способ гашения механических колебаний и пневмоамортизатор для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ гашения механических колебаний, включающий создание усилия сопротивления путем заполнения рабочего объема пневмоамортизатора рабочим агентом под давлением, изменения давления в рабочем объеме путем перепуска рабочего агента из рабочего объема в первый дополнительный объем, имеющий рабочий агент с давлением, величина которого меньше давления рабочего агента в рабочем объеме, с последующей герметизацией указанных объемов относительно друг друга посредством первого клапанного узла, заполнения второго дополнительного объема рабочим агентом под давлением, величина которого больше величины давления рабочего агента в рабочем объеме, и поддержания давления рабочего агента в рабочем объеме путем перепуска рабочего агента из второго дополнительного объема в рабочий объем посредством второго клапанного узла, отличающийся тем, что первый дополнительный объем выполняют замкнутым, а давление рабочего агента в первом и втором дополнительных объемах создают заданной величины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величина давления рабочего агента в дополнительных объемах отличается от величины давления рабочего агента в рабочем объеме в два и более раз.

3. Пневмоамортизатор, включающий корпус и полый поршень, образующие замкнутый рабочий объем для рабочего агента, первый дополнительный объем, связанный с рабочим объемом первым клапанным узлом, второй дополнительный замкнутый объем, связанный с рабочим объемом вторым клапанным узлом, и средства крепления пневмоамортизатора к устройству или системе, отличающийся тем, что первый дополнительный объем выполнен в виде замкнутого объема.

4. Пневмоамортизатор по п. 3, отличающийся тем, что первый и второй дополнительные объемы выполнены сменными.

5. Пневмоамортизатор по п. 3, отличающийся тем, что он снабжен датчиками давления, установленными на клапанных узлах первого и второго дополнительных объемов, и источниками создания давления, соединенными с дополнительными объемами.

6. Пневмоамортизатор по п. 5, отличающийся тем, что в качестве источника создания давления используют компрессор.

7. Пневмоамортизатор по одному из пп. 3-6, отличающийся тем, что первый и второй дополнительные объемы установлены на внешней торцевой поверхности корпуса.

8. Пневмоамортизатор по одному из пп. 3-6, отличающийся тем, что первый и второй дополнительные объемы установлены на внешней торцевой поверхности полого поршня.

9. Пневмоамортизатор по п. 6, отличающийся тем, что первый дополнительный объем установлен на внешней торцевой поверхности корпуса, а второй дополнительный объем - на внешней торцевой поверхности поршня или наоборот.

10. Пневмоамортизатор по одному из пп. 3-9, отличающийся тем, что первый и второй дополнительные объемы состоят из нескольких связанных между собой частей.

11. Пневмоамортизатор по одному из пп. 3-9, отличающийся тем, что в качестве клапанного узла используют коммутационно-клапанную систему.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области техники, где применяется гашение механических колебаний, в частности, предназначено для использования в подвесках транспортных средств.

Известен пневматический упругий элемент подвески транспортного средства, содержащий корпус с закрепленным в нем штоком с поршнем на свободном конце, установленный в корпусе полый поршень, в днище и крышке которого имеются клапанные системы и дроссельные отверстия.

(SU, N 1010347. кл. F 16 F 9/04, 1980 г.)

Этот элемент имеет достаточно большую отдачу при ходе отбоя, снижающую эффективность гашения колебаний, а также неудобную для применения конструкцию.

Известен телескопический пневмоамортизатор, содержащий корпус и n-ное количество ступеней, образованных установленными в нем основным и дополнительными полыми штоками с подпружиненными поршнями, имеющими дроссельные системы (ДС) и коммутационно-клапанную систему (ККС), гашение механических колебаний которого осуществляется созданием сопротивления движению поршня путем импульсного количественного перераспределения рабочего агента между над- и под- поршневой полостями при смене направления его движения.

(RU, 2088819, кл. F 16 F 9/04, 1997 г.)

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы ККС и большое запаздывание начала истечения рабочего агента из полости с большим давлением в полость с меньшим давлением при смене направления движения поршня.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является способ гашения механических колебаний, включающий создание усилия сопротивления путем заполнения рабочего объема пневмоамортизатора рабочим агентом под давлением, изменения давления в рабочем объеме путем перепуска рабочего агента из рабочего объема в первый дополнительный объем, имеющий рабочий агент с давлением, величина которого меньше давления рабочего агента в рабочем объеме, с последующей герметизацией указанных объемов относительно друг друга посредством первого клапанного узла, заполнения второго дополнительного объема рабочим агентом под давлением, величина которого больше величины давления рабочего агента в рабочем объеме, и поддержания давления рабочего агента в рабочем объеме путем перепуска рабочего агента из второго дополнительного объема в рабочий объем посредством второго клапанного узла.

