Особенности и преимущества магнитной подвески

Плюсы и минусы

Электромагнитная подвеска является абсолютно новым словом в автомобилестроении. Именно поэтому, сравнение со стандартными подвесками является, по меньшей мере, некорректным.

Если говорить о ее преимуществах, то для водителя они более чем очевидны:

1. Мягкость ходовой части автомобиля.
2. Управление осуществляется с помощью компьютера бортового типа, что само по себе не ново. Однако, многие водители отмечают более высокую скорость отклика автоматизированной системы, что улучшает управление.
3. Определенный плюс есть и в экономии потребления энергии.
4. Многофункциональность – она может работать на автомате, а затем переходить на механический режим. Подобная многозадачность позволяет существенно повысить надежность ходовой части машины, а также безопасность вождения в целом.

Если говорить о минусах данного типа подвески, то можно назвать один — это наличие программного обеспечения, для управления этой системой. Но прогресс не стоит на месте, а работа в данном направлении идет полным ходом. Следовательно, можно ожидать уже в скором времени массовый выпуск данной детали подвески.

Это интересно: Ремонт выхлопной системы

Также хотелось бы отметить и достаточно высокую стоимость такой ходовой части. Она не запущена еще в серийное производство, но уже можно назвать примерный ценник – порядка 250 000 рублей. В принципе, за эти деньги можно купить довольно неплохую подержанную иномарку, но никто и не говорил, что современная подвеска предназначена для автомобилей эконом-класса.

Это достаточно новая технология в автомобильной сфере, которая будет использоваться в дорогостоящих автомобилях, поэтому такая высокая стоимость вполне оправдана.

Уже сейчас можно сказать, что появление электромагнитной подвески стало новой вехой в улучшении ходовых характеристик автомобиля. Данная система пока что предназначена для передней подвески, но технические возможности позволяют существенно расширить возможную реализацию данной системы в устройстве авто.

Также развиваются и другие направления электромагнитной системы. В частности, некоторые модели выполняют роль электрогенератора, что позволяет преобразить все неровности дороги в полноценную энергию. Иными словами, машина проезжает по дороге, а каждая кочка или выбоина на этом покрытии является источником электрической энергии.

Это кажется фантастикой, но сейчас можно смело сказать, что будущее наступило уже сегодня.

tweet

назад Пневматическая подвеска принцип работы плюсы и минусы

Вперед Улучшить управляемость и внешность автомобиля за счет занижения

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях.  К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей  применяются винтовые ци­линдрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообраз­ную (фасонную) пружину с прогрессивной харак­теристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

На ряде автомобилей для обеспечения прогрес­сивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасон­ных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например  в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стаби­лизатора.

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, распо­ложенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Как работает магнитная подвеска

Современные механизмы, называемые магнитными подвесками, эксплуатируют принцип работы, в основе которого лежит явление электромагнетизма. Этот эффект описывает зависимость между двумя видами поля: электрического и магнитного.

Стандартные продукты, устанавливаемые на автомобилях, исполняют свою основную задачу благодаря таким элементам конструкции как пружины и упругие детали. Электромагнитные подвески, в качестве основных элементов, используют электромагниты. Именно из-за такого механического состава современные подвески и получили свое название.

Схема работы устройства заключается в создании особой системы управления (control system) путем установки на транспортное средство бортового компьютера. Данный компьютер, также именуемый электронным узлом, в real-time режиме снимает характеристики колесного ряда, и, в зависимости от них, посылает соответствующие команды. Управление осуществляется достаточно простым образом: схема намного проще по своей сути, чем те же пружины или гидравлические конструкции или маховик.

Будущее электромагнитной подвески

С каждым днём, инженеры из представленных выше компаний дорабатывают свои продукты, доводя их качество выполнения до серийного/совершенного уровня.

Проводятся активные работы по обеспечению и оптимизации программного кода, с помощью которого осуществляется процесс управления электромагнитами.

