SPECIALIZAREA SISTEME DE PRODUCTIE DIGITALE [309866]

[anonimizat]: [anonimizat]

2020

[anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], toate concurând la obținerea unor caracteristici superioare și siguranță ridicată prnttru vehicul in ansamblu și pentru pasageri.

Prin acest proiect de diploma s-a [anonimizat].

Amortizorul are rolul de a atenua oscilațiile verticale ale caroseriei autovehiculului și de a micșora astfel accelerațiile la care este supus corpul conducătorului și pasagerilor. Caracteristică de amortizare exprimă dependența dintre forța de rezistență și viteza de deplasare a pistonului. Amortizoarele clasice au o caracteristică de amortizare unică.

[anonimizat] o parte, [anonimizat] o adaptare mai bună la condițiile terenului.

Partea I

Aspecte generale în contextul temei

Suspensia adaptiva a [anonimizat]. Prima data a aparut prin intermediul sistemului hidraulic de la Citroen dupa care s-a [anonimizat]. Principala caracteristică a [anonimizat] (duritate, garda la sol) nu mai pot fi controlați prin sisteme de reglaj automat. Aici se ȋncadrează toate arcurile și amortizoarele clasice acestea fiind considerate ca suspensii passive.

Suspensia reactive În această categorie includem sistemele de suspensie ce sunt capabile să controleze garda la sol în funcție de schimbările în greutate sau în forțele aerodinamice. [anonimizat], și să contracareze efectele.

[anonimizat] a sistemului semi activ o reprezinta capacitatea suspensiei de a-[anonimizat], în funcție de condițiile de drum.

Sistemul de suspensie activă are capacitatea de a-și ajusta parametrii de funcționare în mod continuu în funcție de condițiile de drum. Sistemul monitorizează constant diferiți parametri și îi reglează automat. Sistemul de suspensie active este asistat/[anonimizat], la ce distanță și cât de repede să se miște. Unitatea de calcul “ia decizii” prin intermediul informațiilor oferite de o rețea de senzori care măsoară: [anonimizat].

1.SUSPENSIA AUTOMOBILULUI. CLASIFICARE. STRATEGII DE CONTROL

1.1 Rolul suspensiei

Sistemul de suspensie a automobilului are rolul de a absorbi neregularitățile căii de rulare, de a menține în contact permanent roțile cu calea de rulare și de a oferi un bun confort pasagerilor. Suspensia automobilului realizează legătura elastică intre cadru, caroserie și punți sau direct cu roțile automobilului. În scopul pozitiv de a influența aceste proprietăți, componente semi-active sau/și active sunt introduse, care permit sistemului de suspensie să se adapteze la diferitele condiții de conducere.

Automobilul poate fi considerat ca un sistem dinamic complex iar pentru simplificare putem considera masa sa totală împărțită în două mase:

masa suspendată M

masa nesuspendată m care cuprinde roțile, elemente ale sistemului de frânare, elementele externe ale transmisiei, fuzetele, etc.

Figura 1-Reprezentare automobil

Masa suspendată este legată de cea nesuspendată prin intermediul suspensiei.

Figura 2- Reprezentare automobil la intalnire obstacol

Dacă una din roțile față întâlnește o denivelare masa nesuspendată se va ridica, în prima fază resortul se va comprima și va înmagazina energie care ulterior se transmite la masa suspendată.

Figura 3-Reprezentare automobil la depășirea obstacolului

Masa suspendată se va ridica și totodată resortul se va destinde, apoi masa suspendată recomprimă arcul și procesul descris anterior se va relua → destindere, comprimare, destindere, comprimare, etc.

Figura 4- Resort

A – B : resortul înmagazinează energie prin comprimare;

B – C : resortul restituie energia prin destindere;

C – D : masa suspendată recomprimă resortul.

Resortul se comprimă și se destinde continuu pierzând de fiecare dată puțină energie. Întoarcerea la poziția de stabilitate este de lungă durată deoarece oscilațiile se diminuează în timp.

Prin frânarea destinderii resortului se disipă energia înmagazinată în acesta. Acesta este rolul elementului amortizor.

Figura 5-Resort sub forță

Mișcării autovehiculelor rutiere este supusă sub acțiunea forțelor și momentelor externe și interne.

Forțe externe:

– forțele din suprafețele de contact ale organelor de rulare cu solul;

– rezistența aerului în mișcare relativă față de autovehicul;

– forțe de impact cu alte corpuri.

Forțe și momente interne:

– forța de inerție;

– momentul motor transmis de la sursa de energie aflată la bordul autovehiculului la organele de rulare;

– momentul de frânare dezvoltat de sistemul de frânare asupra sistemului de rulare.

Figura 6- Mișcările caroserie după cele trei axe de coordonate [1]

Clasificarea suspensiilor

În funcție de caracteristica forță-deplasare, forță-viteză, suspensiile se clasifică în:

Sisteme de suspensii pasive

Sistemele de suspensie pasivă sunt caracterizate de o lipsă totală de energie suplimentară necesară pentru funcționarea lor. Proprietățile elastice si de amortizare a acestor sisteme sunt statice și sunt caracterizate prin curba constantă: forță-deplasare, forță-viteză.

Sisteme de suspensii adaptive

Sistemele de suspensii adaptive sunt similare cu cele pasive dar sunt capabile să comute intre câteva caracteristici forță-deplasare, forță-viteză. Indiferent de ce caracteristică este selectată, direcția forței rezultante este definită de semnul (+/-) a deplasării suspensiei și a vitezei de comprimare și de destindere. Sistemele adaptive comută între diferite caracteristici forță-deplasare, forță-viteză în funcție de diferiți parametri de intrare incluzând masa vehiculului, viteza de deplasare, starea suprafeței de rulare și în unele cazuri de condițiile de conducere. Energia necesară pentru activarea unui sistem adaptiv de suspensie este în general minimă. Timpul necesar ca sistemul să răspundă noilor condiții de lucru este relativ lung. Caracteristicile forță-viteză a sistemelor de suspensie adaptive poate fi variate fie continuu într-un anumit interval sau în trepte între un număr de diferite curbe caracteristice.

Sisteme de suspensii semi-active (parțial active)

Frecvențele de comutare a sistemelor semi-active sunt mai mari decât cele ale oscilațiilor caracteristice ale roților vehiculului și corpul său. Sistemele semi-active pot trece destul de repede de la o curbă caracteristică la alta precum și in orice punct dintre cele două caracteristici și sunt dinamic realizabile.

Sisteme de suspensii active parțial încărcate

Astfel de sisteme de suspensii pun în prim-plan o componentă activă, ajustabilă care suplimentează elementele standard de arc și amortizor. Elementele active utilizate în aceste sisteme sunt de regulă pneumatice sau hidraulice. Timpul mai mare de răspuns a acestor sisteme presupune că acestea sunt folosite în paralel cu un sistem pasiv arc/amortizor pentru a compensa micile frecvențele a mișcărilor de ruliu, înclinare si deplasare pe verticală.

