Двухкамерный пневматический амортизатор

 

Изобретение относится к виброзащитной технике и касается создания устройств, используемых в транспортном машиностроении для защиты человека-оператора от вибрации. Амортизатор содержит рабочую камеру, закрепляемую между основаниями. Первое из этих оснований предназначено для соединения с защищаемым от вибрации объектом. Второе основание служит для соединения с источником вибрации. Амортизатор имеет дополнительную камеру и цилиндр с двумя торцевыми отверстиями. В цилиндре установлен поршень, свободно перемещающийся между его торцами. Амортизатор выполнен с тремя пневмоканалами. Первый канал соединяет рабочую камеру с одним из торцевых отверстий цилиндра, а второй - дополнительную камеру с другим торцевым отверстием цилиндра. Амортизатор имеет блок управления, датчик скорости, расположенный на первом основании и подключенный к первому входу блока управления, и электроклапан, встроенный в третий пневмоканал и электрически связанный с выходом блока управления. Концевой выключатель электрически подключен ко второму входу блока управления и состоит из геркона и постоянного магнита. Геркон закреплен на торце цилиндра, а постоянный магнит - на торце поршня. Третий пневмоканал соединяет рабочую и дополнительную камеры. Технический результат реализации изобретения состоит в повышении эффективности виброзащиты путем упрощения системы управления амортизатора и выключения из работы объема дополнительной камеры при движении оснований в противоположные стороны. 1 ил.

Предлагаемый двухкамерный пневматический амортизатор относится к устройствам виброзащитной техники и предназначен для защиты от вибрации различных объектов, в частности, может использоваться в сиденьях тракторов, дорожных и сельскохозяйственных машин для защиты человека-оператора от действия случайных колебаний.

Известен двухкамерный пневматический амортизатор [1], содержащий рабочую камеру, закрепляемую между основаниями, первое из которых предназначено для соединения с объектом виброзащиты, а второе с источником вибрации, дополнительную камеру, цилиндр с двумя торцевыми отверстиями, поршень, свободно перемещающийся в цилиндре между его торцами, пневмоканалы, электроклапаны, встроенные в пневмоканалы, датчик скорости, установленный на втором основании, и блок управления.

Недостатком данного двухкамерного пневматического амортизатора является то, что при движении оснований в противоположные стороны камеры соединены и жесткость амортизатора минимальна. Это не способствует уменьшению скорости объекта виброзащиты и снижает эффективность работы двухкамерного пневматического амортизатора, так как восстанавливающие силы, тормозящие движение объекта виброзащиты, при малой жесткости амортизатора также малы.

Наиболее близким к предлагаемому двухкамерному пневматическому амортизатору по технической сущности и достигаемому результату является двухкамерный пневматический амортизатор [2] , содержащий рабочую камеру, закрепляемую между основаниями, первое из которых предназначено для соединения с объектом виброзащиты, а второе с источником вибрации, дополнительную камеру, цилиндр с двумя торцевыми отверстиями, поршень, свободно перемещающийся в цилиндре между его торцами, три пневмоканала, первый из которых соединяет рабочую камеру с одним из торцевых отверстии цилиндра, а второй - дополнительную камеру с другим торцевым отверстием цилиндра, блок управления, датчик скорости, расположенный на первом основании и подключенный к первому входу блока управления, и электроклапаны, встроенные пневмоканалы и электрически связанные с выходами блока управления.

Недостатком такого двухкамерного пневматического амортизатора является сложная система управления переключений жесткостью. Наличие большого количества входных и выходных сигналов управления приводит к отклонениям от программных переключений жесткости, которые зависят от согласованности и быстродействия срабатываний электроклапанов. Кроме этого, при выключении из работы части объема дополнительной камеры в промежутки времени движения оснований в противоположные стороны, жесткость и, соответственно, восстанавливающие силы, тормозящие движение объекта виброзащиты, не достигают своей максимальной величины, что не обеспечивает быстрое уменьшение скорости объекта виброзащиты и снижает эффективность работы двухкамерного пневматического амортизатора.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двухкамерного пневматического амортизатора за счет упрощения системы управления переключений жесткостью и выключения из работы объема дополнительной камеры при движении оснований в противоположные стороны.

