Диссертация (1025364), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Кромеэтого, сдерживает развитие управляемых СП и более высокая стоимость. Всвязи с этим для сохранения рациональности применения управляемой СПнеобходимо обеспечить высокую ее эффективность во всех режимах движения,а также грамотно выбрать закон управления, наилучшим образом подходящийдля условий движения проектируемой машины.Помимо типа управления действующими в подвеске силами, существуетделение управляемых СП по частотному диапазону, в котором происходитуправление: так называемое деление по широте рабочего частотного диапазона.СПсширокимчастотнымдиапазономподразумеваютуправлениехарактеристиками упругого и демпфирующего элементов во всем диапазоневнешних возмущающих воздействий, в отличие от СП с узким частотнымдиапазоном,гдеуправляющеевоздействиеслужитдляизмененияхарактеристик СП только в определенных режимах движения.
В иных случаяхподвеска работает в пассивном режиме. В качестве примера активной СП с16узким частотным диапазоном можно привести подвеску Active Body Control(ABC) (Рис. 1.4, 1.5), серийно устанавливавшуюся на купе Mercedes-Benz CL.Особенностью системы ABC, как видно по Рис. 1.5, являетсявозможность изменения жесткости пружины: верхний виток пружиныопирается не напрямую на корпус машины, а на специальный плунжер,связанный с гидросистемой управления.
В зависимости от показаний датчиковускорений, расположенных на подрессоренном корпусе автомобиля, датчиковуглового положения руля, положения подвески и педалей газа и тормоза,бортовой компьютер управления подвеской выбирает уровень сигналоввнешнего воздействия на плунжер.Рис. 1.4. Активная СП ABC автомобиля Mercedes-Benz CL (кузов W215)32 1Рис. 1.5. Стойка системы ABC:1 – плунжер; 2 – пружина; 3 – амортизаторЧастота изменения давления в гидросистеме управления может достигать10 Гц, что, в свою очередь, по заявлениям производителя, позволяетэффективно гасить возникающие колебания частотой до 5 Гц. В случае есличастота внешнего воздействия превышает указанное значение, активноеуправлениеотключается,иподвескаработаетвпассивномрежиме.17ИспользованиесистемыABCпозволяетосуществлятьдинамическуюстабилизацию положения корпуса машины, препятствуя возникновениюугловых колебаний в продольной и поперечной плоскостях машины при еедвижении.Другой СП, использующей принципы активного управления упругимэлементом, является СП Active Cornering Enhancement (ACE) (Рис.
1.6, 1.7),применяющаяся на автомобиле Land Rover Discovery II (Англия). НазначениеACE заключается в противодействии крену подрессоренного корпуса, чтопонятно из названия: ACE переводится как «активная система для борьбы споперечно-угловыми колебаниями».Рис. 1.6. Передняя подвеска автомобиля Land Rover Discovery II:1 – передний мост; 2 – продольные рычаги; 3 – пружины; 4 – амортизаторы;5 – тяга Панара; 6 – стойка стабилизатора поперечной устойчивости;7 – стабилизатор поперечной устойчивости или штанга системы ACE;8 – короткая тяга системы ACE; 9 – длинная тяга системы ACE;10 – гидроцилиндр системы ACE; 11 – рулевая тяга;12 – демпфер рулевого управления; 13 – шарнир; 14 – ступица колесаАвтомобиль оснащен зависимыми передней и задней подвесками, где вкачестве стабилизаторов поперечной устойчивости используется система ACE.На передней подвеске установлены цилиндрические пружины, задняя подвеска18в зависимости от комплектации оснащается пружинным или пневматическимупругимэлементом.Стабилизаторпоперечнойустойчивостивыполненжестким на кручение и совмещен с силовым гидравлическим цилиндром.Установленные на подрессоренном корпусе и в подвеске датчики передаютсигналы на бортовой компьютер, где осуществляется анализ текущих условийдвижения, и при возникновении предпосылок к поперечному крену корпусаподается команда на его компенсацию.
Усилие, достаточное для компенсациикрена, достигается за 0,25 сек и позволяет полностью гасить нежелательныеперемещения подрессоренного корпуса при его поперечных ускорениях до0,4g.Рис. 1.7. Задняя подвеска автомобиля Land Rover Discovery II:1 – задний мост; 2 – продольные рычаги задней подвески; 3 – механизм Уатта;4 – амортизаторы; 5 – пружины или пневморессоры; 6 – штуцер подводавоздуха; 7 – стойка стабилизатора поперечной устойчивости; 8 – стабилизаторпоперечной устойчивости или штанга системы ACE; 9 – короткая тяга системыACE; 10 – гидроцилиндр системы ACE; 11 – длинная тяга системы ACEПри более высоких значениях поперечного ускорения крен устраняетсяне полностью с целью обеспечения у водителя чувства поворота.
Кроме этого,алгоритм управления рассчитан под движение внедорожной машины, поэтомуна скоростях до 40 км/ч компенсации крена не происходит, напротив, при19движении на малых скоростях движения включается дополнительная система,ослабляющая сопротивление крену, что позволяет обеспечить бо́льшиебезопасные углы при движении по косогору, а также более эффективнуюработу подвески при движении по неровностям.Активные СП с широким частотным диапазоном применялись сначалатолько на опытных машинах и в автоспорте, в частности, для машин,участвующих в гонках «Формула 1». Среди гражданского автотранспортаможно отметить активную подвеску Bose, разработанную для японского седанаLexus LS400, основанную на использовании в качестве упругодемпфирующегоэлемента линейного электродвигателя (Рис.