Sisteme de suspensii active

Sistemele de suspensii active sunt sigurele sisteme din această clasificare la care se pot aplica forțe între caroserie automobilului și roțile acestuia, forțe care sunt complet independente direcția curentă a deplasării suspensiei. Aplicare acestor forțe presupune sursă de putere externă sistemului.

O schematizare a clasificării sistemelor de suspensii în funcție de caracteristicile: forță-deplasare, forță-viteză este făcută de Daniel Fischer, Rolf Isermann în figura de mai jos.

Figura 7-Clasificarea sistemelor de suspensii în funcție de caracteristicile: forță-deplasare, forță-viteză [2]

După tipul punții,suspensiile se clasifica astfel:

suspensii cu roti dependente;

suspensii cu roti independente.

În funcție de tipul caracteristicii elastice, suspensiile se clasifică în:

suspensii cu caracteristica elastică lineară;

suspensii cu caracteristica elastică nelineară.

1.3 Clasificarea suspensiilor în functie de tipul lor

Suspensia autovehiculului este unul dintre elementele cele mai importante și căruia constructorii îi acordă o foarte mare importanță. De-a lungul timpului suspensia a suferit mai multe modificări, acum amortizoarele pot fi înlocuite cu perne de aer sau sunt hidro-pneumatice. La fel și arcurile, pe mașinile mai vechi erau montate arcuri pe foi, în prezent sunt montate bare de torsiune sau arcuri elicoidale.

Brațele și basculele sunt și ele de multe feluri, de la aranjamentul punții, pâna la felul în care fuzeta este prinsă de sașiu. Aici putem avea suspensie rigidă de mai multe tipuri, de Dion, de exemplu, un model mai vechi întâlnit la vehiculele cu transmisia montată pe puntea spate, cum e cazul lui Alfa Romeo 75. Majoritatea masinilor au suspensie rigida fixă, care face ca întreaga punte să se miște la unison, altele au suspensie independentă, care la rândul ei  este de mai multe feluri, în funcție de cum sunt organizate brațele care leagă fuzeta de sașiu.

Suspensia McPherson

Suspensia MacPhearson este un sistem de suspensie care foloseste un piston telescopic ca pivot virant superior. Este folosita intensiv pentru axul fata al masinilor modern si este denumita dupa cel care a patentat designul.

Figura 8- Suspensie McPherson

Pistonul foloseste un sistem bifurcat sau o legatura comprimata de o legatura secundara – generand un punct de montare inferior pentru axul rotii. Acest sistem de la bratul inferior inlocuieste lateral si longitudinal locasul rotii. Partea de sus a butucului este fixata rigid in partea de jos sau partea exterioara a pistonului. Linia de la montajul superior al pistonului, pana la articulatia inferioara da inclinarea axului volanului.

Pentru a fi cu adevarat de succes, pistonul MacPhearson a necesitat introducerea constructiei monocorp – deoarece necesita mult spatiu vertical si o montare rigida plus o distributie specifica a socurilor. Pistonul va face corp comun cu arcul si amortizorul (Suspensie tip Coilover). Arcul poate deasemenea avea coloana de volanatie inclusa in partea inferioara. Setarile genereaza mai mult spatiu in compartimentul motor si ofera o metoda usoara de a seta geometria suspensiei.

Avantaje

Este o alegere destul de populara din cauza simplitatii si a costului redus de fabricare.

Dezavantaje

Analiza geometrica arata ca nu permite miscarea verticala, laterala sau si-si a rotii fara modificarea unghiului de cambrare.

Nu da o manevrabilitate la fel de buna ca si suspensia dublu-bifurcata sau multi-link deoarece de mai putina libertate in schimbarea unghiului de cambrare sau a centrului de rului.

Tinde sa transmita zgomot si vibratie de la drum direct in sasiu – generand nivele ridicate de zgomot si o senzatie dura in comparatie cu sistemele dublu-bifurcate – fiind deci necesare mecanisme extra de reducere a zgomotului.

In ciuda faptului ca acest sistem de suspensie are mai multe dezavantaje decat avantaje pentru uzul curent, este in continuare folosita in masinile performante precum BMW sau Porsche.

Suspensia Double-Wishbone

O evolutie a suspensiei de mai sus, McPherson, se numeste Double-Wishbone. Numele vine de la acel os numit in engleza Wishbone, cunoscut in romaneste drept „iades”. Adica acel os in forma literei V. Adica acea forma pe care o are in general o bascula cu doua puncte de prindere pe sasiu si unul de fuzeta. Double Wishbone, spre deosebire de McPherson, are doua bascule, una inferioara, una superioara. Ceea ce ofera o aderenta sporita a rotii, inclusiv in viraje, pentru ca fuzeta se va misca doar sus-jos, nu si spre interior. Aceasta suspensie este intalnita pe diverse automobile, fiind in anii ’90 introdusa pe mai multe masini Honda, atat pe puntea fata, cat si pe puntea spate.

Suspensia MultiLink

Începand cu sfarsitul anilor 80 suspensia multi-link a inceput sa fie folosita de tot mai multi fabricanti de automobile.

Figura 9- Suspensie MultiLink

Primele masini care au folosit aceasta configuratei au fost Nissan-ul 200 SX (Silvia), Mercedes-ul 190, Infiniti Q45 si nu in ultimul rand seria 3 de la BMW.

Acest tip de suspensie este foarte greu de definit deoarece acesta este de mai multe feluri si anume are mai mult de trei brate. Aceste concepte diferite au unghiuri si conceptii foarte diferite de exemplu la BMW suspensia multi-link are forma literei Z si ofera un feeling foarte accentuat iar dimensuni sunt relativ mici.

Un alt tip este cel folosit de catre Honda Accord care este in mare o suspensie cu patru brate care are in plus si un al cincilea brat. Sistemul Quadralink al celor de la Audi are patru brate si chair daca seamana cu o suspensie cu dublu brat aceasta elimina vibratiile transmise coloanei de directie.

In comparatie este foarte dificil sa spunem ca suspensia multi-link ofera o manevrabilitate superioara celei cu dublu brat insa majoritatea masinilor supersport folosesc aceasta ultima solutie. Doar Porsche 993, 996, Nissan Skyline GT-R folosesc suspensia multi-link.

Alte modele care folosesc pe puntea spate multi-link sunt Volkswagen-ul Golf V si derivatele sale (Skoda Octavia II, Seat Leon, Audi TT, Eos si Jetta), Passat, Opel Vectra, Ford Mondeo, Volvo S60, S80 etc.[9]

1.4 Componență

Suspensia unui automobil cuprinde elemente elastice, dispozitive de ghidare, amortizoare și stabilizatoare. Elementele elastice servesc pentru micșorarea sarcinii dinamice rezultate la trecerea roților pentru neregularitățile drumului.

În același timp, elementele elastice fac ca oscilațiile caroseriei să fie suportabile de pasageri și să nu dăuneze mărfurilor care se transportă.

Elementele de ghidare transmit componentele longitudinale și transversale ale forțelor de interacțiune cu drumul, precum și momentele acestor forte, determinând cinematica roților fată de cadru sau caroserie.

Elementele de amortizare împreună cu frecarea dintre foile arcurilor amortizează oscilațiile caroseriei și ale roților, eliminând apariția fenomenului de rezonantă.

