Використання магнітореологічних амортизаторів для зменшення вертикальних динамічних зусиль в конструкціях вантажних транспортних засобів

Abstract

У статті розглянуто проблему зменшення вертикальних динамічних зусиль у конструкціях вантажних транспортних засобів шляхом використання магнітореологічних амортизаторів. Обґрунтовано доцільність застосування напівактивних систем підресорювання, здатних адаптуватися до змінних умов експлуатації та навантаження. Проаналізовано фізичні принципи роботи магнітореологічної рідини та особливості функціонування амортизаторів на її основі. Визначено основні напрями підвищення ефективності демпфування коливань у важких транспортних засобах. Метою дослідження є теоретичне обґрунтування та розробка методики зниження вертикальних динамічних зусиль у конструкціях вантажних транспортних засобів шляхом впровадження адаптивної системи підресорювання на основі магнітореологічних амортизаторів. Методика. У роботі використано комплексний підхід, що включає методи теоретичної механіки, математичного моделювання та чисельного аналізу. Побудовано математичні моделі магнітореологічного амортизатора та вертикальної динаміки транспортного засобу з урахуванням нелінійних властивостей робочої рідини. Чисельне розв’язання рівнянь руху виконано із застосуванням програмних середовищ моделювання. Також використано методи оптимізації для визначення раціональних параметрів керування демпфуванням. Результати. Розроблено математичну модель магнітореологічного амортизатора, що адекватно описує його нелінійну поведінку в широкому діапазоні режимів роботи. Запропоновано алгоритми керування, які забезпечують адаптивну зміну демпфувальних характеристик залежно від умов руху. Встановлено, що використання магнітореологічних амортизаторів дозволяє зменшити вертикальні динамічні зусилля на 20–25 % у порівнянні з традиційними пасивними системами. Показано покращення плавності ходу та зниження вібраційного навантаження на конструкцію і вантаж. Наукова новизна полягає у створенні узагальненої математичної моделі системи підресорювання вантажного транспортного засобу з магнітореологічними амортизаторами, яка враховує багатофізичні процеси у робочій рідині. Запропоновано новий підхід до формування законів керування демпфуванням із урахуванням змінних експлуатаційних параметрів. Удосконалено критерії оцінювання ефективності зниження динамічних зусиль. Практична значимість полягає у можливості впровадження розроблених моделей і алгоритмів у системи керування підвіскою сучасних вантажних транспортних засобів. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні нових конструкцій підвіски та модернізації існуючих транспортних засобів. Застосування магнітореологічних амортизаторів сприяє підвищенню довговічності конструкцій, зменшенню експлуатаційних витрат та забезпеченню безпечного транспортування вантажів.