Пытаются работать с конструкцией установки, активно применяя новые материалы и производя прототипы намного легче предыдущих вариантов.

Некоторые эксперты подозревают активные работы по созданию рабочих прототипов в закрытых установках.

Не исключено, что продвигать электромагнитную подвеску в скором времени будут и сами крупные производители автомобилей в лице Volkswagen, General Motors, Hyundai и других.

Полезность и преимущества использования подобной системы видна невооруженным глазом, а потому осознанно никто не будет отказываться от подобной системы.

Применение

Сейчас зависимые подвески используются только на тех автомобилях, которым важны перечисленные выше преимущества жёсткой связи между колёсами.

Это грузовики и легковые автомобили высокой проходимости, предназначенные для постоянной эксплуатации по плохим дорогами и при полном их отсутствии. Там гораздо важнее простота и прочность, чем тонкости стабильности и управляемости.

Существуют и компромиссные варианты, например независимая подвеска передней оси при неразрезном мосте сзади. Так устроено большинство современных джипов. Хотя наиболее бескомпромиссные внедорожники сохранили жёсткие балки спереди и сзади.

У бюджетных легковых машин на задней оси устанавливается так называемая полунезависимая подвеска, когда связывающая балка оси имеется, но она не жёсткая, а обладает определённой упругостью на скручивание. Такая схема дешевле, но её характеристики вполне приемлемы.

Регулировка торсионной подвески своими руками

Необходимость регулирования натяжки торсиона возникает из-за их неравномерного износа или после каждой замены. Визуально этот параметр определяется методом измерения от земли до кузова автомобиля или в контрольных точках, которые указаны производителем в руководстве по эксплуатации. Периодичность проверки для внедорожников – каждые 10 тыс. км.

Простую подтяжку торсионов можно сделать своими руками. Для этого потребуется смотровая яма или подъемник, линейка (штангенциркуль), домкрат, набор ключей.

Порядок действий:

• устанавливаем машину на ровную площадку, выравниваем давление в шинах;
• покачиваем авто, чтобы снять остаточную нагрузку;
• измеряем расстояние, вычисляем на сколько необходимо изменить клиренс;
• приподнимаем автомобиль и ослабляем крепежную гайку торсиона;
• ставим метки исходного положения;
• спецключом вращаем вал из расчета 1 шлиц – 3 мм высоты;
• затягиваем гайку и опускаем автомобиль;
• проводим измерения, при необходимости повторяем.

Торсионная подвеска хоть и несколько непривычна для обычного автолюбителя, но достаточно широко распространена

Поэтому при выборе авто всегда следует обращать внимание на данную особенность и учитывать во время дальнейшей эксплуатации. Как показывает практика, современный торсион на легковом ТС – это надежный и ремонтопригодный узел и боятся его не стоит

Читайте далее:

Плюсы и минусы пневматической подвески

Пневматическая подвеска

Подвеска на авто на магнитных амортизаторах Bose и других фирм

Подвеска Макферсон

Пневматическая подвеска Toyota Hiace

Виды магнитных подвесок

Сейчас магнитная подвеска эволюционирует по нескольким путям, названия которых соответствуют названиям их производителей: подвеска от Delphi, SKFи Боуза.

Начнем по порядку. Подвеска от Delphiпредставляет собой однотрубный амортизатор, в котором содержится магнитно-реологическая жидкость. Размер магнитных частиц достигает всего лишь 10 микрон. Амортизатор изнутри покрыт специальным составом, которой препятствует стягиванию этих частиц. Головка поршня, что перемещается по корпусу это, по сути своей, электромагнит, который полностью контролируется бортовым компьютером.

Реакция подвески автомобиля составляет всего лишь 1 миллисекунду, что быстрее чем в технологиях основанных на электромагнитных клапанах. Мощность электричества необходимая для полноценной работы достигает всего 20 Вт. Если подвеска нарушена, либо в ней отсутствует питание то магнитные амортизаторы работают как обычные гидравлические. Этот факт показывает насколько такая подвеска автомобиля универсальна.