Funcțiile celor trei elemente principale ale suspensiei pot fi îndeplinite de unul și același element sau de elemente diferite.

În unele cazuri, suspensia automobilului mai conține elemente suplimentare – stabilizatoare, care au rol de a reduce înclinările laterale ale autovehiculelor în viraje.

Suspensia automobilului trebuie să îndeplinească următoarele condiții principale:

 caracteristică elastică corespunzătoare care să asigure un grad de confort satisfăcător;

 construcție simplă și rezistentă;

 amortizarea vibrațiilor caroseriei și roților;

 asigurarea cinematicii corecte a mecanismului de direcție;

 greutatea minimă;

 să transmită forțele de la caroserie la roți și de la roți la caroserie, precum și momentele reactive care apar.

Suspensia conține în principal un element suplu (resort tip lamă, elicoidal, bară de torsiune, cauciuc, gaz, aer) și un element de amortizare (amortizorul).

1.4.1 Amortizorul

Pentru amortizarea rapidă a oscilațiilor, în suspensia automobilelor moderne se montează amortizoare hidraulice. Amortizoarele pot fi folosite la ambele punți ale automobilului sau numai la puntea din față, soluție întâlnită mai ales la autocamioane.

Principiul de funcționare a amortizorului hidraulic se bazează pe transformarea energiei mecanice a oscilației în energie termică. Majoritatea amortizoarelor sunt cu dublă acțiune, lucrând în ambele sensuri: la apropierea roților de caroserie opun rezistență mică; la depărtarea roții de caroserie opun rezistență mai mare.

Amortizoarele cele mai răspândite la automobile sunt cele sub formă telescopică, clasificate în mono-tubulare și bi-tubulare, și care, la rândul lor, pot fi de mai mult; tipuri. Cele mai folosite sunt amortizoarele bi-tubulare, care în comparație cu cele mono-tubulare, au o lungime mai redusă și o durată de funcționare mai mare.

Amortizorul are rolul de a contribui la creșterea gradului de confort și de securitate a vehiculului prin atenuarea mișcării maselor suspendate și nesuspendate.

Efectul de amortizare este direct proporțional cu viteza de deplasare a pistonului din interiorul amortizorului. În cazul deplasărilor lente ale maselor vehiculului amortizorul lucrează puțin iar rezistența sa este scăzută. Dacă mișcarea este rapidă amortizorul opune o puternică rezistență.

Sub efectul unei solicitări rapide pistonul comprimă brutal uleiul care se opune deplasării sale și care va fi obligat să treacă printr-un orificiu calibrat. Viteza de trecere este funcție de tarajul orificiului și de diferența de presiune dintre cele două camere ale amortizorului.

Figura 10-Elementele componente ale amortizorului, principiul de funcționare [3]

1 – corp cilindric; 2 – piston; 3 – supape (destindere, comprimare); 4 – tijă; 5 – garnitură; 6 – piston flotant; 7 – cameră de volum variabil; 8 – protector; 9- valve; 10 – resort; 11 – ulei.

Figura 11-Secțiune longitudinală amortizor bi-tubular și monotubular [4]

Rezistența opusă de amortizor pe cursa de comprimare este inferioară celei corespunzătoare cursei de destindere (avem taraje diferite la cele două supape uni-sens).

1.4.2 Elementele elastice ale suspensiei

Scopul elementelor elastice ale suspensiei este de a filtra neregularitățile căii de rulare prin acumulare de energie care va fi restituită ulterior.

Elementele elastice ale suspensiei întâlnite la automobile sunt:

arcurile în foi,

arcurile elicoidale,

barele de torsiune,

elementele elastice pneumatice și hidropneumatice.

Elementele componente ale unui arc în foi sunt reprezentate în figura 12. Foaia principală a arcului are capetele îndoite în formă de ochiuri în care se introduc bucșe din bronz sau inele din cauciuc, prin intermediul cărora se fixează de partea suspendată a automobilului. Celelalte foi se numesc foi secundare și sunt strânse cu bulonul central de foaia principală.

Figura 12-Arcul in foi [5]

Bridele nu dau posibilitatea foilor de arc să se deplaseze lateral una față de alta. Se întâlnesc și arcuri cu două foi principale, la care ochiul primei foi principale este dublat de a doua foaie principală.

Pentru a micșora tensiunile ce apar în foaia principală, foile arcului sunt executate cu raze de curbură diferite, din ce în ce mai mici (springuite), iar la strângerea lor, cu bulonul central, apare o pretensionare a foii principale, care își va micșora raza de curbură.

Frecarea care ia naștere între foile arcului contribuie la amortizarea oscilațiilor automobilului. Frecarea între foi fiind mare, arcul este prea rigid și pentru a i se mări elasticitatea la montare, foile sunt unse cu unsoare consistentă grafitată. Prinderea arcului de cadru se poate face în mai multe feluri. Arcurile pot fi dispuse longitudinal sau transversal pe cadru.

Un avantaj al suspensiei cu arcuri în foi îl constituie faptul că, pe lângă forțele verticale, poate prelua și forțele orizontale.

Arcurile elicoidale se execută din bare de oțel înfășurate după o elice. La acest tip de arcuri, nu apare frecarea, ca urmare, suspensia cu astfel de arcuri necesită folosirea unor amortizoare mai puternice. De asemenea, aceste arcuri preiau numai sarcini ce lucrează în lungul axei lor și din această cauză la o suspensie cu astfel de arcuri se prevăd dispozitive de ghidare.

Figura 13-Arc elicoidal, a) cu rigiditate fixă, b) cu rigiditate variabilă [3]

Sub efectul sarcinii spirele se apropie una de alta conservând intervale identice între acestea ( rigiditate fixă ). La resortul cu rigiditate variabilă se asigură progresivitatea durității suspensiei odată cu creșterea încărcării.

Suspensiile ce folosesc ca element elastic barele de torsiune au început să se utilizeze la un număr din ce în ce mai mare de autoturisme și la unele autobuze. Arcul bară de torsiune este format dintr-o bară de secțiune circulară sau dreptunghiulară; mai multe bare cu secțiune circulară; din lamele suprapuse.

Figura 14-Arcuri bara de torsiune [5]

Barele de torsiune sunt fixate cu un capăt de brațe, iar cu celălalt de caroserie. Ele sunt dispuse transversal, dar pot fi dispuse și longitudinal.

Avantajele barelor de torsiune sunt: consum redus de metal, posibilitatea de reglare a poziției suspensiei, spațiu redus pentru montaj, elasticitate progresivă.

Un dezavantaj al suspensiei cu bare de torsiune îl constituie faptul că prezintă condiții tehnologice mai grele pentru fabricație.

Bara se torsionează sub efectul sarcinii în special în zona centrală.

Resortul pneumatic asigură legătura dintre punte și șasiu Amortizarea este asigurată prin presiunea pneumatică interioară

Figura 15-Resort pneumatic [1]

Pentru situația în care elementul devine neetanș la interior se află un element din cauciuc (tampon) ce limitează dezbaterea punții. Odată cu creșterea sarcinii crește și presiunea din interiorul elementului suspensia devenind mai dură. Totodată se poate conserva asieta vehiculului până la sarcini de 60% din sarcina maximă.