1.8), установленного параллельно сторсионными валами, обеспечивающими работу подвески при отключенномуправлении.Рис. 1.8. Электромагнитная подвеска Bose:1 – внешний ШРУС; 2 – дисковый тормоз колеса; 3 – линейный электромотор;4 – рычаг регулировки схождения колес; 5 – рулевая тяга; 6 – верхний рычаг;7 – нижний рычаг; 8 – торсионный валПринцип работы такой подвески основан на активной динамическойстабилизации подрессоренного корпуса за счет компенсации в реальномвремени его возможных перемещений в вертикальной плоскости, а такжепродольныхипоперечныхнаклонов.Линейныеэлектродвигатели,20установленныевместоштатныхамортизационныхстоек,получаютуправляющее воздействие от бортового компьютера, в режиме реальноговремени собирающего информацию от датчиков ускорений подрессоренногокорпуса, датчиков положений подвески, положения педалей газа и тормоза, ипрогнозирующего дальнейшее поведение машины.
Активная СП разработкикомпании Bose позволяла практически полностью избавиться от креновмашины и раскачки кузова при движении по неровностям, а также избежать«клевков» и кабрирования при резких торможении и разгоне. Тем не менее,применение электромагнитной подвески требовало значительных затратэнергии – до 25 кВт, – что, вкупе с дороговизной, так и не позволило начать еесерийное производство.Большие сложности, связанные с разработкой и внедрением СП сшироким диапазоном частотного регулирования, не позволили им получитьраспространение. ЕдинственнымтипомСПсактивнымуправлением,встречающимся в серийных машинах к настоящему времени, являются СП сузким диапазоном частоты регулирования ввиду их сравнительной простоты,дешевизны и удовлетворительных показателей плавности хода в заданныхрежимах движения.СП с пассивным управлением можно разделить, в свою очередь, на СП суправляемым упругим элементом и управляемым демпфирующим элементомподвески.
Существуют также и комбинированные пассивно управляемые СП,сочетающие в себе возможность управления обеими элементами подвески.Такие СП можно классифицировать и по принципу регулирования: состатическим и с динамическим управлением.АктивныеСПсостатическимуправлениемпозволяютменятьхарактеристики упругого и демпфирующего элементов в зависимости отусловий движения таким образом, чтобы при определенном воздействиидостигалась заданная эффективность работы СП. Иными словами, изменениехарактеристик производится с целью их адаптации к внешним условиямдвижения: профилю трассы, скорости и характера (разгон, торможение,21поворот) движения, необходимости выполнения дополнительных операций.Наиболее известными СП со статическим управлением являютсяподвески с так называемым адаптивным демпфированием, то есть такимдемпфированием, степень которого может меняться в зависимости от условийдвижения.ВавтомобильнойдемпфированиемпримененииполучилиширокоегидравлическихсопротивлениякоторыхпромышленностиСПраспространениегазонаполненныхрегулируетсяпосиадаптивнымоснованыамортизаторов,командеводителянасилаиливавтоматическом режиме.
Как правило, имеются два уровня демпфирования,называемых «комфорт» и «спорт». В первом случае характеристики подвескивыбираются для обеспечения заданной плавности хода, во втором – дляулучшения курсовой устойчивости машины.Кроме этого, СП со статическим управлением включают также ирегулируемые связанные СП. Наиболее простой реализацией связанных СПявляется применение ПГР, соединенных гидравлическими магистралями свозможностью их перекрытия. При блокировании течения жидкости помагистралям подвеска преобразуется в независимую, а при свободном теченииявляется зависимой.Исследованиями связанных СП в 70-е годы XX века занималисьА.А.
Дмитриев и В.А. Савочкин [19, 20], эти исследования были продолженыГ.О. Котиевым и М.Г. Дядченко [22, 34] в конце века. Результаты, достигнутыеГ.О. Котиевым, наглядно показали значительные улучшения, касающиесяповеденияподрессоренногокорпусапридвижениимашиныпосинусоидальному профилю дороги, однако силовое возмущение, в частности,при воздействии продольных сил, возникающих при разгоне и торможениимашины, при включенной связи между подвесками приводит к существенномуснижению показателей плавности хода: росту амплитуд «клевков» икабрирования при торможении и разгоне соответственно.Динамическое управление, или регулирование характеристик, СПподразумеваетчастичнуюилиполнуюкомпенсациюколебаний22подрессоренного корпуса за счет передачи дополнительного силовоговоздействия от СП. Это воздействие реализуется за счет изменения параметровуправляемых демпфирующего и упругого элементов подвески или путемвключения в работу дополнительных упругого и демпфирующего элементов понекоторому заложенного алгоритму поведения СП.Как правило, динамическиповышениякурсовойуправляемыеустойчивостиСП предназначены дляавтомобиляиснижениякренов,возникающих при повороте машины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
