Амортизатор

Изобретение относится к устройствам виброзащитной техники. Сущность изобретения заключается в том, что амортизатор содержит резервуар, расположенный в резервуаре цилиндр, установленный в цилиндре шток с закрепленным на нем поршнем, выполненные в средней части цилиндра отверстия, поочередно перекрываемые поршнем, два клапана, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, дросселирующий элемент, выполненный в виде вкладыша с калиброванным отверстием, два гидравлических канала и тормозное устройство. Тормозное устройство выполнено в виде цилиндрической капсулы с двумя плунжерами, которые делят ее полость на три части - верхнюю, среднюю и нижнюю, пружиной, установленной между плунжерами, и упором. Первый гидравлический канал соединяет надпоршневую полость цилиндра с верхней полостью цилиндрической капсулы. Второй гидравлический канал соединяет подпоршневую полость цилиндра с нижней полостью цилиндрической капсулы. Упор выполнен в виде втулки и закреплен в средней части цилиндрической капсулы. Плунжеры расположены по разные стороны упора. Концы пружины закреплены на торцах плунжеров. Резервуар соединен со средней полостью цилиндрической капсулы трубкой. Дросселирующий элемент установлен в трубке. Техническим результатом является формирование оптимального прерывисто-ступенчатого компенсационного воздействия. 3 ил.

 

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

Известен амортизатор [1], содержащий резервуар с установочным элементом, предназначенным для крепления на основании, расположенный в резервуаре цилиндр, установленный в цилиндре и предназначенный для связи с объектом шток с закрепленным на нем поршнем, выполненные в средней части цилиндра отверстия, поочередно перекрываемые поршнем, два клапана, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, и дросселирующий элемент, выполненный в виде вкладыша с калиброванным отверстием, которое соединяет над- и подпоршневую полости цилиндра.

Отсутствие упругих элементов в конструкции данного амортизатора не позволяет формировать оптимальное компенсационное воздействие за счет восстанавливающей силы в сочетании с диссипативной силой прерывистого действия.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является амортизатор [2], содержащий резервуар с установочным элементом, предназначенным для крепления на основании, расположенный в резервуаре цилиндр, установленный в цилиндре и предназначенный для связи с объектом шток с закрепленным на нем поршнем, выполненные в средней части цилиндра отверстия, поочередно перекрываемые поршнем, два клапана, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, дросселирующий элемент, выполненный в виде вкладыша с калиброванным отверстием, два гидравлических канала, и тормозное устройство, выполненное в виде цилиндрической капсулы с двумя плунжерами, которые делят ее полость на три части - верхнюю, среднюю и нижнюю, пружиной, установленной между плунжерами, и упором, причем первый гидравлический канал соединяет надпоршневую полость цилиндра с верхней полостью цилиндрической капсулы, а второй гидравлический канал соединяет подпоршневую полость цилиндра с нижней полостью цилиндрической капсулы.

Недостатком указанного амортизатора является то, что деформации пружины тормозного устройства не связаны напрямую с относительным смещением объекта и фактически, если увеличивать жесткость пружины, то компенсационное воздействие будет формироваться только за счет диссипативной силы. Данные особенности работы амортизатора в составе виброзащитной системы характерны для последовательного соединения дросселирующего элемента и тормозного устройства. Формирование при этом оптимального прерывисто-ступенчатого компенсационного воздействия, как суммы двух “независимых” компонент - диссипативной силы и восстанавливающей силы, затруднено. Кроме того, посредством только диссипативной силы невозможно обеспечить необходимое максимальное значение компенсационного воздействия, поскольку с уменьшением диаметра калиброванного отверстия возрастает вероятность достижения критической скорости истечения жидкости и замыкания амортизатора.

Все это ухудшает динамические свойства данного амортизатора как устройства виброзащитной техники.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в формировании оптимального прерывисто-ступенчатого компенсационного воздействия, как суммы двух “независимых” компонент - диссипативной силы и восстанавливающей силы, посредством имитации параллельного соединения дросселирующего элемента и тормозного устройства.

