Сиденье виброзащитное

 

Изобретение относится к средствам виброзащиты и может быть использовано на установках и транспортных средствах, где требуется защита оператора от вибрации, вызванной работой механизмов или неровностями дорог. Сиденье содержит основание, подвижно связанную с ним посредством жестких звеньев и шарниров , раму с подушкой и спинкой, ограничители перемещения рамы по высоте и стационарно установленные между основанием и рамой пружины. Новым в конструкции сиденья является установка дополнительных пружин и виброизоляторов, каждый из которых выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжках горизонтальных консолей L-образных основания и рамы. Оси виброизоляторов лежат в плоскостях, параллельных осям жестких звеньев, которые равны по длине и установлены на основании и раме параллельно друг другу. Каждая дополнительная пружина закреплена одним концом в нижней части рамы и снабжена на другом конце Т-образной планкой с отверстием, которая установлена на U-образных пазах рамы и может взаимодействовать с одним из стержней, которые установлены с возможностью продольного перемещения во втулках, жестко закрепленных на основании соосно отверстиям Т-образных планок. При этом каждая втулка снабжена поперечным пазом, в котором установлен взаимодействующий со стержнем подпружиненный фиксатор. Техническая задача изобретения -улучшение виброзащитных свойств, повышение надежности и удобства эксплуатации виброзащитного сиденья. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к средствам виброзащиты и может быть использовано на установках и транспортных средствах, где требуется защита оператора от воздействия вибрации, вызванной работой механизмов или неровностями дорог.

Известна подвеска транспортного средства, содержащая основание, каркас, наклонно расположенные опорные рычаги, связанные одними концами с шарнирно закрепленной на основании трубой, внутри которой установлен торсион, а другими концами - с осью, на концах которой смонтированы ролики, перемещающиеся в продольных направляющих, стабилизирующие рычаги, шарнирно соединяющие каркас с основанием, и механизм регулировки жесткости торсиона, причем подвеска снабжена кулачком, присоединенным к трубе, а с основанием связаны салазки, оборудованные ограничителем, подвижно установленным в них и взаимодействующим с кулачком: ограничитель выполнен в виде обоймы, внутренней поверхностью сопряженной с профилем кулачка и связанной с основанием сиденья посредством, например, винтовой передачи.

Недостатком известной конструкции является сложность параллелограммной конструкции подвески, имеющей большое число узлов сопряжения, и как следствие, - повышенное сухое трение в них и опорах торсиона, снижающее эффективность гашения вибраций. Кроме этого, частота свободных колебаний подвески зависит от массы оператора, что ведет к непостоянству эффективности гашения вибраций. Неудобна регулировка нагрузочной способности подвески в зависимости от массы оператора и для ее осуществления требуется много времени.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сиденье водителя транспортного средства, например, строительно-дорожной машины, содержащее основание и подпружиненную раму с роликами, несущую подушку и спинку, перемещаемый относительно основания каркас с фиксатором его положения, на котором размещена подпружиненная рама с роликами, состоящая из каретки с фигурными прорезями на боковых сторонах и перемещаемой относительно нее рамкой L-образной опоры для подушки и спинки, вертикальные участки которой расположены внутри каретки и оборудованы также фиксаторами, взаимодействующими с фигурными прорезями каретки. Каждый фиксатор опоры для подушки и спинки выполнен в виде поворотной оси с рукояткой и параллельными скосами, а фигурные прорези в каретке имеют прямолинейные участки, ширина которых равна расстоянию между скосами. Фиксатор положения каркаса выполнен в виде П-образного подпружиненного рычага, шарнирно установленного на основании, а в основании и каркасе выполнены пазы, в которых расположены концы указанного подпружиненного рычага.

Известное сиденье недостаточно удобно в эксплуатации вследствие низкой оперативности регулировки в зависимости от массы водителя. Эффективность гашения вибрации известного сиденья ограничена большим трением в направляющем устройстве, на ролики которого, вследствие консольного расположения подушки сиденья, действуют большие усилия. Недостатком является и непостоянство частоты собственных колебаний подвеса при изменении массы оператора.

Технической задачей изобретения является улучшение виброзащитных свойств, повышение надежности и удобства эксплуатации сиденья.