1.5. Repere privind dezvoltările tehnologice în domeniul temei de proiect

Cu senzori corespunzatori se pot asigura circuite de reglaj automat complexe de poziție, viteză și forță. Pentru aceasta categorie de configurații, semnalele care provin de la mai multi senzori, sunt prelucrate într-un sistem de reglare electronic complex (regulator adaptiv) așa cum este prezentat în figura 16.

Figura 16- Reglarea adaptivă a unei axe hidraulice liniare

Dacă se consideră transmiterea de semnale în ambele sensuri – de la și spre motor – se realizează pasul spre sistemele inteligente (autoadaptive).

Soluțiile constructive pentru axele hidraulice sunt întotdeauna modulare. Sistemul modular constă din motor, dispozitiv de poziționare (distribuitor proporțional), senzori și regulator electronic. Ca și soluție constructivă, motorul hidraulic liniar poate fi cu tijă bilaterală sau unilaterală caz în care acesta are raportul ariilor de: = 0.5. Deasemenea pentru a reduce la minim frecările între piesele aflate în mișcare relativă, se adoptă soluții speciale de lăgăruire și etanșare astfel încat rezistența la deplasare să fie independentă de viteză iar efectul de Stick- Slip sa fie eliminat. În cazul debitelor mari, sau a unor cerinte complexe de reglaj, functia de poziționare o pot realiza mai multe distribuitoare pilotate (cu cartușe) de tipul droselului proporțional pilotat.

Distribuitoarele proporționale sau servodistribuitoarele, utilizate pentru comanda motoarelor hidraulice, sunt combinații sub forma de punți si semipunți de rezistențe hidraulice reglabile acționate de actuatori electromecanici proporționali, special proiectați pentru acest gen de aplicații.

Figura 17- Distribuitor proporțional utilizat pentru comanda unui motor hidraulic liniar

Pentru măsurarea poziției pistonului (tijei) la motoarele hidtaulice liniare din componența axelor hidraulice se utilizează tot mai frecvent traductorul de deplasare cu ultrasunete prezentat in figura 19. Funcționarea lui se bazeaza pe măsurarea electrica a timpului de propagare a unei unde ultrasonice între doua puncte ale unui ghid de unda magnetostrictiv. Acesta din urmă constă dintr-o conductă realizată dintr-un material feromagnetic cu proprietați magnetostrictive, introdusa, la randul ei, într-o teavă din oțel superior pentru protectie împotriva mediului hidraulic. In lungul axei conductei este plasat un conductor de cupru. La unul din capetele ghidului de unda se găsesc emițătorul și receptorul impulsurilor, iar la celălalt capăt, elementele de amortizare. Rolul capătului mobil de poziționare este îndeplinit de un magnet permanent mobil solidar cu tija amortizorului.

Figura 18- Schema bloc a traductorului de deplasare magnetosonic

La emisia unui impuls electric de mare intensitate la un capăt al conductorului de cupru, rezulta un cîmp magnetic cu repartiție circulara de-a lungul conductorului. Acest câmp se suprapune peste câmpul local al magnetului permanent, generând împreuna un câmp magnetic rezultant cu distribuție elicoidală. Pe durata impulsului electric, câmpul rezultant produce un efect de torsiune în materialul magnetosonic al ghidului de unda, determinând apariția unui impuls ultrasonic, care se propaga cu o viteză de aproximativ 2800 m/s spre cele doua capete ale ghidului de undă. La un capăt al acestuia impulsul ultrasonic este amortizat până la zero, iar la celălalt capăt este convertit în impuls electric (cu ajutorul unui transformator Villary). Acest impuls electric final are o anumită întârziere în raport cu impulsul electric emis inițial. Prelucrat electronic și codificat numeric adecvat, timpul de întârziere între cele două impulsuri electrice devine o măsură a distanței dintre magnetul permanent și reperul fix al traductorului.

Avantajul esențial al procedeului de măsurare ultrasonic al deplasărilor constă în precizia foarte bună de măsurare a distanțelor lungi și viteza de operare deosebit de ridicată.

Tabelul 1- Caracteristicile principalelor tipuri de traductoare de pozitie

În tabelul 1 sunt prezentate comparativ principalele caracteristici ale traductoarelor utilizate frecvent în construcția axelor hidraulice.

2. PLANIFICAREA PROIECTULUI

2.1. Probleme de rezolvat

În cadrul acestei lucrări trebuie automatizată o suspensie hidraulica pentru autoturisme din grupul VAG.

În realizarea suspensiei adaptive am luat în considerare cerințele următoare:

să suporte 1500 kg;

să nu fie necesar modificarea întregii suspensii;

costuri cât mai reduse;

gabarit redus;

să conțina piese standardizate și un design cât mai simplu;

Figura 19- Suspensia MacPherson folosită pe scară largă la vehiculele moderne

Figura 20- Puntea față a unui Porsche Panamera cu suspensie adaptivă pe aer

2.2. Metodologia de lucru

2.2.1. Traseul de parcurs

Figura 21- Metodologia 6sigma

În cazul Metodologiei DMAIC, aferentă Lean 6 Sigma, fazele sunt:

– Definirea – reprezintă definirea problemei, a modului în care este afectat clientul, dar și a

obiectivelor de reducere a acestei insatisfacții.

– Măsurarea – reprezinta măsurarea oricărui indicator pe care-l considerăm suficient de relevant pentru problema pe care o studiem: aici orice simptom poate fi luat înconsiderare.

– Analiza – reprezintă analiza cauzelor problemei, scopul fiind analiza cauzei rădăcină.

– Îmbunătățirea – este bazată pe identificarea cauzei rădăcină și pe izolarea acesteia, se

poate în sfârșit trece la reducerea sau eradicarea problemei, nu la ameliorarea problemei, așa cum auzim adesea.

– Controlul / menținerea sub control – odată implementată acțiunea corectivă, efortul final

este focalizat pe menținerea nivelului competitiv atins. [6]

Dezvoltarea de produs reprezintă inovarea și dezvoltarea noilor produse care sunt esențiale pentru multe companii, pentru a susține creșterea viitoare a veniturilor și uneori chiar pentru supraviețuirea pe piață. Procesul de dezvoltare produselor este și unul dintre procesele incluse în sistemele de management al ciclului de viață al produsului.

Aceasta cuprinde un număr mare de subiecte și solicitări într-o firmă, de exemplu:

– formularea strategiei;

– colaborarea între echipele implicate;

– planificarea sistematică;

– monitorizarea și controlul întregului proces de dezvoltare.

Metodologia Six Sigma se concentreză pe eliminarea tuturor erorilor din procesele de fabricație și de servicii , luând proiectul la un nivel aproape fără de erori . În termen scurt , în cazul în care procesul de operează cu Six Sigma, apoi pe termen lung , nivelurile de defecte va fi sub 3.4 defecte la milion de soluții ( DPMO ). Prin urmare, nivelul de calitate este foarte mare. În metodologia six sigma , nemulțumirea clienților este considerată a fi o gravă eroare care împiedică calitatea proceselor de afaceri .

