VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время перспективной заменой стандартных гидравлических амортизаторов являются амортизаторы с магнитореологической жидкостью. Это решение позволяет улучшить работу подвески и  повысить эксплуатационные показатели всего автомобиля. Поэтому актуально провести анализ сил сопротивления стандартного гидравлического и магнитнореологического амортизаторов.

Сила сопротивления амортизатора зависит от скорости перемещения его штока. Эту зависимость принято называть характеристикой амортизатора. Как правило, она несимметрична - сопротивление при сжатии меньше, чем при растяжении. Это ограничивает нагрузку, передающуюся кузову при наезде колеса на неровность [3].

В стандартных гидравлических амортизаторах на силу сопротивления оказывают  большое влияние такие показатели, как: начальные настройки перепускных клапанов, вязкость амортизационной жидкости и температура окружающей среды. Температура воздуха оказывает негативное влияние на вязкость амортизационной жидкости: при сильном морозе она густеет и с трудом проходит через перепускные отверстия поршня, что в значительной степени ухудшает процесс демпфирования.

Еще одной проблемой стандартных амортизаторов является вспенивание масла. Поскольку все современные гидравлические амортизаторы - газомаслянные, газ и масло могут смешиваться в процессе работы. Причина в том, что жидкость проходит через зазоры с очень большими скоростями и при пониженных давлениях, в результате чего возникает кавитация (образование пузырьков разрежения) и рост температуры. Кавитация не только разрушает детали амортизатора, но и резко снижает эффективность демпфирования, т.к. образовавшаяся пена, в отличие от масла, хорошо сжимаема [1]. Из-за постоянных перепадов температур амортизационная жидкость теряет свои свойства, и амортизатор выходит из строя.

Для устранения недостатков современных амортизаторов, началось применение магнитореологической жидкости в конструкции. В таких амортизаторах вязкость варьируется путем изменения напряженности магнитного поля. Использование таких жидкостей открывает широкие возможности по переходу от автоматизированных способов к автоматическому способу регулирования демпфирующих свойств амортизаторов. Когда выбор режимов их работы задаётся не на основе субъективной оценки водителем дорожных условий, а в соответствии с результатами объективных измерений характеристик колебаний кузова и колёс автомобиля, его кренов, тягово-скоростных и других свойств [2].

Магнитореологическая жидкость состоит из синтетического углеводородного масла, в котором находятся магнитные частицы ферромагнетика размером от 3 до 10 микрон со специальным покрытием, препятствующим их слипанию друг с другом. Эти частицы занимают около 30% объема жидкости. Жидкость работает как обычная амортизаторная, но под воздействием электромагнитного поля, генерируемого специальными электромагнитными катушками, изменяется ориентация магнитных частиц и, соответственно, вязкость жидкости. Причем, изменяется с частотой 1000 раз/с и регулирование сопротивления перемещению поршня амортизатора происходит фактически мгновенно [4]. Характеристика магнитореологического амортизатора представлена на рисунке 1.

Достоинствами магнитных жидкостей являются: несжимаемость, малая плотность и быстрота реакции на внешние воздействия, что существенно влияет на силы сопротивления амортизатора и значительно улучшает плавность хода, устойчивость и управляемость автомобиля.

В настоящее время магнитореологические амортизаторы применяются в системах подвески Audi Magnetic Ride и Magnetic Ride Control (на автомобилях Cadillac). Они имеют индивидуальный выбор настраивания «Sport» или «Normal» нажатием на клавишу переключателя. В режиме «Normal» жидкость менее вязкая, подвеска при движении по неровным дорогам обеспечивает хорошую плавность хода и комфортабельность. В режиме «Sport» жидкость более вязкая, и подвеска обеспечивает хорошее сцепление колёс с дорогой, управляемость и устойчивость.

Также следует отметить, что разработчики предусмотрели программный алгоритм защиты от перегрева амортизаторов. В итоге заявленный ресурс амортизаторов системы составляет не менее 300 тыс. км, в то время как у стандартных амортизаторов он редко превышает 70 тыс.км.

Таким образом, можно сделать вывод, что сила сопротивления амортизатора зависит от скорости перемещения поршня, на которую, в свою очередь, влияют свойства амортизационной жидкости. Вязкость жидкости стандартных гидравлических амортизаторов постоянно меняется под действием различных факторов, это приводит к ухудшению сопротивления  и снижению эффективности процесса демпфирования. В магнитореологических амортизаторах вязкость жидкости регулируется с помощью магнитного поля, а сам процесс сопротивления находится под контролем водителя.

 

Список использованных источников:

1. Автомобильный справочник / Перевод с англ. «Бош» / Под ред.            В.В. Маслова. - М.: За рулем, 2000. - 896 с.

2. Адаптивная подвеска [Электронный реурс] // Выбор автомобильных амортизаторов: [портал]. [Москва], 2012-2015. URL: http://www.avtoamort.ru/article

3. Раймпель И. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины, колеса. - М.: Машиностроение, 1983. -318 с.

4. Регулируемые и активные подвески [Электронный реcурс] // StudFiles.: [портал]. [Москва], 2015. URL: http://www.studfiles.ru

Код для цитирования: Скопировать