Амортизатор прерывистого действия

 

Изобретение относится к устройствам виброзащитной техники и может использоваться в подвесках сидений транспортных машин для защиты человека-оператора от действия случайных колебаний. Основными элементами конструкции амортизатора прерывистого действия являются две камеры, стойка, на которой установлены две параллельные пластины с соосными отверстиями, перегородка, размещенная между камерами, шток, установленный в отверстиях пластин и жестко связанный с перегородкой, два впускных клапана, встроенных в пластины, два канала, выполненных в перегородке, две дополнительные камеры, каждая из которых подсоединена к одному из каналов, и два пружинных зажима, в разъемах которых установлены дополнительные камеры и размещены упругие элементы. Эффективность работы амортизатора прерывистого действия повышается за счет того, что он снабжен двумя пружинными зажимами и двумя дополнительными камерами, посредством которых обеспечивается оптимальное ступенчатое изменение восстанавливающей силы. 3 ил.

Предлагаемый амортизатор прерывистого действия относится к устройствам виброзащитной техники и предназначен для установки совместно с несущими упругими элементами подвесок транспортных средств, в частности может использоваться в сиденьях тракторов, дорожных и сельскохозяйственных машин для защиты человека - оператора от действия случайных колебаний.

Известен амортизатор прерывистого действия, содержащий стойку с двумя соосными отверстиями, две последовательно расположенные камеры, перегородку, размещенную между камерами, шток, установленный в отверстиях стойки и жестко связанный с перегородкой, электроклапан, датчики скорости и блок управления.

Наличие двух последовательно размещенных камер не позволяет обеспечить оптимального закона изменения восстанавливающей силы во времени. Это связано с тем, что в момент выключения из работы верхней камеры восстанавливающая сила упругого элемента не изменяется ступенчато. Кроме того, использование электронной системы управления существенно усложняет конструкцию амортизатора прерывистого действия, и, как следствие, неизбежно увеличивает ее себестоимость и снижает надежность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является амортизатор прерывистого действия, содержащий стойку с двумя параллельными пластинами и соосными отверстиями в последних, две камеры, последовательно расположенные между пластинами, перегородку, размещенную между камерами, шток, установленный в отверстиях пластин и жестко связанный с перегородкой, два впускных клапана, встроенных в пластины, два канала, выполненных в перегородке, и дросселирующий элемент, установленный на выходе каналов, причем шток имеет два продольных паза, выполненных по разные стороны перегородки, первый канал подсоединен к первой камере, а второй канал ко второй камере.

Недостатком такого амортизатора прерывистого действия является то, что в моменты включения в работу одной из камер, значение восстанавливающей силы, формирующееся вследствие перетекания сжатого воздуха из камеры в атмосферу через дросселирующий элемент, практически равно нулю (до включения камеры в работу давление в ней равно атмосферному). По аналогии с оптимальным активным управлением, для обеспечения эффективного гашения колебаний восстанавливающая сила должна изменяться ступенчато и иметь в момент включения в работу одной из камер конечное (отличное от нуля) значение. (См. Троицкий В. А. Оптимальные процессы колебаний механических систем. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1976. - 248 с.).

Целью изобретения является повышение эффективности работы амортизатора прерывистого действия за счет обеспечения ступенчатого изменения восстанавливающей силы.

Для этого амортизатор прерывистого действия, содержащий стойку с двумя параллельными пластинами и соосными отверстиями в последних, две камеры, последовательно расположенные между пластинами, перегородку, размещенную между камерами, шток, установленный в отверстиях пластин и жестко связанный с перегородкой, два впускных клапана, встроенных в пластины, два канала, выполненных в перегородке, причем шток имеет два продольных паза, выполненных по разные стороны перегородки, первый канал подсоединен к первой камере, а второй канал ко второй камере, снабжен двумя дополнительными камерами и двумя пружинными зажимами, причем первая дополнительная камера установлена в разъеме первого пружинного зажима и подсоединена к первому каналу, а вторая дополнительная камера установлена в разъеме второго пружинного зажима и подсоединена ко второму каналу.

На фиг. 1 изображен общий вид амортизатора прерывистого действия; на фиг. 2 - схема расположения амортизатора прерывистого действия с несущими упругими элементами подвески; на фиг. 3 - осциллограммы смещений (а) и скоростей (б) объекта и источника вибрации, а также график восстанавливающей силы упругого элемента (в).

Амортизатор прерывистого действия содержит две камеры 1 и 2, стойку 3, на которой установлены две параллельные пластины 4 и 5 с соосными отверстиями 6 и 7, перегородку 8, размещенную между камерами 1 и 2, шток 9, установленный в отверстиях 6, 7 пластин 4, 5 и жестко связанный с перегородкой 8, два впускных клапана 10 и 11, встроенных в пластины 4 и 5, два канала 12 и 13, выполненных в перегородке 8, две дополнительные камеры 14 и 15, каждая из которых подсоединена к одному из каналов 12, 13, и два пружинных зажима 16 и 17, состоящих соответственно из подвижных 18, 19 и неподвижных 20, 21 упоров, в разъемах которых установлены дополнительные камеры 14, 15 и размещены упругие элементы 22 и 23.

Камеры 1 и 2, а также дополнительные камеры 14 и 15, выполнены из прорезиненной ткани в форме гофрированных цилиндров.

Шток 9 имеет два продольных паза 24 и 25, которые выполнены по разные стороны перегородки 8.

