Suspensia.pdf

8/9/2019 Suspensia.pdf

1/32

Universitatea TehnicGheorghe Asachi, Iai

Facultatea de Mecanic

SPCR AN I MASTER

Suspensia automobilului

Studeni: Profesorndrumator:

Albu Valentin Edward Rakoi

2013-2014


2/32

Introducere

Industria auto se afl ntr-o continu ascensiune, datorit competiiei dintreproductori, ct i datorit rigurozitilor foarte mari de pe piaa de specialitate.

Rigurozitile concurenei se refer la urmtoarele aspecte:- mbuntirea dinamicii autovehiculelor, a siguranei i confortului pe perioadaexploatrii, reducerea consumului de carburant i a noxelor provenite din gazele deevacuare;

creterea mentenabilitii i fiabilitii cu scopul de a reduce semnificativ preul de costde ntreinere;

- diversificarea modelelor i tipurilor constructive pentru satisfacerea celor mai exigentei variate solicitri din partea viitorilor posesori de autovehicule.

Dup satisfacerea acestor exigene, proprietarii i utilizatorii de vehicule suntpreocupai de reducerea preurilor de cost privind ntreinerea i exploatarea i deprelungirea perioadei de utilizare a vehiculului pn la reparaia capital.

Realizarea acestei ultime cerine prezentat mai sus depinde de o serie de factori cumar fi : tipul constructiv al vehiculului, condiii de exploatare, de operaiile de mentenani ntreinere, efectuate la momentul oportun, de calitatea pieselor, lubrifianilor isubansamblelor nlocuite, de calificarea personalului care exploateaz i reparvehiculul etc.

Este cunoscut faptul c o dat cu creterea orelor de funcionare i km. parcurise reduc semnificativ performanele vehiculului, datorit uzurii pieselor isubansamblelor aflate n micare relativ.

Meninerea n condiii de funcionare, reducerea uzurilor, realizarea uneiperioade de exploatare ndelungat a sistemului de suspensie sunt determinate decondiiile de exploatare, dar i de calitatea componentelor, care se regsesc nsuspensia autovehiculelor.

Referitor la acest ultim detaliu - modificarea proprietilor subansamblelor din

sistemul de suspensie, exist n ara un numr redus de lucrri bibliografice, iarcercetri experimentale n acest domeniu sunt aproape necunoscute.

Prin urmare, aceast lucrare are ca scop de a aduce unele contribuii la studiulteoretic i experimental al evoluiei sistemului de suspensie pe parcursul funcionriiautovehiculelor.


3/32

Legat de obiectul cercetrilor experimentale, dintre categoriile de autovehiculesunt vizate autocamioanele, remorcile, semiremorcile, autotractoarele, microbuzele inu n ultimul rnd autoutilitarele, deoarece acestea au o larg utilizare att de ctrepersoanele fizice ct i juridice.

Dintre componentele auto sunt considerate ca fiind deosebit de importanteelementele elastice, deoarece aceste agregate au un rol major n meninereaperformanelor sistemului de suspensie.

Autovehiculul, n ultima parte a secolului al-XXI-lea, a ctigat tot mai mult teren,devenind un factor de mare progres i de care omenirea cu greu s -ar putea despri.

De-a lungul anilor li s-au impus o serie de exigene astfel nct n prezentautovehiculele au devenit o uzin mobil n miniatur.

Dintre perfeciunile aduse autovehiculelor de-a lungul anilor amintim:

-mbuntirea confortului pasagerilor;

- creterea sarcinii utile;

-mbuntirea continu a securitii pasagerilor;

- asigurarea stabilitii;

- creterea vitezei medii de deplasare;

- reducerea distanei de frnare;

- reducerea consumului de carburant;

- reducerea noxelor provenite de la evacuare etc.

Aceste perfecionri continue au avut n vizor ideea ca autovehiculul pe lngimensele beneficii pe care le furnizeaz, poate dauna grav omenirii ct i mediului

nconjurtor, printr-o concepie i proiectare incorect i utilizare nejudicioas.