Для этого двухкамерный пневматический амортизатор, содержащий рабочую камеру, закрепляемую между основаниями, первое из которых предназначено для соединения с объектом виброзащиты, а второе с источником вибрации, дополнительную камеру, цилиндр с двумя торцевыми отверстиями, поршень, свободно перемещающийся в цилиндре и перекрывающий в крайних положениях торцевые отверстия, три пневмоканала, первый из которых соединяет рабочую камеру одним из торцевых отверстий цилиндра, а второй - дополнительную камеру с другим торцевым отверстием цилиндра, блок управления, датчик скорости, расположенный на первом основании и подключенный к первому входу блока управления, и электроклапан, встроенный в третий пневмоканал и электрически связанный с выходом блока управления, снабжен концевым переключателем, электрически подключенным ко второму входу блока управления и состоящим из геркона и постоянного магнита, закрепленных, соответственно, на торце цилиндра и поршня, а третий пневмоканал соединяет рабочую и дополнительную камеры.

На фиг.1 изображен общий вид двухкамерного пневматического амортизатора.

Двухкамерный пневматический амортизатор содержит основание 1, предназначенное для связи с объектом виброзащиты 2, основание 3, предназначенное для связи с источником вибрации 4, рабочую камеру 5, закрепленную между основаниями 1 и 3, дополнительную камеру 6, цилиндр 7 с двумя торцевыми отверстиями 8 и 9, поршень 10, свободно перемещающийся в цилиндре 7 и перекрывающий в крайних положениях торцевые отверстия 8 и 9, три пневмоканала 11, 12 и 13 - пневмоканал 11 соединяет рабочую камеру 5 с торцевым отверстием 8 цилиндра 7; пневмоканал 12 соединяет дополнительную камеру 6 с торцевым отверстием 9 цилиндра 7; пневмоканал 13 соединяет рабочую и дополнительную камеры 5 и 6, блок управления 14, датчик скорости 15, расположенный на основании 1 и подключенный к первому входу блока управления 14, концевой переключатель 16, подключенный ко второму входу блока управления 14 и электроклапан 17, встроенный в пневмоканал 13 и электрически связанный с выходом блока управления 14.

Концевой переключатель 16 состоит из геркона 18 и постоянного магнита 19, закрепленных, соответственно, на торце цилиндра 7 и поршня 10.

Цилиндр 7 и поршень 10 выполнены из неферромагнитных материалов, например из пластмассы (фторопласт). Двухкамерный пневматический амортизатор работает следующим образом.

Скорость основания отслеживается при помощи датчика скорости 15, который преобразует колебания основания 1 в электрический сигнал U1, пропорциональный скорости объекта виброзащиты 2. Сигнал U1 подается на первый вход блока управления 14.

Знак относительной скорости отслеживается при помощи перемещающегося в цилиндре 7 поршня 10 и концевого переключателя 16. При большем давлении в рабочей камере 5, чем в дополнительной камере 6 поршень 10 переместится в цилиндре 7 к торцевому отверстию 9, при этом срабатывает концевой переключатель 16 и замыкается электрическая цепь, в результате чего электрический сигнал U2= U⁺ (где U⁺- постоянный сигнал) подается на второй вход блока управления 14. При меньшем давлении в рабочей камере 5, чем в дополнительной камере 6 поршень 10 переместится в цилиндре 7 к торцевому отверстию 8, при этом концевой переключатель 16 размыкает электрическую цепь, в результате чего на второй вход блока управления 14 подается электрический сигнал U2=U^- (где U^- - постоянный сигнал).

При помощи блока управления 14 сигналы UI и U2 сравнивают по знаку. Полученная информация в виде сигнала подается с выхода блока управления 14 на электроклапан 17.

