Lżejsze układy przeniesienia napędu dla cichszych, trwalszych i energooszczędnych pojazdów
W miarę upływu czasu pojazdy stają się coraz cięższe. Nie powinno to być dla nikogo zaskoczeniem, bowiem wszystkie rozwiązania zwiększające wygodę i bezpieczeństwo użytkowników dokładają kolejne kilogramy. Obecnie producenci stoją przed wyzwaniem zmniejszenia zużycia energii i emisji gazów cieplarnianych swoich pojazdów, jednak zmiany nie mogą wiązać się z kompromisami w tych dwóch obszarach. Rozwiązanie wydaje się proste - wystarczy zmniejszyć wagę poszczególnych elementów. Układy przeniesienia napędu, czyli skrzynie biegów, pozwalają na przenoszenie mocy silnika na koła pojazdu. Ze względu na swoją dużą wagę szybko stały się przedmiotem zainteresowania dla ekspertów chcących odchudzić samochody. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu LIVE-I prowadził interdyscyplinarne działania mające na celu rozwiązanie problemów hałasu, drgań i tarcia w samochodowych układach przeniesienia napędu. „Nasze prace rozpoczęły się od rekrutacji i intensywnego szkolenia naukowców na początku kariery, by zapewnić kompleksowe zrozumienie kontekstu prac, a także wyzwań stojących przed zespołem i celów projektu. W ramach tego etapu wyposażyliśmy ich w niezbędne umiejętności teoretyczne, metody numeryczne i techniki doświadczalne, dzięki którym mogli realizować swoje badania”, wyjaśnia Mohamed Ichchou, koordynator projektu.
Ulepszone modele i przełomowe materiały do budowy przekładni
Badacze dokonali ważnych postępów w zakresie opracowywania zaawansowanych modeli i cyfrowych bliźniaków do symulacji badanych zjawisk i optymalizacji konstrukcji przekładni. Zdaniem Ichchou, tradycyjne metody rozwiązywania tych problemów opierały się na modelach statycznych i konwencjonalnych materiałach, które nie pozwalały na badanie złożonych oddziaływań występujących w układach przeniesienia napędu w czasie rzeczywistym. Badacz wskazuje także, że dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii cyfrowych bliźniaków i technik symulacji opartych na danych, zespołowi udało się wygenerować dokładniejsze i bardziej dynamiczne prognozy dotyczące hałasu, drgań i tarcia w różnych warunkach pracy. Naukowcy zbadali również nowe materiały, takie jak polimery wzmocnione włóknem węglowym i lokalnie rezonujące metamateriały pod kątem możliwości użycia ich do wytwarzania lekkich obudów skrzyń biegów. Wybór tych nowatorskich materiałów pozwolił na budowę lekkich przekładni charakteryzujących się doskonałymi osiągami. „Materiały te mają znacznie lepsze właściwości od tradycyjnych metali, pozwalają też na znaczące ograniczenie masy skrzyni biegów bez poświęcania wytrzymałości lub trwałości”, podkreśla Pascal Fossat, badacz zaangażowany w inicjatywę LIVE-I jako kierownik projektu. Innowacyjne rozwiązania LIVE-I okazały się obiecującym krokiem do przodu pod względem zmniejszania masy i poprawy dynamiki układów przeniesienia napędu. W ramach prac badacze zbudowali i przetestowali aktywne i półaktywne systemy ograniczania drgań wykorzystujące materiały magnetoreologiczne i silniki trakcyjne w roli siłowników, co pozwoliło w dużym stopniu zmniejszyć poziom drgań i hałasu. „Nowatorski sposób wykorzystania aktywnych i półaktywnych technik ograniczania drgań oparty na materiałach magnetoreologicznych i silnikach trakcyjnych pozwala na regulację poziomu drgań i hałasu w czasie rzeczywistym. Dzięki temu możliwości rozwiązania znacząco przewyższają osiągi konwencjonalnych pasywnych odpowiedników”, stwierdza Fossat. „Łącząc zaawansowane algorytmy sterowania i technologie czujników udało nam się osiągnąć nieosiągalny dotychczas poziom precyzji i zdolności adaptacyjnych samochodowych skrzyń biegów”. W ramach projektu badacze skonstruowali również stanowisko testowe pozwalające na badanie wzajemnego wpływu zazębiania kół zębatych przekładni i momentu obrotowego w ramach jednego etapu, co pozwoliło na przyjrzenie się różnym metodom ograniczania tego zjawiska.
Obiecujące rezultaty prac
Rezultaty prac zespołu projektu LIVE-I mogą przyczynić się do wzrostu konkurencyjności europejskiego przemysłu motoryzacyjnego. Skutkiem będzie większy udział w globalnym rynku, powstawanie nowych miejsc pracy i rozwój gospodarczy. Skupienie na ekologii oraz zmniejszaniu zużycia paliwa wpisuje się w ogólne cele zakładające ograniczanie emisji gazów cieplarnianych i przejście na gospodarkę niskoemisyjną. Projekt LIVE-I wpływa także na społeczeństwo, dążąc do poprawy jakości życia kierowców i pasażerów. „Dzięki ograniczaniu hałasu, drgań i tarcia chcemy zmniejszać stres i zmęczenie wynikające z jazdy, co przełoży się na lepsze samopoczucie wszystkich osób. Nasze działania w zakresie popularyzacji wyników i współpracy ze społeczeństwem zwiększają z kolei świadomość znaczenia badań naukowych i innowacji, inspirując kolejne pokolenia inżynierów i naukowców”, podsumowuje Fossat.
Słowa kluczowe
LIVE-I, skrzynia biegów, układ przeniesienia napędu, drgania, pojazd, hałas, tarcie, oszczędność paliwa