Datorit condiiilor grele de funcionare i prin cerinele pe care trebuie s lendeplineasc se poate spune c, rezultatele obinute din exploatarea i reparaiile

acestor vehicule constituie o adevrat baz de date, de un real ajutor pentruproiectarea unor noi autovehicule destinate condiiilor variate de exploatare.

Confortabilitatea vehiculelor se datoreaz n mare msur sistemului desuspensie.


4/32

Confortabilitatea se poate defini, prin proprietatea unui vehicul de a se deplasa operioad de timp ndelungat, la vitezele maxime prescrise pentru exploatare, fr caoferul, pasagerii s sufere de senzaii neplcute, s aib senzaia de oboseal,respectiv marfa transportat s sufere deteriorri.

Caracteristicile suspensiei i buna funcionare a acestui sistem pot influenafiabilitatea celorlalte componente al autovehiculului.

O suspensie elastic, cu bune proprieti de amortizare i de atenuare a ocurilori vibraiilor reduce in mod semnificativ uzura anvelopelor i scade numrul ruperilorprin oboseal a pieselor din subansamblele autovehiculului.

Nu n ultimul rnd, sistemul de suspensie are o mare influen nmanevrabilitatea i stabilitatea vehiculului, caracteristici care pentru vehiculele cedeservesc companiile menionate mai sus, au o foarte mare importan dac se ine

seama de caracterul variat al terenurilor n care i ndeplinesc misiunile.

Ce este sistemul de suspensie?

Sistemul de suspensie este un mecanism ce face legatura intre roti si caroseriamasinii.Sistemul de suspensie transmite uniform fortele (greutatea) ce actioneaza


5/32

asupra vehiculului catre suprafata de rulare (sosea) si, in acelasi timp, il izoleaza defortele ce apar dinspre calea de rulare, imbunatatind astfel comfortul si manevrabilitateaacestuia.

Suspensia unui automobil este format din ansamblul dispozitivelor elastice

dispuse ntre roi si caroserie, avnd scopul de a asigura protecia organelor vehicululuifa de aciunea sarcinilor dinamice ce se transmit de la sol, stabilitatea i inuta dedrum a automobilului, confortul pasagerilor i protecia mrfii transportate.

Materialele metalice cele mai des utilizate la fabricarea arcurilor suspensiei suntoelurile de arc. Ansamblul sistemului de suspensie al autovehiculelor este compus dintrei subansamble:

- subansamblul elementelor elastice; - subansamblul dispozitivelor de ghidare; -subansamblul elementelor de amortizare.

Subansamblul elementelor elastice ale sistemului de suspensie ntlnite laautomobile pot fi compuse din:

- arcuri n foi;

- arcuri elicoidale;

- bare de torsiune;

- elemente elastice pneumatice;

- elemente elastice hidropneumatice.Subansamblul elementelor elastice din componena suspensiei contribuie la

reducerea sarcinilor dinamice verticale, scznd oscilaiile de amplitudine ale caroserieii frecvenele acestora, fcndu-le astfel suportabile pentru pasageri i pentru

ncrctura transportat.

Subansamblul dispozitivelor de ghidare transmite componentele longitudinale itransversale ale forei de interaciune dintre roi i drum, precum i momentele acestorfore i determin caracterul micrii, cinematica- roilor fa de caroseria automobilului.

Subansamblul elementelor de amortizare mpreun cu frecarea din suspensiecreeaz forele de rezisten care amortizeaz vibraiile caroseriei i ale roilor.


6/32

Care sunt principalele roluri ce le indeplinesc elementele sistemuluide suspensie?

Arcurile si Bara Stabilizatoare

- aceste elemente suporta greutatea vehiculului, mentinand pozitia corecta aacestuia fata de drum (inaltimea).

- arcurile au de asemenea rol in amortizarea denivelarilor din calea derulare.

