Способ гашения механических колебаний и пневмоамортизатор для его осуществления

 

Использование: машиностроение, предназначено для гашения механических колебаний, в частности при использовании в подвесках транспортных средств. Сущность изобретения: способ гашения механических колебаний включает создание усилий сопротивления путем заполнения рабочим агентом под расчетным давлением над- и подпоршневых полостей n-ого количества ступеней пневмоамортизатора, образованных установленными в нем основным и дополнительными полыми штоками с поршнями. Давление рабочего агента в ступенях пневмоамортизатора может отличаться в два и более раз. Поршни пневмоамортизатора имеют дросселирующую (ДС) и коммутационно-клапанную (ККС) системы и подпружинены. В процессе работы при ходе сжатия поочередно включается в работу ступени амортизатора, вводят в работу все новые объемы, увеличивая количество рабочего агента и обеспечивая плавное движение поршня. При ходе отбоя ККС всех ступеней срабатывают одновременно, производя скачкообразное количественное перераспределение рабочего агента до выравнивания давления в полостях пневмоамортизатора, пока они не станут попарно равными в каждой ступени. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, и предназначено для гашения механических колебаний, в частности при использовании в подвесках транспортных средств.

Известен способ гашения механических колебаний путем использования трения при истечении газа через специальные каналы, реализованный в пневматическом упругом элементе, содержащем корпус, размещенные в нем шток с поршнем, полый поршень, в днище и крышке которого имеются клапанные системы и дроссельные отверстия [1] Недостатком известных способа и устройства является их неэффективностью из-за малой вязкости и большой сжимаемости газов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ гашения колебаний путем количественного перераспределения газа в над- и подпоршневых полостях для создания сопротивления движению поршня при ходе отбоя, реализованный в телескопическом пневмоамортизаторе, содержащем корпус, установленные в нем образующие ступень полый шток с поршнем, имеющий коммутационно-клапанную систему (ККС), делящий полость корпуса на над- и подпоршневую полости, заполненные рабочим агентом под давлением, дополнительный поршень, имеющий ККС, крышку с жестко связанным с ней стержнем [2] Недостатком известных способа и устройства является достаточно большая жесткость при большом ходе сжатия.

Техническим результатом предложенного изобретения является улучшение демпфирующей характеристики пневмоамортизатора.

Технический результат достигается тем, что в способе гашения механических колебаний, заключающемся в создании усилия сопротивления, путем заполнения рабочим агентом под расчетным давлением рабочего объема над- и подпоршневой полостей пневмоамортизатора, изменении давления в над- и подпоршневой полостях, количественном перераспределении рабочего агента до выравнивания давления между ними с последующей герметизацией этих полостей и повторении цикла, создают равномерное сопротивление ходу поршня за счет введения дополнительного количества рабочего агента путем образования рабочих объемов над- и подпоршневых полостей, заполненных рабочим агентом под давлением, величина которого последовательно в каждом дополнительном объеме ступени превышает величину давления предыдущего объема, причем изменение давления в них осуществляют последовательно, а количественное перераспределение рабочего агента между полостями в каждой ступени осуществляют скачкообразно.

Поставленный технический результат достигается также тем, что в пневмоамортизаторе, реализующим предложенный способ, содержащем корпус, установленные в нем образующие ступень полый шток с поршнем, имеющим коммутационно-клапанную систему (ККС), делящим полость корпуса на над- и подпоршневую полости, заполненные рабочим агентом под давлением, дополнительный поршень, выполненный аналогично основному, и крышку с жестко связанным с ней стержнем, дополнительный поршень закреплен на торце корпуса с образованием второй ступени, амортизатор снабжен по крайней мере еще одной ступенью в виде полого штока, телескопически связанного с полым штоком второй ступени, и поршня, установленного и выполненного аналогично основному, рабочий агент заполнен под давлением, величина которого в каждой ступени превышает величину давления в предыдущей ступени, в том числе в два и более раз.

Пневмоамортизатор, в котором реализован предложенный способ, поясняется чертежом, где изображен пневмоамортизатор в разрезе.

Пневмоамортизатор может содержать множество ступеней. На чертеже изображен пневмоамортизатор, в котором имеются три ступени. Первая, основная, состоит из установленного в корпусе 1 полого штока 2 с поршнем 3, имеющим дросселирующую систему (ДС) и коммутационно-клапанную системы (ККС) (на чертеже не показаны). Поршень 3 делит полость корпуса 1 на над- и подпоршневую полости, заполненные рабочим агентом под давлением. Дополнительный поршень 4, имеющий ДС и ККС, закреплен на торце корпуса 1 и образует вторую ступень, в которой в качестве полого штока служит корпус 1. Третья ступень образована телескопически связанным с корпусом 1 полым штоком 5 и поршнем 6 имеющим ДС и ККС (на чертеже не показаны).

Дополнительный поршень 4 подпружинен относительно полого штока 5 пружиной 7, а поршень 6 подпружинен пружиной 8 относительно крышки 9, на которой закреплен один конец стержня 10, другой конец которого может перемещаться по направляющему полому стержню 11 для увеличения жесткости конструкции.

Поршни 3,4,6 каждой ступени делят объемы корпуса 1, полого штока 5 и полой крышки 9 на над- и поршневые полости, которые заполнены рабочим агентом под давлением.