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;
• SKF;
• Delphi.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Электромагнитная подвеска — что за зверь, и с чем его едят

Главное отличие данной подвески от ее сестер — отсутствие вспомогательных элементов: торсионов, пружин, амортизаторов, стабилизаторов. Она представляет собой индивидуальную стойку на каждое колесо, управляемую электронным блоком и позволяющую контролировать состояние колес и кузова в режиме онлайн. Некоторые модели имеют стандартный комплект пружин и амортизаторов на случай неисправности автоматической системы. При отсутствии подачи электроэнергии, система автоматически переключается на механический режим через электромагниты.

Вместо привычных деталей магнитная подвеска оснащена электромагнитными клапанами или магнитно-реологической жидкостью. Основными ее компонентами являются:

• упругие детали, способные проводить силы, возникающие в вертикальной плоскости;
• элементы, отвечающие за перемещение колесной базы, взаимодействия колес и проводимость боковых и продольных сил;
• составляющие, направленные на гашение колебаний (амортизаторы).

В своей работе она отвечает за те же опции, что и ее вариации:

• обеспечивает гармоничную связь колес с кузовом;
• передает моменты и силы во время движения;
• гарантирует комфортное вращение колес относительно кузова;
• способствует плавности хода.

Чем проще подвеска, тем больше функций берет на себя каждый элемент. В современных конструкциях система распределения достаточно сложная и индивидуальная. Это обеспечивает более эффективное обеспечение безопасности, устойчивости, плавности хода и управляемости автомобилем.

Принцип работы электромагнитной подвески заключается во взаимодействии магнитного и электрического полей. Если механические конструкции осуществляют предназначение за счет пружин и других элементов, гидравлика — за счет рабочей жидкости, то здесь главную роль играют электромагниты. Управление ими происходит посредством электронного узла (через бортовой компьютер). Он снимает все данные со всего кузова, а затем направляет необходимые команды системе. Программа позволит анализировать не только состояние колес относительно кузова и дороги, но и характер дорожного полотна, а также уровень воздействия на автомобиль. Этот тип работы намного легче его механических и гидравлических вариаций.

Процесс протекает в дуэте с электродвижком, заменяющим обыкновенный амортизатор. Вопреки ожиданиям уровень электропотребления низкий из-за выработки электроэнергии во время обратного движения электромагнитов. Это делает подвеску экономичной.

Плюсы и минусы магнитных подвесок

Как и любое другое изделие, ЭМ подвеска обладает своими характеристиками и качествами. При установке подобной конструкции на свою машину вы получаете достаточно внушительный прирост, в плане ее управляемости. Также стоит отметить такие преимущества:

• Более мягкий, плавный ход.
• Высокая скорость отклика бортового компьютера, что также повышает уровень управляемости.
• Экономия потребляемой энергии.
• Многофункциональность – есть возможность выбрать между автоматическим и механическим режимом работы.

Основной негативный фактор, о котором стоит упомянуть, заключается в наличии и установке на автомобиль программного обеспечения. Ставить дополнительное ПО придется отдельно. На данный момент малое количество машин, вышедших из-под конвейера, обладают подобной конструкцией, включающей магнитную подвеску автомобиля. Также в качестве минуса стоит упомянуть высокую стоимость подобного «апгрейда» ходовой части.

Основные элементы магнитной подвески.

Каждая электромагнитная подвеска состоит из определенного набора компонентов, обеспечивающих выполнение главной ее задачи:

• Упругие конструкции, обладающие возможностью приема и передачи приложенных по вертикали сил.
• Направляющие конструкции, формирующие схему движения колес транспорта, а также обеспечивающие связь колесного ряда между собой. Направляющие также отвечают за прием и передачу сил, приложенных по горизонтали.
• Амортизирующие элементы, основная задача которых заключается в понижении силы колебаний кузова при перемещении на плоскости дороги.