Articulatii si prinderi

- principala functie a acestor elemente este transmiterea fortei de tractiune intrevehicul si drum, precum si de a mentine orientarea corecta a rotilor relativ la caroserie.

Bucse

- elemente ce izoleaza cabina de zgomotul de rulare

Amortizor

- principala functie a amortizoarelor este de a micsora vibratiile caroserieisi ale rotii, in acest mod mentinand un contact ferm si constant intre roata si drum

Principalele componente ale suspensiei1) Arc2) Bara stabilizatoare (optional)3) Articulatii4) Bucse5) Amortizor

Arcul

Indiferent de tipul de arc (pernade aer, arc cu foi, arc elicoidal)

sau de bara de torsiune, arcurilesingure sustin greutateavehiculului, mentinand inaltimeacorecta intre caroserie si drum.

Cum functioneaza arcul?

Arcul absoarbe si stocheaza


7/32

energia rezultata din miscarea caroseriei fata de calea de rulare.

Cum functioneaza tandemul arc-amortizor?

Odata ce energia rezultata din miscare este stocata in arc, prin comprimare,acesta va incerca sa elibereze energia stocata prin extensie. Acest fenomen ar

produce miscari ale caroseriei ce ar destabiliza vehiculul, facind condusulextrem de nesigur si incomfortabil. Pentru a preveni aceste efecte, un amortizoreste instalat in sistem. Principalul rol al amortizorului este de a controla miscareaarcului. Prin acest control:1. mentine rotile in contact cu calea de rulare2. stabilizeaza caroseria vehiculului3. asigura comfortul.

Incarcat, fara arc Incarcat, cu arc


8/32

Principalele tipuri de suspensie

Sistemele de suspensie pot fi impartite in doua categorii: rigide si independente.Acesti termeni se refera la posibilitatea ca rotile de pe aceeasi punte (fata sau spate) sase miste independent una fata de cealalta.

Punte Rigida vs Suspensie Independenta

Sistemele de suspensie cu punte rigidainseamna ca rotile opuse sunt fixate intre eleprintr-o bara rigida. In acest fel, cand, pe o partea caroseriei, distanta dintre roata si caroserie semodifica, pe partea opusa aceeasi distanta se

Punte rigida modifica la fel de mult, insa in sens opus.

In configuratia cu suspensie independenta, rotilesunt fixate de sasiu printr-un system articulat cepermite uneia sa se ridice si sa coboare independentde cealalta. Acest sistem asigura stabilitate mai buna,comfort marit si contact mai ferm intre roti si drum.

Punte independenta

Principalele avantaje si dezavantaje ale ambelor sisteme sunt:


9/32

In funct ie de cum s e compo rta suspensia

1. Suspensie pasiva

Sub aceasta denumire putem include toate sistemele de suspensie

conventionale / traditionale. Principala caracteristica a acestora este aceea caodata instalate pe masina, parametrii suspensiei (duritate, garda la sol) nu pot ficontrolati din exterior. Toate arcurile si amortizoarele traditionale sunt onsiderateelemente de suspensie pasiva

Suspensii Reactive

Toate sistemele de suspensie traditionale sunt de asemenea reactive. Cand oroata trece peste o denivelare, schimbarea de pozitie a acesteia determina suspensiasa se comprime sau sa se extinda, ca raspuns. Intr-un mod asemantor, virarea,franarea sau acceleratia determina miscari ale suspensiei, permitand caroseriei sa se

incline lateral sau fata/spate. In acest grup putem include sisteme de suspensie ce suntcapabile sa controleze garda la sol in functie de schimbarile in greutate sau in forteleaerodinamice. Acest sistem este de asemenea capabil sa reactioneze la incarcariinterne, precum balansul lateral, si sa contracareze efectele. Un exemplu de sistempasiv-reactiv este Kinetic RSF de la Tenneco. Acesta are o interconexiune pasiva cefaciliteaza impartirea egala a incarcaturii intre roti si simplifica astfel multi parametri dedesign si solutii constructive, cum ar fi modificarea tariei suspensiei pe o sigura roatapentru a controla balansul lateral.

