритм управления адаптивным амортизатором.

Анализ существующих подходов решения данной проблемы в практике мирового транспортного машиностроения показал, что до сих пор пока ещё не предложен оптимальный, экономически приемлемый вариант практического согласования отмеченных выше требований  и выполнения упомянутых трех условий. Однако нам представляется, что реализация наших разработок, о которых речь пойдет ниже, согласно их технико-экономическим показателям и рабочим характеристикам, позволит существенно продвинуться вперед, на пути решения этой мировой проблемы.

В настоящее время нами разработаны принципиально новые, не имеющие аналогов в практике мирового транспортного машиностроения, оригинальные конструкции

1) блокируемого адаптивного амортизатора с гипердипазоном («сверхшироким» дипазоном) регулирования диссипативных характеристик  и

2) упругого элемента с нелинейной характеристикой и автоматической оптимизацией локализации рабочих зон.

Подвеску транспортных средств, снабженную данными двумя узлами, ввиду наличия очевидных, существенных, принципиальных преимуществ анализируемых ниже, в дальнейшем будем условно называть адаптивной системой подрессоривания транспортных средств.

I. основные функциональные преимущества разработанных нами конструкций

Блокируемый адаптивный амортизатор с гипердипазоном («сверхшироким» дипазоном) регулирования диссипативных характеристик

Перечислим основные функциональные преимущества разработанных нами конструкций амортизаторов перед известными схемами.

1. В зависимости от величины первого управляющего параметра – величины «управляющего тока» на катушке электрогидравлического клапана, они позволяют реализовать гипердиапазон («сверхширокий» дипазон) регулирования рабочих (диссипативных) характеристик:

1.1. от характеристик с заведомо заданным, самым низким, уровнем демпфирования - 

1.2. вплоть до «нулевого уровня демпфирования», соответствующего случаю «отсутствия амортизатора»,

1.3. до характеристик с наибольшим уровнем демпфирования -

1.4. вплоть до режима «самоблокирования», когда амортизатор превращается в единое жесткое звено и, таким образом, имеет «бесконечно большой уровень демпфирования».

2. Они позволяют реализовать в любой момент времени режим «самоблокирования», когда амортизатор превращается в единое жесткое звено и, таким образом, имеет «бесконечно большой уровень демпфирования».

3. В зависимости от величины второго управляющего параметра - положения поршня, они позволяют реализовать следующие функциональные возможности:

       3.1. в «средних», промежуточных положениях поршня, соответствующих «зоне комфорта», они позволяют реализовать любую, предварительно задаваемую диссипативную характеристику из отмеченного гипердиапазона;

3.2. при приближении поршня к крайним положениям, вне зависимости от величины управляющего параметра - величины «управляющего тока» на катушке электрогидравлического клапана - степень демпфирования амортизаторов автоматически прогрессивно увеличивается;

3.3. в крайних положениях поршня они автоматически «самоблокируются» в одностороннем направлении.

4. Они позволяют регулировать (изменять) диссипативную характеристику непосредственно при движении транспортного средства:

4.1. как в режиме ручного управления, путем непосредственного воздействия на орган управления;

4.2. так и в режиме автоматического управления, в соответствии с заданной программой управления движением транспортного средства.

5. Они относятся к классу «пассивных систем», т. е. для их работы не требуется дополнительного подвода энергии: управляющий электрогидравлический клапан потребляет в рабочем режиме не более 6 Вт. Не требуются также и дополнительные «агрегаты обслуживания адаптивной системы подрессоривания», такие, как, например, дополнительные масляные насосы, воздушные компрессоры, рессиверы, гидро - и пневмо распределители и т. п.

Дополнительно сообщаем, что:

1. конструкция и принцип действия предлагаемых амортизаторов основаны на использовании хорошо известных особенностей широко распространенных конструкций гидравлических амортизаторов: в существующих конструкциях не используются какие-либо дополнительные пневмо - и гидроагрегаты;

2. реализация рабочих процессов предлагаемых амортизаторов предполагает использование обычных, широкораспространенных амортизаторных жидкостей;

3. конструкции амортизаторов основываются на использовании обычных конструкционных материалов, а детали и узлы амортизаторов «не предъявляют» каких-либо повышенных требований к точности их изготовления;

4. нам удалось реализовать данные идеи в амортизаторах телескопического и рычажно-лопастного типов;

5. конструкция «собственно» амортизатора (цилиндропоршневого узла), базируется на хорошо известных, широко распространенных конструктивных решениях известных гидравлических амортизаторов: в качестве основного узла амортизатора - цилиндропоршневого узла – используются обычные  гидравлические амортизаторы; при этом, по сравнению с существующими аналогами обычных гидравлических амортизаторов, конструкция несколько упрощается; некоторое усложнение конструкции адаптивного амортизатора, «в целом», обусловлено введением дополнительного узла – электрогидравлического клапана;

6. в общей сложности, переход от обычных амортизаторов к использованию предлагаемых нами конструкций адаптивных амортизаторов не предполагает увеличения габаритов существующих конструкций штатных гасящих устройств транспортных средств и не потребует каких-либо существенных  финансовых вложений; «цена вопроса», в основном -  стоимость электрогидравлического клапана, не считая программного обеспечения.

Упругий элемент с нелинейной характеристикой и автоматической оптимизацией локализации рабочих зон

Разработанные конструкции упругих элементов, в отличие от известных, обладают следующими преимуществами:

имеют существенно нелинейную характеристику, состоящую из нескольких отдельных участков;

2. основной, рабочий участок («зона комфорта») имеет очень низкую жесткость - в существующих конструкциях нам удалось снизить жесткость на этом участке, по сравнению с известными аналогами,  не менее чем в два раза;

3. последующие участки имеют жесткость в несколько раз большую, чем у известных аналогов;

в «пружинных конструкциях» используются обычные цилиндрические

пружины с постоянным шагом навивки и постоянным диаметром сечения проволоки;

рабочий процесс пружин исключает непосредственное использование эффекта «посадки витка на виток»;

6. конструкция упругого элемента позволяет автоматически, последовательно исключать из дальнейшей работы (из дальнейшего «нагружения») те его участки (рабочие зоны), напряжения на которых достигли заданного максимального значения; другими словами - конструкции упругих элементов обладают оригинальным свойством автоматической оптимизации локализации рабочих зон.

Дополнительно сообщаем, что:

1. в существующих конструкциях упругих элементов допускаемые

напряжения, как правило, не превосходят 800 МПа; при этом, в большинстве случаев, удается сохранить существующие габариты штатного упругого элемента транспортного средства;

2. конструкции упругих элементов предполагают использование обычных конструкционных материалов, и их детали и узлы «не предъявляют» каких-либо повышенных требований к точности их изготовления;

3. нам удалось реализовать данные идеи в упругих элементах пружинного, торсионного и рессорного типов.

II. Что даёт использование наших разработок в подвесках транспортных средств

Использование предлагаемых конструкций адаптивных амортизаторов и упругих элементов позволит:

высокоэффективно решить задачу кардинального улучшения

комфортабельности, увеличения плавности хода транспортного средства, значительного снижения уровня динамических нагрузок на перевозимый груз,  пассажиров, экипаж, узлы и звенья транспортного средства, в особенности при перемещении по дорожному покрытию пониженного качества, что характерно, в частности, для дорожных условий Российской Федерации; это обеспечивается за счет того, что

1.1.  в зоне «комфорта»  жёсткость упругого элемента подвески не менее чем в два раза ниже жёсткости штатных упругих элементов;

1.2.  в зоне «комфорта»  амортизатор «может автоматически перейти на режим работы с более мягкой характеристикой»;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4