амортизатор

Формула изобретения

Амортизатор, содержащий две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, тормозное устройство и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы тормозное устройство, причем переключающее устройство выполнено в виде оси, установленной на первой направляющей, шестерни, обгонной муфты, внутренняя обойма которой закреплена на оси, а наружная - во внутреннем отверстии шестерни, и двух зубчатых реек, закрепленных на второй направляющей и предназначенных для поочередного зацепления с шестерней, отличающийся тем, что тормозное устройство состоит из двух камер - рабочей и дополнительной, соединенных каналом, консоли, закрепленной на первой направляющей, каркаса, соединенного посредством тросика с осью, причем каркас выполнен в виде прямоугольной рамы с поддоном, а консоль - в виде жесткой пластины, верхний торец рабочей камеры закреплен на пластине, а нижний торец рабочей камеры закреплен на поддоне.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый амортизатор относится к устройствам виброзащитной техники и предназначен для установки совместно с упругими 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 две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, тормозное устройство и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы тормозное устройство.

Данная конструкция амортизатора не обеспечивает - релейный “включить-выключить” режим работы тормозного устройства, позволяющий формировать оптимальное прерывисто-ступенчатое компенсационное воздействие и, в частности, эффективно влиять на процесс виброзащиты объект после того, как скорость объекта начинает превышать скорость основания при их движении в одном направлении.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является амортизатор [2], содержащий две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, тормозное устройство с фрикционной парой и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы тормозное устройство, причем переключающее устройство выполнено в виде оси, установленной на первой направляющей, шестерни, обгонной муфты, внутренняя обойма которой закреплена на оси, а наружная - во внутреннем отверстии шестерни, и двух зубчатых реек, закрепленных на второй направляющей и предназначенных для поочередного зацепления с шестерней.

Из-за износа трущихся поверхностей и вероятностной “природы” сил сухого трения работа тормозного устройства с фрикционной парой нестабильна. Кроме того, при падающей характеристике силы сухого трения, формируемое компенсационное воздействие зависит от относительной скорости и поэтому не является оптимальной.

Все это ухудшает качественные показатели данного амортизатора как устройства виброзащитной техники.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности виброзащиты объекта за счет обеспечения независимости компенсационного воздействия от относительной скорости и стабильности работы тормозного устройства.

Для этого в амортизаторе, содержащем две направляющие, образующие пару скольжения, закрепленные на направляющих установочные элементы, предназначенные для связи с объектом и основанием, тормозное устройство и переключающее устройство, периодически включающее в работу и выключающее из работы тормозное устройство, причем переключающее устройство выполнено в виде оси, установленной на первой направляющей, шестерни, обгонной муфты, внутренняя обойма которой закреплена на оси, а наружная - во внутреннем отверстии шестерни, и двух зубчатых реек, закрепленных на второй направляющей и предназначенных для поочередного зацепления с шестерней, тормозное устройство состоит из двух камер - рабочей и дополнительной, соединенных каналом, консоли, закрепленной на первой направляющей, каркаса, соединенного посредством тросика с осью, причем каркас выполнен в виде прямоугольной рамы с поддоном, а консоль - в виде жесткой пластины, верхний торец рабочей камеры закреплен на пластине, а нижний торец рабочей камеры закреплен на поддоне.

На фиг.1 изображен общий вид амортизатора; на фиг.2 - поперечный разрез направляющих с переключающим устройством; на фиг.3 - вид тормозного устройства с боку; на фиг.4 приведена схема расположения амортизатора в положении статического равновесия совместно с упругими элементами виброзащитной системы; на фиг.5 показаны осциллограммы колебаний объекта и основания при кинематическом возмущении, а также график прерывисто-ступенчатого компенсационного воздействия.

Амортизатор содержит направляющие 1 и 2, переключающее устройство 3 и тормозное устройство 4.

Переключающее устройство 3 состоит из оси 5, установленной на направляющей 1, шестерни 6, обгонной муфты 7, внутренняя обойма 8 которой закреплена на оси 5 посредством шпоночного соединения, а наружная обойма 9 - во внутреннем отверстии шестерни 6 и двух зубчатых реек 10 и 11, которые закреплены в продольных пазах направляющей 2.