2. Suspensia semi-activa

Principala caracteristica a sistemului semiactiv o reprezinta capcitatea suspensieide a-si schimba continuu coeficientul de amortizare, facand amortizorul mai dur sau maimoale, in functie de starea drumului. Acest lucru se realizeaza prin conectarea la ounitate electronica de control a 4 amortizoare cu coeficient de amortizare reglabil.Uneori, in afara de solutia tandemului cu un arc traditional, aceste amortizoare pot ficombinate/imperecheate cu diferite solutii de reglare automata a garzii la sol, precum sicu sisteme tip Hydropneumatic, Hydrolastic, sau Hydragas.

Principalele avantaje ale suspensiei semiactive sunt:

A) Garda la sol reglabila, optimizata pentru comfort si manevrabilitate

B) Posibilitatea de a regla taria suspensieiC) Suspensia se va regla automat in functie de conditiile de drumD) Dimensiuni similare cu sistemele de suspensie traditionale

3. Suspensia activa

Sistemul de suspensie activa are capacitatea de a-si ajusta parametrii defunctionare in mod continuu in functie de conditiile de drum. Sistemul monitorizeaza


10/32

constant diferiti parametric si ii regleaza singur. Sistemul de suspensie activ are uncomputer care comanda catre fiecare roata cind, in ce directie, ce distanta si cit derepede sa se miste. Computerul ia aceste decizii prin intermediul unei retele de senzoricare masoara spre exemplu, viteza masinii,accelerarile laterale si longitudinale si fortele de accelerare pe fiecare roata. Dupa

aceasta computerul trimite comanda la roata pentru a obtine directia ideala in situatiaexistenta.Pentru masinile cu punti rigide exista trei feluri de suspensii: pe foi de arc, pe

arcuri sau pe bare de torsiune. In toate cele trei cazuri exista amortizoare. Foile de arc,arcurile obisnuite sau barele de torsiune au rol de "elasticitate" a miscarii puntii. Fiecaredin aceste sisteme vine cu bune si rele, insa in prezent s-a pastrat cel mai bine sistemulpe arcuri de tip spirala combinat cu amortizoare.

In cazul autoturismelor normale, de strada, cu tractiune fata, dotate pe spate cupunti semi-rigide, sistemul este acelasi. Suspensia puntii spate se face fie cu arcuri siamortizoare separate, fie cu arcul pus direct pe amortizor. Foile de arc si barele de

torsiune sunt intalnite numai in cazuri izolate si exceptionale, pe vehicule comercialesau de gabarit mare.

Foile de arc se bazeaza pe elasticitatea materialului din care sunt facute, in timpce barele de torsiune pe capacitatea de rasucire in jurul axei a unei bare de metal.


11/32


12/32

Mai exista un ansamblu de punte / suspensie spate derivat din cea rigida numitDe Dion. Aceasta punte a fost facuta celebra de marca Alfa Romeo care vroia sapastreze un echilibru al greutatii fata / spate si a montat pe diferite modele cutia deviteze exact intre rotile spate. Suspensia De Dion nu este independenta, ci doarmareste putin mobilitatea rotilor prin design, insa principala calitate este ca puntea, nu

mai este fixa prin axul care adaposteste planetarele, ci prin unei structuri de formatriunghiulara, este mai usoara. Nu este o forma de suspensie intalnita azi pe scaralarga.

Puntea de Dion

Cum toate masinile de tip autoturism din ziua de azi vin pe puntea fata cususpensie independenta si pe cea spate mai mult de jumatate au inceput sa inlocuiascapuntile semi-rigide cu cele independente pentru un plus de siguranta, nu e de mirare caacest capitol este ceva mai bogat.