Поставленная задача достигается тем, что виброзащитное сиденье, имеющее основание, подвижно связанную с ним посредством жестких звеньев и шарниров раму с подушкой и спинкой, ограничители перемещения рамы по высоте и стационарно установленные между основанием и рамой пружины, снабжено дополнительными пружинами и виброизоляторами, каждый из которых выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжках горизонтальных консолей L-образных основания и рамы, при этом оси виброизоляторов лежат в плоскостях, параллельных осям жестких звеньев, которые равны по длине и установлены на основании и раме параллельно друг другу, а каждая дополнительная пружина закреплена одним концом в нижней части рамы и снабжена на другом конце Т-образной планкой с отверстием, которая установлена в U-образных пазах рамы и может взаимодействовать с одним из стержней, которые расположены с возможностью продольного перемещения во втулках, жестко закрепленных на основании соосно отверстиям Т-образных планок, при этом каждая втулка снабжена поперечным пазом, в котором установлен взаимодействующий со стержнем подпружиненный фиксатор, а виброизоляторы выполнены из проволочного материала, например, из отрезков стального каната.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое сиденье отличается от прототипа конструкцией, наличием виброизоляторов, а также регулировкой жесткости и нагрузочной способности. Таким образом, предлагаемое сиденье соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить решений со сходными признаками, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено предлагаемое сиденье, вид сбоку; на фиг. 2 - вид сзади; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Сиденье состоит из L-образного основания 1, на котором посредством жестких звеньев 2 и 3 с шарнирами 4, виброизоляторов 5 и пружин 6 подвижно установлена L-образная рама 7 с подушкой 8 и спинкой 9. Основание 1 и рама 2 состоят из жестко соединенных между собой посредством косынок и стяжек горизонтальных консолей и стоек. Каждый из виброизоляторов 5 выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжке 10, соединяющей горизонтальные консоли 11 рамы 7, и стяжке 12, соединяющей горизонтальные консоли 13 основания 1, при этом оси виброизоляторов 5 лежат в плоскостях, параллельных осям звеньев 2 и 3. Виброизоляторы 5 изготовлены из проволочного материала, например, отрезков стального каната. Пружины 6 стационарно закреплены одним концом на стяжке 14, соединяющей стойки 15 основания 1, а другим - на горизонтальной консоли 11 рамы 2. Каждая из дополнительных пружин 16 закреплена нижним концом на горизонтальной консоли II рамы 7, а на другом конце снабжена Т-образной планкой 17 с отверстием 18, которая установлена в U-образных пазах планок 19, жестко закрепленных на стяжке 20 рамы 7. Соосно отверстиям 18 на стяжке 14 рамы 1 жестко закреплены втулки 21, в которых установлены с возможностью продольного перемещения стержни 22 с ручками. Каждая втулка 21 снабжена поперечным пазом 23, в котором установлен подпружиненный фиксатор 24, взаимодействующий с проточками 25 стержня 22. На основании 1 и раме 7 установлены верхний и нижний ограничители перемещения рамы 7 по высоте, которые на чертежах не показаны.

Сиденье работает следующим образом. При отсутствии внешней нагрузки (веса оператора) рама 7 за счет предварительного поджатия виброизоляторов 5 и предварительного растяжения пружин 6 поджата к верхнему ограничителю и занимает крайнее верхнее положение. При этом оси стержней 22 соосны осям отверстий 18 Т-образных планок 17, которые удерживаются в U-образных пазах планок 19 за счет предварительного растяжения пружин 16. Каждый из стержней 22 может занимать два устойчивых положения "Включено" и "Выключено", которые обеспечивает подпружиненный фиксатор 24, взаимодействующий с проточками 25. В положении "включено" конец стержня 22 входит в отверстие 18 Т-образной планки 17 и при перемещении рамы 7 вниз относительно основания 1 взаимодействует с планкой 17 и соединенной с ней пружиной 16. В положении "Выключено" конец стержня 22 не взаимодействует с планкой 17.

В зависимости от положения стержней 22 возможны следующие варианты работы при приложении внешней нагрузки.