Aspectele de inginerie ale procesului care urmează să fie proiectate, prin urmare, clientul găsește o creștere semnificativă în produs sau eficiența serviciului. Pentru a atinge acest lucru, metodologia six sigma folosește instrumente specializate, cum ar fi implementarea în funcție de calitate, de proiectare a experimentelor DOE, TRIZ și metodele Taguchi.

Define – Definirea designului sau obiectivele proiectului care îndeplinesc cerințele clientului (VOC), analiza și nevoile de afaceri.

Measure – Măsoară și a identifică factorii critici calității ( CTQs ) , nevoile clienților, riscurile și potențialii concurenți.

Analyze – Analiza proiectării procesului, în scopul de a reproiecta pentru satisfacerea nevoilor clienților.

Design – Proiectarea procesului , astfel încât să îndeplinească cerințele clientului.

Verify – Verificarea performanțelor de proiectare și indeplinire a nevoilor clienților. [7]

2.2.2. Teoriile, metodele și instrumentele utilizate

Pentru proiectarea si modelarea suspensiei, am folosit softul SolidWorks, un soft utilizat pentru proiectarea asistata de calculator.

Proiectarea asistata de calculator s-a dezvoltat pentru a raspunde la problema materializării unui model geometric existent pe plansele proiectatului. Primul pas in proiectarea asistata de calculator este transpunerea in calculator a modelului geometric dorit folosit un soft specializat. Pe piata exista multe soft-uri care ajuta la realizarea acestei etape, depinde de mai multi factori alegerea solutiei optime.

Analizând soluțiile CAD propuse de diferite firme (AutoCAD Inventor, SolidEdge, SolidWorks, ProENGINEER, CATIA, etc.), se observa că toate au la bază un modelor geometric 3D peste care s-au adăugat sau se pot adăuga aplicații care permit exploatarea modelului realizat. Aplicațiile care exploatează modelul geometric pot fi independente sau integrate aplicației de bază.

Figura 22 Captura din softul SolidWorks

2.2.3. Tehnologiile, experimentele, testele utilizate

Metoda Elementelor finite (MEF) sau Analiza cu Element Finit (FEA) are la bază

conceptual construirii unor obiecte complexe cu ajutorul unor elemente simple sau a devizării unor

obiecte complexe în piese mici ușor manipulabile.

Exemple:

– construcții

– aproximarea ariei unui cerc

– aria unui singur triunghi

Aplicații ale acestui concept simplu pot fi găsite cu ușurință în viața reală și în special în inginerie.

Metoda elementelor finite are la bază alegerea unor funcții de aproximare pentru rezolvarea ecuațiilor diferențiale cu derivate parțiale. Modelarea cu elemente finite este utilizată în diferite domenii pentru rezolvarea problemelor de analiză statică sau dinamică cum ar fi:

– mecanica solidului deformabil;

– electromagnetism;

– mecanica fluidelor;

– biomecanică;

Pentru o analiză cu elemente finite a unei structuri, principala etapă o constituie elaborarea

modelului de calcul al structurii respective. Pentru trecerea de la structura reală la modelul ei de

calcul nu există algoritmi și metode generale care să asigure elaborarea unui model unic, care să

aproximeze cu o eroare rezonabilă structura care urmează sa fie analizată. [8]

Figura 23 Analiza pentru element finit

Partea a II-a

Contribuții la tema proiectului

3. DEZVOLTARE CONCEPT

In urma documentării făcute, a analizei soluțiilor elaborate de diferiți producători a rezultat soluția proprie care va fi prezentată

3.1. Partea mecano-hidraulică a suspensiei adaptive

Amortizorul telescopic ce face obiectul prezentului proiect funcționează be baza schemei prezentată mai jos.

Figura 24- Schema hidraulică a amortizorului adaptiv.

După cum se observă ȋn schemă, este vorba de un amortizor telescopic căruia i se atașeaza o serie de aparate hidraulice cu scopul de a se putea regla gradul de amortizare. Aceste aparate, din componența amortizorului adaptiv sunt:

Ss-1. -Supapa de sens, poziționată ȋn pistonul amortizorului;

Ss-2. -Supapa de sens, poziționată la baza amortizorului;

EMP. -Drosel proporțional, poziționat perpendicular pe amortizor;

Acc. -Acumulator, materializat ȋntre peretele exterior și cel intermediar al amortizorului;

3.1.1. Descrierea funcționării

Conform schemei prezentate in figura 24, atunci când tija amortizorului coboara (roata trece peste o ȋnălțare) uleiul din camera inferioară este evacuat, prin supapa de sens Ss-1 spre camera superioară. Deoarece volumul camerei superioare este mai mic, datorită tijei, surplusul de ulei trece spre acumulatorul Acc dar cu debit controlat cu ajutorul regulatorului de debit proporțional EMP. Prin controlul acestui debit se regleaza gradul de amortizare. Cu cât curentul aplicat electromagnetului proporțional este mai mare cu atât amortizarea este mai „rigidă”.

Atunci când tija amortizorului iese (roata intră ȋntr-o groapă) uleiul iese din camera superioară a telescopului trece prin secțiunea controlată de regulatorul de debit proporțional EMP , debitul acestuia se insumează cu debitul de completare furnizat de acumulatorul Acc și trece prin supapa de sens Ss-2 apoi ajunge in camera inferioară. Si pentru acest sens de deplasare controlul gradului de amortizare este asigurat de regulatorul de debit proporțional EMP in acelasi mod ca ȋn cazul de mai sus.

Diagramele din figura 25 sunt sugestive și vin ȋn completarea descrierii modului de funcționare:

a). b).

Figura 25 Forța de amortizare în funcție de viteza pistonului amortizorului (a) și curentul aplicat regulatorului de debit EMP (b) [10]

3.1.2. Dimensionarea cilindrului hidraulic al amortizorului

Se porneste de la următoarea premiză:

Se ia ȋn considerare un autoturism de dimensiuni medii cu o masă de 1400 kg, având un centru de greutate la mijlocul distanței dintre punți. In echilibru, fiecare suspensie suportă o masa de 350 kg

Amortizorul suspensiei este, de fapt, un cilindru hidraulic cu tijă unilaterală, așa cum este rfeprezentat ȋn figura de mai jos:

Figura 26 Cilindrul hidraulic al amortizorului

viteza pistonului cind tija iese:

; (3.1)

b. viteza pistonului când tija intră:

; (3.2)

c. forta de impingere (tija iese):

; (3.3)

d. forta de tragere (tija intra):

; (3.4)

unde:

– este aria mare a pistonului: ;

– este aria inelară a pistonului: ;

Pentru cazul nostru se consideră că: p1 =p2

Pornind de la următoarele elemente geometrice:

D = 50 mm

d = 20 mm

F = 350 daN

Utilizând ecuația 3.4 rezultă:

;

Iar

Se determină A1 și A2:

=19.6 cm2

Iar,

A2 = 9,4 cm2

De aici rezultă: p = 36 daN/cm2

Aceasta este presiunea la care trebuie menținut uleiul din acumulatorul amortizorului.