(GB, 2000255, кл. F 16 F 9/02, 1979 г.)

Однако известное устройство не может обеспечить поддержание давления рабочего агента в рабочем объеме в заданных пределах.

В указанном источнике также описана конструкция пневмоамортизатора, наиболее близкая к заявленной.

Известный пневмоамортизатор включает корпус и полый поршень, образующие замкнутый рабочий объем для рабочего агента, первый дополнительный объем, связанный с рабочим объемом первым клапанным узлом, второй дополнительный замкнутый объем, связанный с рабочим объемом вторым клапанным узлом, и средства крепления пневмоамортизатора к устройству или системе.

Недостаток известного устройства заключатся в том, что оно не обеспечивает эффективного гашения колебаний в широком спектре частот.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности способа гашения механических колебаний за счет поддержания давления рабочего агента в рабочем объеме в заданных пределах и упрощение конструкции пневмоамортизатора.

Указанная задача решается в способе гашения механических колебаний, включающем создание усилия сопротивления путем заполнения рабочего объема пневмоамортизатора рабочим агентом под давлением, изменения давления в рабочем объеме путем перепуска рабочего агента из рабочего объема в первый дополнительный объем, имеющий рабочий агент с давлением, величина которого меньше давления рабочего агента в рабочем объеме, с последующей герметизацией указанных объемов относительно друг друга посредством первого клапанного узла, заполнения второго дополнительного объема рабочим агентом под давлением, величина которого больше величины давления рабочего агента в рабочем объеме, и поддержания давления рабочего агента в рабочем объеме путем перепуска рабочего агента из второго дополнительного объема в рабочий объем посредством второго клапанного узла за счет того, что первый дополнительный объем выполняют замкнутым, а давление рабочего агента в первом и втором дополнительных объемах создают заданной величины.

А также тем, что величина давления рабочего агента в дополнительных объемах отличается от величины давления рабочего агента в рабочем объеме в два и более раз.

Указанная задача решается в пневмоамортизаторе, включающем корпус и полый поршень, образующие замкнутый рабочий объем для рабочего агента, первый дополнительный объем, связанный с рабочим объемом первым клапанным узлом, второй дополнительный замкнутый объем, связанный с рабочим объемом вторым клапанным узлом, и средства крепления пневмоамортизатора к устройству или системе за счет того, что первый дополнительный объем выполнен в виде замкнутого объема.

А также тем, что первый и второй дополнительные объемы выполнены сменными.

А также тем, что он снабжен датчиками давления, установленными на клапанных узлах первого и второго дополнительных объемов, и источниками создания давления, соединенными с дополнительными объемами.

А также тем, что в качестве источника создания давления используют компрессор.

А также тем, что первый и второй дополнительные объемы установлены на внешней торцевой поверхности корпуса.

А также тем, что первый и второй дополнительные объемы установлены на внешней торцевой поверхности полого поршня.

А также тем, что первый дополнительный объем установлен на внешней торцевой поверхности корпуса, а второй дополнительный объем - на внешней торцевой поверхности поршня или наоборот.

А также тем, что первый и второй дополнительные объемы состоят из нескольких связанных между собой частей.

А также за счет того, что в качестве клапанного узла используют коммутационно-клапанную систему.

На фиг. 1 схематично показан общий вид пневмоамортизатора;

на фиг. 2, 3 и 4 - пневмоамортизатор с источником создания давления (варианты размещения дополнительных объемов);

на фиг. 5 - показан вариант конструкции клапанного узла.

Пневмоамортизатор устанавливается между перемещающимися частями какого-либо устройства для гашения его механических колебаний и содержит корпус 1 со средствами 2 для крепления пневмоамортизатора к одной части устройства. В корпусе 1 установлен полый поршень 3 со средствами крепления 4 амортизатора к другой подвижной части устройства. Корпус 1 и полый поршень 3 образуют замкнутый рабочий объем 5, который заполнен рабочим агентом под заданным давлением Р.

Пневмоамортизатор имеет первый замкнутый дополнительный объем 6 и второй замкнутый дополнительный объем 7.