Тормозное устройство 4 состоит из рабочей камеры 12, выполненной в виде гофрированного цилиндра, и дополнительной камеры 13, которые соединены каналом 14, консоли 15, закрепленной на направляющей 1, и каркаса 16, соединенного посредством тросика 17 с осью 5. Причем каркас 16 выполнен в виде прямоугольной рамы с поддоном 18, на котором закреплен нижний торец рабочей камеры 12, а консоль 15 выполнена в виде жесткой пластины, на которой закреплен верхний торец рабочей камеры 12.

Амортизатор посредством установочных элементов 19 и 20 соединяется с объектом 21 и основанием 22 и работает совместно с упругими элементами 23 виброзащитной системы.

В рабочей и дополнительной камерах 12 и 13 находится сжатый до определенного давления воздух. Рабочая камера 12 воздействует на консоль 15 и поддон 18. В результате чего каркас 16 прижимается к консоли 15, создавая силу предварительного натяга.

В положении статического равновесия объекта 21 на упругих элементах 23 или при равенстве перемещений объекта 21 и основания 22 шестерня 6 не находится в зацеплении ни с зубчатой рейкой 8, ни с зубчатой рейкой 9. Вследствие этого, переключающее устройство 3 выключает из работы тормозное устройство 4. Периодически это происходит в точках a, b, с на графиках перемещений.

В начале промежутка а...b, от а до а^*, объект 21 и основание 22 сближаются друг с другом и При этом шестерня 6 входит в зацепление с зубчатой рейкой 10 и вращается вместе с наружной обоймой 9 против часовой стрелки, что соответствует свободному ходу обгонной муфты 7. Поскольку вращение не передается внутренней обойме 8, то тормозное устройство 4 остается выключенным из работы и компенсационное воздействие равно нулю P(t)=0.

В конце промежутка а...b, от а^* до b, объект 21 и основание 22 удаляются друг от друга - а x-y<0. При этом шестерня 6 и наружная обойма 9 начинают вращаться по часовой стрелке, что соответствует рабочему ходу обгонной муфты 7. Поскольку вращение передается внутренней обойме 8 и оси 5, то тормозное устройство 4 включено в работу. Тросик 17 наматывается на ось 5 и поднимает каркас 16. Рабочая камера 12 сжимается и создает компенсационное воздействие где Р₀ - пороговое значение компенсационного воздействия, значение которой зависит от силы предварительного натяга, с - приведенная жесткость, u - деформация камеры 12. Данное компенсационное воздействие направлено “вниз” и уменьшает скорость объекта 21.

В начале промежутка b...с, от b до b^*, объект 21 и основание 22 удаляются друг от друга и При этом шестерня 6 входит в зацепление с зубчатой рейкой 11 и вращается вместе с наружной обоймой 9 против часовой стрелки, что соответствует свободному ходу обгонной муфты 7. Поскольку вращение не передается внутренней обойме 8, то тормозное устройство 4 остается выключенным из работы и компенсационное воздействие равно нулю P(t)=0.

В конце промежутка b...с, от b^* до c, объект 21 и основание 22 сближаются друг с другом - а x-y<0. При этом шестерня 6 и наружная обойма 9 начинают вращаться по часовой стрелке, что соответствует рабочему ходу обгонной муфты 7. Поскольку вращение передается внутренней обойме 8 и оси 5, то тормозное устройство 4 включено в работу. Тросик 17 наматывается на ось 5 и поднимает каркас 16. Рабочая камера 12 сжимается и создает компенсационное воздействие Данное компенсационное воздействие направлено “вверх” и уменьшает (по абсолютной величине) скорость объекта 21.

При дальнейшем движении объекта 21 и основания 22 амортизатор работает аналогично.

Описанная последовательность работы переключающего устройства 3 совместно с тормозным устройством 4 обеспечивает оптимальный релейный (включено - выключено) режим работы амортизатора. Выполнение тормозного устройства 4 в виде двух камер: рабочей - 12 и дополнительной - 13, которые соединены каналом 14, а также ограничения “деформации” рабочей камеры 12 посредством каркаса 16, позволяет обеспечить независимость компенсационного воздействия от относительной скорости. При этом тормозное устройство 4 работает стабильно, поскольку поддерживает прерывисто-ступенчатое изменение компенсационного воздействия, которое всегда направлено только против движения объекта 21 и уменьшает его скорость. Все это существенно повышает эффективность виброзащиты объекта 21.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №228391, кл. F 16 F 11/00, Бюл. №31, 1968 - аналог.

2. Патент РФ №2065541, кл. F 16 F 15/02, Бюл. №23, 1996 - прототип.