3.1.3. Dimensionarea droselului proporțional (EMP)

Dupa cum se cunoaste 3, energia hidraulică, definită prin presiune și debit, poate fi comandată prin modificarea marimii unor rezistente hidraulice. Acestea reprezinta, din punct de vedere fizic, un element care se opune parcurgerii sale de catre fluid, transformand o parte din energia potentiala a acestuia în energie cinetica si energie termica.

Analog cu electrotehnica, rezistenta hidraulica este marimea momentana a raportului dintre variatia diferentei de presiune si a debitului:

(3.5)

Rezistentele hidraulice cel mai frecvent utilizate pentru realizarea de aparate hidraulice proportionale sunt cele de tip diafragma, reglabile, cu sertar cilindric. În figura 1.1 este reprezentata o asemenea rezistenta, la care modificarea sectiunii de trecere se poate realiza în mod continuu prin intermediul unui electromagnet proportional. Debitul care parcurge traseul AB, pe care se afla rezistenta hidraulica R – de tip diafragma – de arie: S=dy, este dat de relatia:

(3.6)

unde: – este coeficientul de debit, – densitatea fluidului, pi – presiunea la

intrarea în rezistenta, pe – presiunea la iesirea din rezistenta, iar S este sectiunea de trecere.

Figura 27 Rezistenta hidraulică variabilă

Debitul este proportional cu aria S a sectiunii rezistenței numai dacă coeficientul și diferenta de presiune pi – pe sunt constante.

Coeficientul este constant numai daca curgerea prin rezistenta are caracter turbulent. Valoarea critica a cifrei Reynolds la care se produce tranzitia de la curgerea laminara la cea turbulenta este, insa, dependenta de geometria particulara a rezistentei hidraulice22, 94. Acest criteriu este esential la dimensionarea rezistentelor hidraulice, deoarece, prin nerespectarea lui, debitul va depinde si de marimea si, deci, nu va mai fi proportional cu deplasarea de comanda y. Se recomanda, pentru cazurile în care nu se cunoaste valoarea lui Re critic pentru rezistenta aleasa, adoptarea criteriului ca cea mai mare arie a sectunii de trecere sa constituie a zecea parte din aria sectiunii traseului hidraulic dinainte si de dupa rezistenta 14.

Se defineste debitul nominal, ca fiind debitul care parcurge rezistenta atunci cand aria ei este maxima, producandu-se caderea de presiune p=pi (daca pe=0) de o valoare impusa. Aceasta valoare în cazul servodistribuitoarelor este, de regula, 35 bar/muchie, iar în cazul distribuitoarelor proportionale de 5, 10 sau 35 bar/muchie. Alegerea acestei diferente de presiune se face în functie de performantele dinamice ale rezistentei în cauza (timpul de raspuns în debit la o variatie treapta a sectiunii). Este cunoscut ca cu cat aceasta diferenta este mai mare, timpul amintit este mai scurt:

(3.7)

Limitarea superioara a caderii de presiune, in cazul servodistribuitoarelor este determinata de presiunea de cavitatie (presiunea la care apare fenomenul de separare a gazelor dizolvate în lichid). În aceasta situatie, la o depasire a acestei presiuni, se produce o implozie a bulelor, însotita de zgomot si de deteriorari ale suprafetelor rezistentei hidraulice 19.

Cum: – forta F dezvoltata de electromagnetul proportional este proportionala cu curentul I de alimentare a bobinei:

F = c1.I ; (3.8)

– deplasarea y a sertarului de comanda depinde de forta F si de rigiditatea arcului, ka :

y = F/ka ; (3.9)

– aria sectiunii de strangulare este proportionala cu deplasarea y:

S = .d.y (3.10)

– debitul Q, în ipoteza ca p = constant si = constant este proportional cu aria S (vezi rel. 1.2), rezulta:

Q = c2.I (3.11)

unde c1 si c2 sunt constante.

De aici viteza unui motor hidraulic liniar este:

v = Q/A = c3 .I (3.12)

unde A este aria pistonului motorului liniar, iar c3 si c4 – constante.

3.1.4. Dinamica unui sistem elastic cu un singur grad de libertate de tip:masă- arc-amortizor

Suspensia unui vehicul este reprezentată, schematic, ȋn figura de mai jos.

Se consideră un sistem elastic (figura 28) solicitat cu o forță statică și una dinamică.

Figura 28- Sistem elastic de tip masă-arc-amortizor

Pentru aceasta este valabilă ecuația diferențială, (ecuația de echilibru de forțe):

; (3.13)

ceea ce corespunde, unei comportări proporționale cu ȋntârziere de ordinul 2 (PT2) .

Funcția imagine a ecuației (3.1) este:

; (3.14)

Unde: F(s) este imaginea operațională a lui F(t)< X(s) – imaginea operațională a deformării x(t).

Funcția frecvențială corespunzqtoare este:

(3.15)

care reprezintă tocmai cedarea relativă dinamică (inversul rigidității dinamice).

Fiind cunoscut că frecvența proprie a sistemului neamortizat (frecvența naturală) este:

(3.16)

și că, introducând noțiunea de raport de amortizare: , unde este coeficientul de amortizare critic, rezultă, după ȋmpărțirea membrului drept al funcției (3.3.), cu k,

(3.17)

Dar ;i unde ȋnmulțind și ȋmpărțind cu k mărimea de sub radical rezultă:

, (3.18)

de unde rezultă: .

Teoretic, pentru un oscilator cu o singură masă, există trei frecvențe care definesc sistemul din punct de vedere dinamic, și anume:

, frecvența proprie (naturală) a sistemului neamortizat,

, frecvența proprie a sistemului amortizat,

, frecvența de rezonanță.

La această frecvență, de rezonanță, ȋn cazul vibrațiilor forțate, se obține creșterea maximă a amplitudinii iar acest lucru trebuie evitat ȋn situații reale.

De toate aceste lucruri trebuie să se țină cont atunci când se proiectează un amortizor auto.

Aici:

– este constanta arcului

m – este masa preluat suspensie

δ – este factorul de amortizare

Ȋn cazul prezentului proiect acest factor de amortizare este reglabil cu ajutorul droselului proporțional EMP (vezi figura 24.)

3.1.5. Reglarea pe nă

optim la diferite condiții de drum este important să se permită ajustarea ȋnălțimii față de sol a vehiculului.

Dacă automobilul rulează pe un drum cu denivelări ajustarea suspensiei se face astfel: se se reglează amortizorul telescopic la un regim “moale” adică un factor de amortizare (δ) redus

Δ = 0,25÷0,35

La acest regim de amortizare este necesar să se regleze o gardă mai ridicată pentru ca roțile automobilului să poată executa mișcări pe verticală de amplitudine mai mare.

Modificarea gărzii la sol pentru toate cele patru roti, este asigurată, conform figurii 3.6 de circuitul hidraulic compus din pompa (P), ventilul limitator de presiune (VP) și distribuitorul (EM).

Dacă automobilul rulează pe un drum asfaltat și se deplasează cu viteză mare trebuie ajustată și suspensia acestor condiții și anume: se coboară garda la sol oprind alimentarea electromasgnetului distribuitorului EM și se crește rigiditatea amortizoarelor telescopice prin creșterea valorii curentului pe electromagnetul droselului proportional EMP.