Cea mai cunoscuta suspensie auto independenta se numeste MacPherson. Esteo suspensie cu o singura bascula in partea de jos si amortizorul impreuna cu arcul suntmontate sus, facand legatura cu caroseria. Se foloseste preponderent pe puntea fata,dar si pe spate, in special la masinile RWD cum este BMW. A devenit atat de popularaprin simplitate si prin faptul ca este usoara si sistemul e compus din putine piese.


13/32


14/32

O evolutie a suspensiei MacPherson se numeste Double Wishbone. Numele vine

din cuvantul "Wishbone", adica osul dorintelor sau iades, in denumirea populara. Si astapentru ca e compus din doua bascule in forma de iades sau de litera A. Avantajulacestui sistem este ca cele doua bascule se misca in paralel, lasand roata in

permanenta vertical pe carosabil. Este sistemul modern care echipeaza majoritateamasinilor in ziua de azi, cel putin pe puntea spate.

Double Wishbone

MacPherson


15/32

Cele mai noi modele lansate recent, in special din gama Premium, sunt dotate cuo suspensie Double Wishbone si mai inteligenta. Aceasta se numeste "Multi Link" si,asa cum spune si numele, fuzeta rotii este prinsa de caroserie in mai multe punctemobile. Cele doua bascule in forma de A sunt formate la randul lor din cate doua brateindependente, plus unul sau mai multe brate care sa ii permita rotii o miscare si mai

precisa in contactul cu suprafata carosabilului.

Suspensia MultiLink

O suspensie rar intalnita este cea care are o foaie de arc montata transversal,

adica paralel cu puntea. Aceasta bara de otel inlocuieste arcurile si ofera o fiabilitatecrescuta, dar si o tinuta de drum mai rigida. Chevrolet Corvette, pana nu demult, aveape puntea spate o asemenea suspensie, insa la noile generatii au inlocuit-o cu brateindependente si arcuri normale.


16/32

Suspensie spate de Corvette cu bara transversal care tine loc de arcuri

Suspensii in functie de "ingrediente"

Chiar daca aproximativ 90% din numarul total de automobile care circula in lumefolosesc suspensii traditionale cu amortizoare si arcuri-spirala, exista si alte sistemeceva mai elaborate. Chiar si amortizoarele conventionale sunt fie pe gaz, fie pe aer.Insa nu despre ele vorbim aici. Ci despre sistemele hidraulice, magneticesau pegaz.

Marca Citroen este cunoscuta pentru sistemul sau de suspensie foarte eficientcare este de tip Hidropneumatic. Adica lichidul hidraulic impreuna cu hidrogenul in staregazoasa este introdus intr-un sistem complex de rezervoare si conducte, careinlocuiesc suspensia obisnuita. Tinuta de drum este mult mai confortabila, insa

complexitatea sistemului i-a impiedicat pe alti producatori sa adopte aceeasi solutie.


17/32

Suspensie de Citroen care are in loc de arcuri si amortizoare cate un rezervorpentru uleiul hidraulic si hidrogen.

Pe langa sistemul Citroen care combina lichidul cu gazul pentru a obtine oamortizare suava a masinii, mai exista sistemul Hydragas, in care suspensia fata estelegata cu cea din spate. Adica presiunea hidraulica din sistem depinde de obstacoleleintalnite de roti. De exemplu, daca masina trece cu roata din fata peste un obstacol saubordura, presiunea trece la toata spate, intarind suspensia pe ea. Cand trece si roataspate peste acelasi obstacol, presiunea se duce spre roata din fata. Pare un sisteminteresant, insa nu a fost produs in masa niciodata, doar pe anumite modele.

Suspensia magnetica sau digitala este cea mai recenta descoperire in domeniu.Se folosesc niste compusi magnetici care se intaresc sau se inmoaie in clipa in caretrece curent prin ei. Mai exact, confortul si tinuta de drum ale unei masini pot fi ajustatela apasarea unui buton, prin intarirea amestecului magnetic din interiorul pistonului(amortizorului). Printre masinile care sunt dotate cu asa ceva se numara Audi R8(TT)sau Range Rover, dar aceasta suspensie poate fi si cumparata aftermarket.


