Abstrakt:
Cílem je vývoj semiaktivně řízených systémů odpružení s magnetoreologickými (MR) tlumiči, které výrazně zlepšují komfort a jízdní vlastnosti různých dopravních prostředků.

Cíle výzkumu:

• Vyvinout elektronicky řízený systém odpružení pro železniční vozidla, který zlepší komfort a sníží opotřebení nejen vozidla, ale také samotné infrastruktury.

• Vyvinout semiaktivně řízené odpružení s magnetoreologickým tlumičem pro elektrická kola a motorky s cílem zlepšit komfort a jízdní vlastnosti.

• Ověřit použitelnost MR tlumiče pro tlumení rázů.

Specifikace výzkumu:
Při vývoji dopravních prostředků je zásadní zvyšování komfortu, bezpečnosti a jízdních vlastností. Cílem výzkumu je zlepšovat tyto vlastnosti dopravních prostředků prostřednictvím elektronicky řízených systémů odpružení, které využívají nové poznatky z oblasti smart materiálů. Především se jedná o vývoj semiaktivně řízených magnetoreologických (MR) tlumičů včetně samotného algoritmu řízení.

Výzkumný tým vyvinul světově unikátní metodu konstrukce MR tlumiče, která umožnuje konstrukci tlumiče s výbornými transientními vlastnostmi. Byl vyvinut a otestován svého času nejrychlejší tlumič na světě s časovou odezvou 1,2 ms, která byla více než 20krát kratší v porovnání se standardní konstrukcí. Rychlá odezva tlumiče je klíčová pro efektivnost tzv. semiaktivního řízení, a tento průlom otevřel dveře pro řadu aplikací této technologie do průmyslu.

Ve spolupráci s firmami STOS s.r.o., VUKV a.s. a dalšími partnery byl vyvinut semiaktivně řízený systém odpružení s magnetoreologickým tlumičem pro železniční jednotku Škoda 10ev RegioPanter. Osm tlumičů bylo instalováno na dvou podvozcích a testováno na reálných tratích kolem Brna. Na koridorové trati z Brna do Šakvic bylo dosaženo na základě osmi testovacích jízd v průměru 27% zlepšení komfortu dle normalizovaného Ukazatele pohodlí (NMV) oproti vozu vybaveného pasivními tlumiči.

Tým dále rozšířil aplikaci MR technologie na elektrokola a motocykly, kde bylo opět prokázáno výrazné zlepšení komfortu a jízdních vlastností. Tato aktivita vedla k založení start-up firmy GRIXI s.r.o.

Další rozšíření výzkumu se týká aplikace MR tlumičů pro absorpci nárazů, zejména pro tlumení rázů, a to především pro tlumení zpětného rázu v armádních aplikacích. K tomuto účelu byl vyvinut unikátní testovací stend pro testy rázových dějů.

Publikace:
JENIŠ, F.; KUBÍK, M.; MICHÁLEK, T.; STRECKER, Z.; ŽÁČEK, J.; MAZŮREK, I. Effect of the Magnetorheological Damper Dynamic Behaviour on the Rail Vehicle Comfort: Hardware-in-the-Loop Simulation. Actuators, 2023, vol. 12, no. 2, p. 1-14. ISSN: 2076-0825. https://doi.org/10.3390/act12020047

STRECKER, Z.; JENIŠ, F.; KUBÍK, M.; MACHÁČEK, O.; CHOI, S. Novel Approaches to the Design of an Ultra-Fast Magnetorheological Valve for Semi-Active Control. Materials, 2021, vol. 14, no. 10, p. 1-20. ISSN: 1996-1944. https://doi.org/10.3390/ma14102500

KUBÍK, M.; STRECKER, Z.; ROUPEC, J.; MAZŮREK, I.; MACHÁČEK, O.; PALOUŠEK, D.; KOUTNÝ, D.; VUT v Brně: SKELETON FOR MAGNETIC CORE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME. EP3373311, patent. (2022)

Partneři a spolupráce:
Strojírna Oslavany STOS s.r.o., Padochovská 31, 664 12 Oslavany, Česká republika.

VÚKV a.s., Bucharova 1314/8, 158 00 Praha 5, Česká republika.

Signo Motus S.R.L., S.da Panoramica dello Stretto, 340, 98168 Messina ME, Itálie.

Projekty:
Vývoj magnetoreologického systému tlumení pro podvozky kolejových vozidel, Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR – TRIO, FV30310, 2018-2021.

Semiaktivní systém tlumení pro jednopodlažní elektrickou jednotku, Technologická agentura ČR – 4. veřejná soutěž programu Doprava 2020+, CK04000210, 2023-2026.

Národní centrum kompetence Mechatroniky a chytrých technologií pro strojírenství (NCK MESTEC), Technologická agentura ČR – Národní centra kompetence 1, TN01000071, 2019-2022.

Výpočetní modelování pro dlouhodobé mezioborové pokročilé znalosti o ne-newtonovských kapalinách, Signo Motus S.R.L., EDA AD HOC CATEGORY B PROJECT N° B.PRJ.RT.980, 2022-2025.

Kontaktní osoba:
doc. Ing. Michal Kubík, Ph.D.