Влияние управляющего напряжения на эксплуатационные характеристики магнитореологического демпфера автомобиля
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-5-409-416
Аннотация
Учитывая все более масштабное применение магнитных жидкостей в различных отраслях промышленности, можно с уверенностью констатировать, что в ближайшем будущем магнитореологические демпферы будут широко использоваться в автомобильных подвесках адаптивного класса ввиду их эксплуатационной универсальности и несложного алгоритма управления энергией рассеивания при изменении свойств магнитной жидкости в зависимости от параметров электромагнитного поля. Эффективность гашения колебаний в процессе движения достигается за счет регулирования гидравлического сопротивления «магнитного» амортизатора посредством подачи напряжения на обмотки его катушки. Помимо физических свойств используемого в «магнитном» амортизаторе масла, на вязкость рабочей магнитореологической жидкости большое влияние оказывает форма управляющего сигнала. В статье рассматриваются теоретические аспекты построения математической модели магнитореологического демпфера и приводятся результаты компьютерного эксперимента по оценке эффективности его использования в составе адаптивной подвески легкового автомобиля. При этом фактические параметры «магнитного» амортизатора, используемые при моделировании динамического процесса, определялись экспериментально на испытательном стенде, а адекватность разработанной математической модели подтверждена результатами полунатурного эксперимента. С помощью верефицированной модели получены и сопоставлены характеристики магнитореологических демпферов при различных формах управляющего сигнала, включая прямоугольные импульсы напряжения различной частоты и коэффициента заполнения, синусоидальные импульсы и сигналы постоянного напряжения. Анализ эффективности гашения колебаний проводился на базе разработанной «четвертной» модели полуактивной подвески автомобиля с интегрированной в ее структуру верифицированной субмоделью магнитореологического демпфера. Причем сценарии моделирования основывались на выбранной стратегии управления напряжением, подаваемым на обмотки «магнитного» амортизатора. Как показали результаты теоретических и экспериментальных исследований с точек зрения энергопотребления, расширения рабочей области демпфирующей характеристики и достижения плавности управления демпфирующей силой, наиболее эффективным является использование в цепи управления синусоидального импульсного сигнала напряжения, обеспечивающего уменьшение как амплитуды, так и времени гашения колебаний. Однако при проектировании и изготовлении контроллера создание импульсного модулятора, генерирующего синусоидальные импульсы, совпадающие по фазе и частоте с колебаниями кузова автомобиля, весьма затруднительно ввиду случайного характера внешних возмущений от дорожного покрытия. При подаче на обмотку магнитореологического демпфера сигнала постоянного напряжения демпфирующие свойства подвески также улучшаются по сравнению с базовой конструкцией на основе традиционного гидравлического амортизатора. Причем прослеживается пропорциональная зависимость между вольтажом питающего демпфер напряжения, амплитудой и временем затухания колебаний кузова автомобиля. Увеличение напряжения управляющего сигнала с 1 до 2 В приводит по сравнению с пассивным управлением магнитным амортизатором к снижению максимальной амплитуды колебаний кузова автомобиля соответственно на 6,25 и 11,25 % и уменьшению времени гашения колебаний на 0,72 и 1,41 с.
Для цитирования:
Ле В.Н., Нгуен Ч.Х., Дам Х.П., Нгуен Ч.К., Харитончик С.В., Кусяк В.А. Влияние управляющего напряжения на эксплуатационные характеристики магнитореологического демпфера автомобиля. НАУКА и ТЕХНИКА. 2024;23(5):417-426. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-5-409-416
For citation:
Le V.N., Nguyen T.H., Dam H.P., Nguyen T.K., Kharytonchyk S.V., Kusyak V.A. Control Voltage Effect on Operational Characteristics of Vehicle Magnetorheological Damper. Science & Technique. 2024;23(5):417-426. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-5-409-416