Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0124

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0124
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр "ПРИВОД-Н"
Название доклада
Амортизатор с рекуперативным эффектом для энергоэффективных колесных транспортных средств с повышенными экологическими характеристиками
Докладчик
Киреев Александр Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью проекта является разработка технических решений в области создания амортизатора с рекуперативным эффектом для энергоэффективных колесных транспортных средств с повышенными экологическими характеристиками.
Основными задачами при выполнении проекта являются анализ и систематизация мирового опыта в области создания амортизатора с рекуперативным эффектом, разработка математической модели амортизатора, экспериментальная проверка работоспособности и определение энергетических показателей макетных образцов амортизатора с рекуперативным эффектом на стенде и на макете колесного транспортного средства.
Актуальность и новизна исследования
Жесткие требования законодательств ведущих стран по экологическим параметрам к современному автотранспорту делают актуальным внедрение энергосберегающих технологии в конструкциях вновь создаваемых транспортных средств. Одним из факторов повышения экономичности транспорта является внедрение системы подвеса на основе амортизатора с рекуперативным эффектом, преобразующего механические потери в подвески в электрическую энергию с помощью электромеханического преобразователя (генератора).
В настоящее время предложен ряд конструкций электромеханического амортизатора с рекуперативным эффектом с составе активной подвески транспортного средства. Причем основной упор в активной подвеске сделан на плавность хода и повышение управляемости при маневрировании, а эффект рекуперации при этом является полезным, но все-таки побочным эффектом, позволяющим лишь снизить дополнительные энергозатраты, необходимые для функционирования подвески. Т.е. об энергоэффективности как таковой речь уже не идет.
В связи с этим актуален вопрос разработки амортизатора с рекуперативным эффектом в системе подвески энергоэффективного транспортного средства, обеспечивающий демпфирующую характеристику при сжатии и отбое в зависимости от скорости движения штока амортизатора, при этом механическая энергия колебаний кузова должна преобразовываться в электрическую энергию, направленную на заряд аккумуляторной батареи.
Описание исследования

Анализ состояния вопроса развития амортизаторов для систем активной электромагнитной подвески автомобилей показывает, что фирмы-разработчики отдают предпочтение применению линейных электрических машин различных типов. Однако, применение амортизаторов с рекуперацией энергии в таких системах из-за ряда нерешенных проблем пока не перешла в стадию массового производства. Расчеты, проведенные на разработанной математической модели, показали, что применение вращательного генератора на основе постоянных магнитов в амортизаторе с рекуперативным эффектом вместо линейного более предпочтительно, особенно при малых ходах штока, характерных для езды по асфальтированной дороге. Преобразование поступательного движения штока амортизатора во вращение генератора, вырабатывающего электроэнергию, целесообразно осуществить с помощью шарико-винтовой пары. По сравнению с другими способами преобразования применение шарико-винтовой пары дает возможность более полно использовать внутренний объем амортизатора, интегрировав ротор генератора с постоянными магнитами и статор с обмотками внутрь амортизатора, что увеличивает удельные электрические характеристики амортизатора с рекуперативным эффектом.

Отличительная особенностью разработанной конструкции заключается в том, что в ней возвратно-поступательные движения винтового стержня шарико-винтовой передачи при сжатии и отбое амортизатора преобразуются во вращательное движение полого вала генератора, закрепленного на гайке механизма шарико-винтовой передачи, для чего внутренний диаметр вала выбирается чуть больше, чем диаметр винтового стержня, что обеспечивает последнему свободный ход внутри полого вала. Вращение закрепленных на полом вале постоянных магнитов, образующих ротор генератора, наводит ЭДС в размещенных на внутренней стенке внутренней трубки амортизатора обмотках статора генератора, преобразуя таким образом механическую энергию возвратно-поступательного движения амортизатора в электрическую энергию, которая может быть использована для заряда аккумуляторной батареи транспортного средства. При этом генератор производит зависящее от скорости колебания кузова транспортного средства механическое усилие, демпфирующее эти колебания и осуществляя таким образом амортизирующую функцию.

Компактная конструкция амортизатора дает возможность устанавливать амортизатор в серийно выпускаемые автомобили без изменения конструкции подвески, что делает коммерциализацию конечного продукта более реальной.

Результаты исследования

Разработан макет амортизатора с синхронным генератором с постоянными магнитами рекуперативным эффектом на основе шарико-винтовой пары. Амортизатор имеет расчетную пиковую мощность 1200 Вт при скорости штока 1 м/с (попадание колеса в яму), и 84 Вт при скорости штока 0,1 м/с (езда по ровному асфальту).

Разработан макет преобразователя с системой управления амортизатором с рекуперативным эффектом, осуществляющий управление демпфирующим усилием штока амортизатора и преобразующим электроэнергию в ток заряда бортовой аккумуляторной батареи.

Разработан макет системы подвеса колесного транспортного средства на основе амортизатора с рекуперативным эффектом и алгоритм его работы.

Разработан стенд для исследования амортизатора с рекуперативным эффектом.

Выпущена эскизная конструкторская документация на разработанные продукты в объеме, предусмотренном Техническим заданием на выполнение ПНИЭР по теме «Амортизатор с рекуперативным эффектом для энергоэффективных колесных транспортных средств с повышенными экологическими характеристиками».

Практическая значимость исследования
Областью применения результатов ПНИЭР является разработка систем активной электромагнитной подвески, в том числе с рекуперативным эффектом, в колесных транспортных средствах различной грузоподъемности и назначения. Перспективной областью применения также является применение результатов исследование в железнодорожном подвижном составе. Полученные результаты могут быть востребованы и в других областях науки и технике, где требуется эффективное преобразование механического возвратно-поступательного движения в электроэнергию, например для волновых прибойных гидроэлектростанций. Действующие макетные образцы разрабатываемой системы подвеса, материалы по исследовательским испытаниям могут быть использованы в демонстрационных целях для популяризации результатов и привлечения потенциальных потребителей.
Постер

Poster_0124.ppt