Когда основания 1 и 3 движутся в одну сторону и вверх а давление сжатого газа в рабочей камере 5 возрастает быстрее, чем в дополнительной камере 6 то блок управления 14 формирует выходной сигнал U=U₀, под действием которого электроклапан 17 срабатывает и открывает пневмоканал 13. В результате этого сжатый газ свободно перетекает из рабочей камеры 5 в дополнительную камеру 6 через пневмоканал 13, тем самым устраняется причина быстрого увеличения скорости основания 1, - жесткость амортизатора и, соответственно, восстанавливающая сила, действующие на основание 1, минимальна.

Если же давление сжатого газа в рабочей камере 5 уменьшается быстрее, чем в дополнительной камере 6 то блок управления 14 формирует выходной сигнал U=0, под действием которого электроклапан 17 обесточен и перекрывает пневмоканал 13, выключая из работы дополнительную камеру 6. При этом давление в рабочей камере 5 резко падает (жесткость амортизатора максимальна) и на основание 1 действует восстанавливающая сила, направленная против ее движения. Скорость основания 1, а следовательно и скорость объекта виброзащиты 2, уменьшается.

Аналогично, когда основание 1 и 3 движутся в одну сторону и вниз а давление сжатого газа в рабочей камере 5 возрастает быстрее, чем в дополнительной камере 6 то блок управления 14 формирует выходной сигнал U=0, под действием которого электроклапан 17 обесточен и перекрывает пневмоканал 13, выключая из работы дополнительную камеру 6. При этом жесткость амортизатора максимальна и на основание 1 действует восстанавливающая сила, направленная против ее движения. Скорость основания 1, а следовательно и скорость объекта виброзащиты 2, уменьшается.

Если же давление сжатого газа в рабочей камере 5 уменьшается быстрее, чем в дополнительной камере 6 то блок управления 14 формирует выходной сигнал U = U₀, под действием которого электроклапан 17 срабатывает и открывает пневмоканал 13. Сжатый газ свободно перетекает из рабочей камеры 5 в дополнительную камеру 6 через пневмоканал 13, тем самым устраняется причина быстрого увеличения скорости основания 1, - жесткость амортизатора и соответственно, восстанавливающая сила, действующая на основание 1, минимальна.

Когда основания 1 и 3 движутся в противоположные стороны, произведение и блок управления 14 формирует выходной сигнал, под действием которого электроклапан 17 обесточен и перекрывает пневмоканал 13, выключая из работы дополнительную камеру 6, при этом жесткость амортизатора максимальна и на основание 1 действует восстанавливающая сила, направленная против ее движения. Скорость основания 1, а следовательно и скорость объекта виброзащиты 2, быстро уменьшается.

Наличие концевого переключателя 16 и одного, встроенного в пневмоканал 13, электроклапана 17 значительно упрощает систему управления переключений жесткостью, а также позволяет разъединять камеры 5 и 6 при движении оснований 1 и 3 в противоположные стороны, что повышает эффективность работы двухкамерного пневматического амортизатора.

Формула изобретения

Двухкамерный пневматический амортизатор, содержащий рабочую камеру, закрепляемую между основаниями, одно из которых предназначено для соединения с защищаемым объектом, а второе - с источником вибрации, дополнительную камеру, цилиндр с двумя торцевыми отверстиями, поршень, свободно перемещающийся в цилиндре между его торцами, три пневмоканала, первый из которых соединяет рабочую камеру с одним из торцевых отверстий цилиндра, а второй - дополнительную камеру с другим торцевым отверстием цилиндра, блок управления, датчик скорости, расположенный на первом основании и подключенный к первому входу блока управления, и электроклапан, встроенный в третий пневмоканал и электрически связанный с выходом блока управления, отличающийся тем, что он снабжен концевым переключателем, электрически подключенным ко второму входу блока управления и состоящим из геркона и постоянного магнита, закрепленных соответственно на торце цилиндра и поршня, а третий пневмоканал соединяет рабочую и дополнительную камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1