Если все стержни 22 находятся в положении "Выключено", то при опускании рамы 2 относительно основания 1 нагрузку воспринимают виброизоляторы 5 и пружины 6. Жесткость сиденья в этом случае минимальна и определяется суммарной жесткостью виброизоляторов 5 и пружин 6, а нагрузочная характеристика обеспечивает удержание оператора малой массы.

Если один из стержней 22 находится в положении "Включено", то его конец входит в отверстие 18 Т- образной планки 17 и при опускании рамы 7 относительно основания 1 планка 17 взаимодействует с концом стержня 22. При этом планка 17 выходит из U-образных пазов планок 19 и происходят деформация и нагружение пружины 16. В этом случае жесткость сиденья определяется суммарной жесткостью виброизоляторов 5, пружин 6 и одной пружины 16. Такой режим работы используется при защите операторов средней массы.

Если оба стержня 22 находятся в положении "Включено", то суммарная жесткость сиденья максимальна и определяется жесткостью виброизоляторов 5, пружин 6 и двух пружин 16. Такой режим работы используется при защите операторов максимальной массы.

Таким образом, регулировка жесткости и нагрузочной способности сиденья осуществляется ступенчато путем изменения положения стержней 22. Эта регулировка занимает мало времени и не требует больших усилий (усилие перемещения стержней 22 задается подпружиненными фиксаторами 24).

Заметим, что частота свободных колебаний подвеса определяется как где c - жесткость подвеса; m - суммарная масса рамы 7 и оператора.

Вследствие одновременного изменения жесткости подвеса и его нагрузочной массы собственная частота изменяется в незначительных пределах, что позволяет обеспечить эффективность виброзащиты вне зависимости от массы оператора.

Высокая эффективность виброзащиты также обусловлена низкой собственной частотой подвеса, что обеспечивается его малой жесткостью. Характеристика виброизоляторов 5 имеет участок пониженной жесткости. Характеристики пружин линейны, поэтому необходимая нагрузочная способность при малой жесткости достигается их предварительным нагружением. Необходимое демпфирование обеспечивает внутреннее трение в материале виброизоляторов 5.

При работе упругого подвеса оси звеньев 2 и 3, связанные с рамой 7, описывают окружность радиусом R, равным длине звеньев 2 и 3. Если длина l виброизолятора 5 в ненагруженном состоянии определена из соотношения l = R/0,8, то подвижный конец виброизолятора 5 при его вертикальной деформации для заданных граничных условий будет также описывать окружность радиуса R. Поэтому выполнение названного соотношения обеспечивает большую долговечность виброизолятора 5 и отсутствие дополнительных нагрузок на шарниры 4 устройства. Снижению нагрузок на шарниры 4 устройства способствует приложение реакций виброизоляторов 5 и пружин, что сближает центр жесткости, и вектор внешней нагрузки тем самым уменьшает опрокидывающий момент, действующий на сиденье. Малые нагрузки в шарнирах устройства позволяют практически исключить сухое трение в системе, что повышает виброзащитные свойства сиденья и увеличивает его долговечность.

Формула изобретения

1. Сиденье виброзащитное, содержащее основание, подвижно связанную с ним посредством жестких звеньев и шарниров раму с подушкой и спинкой, ограничители перемещения рамы по высоте и стационарно установленные между основанием и рамой пружины, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными пружинами и виброизоляторами, каждый из которых выполнен в виде S-образно изогнутого стержня и закреплен своими концами на стяжках горизонтальных консолей L-образных основания и рамы, при этом оси виброизоляторов лежат в плоскостях, параллельных осям жестких звеньев, которые равны по длине и установлены на основании и раме параллельно друг другу, а каждая дополнительная пружина закреплена одним концом в нижней части рамы и снабжена на другом конце Т-образной планкой с отверстием, которая установлена в U-образных пазах рамы и может взаимодействовать с одним из стержней, расположенных с возможностью продольного перемещения во втулках, жестко закрепленных на основании соосно отверстиям Т-образных планок, при этом каждая втулка снабжена поперечным пазом, в котором установлен взаимодействующий со стержнем подпружиненный фиксатор.

2. Сиденье виброзащитное по п.1, отличающееся тем, что виброизоляторы выполнены из проволочного материала, например отрезков стального каната.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4