18/32

Suspensie magnetica umpluta cu FerroFluid.

Prin intermediul unei simple apasari de buton, soferul poate seta suspensia pemodul normal sau sport, dupa dorinta.

Principiul de functionare consta in influentarea incarcarii magnetice a lichiduluihigraulic din interiorul amortizoarelor, lichid care contine particule microscopiceincarcate magnetic.

Aplicarea unui curent de un anumit voltaj schimba vascozitatea lichiduluihidraulic, si, implicit caracteristica de amortizare a suspensiei, toate acestea intr-un

interval de cteva milisecunde.

Sistemul poate fi setat in doua moduri:

- normal - in aceasta setare suspensia asigura o amortizare foarte buna adenivelarilor, fiind ideala pentru calatoriile lungi.

- sport - suspensiile sunt astfel calibrate incat sa asigure o tinuta de drum multmai buna, mai dinamica.

Audi Magnetic Ride se bazeaza pe prinipiul campului magnetic creat la trecereaunui curent electic prin lichidul hidraulic. Acesta determina particulele metalice sa sealinieze pe directia fluxului magnetic, lucru care creaza o rezistenta ridicata la presiunea intregului fluid. Rezistenta are tendinta sa creasca proportional cu tensiunea electricaaplicata. Aceasta tensiune poate fi, la randul ei, corelata in mod exact cu caracteristicilesuprafetei de rulare.


19/32

In acest sens, computerul de bord ajusteaza tensiunea electrica aplicata cu ofrecventa de pana la 1000 de corectii/secunda astfel incat comportamentul suspensieila conditiile de rulare va fi intotdeauna optim. Sistemul este disponibil optional pemodelele TT si R8.

Audi Magnetic Ride:

asigura o deplasare confortabila la miscarea in linie dreapta

in cazul unor manevre solicitante (viraje rapide), sistemul regleaza imediat siautomat forta de atenuare pentru satisfacerea noilor cerinte, oferind un maxim deagilitate si stabiliate

singurul sistem care rezolva intr-o maniera inovatoare conflictul clasic dintre oconfiguratie sportiva si una de confort a suspensiilor masinii.


20/32


21/32

Ultimul tip de suspensie neconventionala este cea pneumatica. Adica pe aer. Sestie ca aerul poate fi comprimat, spre deosebire de lichid. Si amortizoarele pneumaticecontin aer ce poate fi la randul sau reglat in functie de tinuta de drum dorita. Existamulte masini pe piata azi care au suspensii adaptive. Adica in modul Sport masina estemai rigida, iar in modul Confort, masina este mult mai moale. Totul se face prin reglarea

presiunii aerului din amortizoare. Tot aceasta tehnologie este dusa la extrem si in cazulmasinilor modificate de tip Low Rider, care au un compresor mare in portbagaj, capabilsa faca o presiune mare de aer instant, motiv pentru care masina sare de la sol.

Puntea fata a unui Porche Panamera cu suspensie pe aer reglabila.


22/32

Suspensie pneumatica aftermarket.


23/32


24/32

Rezultatele analizei sunt prezentate sub forma unor diagrame 3D n care culorilereprezint valoarea mrimilor studiate. Mrimile studiate n cazul analizelor structurale

sunt tensiunile, deplasrile i deformaiile.

Diagrama tensiunilor maxime

Se constat c zonele cu tensiunile maxime, sunt la capetele foii principale alearcului n apropierea ochiurilor de prindere.

n practic se constat c zonele critice de rupere corespund cu cele constataten cadrul analizei. Din aceast cauz s-a adoptat n paragraful urmtor soluiaconstructiv cu kitul de suplimentare a suspensiei.


25/32

Diagrama deformaiilor

Modelarea soluiilor constructive modificate.