Первый и второй дополнительные объемы заполнены рабочим агентом под давлением соответственно P₁ и P₂, причем P₁ < P, a P₂ > P, например, в два и более раз и связаны клапанными узлами 8 и 9, соответственно, с рабочим объемом 5. Первый и второй дополнительные объемы могут быть установлены на крышке 10 корпуса 1 (фиг. 1), или на крышке 11 полого поршня 3 (фиг. 3), или по одному на крышках корпуса и полого поршня (фиг. 4). Первый и второй дополнительные объемы могут быть выполнены сменными и/или состоять из нескольких частей, т.е. выполнены составными (на чертеже не показано).

Пневмоамортизатор может иметь источники создания давления, например компрессор 12 (фиг. 2), вход которого соединен трубой 13 с первым дополнительным объемом 6, а выход - трубой 14 со вторым дополнительным объемом 7.

Клапанные узлы 8 и 9 могут иметь датчики давления (не показаны). В качестве клапанных узлов 8 и 9 может быть использована коммунитационно-клапанная система (ККС) (не показана) или конструкция клапана, показанная на фиг. 5, содержащая корпус 15, запорный шарик 16, пружину 17, отверстие 18, канал 19 и седло 20. Клапан устанавливается шариком 16 со стороны полости с большим давлением. Жесткость пружины 17 рассчитывается исходя из заданной величины разности давлений между объемами 5 - 6 и 5 - 7, а также с учетом заданных пределов изменений ее величины в рабочем объеме 5. Способ гашения механических колебаний осуществляется следующим образом.

Рабочий и дополнительные объемы 5, 6 и 7, соответственно, заполняют рабочим агентом под давлением, заранее расчетной величины. В процессе работы рабочий объем 5 изменяет свой объем, увеличивая или уменьшая тем самым значение давления в нем. Однако, за счет наличия дополнительных объемов осуществляется порциальный перепуск рабочего агента из объема 5 в объем 6 и последующий перепуск из объема 7 в объем 5, поддерживая тем самым давление в рабочем объеме в заданных пределах и гася колебания устройства или системы, на которой пневмоамортизатор установлен. При выполнении объемов 6 и 7 автономными с возможностью замены на новые работа их недолговечна и ограничена временем, в течение которого в дополнительных объемах давление достигнет предельно установленного значения. В то же время давление рабочего агента в рабочем объеме 5 будет оставаться в первоначально заданных пределах. При снабжении пневмоамортизатора компрессором 12, выход которого подключен ко второму дополнительному объему 7, а вход - к первому дополнительному объему 6, по сигналам датчиков давлений (на черт. не показаны), установленных в объемах 6 и 7, компрессор включается в работу и восстанавливает первоначально заданную в них величину давления.

Пример осуществления способа.

Рабочий объем 5 заполнен рабочим агентом под давлением 3 кг/см². Заданная разность давлений в рабочем объеме З^+0,5_-1,0кг/см². Дополнительный объем 6 заполнен рабочим агентом под давлением 0,3 кг/см², а дополнительный объем 7 - под давлением 30 кг/см².

Клапанный узел 9, установленный между рабочим объемом 5 с давлением 3 кг/см² и дополнительным объемом 6 с давлением 0,3 кг/см², содержит клапан (фиг. 5), имеющий пружину 17, жесткость которой рассчитана на открывание клапана в начале работы при превышении разности давлений 3-0,3=2,7 кг/см². Поскольку верхнее предельно допустимое значение в рабочем объеме 3,5 кг/см², то предельно допустимое давление в первом дополнительном объеме 6 при ходе сжатия в конце работы может достигнуть значения 3,5-2,7 = 0,8 кг/см².

Клапанный узел 8, установленный между рабочим объемом 5 с давлением 3 кг/см² и дополнительным объемом 7 с давлением 30 кг/см², содержит клапан (фиг. 5), имеющий пружину 17, жесткость которой рассчитана на открывание клапана в начале работы при превышении разности давлений 30-3=27 кг/см². При ходе сжатия рабочий объем 5 уменьшается, происходит повышение в нем давления и клапанный узел 9 открывается, пропуская порцию рабочего агента из объема 7 в объем 5. При ходе отбоя клапанный узел 9 закрывается, рабочий объем 5 увеличивается, происходит снижение давления и открывается клапанный узел 8, пропуская порцию рабочего агента в рабочий объем 5. Ресурс сменных дополнительных объемов будет исчерпан для приведенного примера, когда количество рабочего агента парциально перетечет из второго дополнительного объема в рабочий объем, а через нее - в первый дополнительный объем 6 и величины давлений достигнут значений 0,8 кг/см² в первом и 29 кг/см² во втором объемах. Давление же в рабочем объеме 5 пневмоамортизатора будет поддерживаться в пределах З^+0,5_-1,0 кг/cм².