Обычные представители современных подвесок состоят из множества элементов, каждый из которых может выполнять широкий ряд задач. Но в то же время это поразительно сложные механизмы, каждая составляющая которого обладает уникальными свойствами. Такой подход к технологиям производства подвесок обеспечивает хороший прирост в показателях управляемости, комфортабельности и устойчивости транспортного средства.

ЭМ-подвески также обладают всеми вышеперечисленными компонентами, только в более совершенном, технологически улучшенном их варианте. Магнитная подвеска – это особый механизм, основой которого является электрический двигатель. Двигатель обладает двумя режимами хода, обеспечивающихся наличием упругого и демпфирующего элемента. За переключение между ними отвечает особый микроконтроллер. За счет подобной конструкции ЭМ-подвеска способна исполнять роль обычного автомобильного амортизатора.

Книга рекордов Гиннесса

На данный момент первою строчку в списке самых быстрых поездов на магнитной подушке занимает японское решение JR-Maglev MLX01, которому 2 декабря 2003 года на испытательной трассе в Яманаси удалось развить рекордную скорость – 581 км/ч. Стоит отметить, что JR-Maglev MLX01 принадлежит еще несколько рекордов, установленных в период с 1997 по 1999 год – 531, 550, 552 км/ч.

Если взглянуть на ближайших конкурентов, то среди них стоит отметить шанхайский маглев Transrapid SMT, построенный в Германии, которому удалось в ходе испытаний в 2003 году развить скорость 501 км/ч и его прародителя – Transrapid 07, преодолевшего рубеж в 436 км/ч еще в 1988 году.

История

Сэмюэл Эрншоу был одним из тех, кто в 1839 году обнаружил, что «заряженное тело, помещенное в электростатическое поле, не может левитировать в устойчивом равновесии только под действием электрических сил». Точно так же из-за ограничений диэлектрической проницаемости стабильная подвеска или левитация не могут быть достигнуты в статическом магнитном поле с помощью системы постоянных магнитов или электромагнитов с фиксированным током . Расширение Браунбека (1939) утверждает, что система постоянных магнитов должна также содержать диамагнитный материал или сверхпроводник , чтобы получить стабильную статическую магнитную левитацию или подвеску.

Эмиль Бачелет применил теорему Эрншоу и расширение Браунбека и стабилизировал магнитную силу, контролируя силу тока и включая и отключая питание электромагнитов на желаемых частотах. В марте 1912 года он получил патент на свой «левитирующий передающий аппарат» (патент № 1,020,942). Его изобретение сначала было предназначено для применения в небольших почтовых системах, но его потенциальное применение в более крупных транспортных средствах, подобных поездам, определенно очевидно.

В 1934 году Герман Кемпер применил концепцию Бачелет в крупном масштабе, назвав ее «монорельсовым транспортным средством без колес». Он получил патент Райха № 643316 на свое изобретение, и многие также считают его изобретателем маглев.

В 1979 году поезд Transrapid с электромагнитной подвеской перевозил пассажиров в течение нескольких месяцев в качестве демонстрации на 908-метровом пути в Гамбурге для первой Международной транспортной выставки (IVA 79).

Первый коммерческий поезд на магнитной подвеске для повседневной эксплуатации был открыт в Бирмингеме, Англия, в 1984 году с использованием электромагнитной подвески и линейного асинхронного двигателя для движения.

Заключение

Магнитная подвеска, безусловно, позволяет добиться нового качества управления автомобилем. Она обеспечивает комфорт, хорошую управляемость и безопасность на дороге. В промышленных масштабах только очень крупные компании устанавливают на свои автомобили адаптивную электромагнитную подвеску. Например,  магнитно-реологическая жидкость (как в подвеске Delphi) применяется в следующих :

• MagneRide от General Motors (Cadillac, Chevrolet).
• Magnetic Ride от Audi.

Но прогресс движется очень стремительно. Технологии развиваются так быстро, что совсем скоро можно будет увидеть данное ноу-хау и на доступных бюджетных моделях, распространенных по всему миру.