Figura 29- Schema hidraulică pentru reglarea pe ȋnălțime

3.1.6. Echipamentul electronic și de reglaj automat

Sistemele dinamice de control al suspensiei oferă trei avantaje principale:

1. confortul la rulare poate fi mărit prin adaptarea factorului de amortizare a suspensiei pentru a se potrivi abaterilor de la suprafața drumului, de exemplu, prin modificarea amortizării pe drumuri accidentate folosind în construcția amortizoarelor valve variabile (EMP).

2. manevrabilitatea autovehicolului și siguranța pasagerilor pot fi îmbunătățite prin menținerea pneului tot timpul in contact cu calea de rulare (alegerea unui factor de amortizare optim).

3. manevrabilitatea automobilului poate fi mai puțin dependentă de condițiile de încărcare a vehiculului, prin intermediul unui sistem de reglare a asietei.

La un sistem de suspensie pasivă este necesar să se facă întotdeauna un compromis între confort și siguranță pe când amortizoarele controlate electronic elimină acest dezavantaj prin ajustarea continuă a factorului de amortizare în conformitate cu condițiile carosabilului si modul de conducere la momentul respectiv.

Deciziile privind optimizarea funcționării suspensiei adaptive se iau de catre unitatea de calcul dedicata suspensiei luandu-se in considerare următoarele informații primite de la senzori: viteza vehiculului, viteza de accelerație laterală, viteza unghiulară de virare, turația motorului, presiunea de frânare, accelerația normală (puntea față si puntea spate), sistemul ABS. In funcție de aceste informații și pe baza softului specific implementat, calculatorul suspensiei ajustează în mod optim curentul transmis către actuatorii (electromagneții) amortizoarelor.

Figura 30 Elementrle componente ale unui echipament electronic pentru suspensia adaptivă [11]

Componența echipamentului electronic, (semnificația numerotărilor de mai sus):

Unitatea de calcul ECU (Electronic Control Unit) care care gestionează suspensia adaptivă funcționează ȋn modul următor:

senzor de accelerație longitudinală;

senzor unghi volan

senzor de accelerație transversal

senzor ce măsoară încărcătura pusă pe vehicul

Aceste elemente se regăsesc și ȋn schema electronică ce va fi prezentată și descrisă ȋntr-un capitol ulterior.

Prin termenul variabil respectiv amortizare reglată electronic se înțeleg dezvoltări constructive care realizează îmbunătățirea certă a siguranței traficului din circulația rutieră și a confortului. Adaptarea necesară, respectiv satisfacerea situațiilor de circulație, a forțelor de amortizare (starea carosabilului, maniera de conducere, încărcătura autoturismului) se asigură cu aceste sisteme. Ofertele de pe piață sunt adaptate respectiv integrate pe amortizoare telescopice bitubulare cu gaz, iar în unele cazuri particulare se folosesc și amortizoare telescopice monotubulare sau hidropneumatice.

Figura 31 Componența unui sistem de control – soluția BOGE

Ȋn figura 30, avem următoarele notații:

1 – sistemul de senzori (viteza de deplasare, accelerația, unghiul de bracare, încărcătura, temperatura, frânarea etc.);

2 – blocul electronic (modul de evaluare logică și acționare a electro-valvelor);

3 – modulul de deservire (posibilitatea de acționare manuală);

4 – control (martori optici în cazul avariilor).

3.1.7. Electromagnetul proporțional

Acest tip de actuator face parte din clasa convertoarelor cu reluctanta, fiind caracterizat printr-o forta de natura electromagnetica ce rezulta din variatia inductantei proprii a unei sau mai multe bobine fixe asociate unui circuit magnetic deformabil. El reprezinta, in fapt, un electromagnet de curent continuu, avand armatura cilindrica culisanta si circuit magnetic cu geometrie foarte studiata a intrefierurilor si cu zone feromagnetice de saturatie provocata. Printr-o asemenea structura magnetica particulara se urmareste ajustarea caracteristicii statice, astfel incit, spre deosebire de electromagnetii conventionali, forta dezvoltata de electromagnetul proportional sa fie:

– constanta la variatia pozitiei armaturii mobile, corespunzatoare domeniului de lucru al armaturii mobile;

– proportionala cu intensitatea curentului continuu ce parcurge bobina de excitatie;

– de valoare cit mai mare intr-un volum limitat;

Pentru obtinerea unei caracteristici convenabile de forta a electromagnetului proportional, se intervine simultan asupra geometriei de detaliu si a nivelului de saturatie a circuitului magnetic. În figura 32 se prezinta o sectiune plan meridiana printr-un electromagnet proportional cu o singura bobina de excitatie

Circuitul magnetic cu geometrie cilindrica este constituit din armatura exterioara 1, armatura fixa (opritorul) 5, bucsa de ghidare 2 si armatura mobila 3, toate confectionate din material fero-magnetic. Fluxul magnetic prin acest circuit cu permeabilitate ridicata este generat de solenatia bobinei de excitatie 4.

Figura 32 Electromagnet proportional- sectiune

Miscarea armaturii mobile este transmisa prin tija nemagnetica 6. Intrefierul (principal) axial 8 dintre suprafetele frontale ale celor doua armaturi cilindrice si saiba din material nemagnetic 7 delimiteaza cursa utila a armaturii mobile. Inelul nemagnetic (de alama) 9 montat intr-un alezaj conic pe bucsa de ghidare asigura, pe de o parte modularea permeantelor in intrefier, iar pe de alta parte independenta de pozitia armaturii mobile a gradului de saturatie a zonelor feromagnetice adiacente, de sectiune variabila, ale bucsei de ghidare.

3.1.8. Proiectarea părții electrice-electronice

Figura 34 prezinta constructia de principiu a unui circuit de reglare automată, din care rezultă și noțiunile de bază:

Figura 33- Schema de principiu a unui circuit de reglare automată

Dacă, de exemplu, se dorește reglarea automată pentru deplasarea unui suport antrenat de către un motor hidraulic, comandat de către un drosel proporțional, totalitatea acestora constituie calea de reglare, asupra căreia poate acționa o mărime de perturbație variabilă ȋn timpul deplasării, atunci mărimea de reglare este mărimea deplasării x a suportului (figura 34). Această mărime este “citită” in mod continuu de catre un senzor de pozitie al carui semnal electric va fi comparat, intr-un circuit sumator , cu un alt semnal electric, de marime programabila, numit marime de conducere. Comparatorul formează diferența celor doua semnale, iar mărimea rezultată, numită abatere de reglaj ar, actionează, prin intermediul distribuitorului proporțional, ȋn sensul anularii diferentei dintre marimile mentionate.

Figura 34- Sistem hidraulic de reglaj automat realizat cu motor hidraulic liniar

Cu senzori corespunzatori se pot asigura circuite de reglaj automat complexe de poziție, viteză și forța. Performantele senzorilor au un rol deosebit ȋn realizarea reglajului automat. Cei mai răspandiți senzori pentru aplicațiile de acest tip sunt cei de poziție și de presiune. Este valabil că precizia pe care o are suspensia hidraulică nu poate fi mai mare decât precizia care se raportează la valoarea maximă a mărimii, deci, precizia relativă a sezorului scade cu creșterea lungimii suspensiei.