При многоступенчатой конструкции, более трех ступеней, каждая последующая ступень образуется корпусом и поршнем, полым штоком которого служит корпус предыдущей ступени, а подпоршневой объем ограничивается полостью, образованной введенным корпусом и корпусом предыдущей ступени.

Для обеспечения мягкости пневмоамортизатора по всей длине хода поршня основная ступень заполняется рабочим агентом, например, под давлением 15-25 кгс/см², вторая 25-35 кгс/см², третья 35-45 гкс/см². Объемы над- и подпоршневых полостей всех ступеней выбираются равными с целью обеспечения их одинаковой жесткости и нагруженности для нормальной работы ККС. Заполнение ступеней рабочим агентом осуществляется под различным давлением, величина давления в каждой последующей ступени больше предыдущей в два и более раза с целью обеспечения мягкости при большом ходе поршня.

Пневмоамортизатор работает следующим образом. При ходе сжатия давление газа в подпоршневой полости первой ступени уменьшается, а в надпоршневой - увеличивается и, когда достигнет значения, равного давлению в полостях второй ступени, начинает перемещаться поршень 4, но, поскольку общий объем сжимаемого газа увеличивается за счет включения в работу второй ступени, приращение сопротивления совместному движению поршня 4 и 3 на единицу перемещения уменьшается относительно приращения сопротивления движению поршня 3 на единицу перемещения, имевшему место в первой ступени, в момент времени, соответствующий началу загиба линейного участка на широко известном в технике графике изменения объема газа от давления при постоянной массе, (при m coust), чем и обеспечивается равномерная мягкость хода поршня.

При дальнейшем ходе сжатия давление в надпоршневой полости второй ступени увеличивается и, когда достигнет значения давления, под которым заполнена третья ступень, начнет движение поршень 6, включив тем самым в работу объем третьей ступени, сохраняя линейность процесса сжатия, чем обеспечивается любая требуемая величина хода основного поршня.

При многоступенчатой конструкции пневмоамортизатора при дальнейшем ходе сжатия поочередно будут подключаться четвертая, пятая, n-я ступени, вводя в работу свои объемы, каждый раз продлевая линейный участок зависимости при m= const путем увеличения количества рабочего агента и тем самым обеспечивая равномерное плавное движение поршня по всей длине его перемещения на любую требуемую величину хода поршня.

При ходе отбоя, как только начинается возвратное движение поршней 3,4,6, ККС всех ступеней срабатывают одновременно, производя скачкообразное количественное перераспределение рабочего агента до выравнивания давления в полостях, пока они не станут попарно равным в каждой ступени. После чего полости герметизируются. Выгодно, чтобы время выравнивания давлений было как можно короче, чтобы поршни за это время были отброшены освободившимися сжатыми пружинами на возможно меньшее расстояние к своему исходному статическому положению. Для этого установленные в поршнях ККС имеют перепускные окна значительных размеров. После герметизации над- и подпоршневых полостей газы в подпоршневых полостях всех ступеней под воздействием возвращающихся поршней 3,4,6, сжимаются, а в надпоршневых расширяются, препятствуя тем самым их движению до момента выравнивания сил, воздействующих на поршни. За счет сил инерции поршни 3,4,6 несколько пройдут свое исходное статическое положение до остановки и начнут возвратное движение, от которого срабатывают ККС всех ступеней, чем попарно выравнивают давление между над- и подпоршневыми полостями, приводя все ступени в исходное состояние. Затем цикл повторяется.

Формула изобретения

1. Способ гашения механических колебаний, заключающийся в создании усилия сопротивления, путем заполнения рабочим агентом под расчетным давлением рабочего объема над- и подпоршневой полостей пневмоамортизатора, изменении давлении в над- и подпоршневой полостях, количественном перераспределении рабочего агента до выравнивания давления между ними, последующей герметизации над- и подпоршневой полостей, и повторении цикла, отличающийся тем, что создают равномерное сопротивление ходу поршня по всей его длине за счет введения дополнительного количества рабочего агента путем создания дополнительных рабочих объемов над- и подпоршневых полостей, заполненных рабочим агентом под давлением, величина которого последовательно превышает величину давления в полостях каждого последующего объема, изменение давления осуществляют последовательно, а количественное перераспределение рабочего агента между полостями скачкообразно.

2. Пневмоамортизатор, содержащий корпус, установленные в нем образующие ступень полый шток с поршнем, имеющим коммутационно-клапанную систему, делящим полость корпуса на над- и подпоршневые полости, заполненные рабочим агентом под давлением, дополнительный поршень, выполненный аналогично основному, и крышку с жестко связанным с ней стержнем, отличающийся тем, что дополнительный поршень закреплен на торце корпуса с образованием второй ступени, пневмоамортизатор снабжен по крайней мере еще одной ступенью в виде полого штока, телескопически связанного с полым штоком второй ступени, и поршня, установленного и выполненного аналогично основному, а рабочий агент заполнен под давлением, величина которого в каждой последующей ступени увеличена относительно предыдущей.

3. Пневмоамортизатор по п.2, отличающийся тем, что величина давления в каждой последующей ступени увеличена в два и более раз.

РИСУНКИ

Рисунок 1