Estudo e modelagem sobre suspensão semiativa rotativa pneumática para veículos pesados

Abstract

Suspensões veiculares tradicionais utilizam elemento elástico para absorver excitações sofridas através da estrada e amortecedor para dissipar a energia cinética deste movimento. O objetivo deste trabalho é modelar uma suspensão semiativa, rotativa, pneumática que mantenha as características dinâmicas da suspensão, enquanto transforma essa energia antes dissipada. O sistema proposto conta com um fuso de esferas que transforma o movimento oscilatório da suspensão em rotação no seu eixo. Esta rotação aciona um compressor que produz ar comprimido e causa um torque de reação, controlando o comportamento dinâmico da suspensão. A modelagem matemática do sistema proposto foi realizada no software MATLAB/Simulink. O modelo de simulação inclui as formulações que descrevem o comportamento dinâmico e as interações da estrada, roda, pneu e amortecedor regenerativo. A norma ISO 8608:2016 estabelece os perfis de rodovia. Nas simulações realizadas, os perfis A, B e C foram utilizados. Além disso, o modelo de um quarto de veículo foi utilizado para representar simplificadamente o sistema da suspensão veicular. Os resultados demostram a capacidade do sistema proposto em reproduzir o comportamento dinâmico de uma suspensão tradicional. Além disso, mostram que o sistema pode vir a alcançar uma capacidade de disponibilização significativa de potência, da ordem de 436 W.

Traditional vehicle suspensions use an elastic element to absorb excitations experienced on the road and shock absorbers to dissipate the kinetic energy of this movement. The objective of this work is to model a semi-active, rotating, pneumatic suspension that maintains the dynamic characteristics of the suspension, while transforming this previously dissipated energy. The proposed system has a ball screw that transforms the oscillatory movement of the suspension into rotations on its axis. This rotation activates a compressor that generates compressed air and causes a torque to occur, controlling the dynamic behavior of the suspension. The mathematical modeling of the proposed system was carried out using MATLAB/Simulink software. The simulation model includes formulations that describe the sound behavior and interactions of the road, wheel, tire and regenerative dampers. The ISO 8608:2016 standard establishes highway profiles. In the simulations carried out, profiles A, B and C were used. Furthermore, the model of a quarter of a vehicle was used to simplify the vehicle suspension system. The results demonstrate the ability of the proposed system to reproduce the sound behavior of a traditional suspension. Furthermore, it shows that the system can achieve a significant power delivery capacity, in the order of 436W.