Pentru cazurile unor cicluri de mișcare simple se folosesc circuite cu componente analogice discrete (figura 32). Dacă sunt necesare cicluri de mișcare complexe, comanda se poate realiza numai cu procesoare programabile ȋn al caror software se memorează ȋntregul ciclu de mișcare.

Figura 35- Regulator electronic pentru actionarea

droselului suspensiei [10]

3.2 Cerinte

În acest capitol s-a relizat dezvoltarea de concept pentru suspensia hidraulică adaptivă pentru automobile din grupul VAG. Suspensia se poate impementa pentru mașini din clasa entry level.

Prima etapă reprezintă ierarhizarea cerințelor și transformarea lor în cerințe tehnice. În tabelul 2 este reprezentată lista cerințelor.

Tabelul 2- Cerințe

3.3 Detaliere concept final

În cadrul acestei lucrări trebuie conceput un model de suspensie hidraulică adaptivă care să se poată instala pe masiniile din grupul VAG prin care să se poata ajusta garda la sol și ajustarea gradului de confort adică rigiditatea suspensiei. Suspensia are în componență câteva piese standardizate. Mai jos am prezentat toate părțiile componente ale suspensiei adaptive. În figura 35 avem prezentată întreaga suspensie urmând ca mai jos sa explic fiecare componentă în parte.

Figura 36- Suspensie adaptivă

Figura 37- Secțiune suspensie

Prima componentă a suspensie o constituie carcasa exterioară care la bază se prinde brațul mașinii, carcasa este prezentată în figura 37.

Figura 38- Carcasă

În figura 38 avem prezentată carcasa interioară pe care culisează pistonul. Carcasă care prezintă cateva găuri la baza care asigura fluxul uleiului, tot la bază este prezenta si o valvă.

Figura 39- Carcasă interioară

Urmatoarea piesă a suspensiei este tija amortizorului care la capatul de jos are fixat un distantier pe care este fixat un inel magnetic, peste distanțier avem prezentă cămașa care are 2 canale pe care se fixează oring-uri pentru a oferi etanșietate, cămașa mai prezintă 2 găuri unde avem 2 valve prin care circulă uleiul, toate componentele sunt fixate pe tija cu o piulita M20.

Figura 40- Tijă cu componente

Tija mai sus amintită prezintă o gaura de Ø10 [mm] adânca de 200 [mm] în care culisează traductorul care cu ajutorul inelului magnetic citește poziția tijei. Traductorul are tija de Ø8 [mm] cu o lungime de 158 [mm]. Traductorul este prezentat în figura 40.

Figura 41- Traductor de poziție

Figura 42- Traductor

Pe partea de comandă mai avem distribuitorul hidraulic care comanda pozitia tijei implicit garda la sol și gradul de confort respective rigiditate. În capătul distribuitorului avem capacul care asigura etanșietate. Distribuitorul este prezentat în figura 42 și 43.

Figura 43- Distribuitor

Figura 44- Secțiune distribuitor

În figura 44 si 45 avem prezentat capcul care etansează tot sistemul, pe exterior avem prezent un oring, iar pe interior unde culiseaz-ă tija avem prezent un semering.

Figura 45- Capac

Figura 46- Secțiune capac

ANALIZĂ CU ELMENT FINIT A PIESELOR INTENS SOLICITATE

Metoda Elementelor finite (MEF) sau Analiza cu Element Finit (FEA) are la bază conceptual construirii unor obiecte complexe cu ajutorul unor elemente simple sau a devizării unor obiecte complexe în piese mici ușor manipulabile.

În următoarele rânduri avem o simulare pentru o tijă care este supusă unei forte de 15000 N. Tijă care este proiectată conform cerinței și face fată fortei la care este supusă.

CONCLUZII

Încă de la apariția primelor autovehicule, odată cu conștientizarea importantei acestora, sub aspect economic și social, au fost formulate și primele cerințe privind asigurarea confortului. De atunci, între constructorii de autovehicule s-a născut o competiție acerbă care a avut ca rezultat perfecționarea autovehiculelor (și a caracteristicilor funcționale ale suspensiei în particular) cu scopul de a-și asigura prezența dominantă pe piață.

Dintre toate sistemele ce intră în compunerea autovehiculelor se poate spune ca sistemul de suspensie a avut o evoluție permanentă, constructiva si funcțională, ce s-a menținut în tandem cu a autovehiculului în ansamblu său. Aceasta remarca are la baza observația că, încă de la primele tipuri de autovehicule, echipate cu sisteme de suspensie rudimentare si cu caracteristici mai mult decât precare, cerințele privind ridicarea performantelor, sub aspect dinamic sau al reducerii consumului de combustibil, de exemplu, au fost dublate de cerințe (uneori chiar necesitați) vizând îmbunătățirea caracteristicilor suspensiei.

După cum s-a arătat, sistemul de suspensie este responsabil pe de-o parte de asigurarea confortului dar contribuie decisiv și la îndeplinirea cerințelor referitoare la asigurarea stabilității, manevrabilității și maniabilității autovehiculului.

De asemenea tot de caracteristicile și parametrii suspensiei depinde și buna funcționare a celorlalte sisteme și agregate ce intră în compunerea autovehiculului. Daca pe autovehicul exista sisteme sau agregate ce nu sunt indispensabile pentru starea de operativitate, nu același lucru se poate spune despre sistemul suspensiei.

BIBLIOGRAFIE

Volkswagen. (2009) "The Phaeton Air Suspension with Controlled Damping, Self Study Books".

D. Fischer and R. Isermann, ""Mechatronic semi-active and active vehicle suspensions"," Control Engineering Practice 12, 2004.

Renault. (2002) "Renault self study curses".

B. Heißing and M. Ersoy, "Chassis Handbook, Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives". Germany, 2011.

G. Frățilă, M. Frățilă, and S. samoilă, "Autovehicule- cunoaștere, întreținere și reparare", D. ș. pedagogică, Ed. 2005.

http://www.ttonline.ro/sectiuni/management-calitate/articole/1432-lean-six-sigmaimportanta-proiectelor-importanta-leadership-ului descărcat de pe internet la 15.05.2017

http://www.brighthubpm.com/six-sigma/35457-dfss-design-for-six-sigma-explained/ descărcat de pe internet la 15.05.2017

http://cfdp.utcb.ro/uploads/files/Curs%20MEF%202012%20Nr_%201.pdf descărcat de pe internet la 15.06.2017

https://ciclop.ro/2019/01/27/ce-suspensie-este-mai-buna/2358/ descărcat de pe internet la 12.07.2020

Ratiu, C., „Axe electro-hidraulice liniare”, U.T Press, Cluj-Napoca, 2009, ISBN 978-973-662-441-4,

[11] https://ro.scribd.com/document/461824399/raport-cercetare-1-2 , referat1 – teza de doctorat, drd. Andronic Florin, Univ. „Stefan cel Mare” Suceava., 2012