Для этого в амортизаторе, содержащем резервуар с установочным элементом, предназначенным для крепления на основании, расположенный в резервуаре цилиндр, установленный в цилиндре и предназначенный для связи с объектом шток с закрепленным на нем поршнем, выполненные в средней части цилиндра отверстия, поочередно перекрываемые поршнем, два клапана, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, дросселирующий элемент, выполненный в виде вкладыша с калиброванным отверстием, два гидравлических канала, и тормозное устройство, выполненное в виде цилиндрической капсулы с двумя плунжерами, которые делят ее полость на три части - верхнюю, среднюю и нижнюю, пружиной, установленной между плунжерами, и упором, причем первый гидравлический канал соединяет надпоршневую полость цилиндра с верхней полостью цилиндрической капсулы, а второй гидравлический канал соединяет подпоршневую полость цилиндра с нижней полостью цилиндрической капсулы, упор выполнен в виде втулки и закреплен в средней части цилиндрической капсулы, плунжеры расположены по разные стороны упора, концы пружины закреплены на торцах плунжеров, резервуар соединен со средней полостью цилиндрической капсулы трубкой, а дросселирующий элемент установлен в трубке.

На фиг.1 изображен общий вид амортизатора; на фиг.2 приведена схема расположения амортизатора в положении статического равновесия совместно с упругими несущими элементами виброзащитной системы; на фиг.3 показаны осциллограммы колебаний объекта и основания при кинематическом возмущении, а также графики компонент прерывисто-ступенчатого компенсационного воздействия.

Амортизатор содержит резервуар 1, заполненный жидкостью, расположенный в резервуаре 1 цилиндр 2 с двумя клапанами 3 и 4, установленный в цилиндре поршень 5, делящий цилиндр 2 на над- и подпоршневую полости, соединенный с поршнем 5 шток 6, два радиальных отверстия 7 и 8, выполненных в средней части цилиндра 2, гидравлические каналы 9 и 10, трубку 11, дросселирующий элемент 12 и тормозное устройство 13.

Тормозное устройство 13 выполнено в виде цилиндрической капсулы 14 с двумя плунжерами 15 и 16, упором 17 и пружиной 18. Упор 17 выполнен в виде втулки и закреплен в средней части цилиндрической капсулы 14. Плунжеры 15 и 16 расположены по разные стороны упора 17. Пружина 18 предварительно растянута; и ее концы закреплены на торцах плунжеров 15 и 16.

Гидравлический канал 9 соединяет надпоршневую полость цилиндра 2 с верхней полостью цилиндрической капсулы 14, а гидравлический канал 10 соединяет подпоршневую полость цилиндра 2 с нижней полостью цилиндрической капсулы 14. Трубка 11 соединяет резервуар 1 со средней полостью цилиндрической капсулы 14.

Клапаны 3 и 4 встроены в торцы цилиндра 2 и имеют отверстия 19 и 20, перекрываемые разомкнутыми упругими кольцами 21 и 22.

Дросселирующий элемент 12 выполнен в виде установленного в трубке 11 вкладыша с калиброванным отверстием 23.

Амортизатор посредством проушины 24 и кронштейна 25 соединяется, соответственно, с объектом 26 и основанием 27. Между объектом 26 и основанием 27 установлены упругие несущие элементы 28.

В положении статического равновесия поршень 5 находится в средней части цилиндра 2 между радиальными отверстиями 7 и 8. Соответствующие положения объекта 26 и основания 27 определяются точками а, с и е на графиках перемещений.

На промежутке а...b объект 26 и основание 27 сближаются друг с другом и х’-y’<0. При этом поршень 5 перемещается от средней части цилиндра 2 вниз. Давление в подпоршневой полости возрастает и жидкость через отверстие 20 в клапане 4, отжимая упругое кольцо 22, поступает в резервуар 1 и далее через отверстия 7 и 8 в надпоршневую полость. Поскольку основной объем жидкости свободно выдавливается через клапан 4, то дросселирующее устройство 12 и тормозное устройство 13 выключены из работы и компенсационная сила P_k равна нулю.

На промежутке b...с объект 26 и основание 27 удаляются друг от друга и х’-y’>0. При этом поршень 5 начинает перемещаться вверх к средней части цилиндра 2. Давление в надпоршневой полости цилиндра 2 и резервуаре 1 возрастает и клапан 4 закрыт (упругое кольцо 22 перекрывает отверстие 20). Жидкость из резервуара 1 выдавливается через трубку 11 и, соответственно, через калиброванное отверстие 23 в среднюю полость цилиндрической капсулы 14, т.е. дросселирующий элемент 12 включается в работу. При определенном перепаде давлений в средней полости цилиндрической капсулы 14 и в резервуаре 1 плунжер 16 начинает перемещаться вниз, растягивая пружину 18, т.е. тормозное устройство 13 также включается в работу. Развиваемые при этом диссипативная сила P_d и восстанавливающая сила Р_v определяют компенсационное воздействие P_k, которое уменьшает скорости х’ объекта 26.