Modelul 3D al soluiei cu set de suplimentare

Modelul obinut n urma discretizrii arcului de foi cu setul de suplimentare


26/32

Diagrama tensiunilor pentru arc cu set de suplimentare a suspensiei

Diagrama deformaiilor pentruarc cu set de suplimentare a suspensiei

Analiznd rezultatele analizelor se constat c n acest caz tensiunile i

deformaiile arcului n foi se reduc considerabil.Rezultatele obinute prin modelrile realizate corespund constatrilor practice.

Schema de simulare dezvoltat pe baza modelului matematic prezentat anterioreste dat n figurade mai jos.


27/32

Studiul amortizorului hidraulic care functioneaza cu lichidemagnetoreologice

Caracteristici generale ale amortizorului hidraulic

Amortizoarele hidraulice telescopice bitubulare constituie varianta constructivcea mai folosit lavehiculele pe ine. Acestea transform energia cinetica micrii

oscilatorii n energie termic (care apoi este disipat n exterior), transformare care serealizeaz prin frecarea vscoas care are loc la trecerealichidului prin amortizor prinorificii de seciunemic i constant (orificii de laminare, calibrate) sau prin orificiiprevzute cu supape a cror deschidereeste comandat de presiunea din amortizor.

Amortizorul genereaz o for de amortizare Fcare se opune micrii i careeste legat de vitezarelativ v dintre punctele de fixare (viteza pistonului)printr-o relaiede forma:

Unde reprezint coeficientul de amortizare (derezisten) iar i - reprezint

indicele de putere.

n funcie de valorile indicelui i, caracteristica extern a amortizorului1 F = f (v)poate fi: liniar dac i = 1, progresiv, dac i > 1 (ptratic, dac i = 2) regresiv, daci < 1.

n figura este prezentat un ansamblu arc+amortizor din cadrul suspensieiprimare de la un vehicul care lucreaz n paralel.n acest ansamblu este conceput unnou tip de amortizor n care uleiul este nlocuit cu un lichid magnetic, mai precis cumateriale magnetoreologice (MR) care fac parte din grupa de materiale cu


28/32

memoria formei (MMF). Suprafaa total l S a orificiilor de laminare sedetermin dincondiia de egalitate ntre debitul delichid care trece prin orificii,

,i debitul Qp.Sv determinat de micarea pistonului:

,unde: S este suprafaa activ a pistonuluiiar ; vviteza de deplasare a pistonului;

- greutatea specific a lichidului; g aceleraia cderii libere, - coeficientul decurgere a lichidului prin orificiile de laminare2;cdereade presiune a celor doufee ale orificiilor de laminare,dat de relaia:


29/32

Amortizor hidraulic cu lichid magnetoreologic:

1taler inferior; 2capac inferior; 3arc elicoidal; 4support bobin; 5 bobinmagnetic; 6 piston; 7tij piston;8cilindru inferior; 9cilindru exterior;10presetup; 11 taler superior.

Principiul de funcionare al acestui nou tip deamortizor este c n timpuldeplasrii vehicululuipe calea de rulare, masa suspendat care sesprijin pe talerul 11face ca pistonul 6 s sedeplaseze n jos, timp n care bobina electromagnetic5(solenoid) primete curent continuu dela o baterie de 12 V sau 24 V i produce uncamp magnetic ce magnetizeaz lichidul magneteorologic.n acest mod lichidului icrete vscozitatea, avndca efect scderea vitezei de deplasare apistonului 6 iimplicit rezult o amplitudine mai mic a vibraiilorinduse de forele perturbatoare ntimpul deplasrii vehiculului feroviar. n momentul n carebobina nu mai primetecurent, lichidul magnetoreologic este magnetizat ntr-un timp foarte scurt, de ordinul

milisecundelor.