Впускные клапаны 10 и 11 состоят из корпуса с отверстиями 26 и 27, перекрываемыми эластичными накладками 28 и 29. Посредством проушины 30 в штоке 9 и кронштейна 31, прикрепленного к пластине 5, амортизатор прерывистого действия соединен с объектом 32 и источником вибрации 33.

Несущие упругие элементы 34 располагаются параллельно штоку 9.

Амортизатор прерывистого действия работает следующим образом.

Знак относительного смещения (X - Y) изменяется в пределах периода работы амортизатора прерывистого действия, соотносится с поочередной разгерметизацией камер 1 и 2, и отслеживается при помощи штока 9, имеющего два продольных паза 24, 25. В положении статического равновесия объекта 30 (в точках а, b, с) торцы продольных пазов 24 и 25 штока 9 перекрываются пластинами 4, 5 (X-Y=0). В случае, когда расстояние между объектом 32 и источником вибрации 33 меньше статического (промежуток а...b), часть продольного паза 25 выходит из отверстия 7 пластины 5 и разгерметизируется камера 2 (X-Y < 0). Соответственно, когда расстояние между объектом 32 и источником вибрации 33 больше статического (промежуток b..с), часть продольного паза 24 выходит из отверстия 6 пластины 4 и разгерметизируется камера 1 (X -Y > 0).

Знак относительной скорости изменяется в пределах полупериода (промежутки а. .b, b..с) работы амортизатора прерывистого действия и отслеживается при помощи впускных клапанов 10, 11. В начале промежутка а..b, от а до m, объект 32 и источник вибрации 33 сближаются друг с другом при этом давление в камере 1 понижается и впускной клапан 10 открыт. В конце промежутка а..b, от m до b, объект 32 и источник вибрации 33 удаляются друг от друга давление в камере 1 повышается и впускной клапан 10 закрыт. Далее, в начале промежутка b..с, от b к n, объект 32 и источник вибрации 33 продолжают удаляться друг от друга при этом давление в камере 2 понижается и впускной клапан 11 открыт, а в конце промежутка b..с, от n к c, они сближаются друг с другом давление в камере 2 повышается и впускной клапан 11 закрыт.

Работа амортизатора прерывистого действия определяется алгоритмом переключения жесткости упругих элементов 22 и 23, который описывается следующим выражением: где C₀ - жесткость упругого элемента 22 или 23.

При движении от положения статического равновесия - на участке a...m (X - Y < 0; ) камеры 1 и 2 разгерметизированы и упругие элементы 22, 23 выключены из работы (C= 0). В результате этого восстанавливающая сила F_y, определяемая упругими элементами 22, 23 пружинных зажимов 16 и 17 также равна нулю.

После прохождения точки m, на участке m...b (X-Y < 0; ) камера 1 включается в работу. Давление в ней повышается, и, одновременно, повышается давление в дополнительной камере 14, которое, воздействуя на подвижный упор 18, воспринимается упругим элементом 22 (C=C₀). Поскольку упругий элемент 22 пружинного зажима 16 предварительно поджат, то восстанавливающая сила F_y изменяется ступенчато от 0 до F_min, и далее, в процессе повышения давления в дополнительной камере 14 ее значение возрастает от F_min до F_max. Скорость объекта 32 противоположна направлению действия восстанавливающей силы F_y и, как следствие, уменьшается по абсолютной величине.

Достигая положения статического равновесия - точки b, и в процессе дальнейшего движения от b до n (X - Y > 0; ) камеры 1 и 2 оказываются разгерметезированными, а упругие элементы 16, 17 выключенными из работы (C= 0). В результате этого восстанавливающая сила F_y также равна нулю, а скорость объекта 30 увеличивается только за счет действия восстанавливающей силы несущих упругих элементов 34 подвески.

После прохождения точки n, на участке n...c (X - Y > 0; ) камера 2 включается в работу. Давление в ней повышается, и, одновременно, повышается давление в дополнительной камере 15, которое, воздействуя на подвижный упор 19, воспринимается упругим элементом 23 (C = C₀). Поскольку упругий элемент 23 пружинного зажима 17 предварительно поджат, то восстанавливающая сила F_y изменяется ступенчато от 0 до F_min, и далее, в процессе повышения давления в дополнительной камере 15 ее значение возрастает от F_min до F_max. Скорость объекта 32 противоположна направлению действия восстанавливающей силы F_y и, как следствие, уменьшается по абсолютной величине.

При дальнейшем движении объекта 32 и источника вибрации 33, описанная последовательность работы амортизатора прерывистого действия повторяется.

Наличие дополнительных камер 14 и 15, установленных в разъемах пружинных зажимов 16 и 17, позволяет обеспечить оптимальное ступенчатое изменение восстанавливающей силы в процессе поочередной работы камер 1, 2 амортизатора прерывистого действия.

Это способствует повышению эффективности работы амортизатора прерывистого действия при его совместном использовании с несущими упругими элементами подвесок транспортных средств.

Формула изобретения

Амортизатор прерывистого действия, содержащий стойку с двумя параллельными пластинами и соосными отверстиями в последних, две камеры, последовательно расположенные между пластинами, перегородку, размещенную между камерами, шток, установленный в отверстиях пластин и жестко связанный с перегородкой, два впускных клапана, встроенных в пластины, два канала, выполненных в перегородке, причем шток имеет два продольных паза, выполненных по разные стороны перегородки, первый канал подсоединен к первой камере, а второй канал - к второй камере, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными камерами и двумя пружинными зажимами, причем первая дополнительная камера установлена в разъеме первого пружинного зажима и подсоединена к первому каналу, а вторая дополнительная камера установлена в разъеме второго пружинного зажима и подсоединена к второму каналу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3