На промежутке c...d объект 26 и основание 27 продолжают удаляться друг от друга и х’-y’>0. При этом поршень 5 перемещается от средней части цилиндра 2 вверх. Давление в надпоршневой полости возрастает и жидкость через отверстие 19 в клапане 3, отжимая упругое кольцо 21, поступает в резервуар 1 и далее через отверстия 7 и 8 в подпоршневую полость. Поскольку основной объем жидкости свободно выдавливается через клапан 3, то дросселирующее устройство 12 и тормозное устройство 13 выключены из работы и компенсационная сила P_k равна нулю.

На промежутке d...e объект 26 и основание 27 сближаются друг с другом и х’-y’<0. При этом поршень 5 начинает перемещаться вниз к средней части цилиндра 2. Давление в подпоршневой полости цилиндра 2 и резервуаре 1 возрастает и клапан 3 закрыт (упругое кольцо 21 перекрывает отверстие 19). Жидкость из резервуара 1 выдавливается через трубку 11 и, соответственно, через калиброванное отверстие 23 в среднюю полость цилиндрической капсулы 14, т.е. дросселирующий элемент 12 включается в работу. При определенном перепаде давлений в средней полости цилиндрической капсулы 14 и в резервуаре 1 плунжер 15 начинает перемещаться вверх, растягивая пружину 18, т.е. тормозное устройство 13 также включается в работу. Развиваемые при этом диссипативная сила Р_d и восстанавливающая сила Р_v определяют компенсационное воздействие P_k, которое уменьшает скорости х’ объекта 26.

При дальнейшем движении объекта 26 и основания 27 описанная последовательность работы амортизатора повторяется.

Расположение плунжеров 15 и 16 по разные стороны упора 17, к которому они предварительно поджаты пружиной 18, и соединение посредством трубки 11 средней полости гидравлической капсулы 14 с резервуаром 1 обеспечивает ступенчатое изменение восстанавливающей силы Р_v в момент включения тормозного устройства 13 в работу.

Установление дросселирующего элемента 12 в трубке 11 позволяет дополнительно создавать диссипативную силу P_d, которая совместно с восстанавливающей силой Р_v обеспечивает формирование оптимального прерывисто-ступенчатого компенсационного воздействия P_k, что возможно только при параллельном соединении дросселирующего элемента 12 и тормозного устройства 13. Причем необходимое максимальное значение компенсационного воздействия Р_k обеспечивается при скорости истечения жидкости по калиброванному отверстию меньшей критической. Это позволяет устранить явление замыкания при работе предлагаемого амортизатора и существенно улучшить его динамические свойства.

Источники информации

1. Патент РФ 2002983, кл. F 16 F 9/48, 1993 - аналог.

2. Патент РФ 2165550, кл. F 16 F 9/48, 2001 - прототип.

Амортизатор, содержащий резервуар, расположенный в резервуаре цилиндр, установленный в цилиндре шток с закрепленным на нем поршнем, выполненные в средней части цилиндра отверстия, поочередно перекрываемые поршнем, два клапана, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, дросселирующий элемент, выполненный в виде вкладыша с калиброванным отверстием, два гидравлических канала и тормозное устройство, выполненное в виде цилиндрической капсулы с двумя плунжерами, которые делят ее полость на три части - верхнюю, среднюю и нижнюю, пружиной, установленной между плунжерами, и упором, причем первый гидравлический канал соединяет надпоршневую полость цилиндра с верхней полостью цилиндрической капсулы, а второй гидравлический канал соединяет подпоршневую полость цилиндра с нижней полостью цилиндрической капсулы, отличающийся тем, что упор выполнен в виде втулки и закреплен в средней части цилиндрической капсулы, плунжеры расположены по разные стороны упора, концы пружины закреплены на торцах плунжеров, резервуар соединен со средней полостью цилиндрической капсулы трубкой, а дросселирующий элемент установлен в трубке.