Calculul intensitii cmpului magnetic produs de un solenoid

Se consider un solenoid realizat din N spirecirculare filiforme avnd lungimea lmult mai mare dect raza spirei (fig. 2, b).ntr-un punct interior O, situat pe axa Oz,cmpulmagnetic poate fi calculat prin nsumarea cmpurilor elementare dH, produse deelemente infinitezimale de solenoid:

unde cmpurile elementare sunt de forma :


30/32

Aceasta expresie ,provine din cea a cmpului magnetic a unei spirecirculare ntr-un punct v pe ax, n care s-a nlocuit i cu dicurentul pe unitatea delungime a solenoidului.

Cum procesul (respective ) se dezvolta numai pe directia Oz, se poaterenunta la lucrul cu vectori, astfel ca:

Curentul elementar dieste dat de expresia:

unde Ni/l reprezinta curentul pe unitatea de lungime a solenoidului.Ca urmare campul magnetic devine:

Facand schimbarea de variabila sin

Rezulta

Ca urmare

Cmpul devine

n cazul unui solenoid de lungime infinitl>>a cmpul magnetic ntr-un punct dininterior, deprtat de cele dou capete la distanele z1 i z ,devine n final:

Astfel fcndu-l pe 0 n raport cu z1i respectiv cu z2 se observ c:


31/32

Cmpul Hv mai poate fi scris sub forma :

unde Nseste numrul de spire pe unitatea de lungime a solenoidului.

Materiale magnetoreologice(MR)

Fluidele magnetoreologice sunt suspensii de particule feromagnetice de ordinul2-10 m, n diferite lichide de baz, de regul uleiuri slab volatile (uleiuri siliconice).Particulele au dimensiuni cu 2-3 ordine de mrime mai mari dect cele din componenalichidelor magnetice i au o structur feromagnetic, deci aceste tipuri de fluidemagnetizabile diferesenial de lichidele magnetice.

Caracteristica cea mai important a materialelor MR este aceea c aucapacitatea de a-i modificavscozitatea cu pn la de ase ordine de mrime,

datorit formrii lanurilor de particule aliniate.Fenomenul se observ n figura 3.Formarea lanurilor de perle cum mai sunt numite irurile de perle MR aliniate dinfigura 3, b este nsoit de modificarea proprietilor reologice(elasticitate, plasticitate,viscozitate), magnetice, electrice, termice, acustice etc. ns principalul efecteste creterea vscozitii aparente. La ndeprtarea cmpului magnetic, particulelerevin la starea dezordonat din figura 3, a. n structura unui material MR se regsesctrei componente majore: particulele feromagnetice, fluidul purtror i stabilizatorul.

Ilustrare schematic a comportamentului reversibil alparticulelor din cadrul materialelor MR:

adispunere dezordonat, n absena cmpului magnetic extern;baliniere dup o direcie unic la aplicarea cmpului

magnetic. Particulele feromagnetice dispersate - au o form sferic i ocup circa 20-50 % dinvolumul MR. n mod curent se utilizeaz pulbere din materialmagnetic moale(remagnetizabil) cum ar fi carbonilul de fier (FeCO). Compoziia chimic a pulberiimagnetice numitpentacarbonil de fier 1 , Fe(CO) este: max 1 % C, max 0,7 % O, max1 % Ni, restul Fe.


32/32

Fluidul purttor - servete ca mediu continuude izolare i trebuie s aib ovscozitate de 0,01-1 Pas la 40 0 C. Fluidele purttoare utilizate n modcurent sunt:apa, glicolul, kerosenul i uleiul sinteticsau mineral (siliconic). Stabilizatorul - are rolul de a pstra particulelesuspendate n fluid mpiedicndu-le sse strngmpreun sau s se depun gravitaional. Materialele MR se obin prin

mcinarea n mori cubile, unde se introduc toate componentele materialului,inclusiv fluidul purttor i se produce frmiarea iamestecarea lor sub efectulciocnirilor bilelor, la turaii de ordinul a 2000 rot/min. Comportarea materialelor MR, nspaiul tensiunedeformare-vitezde forfecaren funciede intensitatea cmpuluimagnetic aplicat se vede n figura.

Suspensia.pdf

Documents

Transcript of Suspensia.pdf