Демпфер

 

ДЕМПФЕР, содержащий цилиндр, расположенный в нем поршень, разделяющий последний на две. камеры, блок управления , два управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и аккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, он снабжен двумя дополнительными клапанами, соединенными с блоком управления и предназначенными для сообщения соответствующей камеры с атмосферой, и датчиками давления , установленными каждый в одной камере и соединенными с дополнительным клапаном другой камеры. В (Л оо ел о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З 511 F 16 F 9/02 (21) 3525731/25-28 (22) 20.12.82 (46) 07.04.84. Бюл, № 13 (72) Г. В. Сысоева и М. И. Фейгин (71) Горьковский институт инженеров водного транспорта (53) 621.567.5 (088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР № 693072, кл. F 16 F 9/02, 1977.

2. Патент США № 3807678, кл. F 16 F 15/08, 1974 (прототип). (54) (57) ДЕМПФЕР, содержащий цилиндр, расположенный в нем поршень, разделяющий последний на две. камеры, блок уп„„SU„„1084505 А равления, два управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и аккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, он снабжен двумя дополнительными клапанами, соединенными с блоком управления и предназначенными для сообщения соответствующей камеры с атмосферой, и датчиками давления, установленными каждый в одной камере и соединенными с дополнительным клапаном другой камеры.

1084505

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам демпфиро- . вания н амортизации, и может быть применено для гашения низкочастотных вибрационных колебаний крупногабаритных строительных конструкций, машин, узлов, транспортных средств.

Известен пневматический амортизатор, который предназначен преимущественно для сцепного устройства рудничных и магистральных локомотивов и железнодорожных вагонов и содержит корпус в виде стакана с крышкой, размещенный в нем поршень со штоком, разделяющий корпус на подпоршневую и надпоршневую полости, и две пары обратных клапанов, установленных по два в крышке и дне стакана. Полости через клапаны одной пары соединены с пневмомагистралью, а через клапаны другой пары— с атмосферой (1).

Однако из-за отсутствия системы управления клапанами данный амортизатор не обеспечивает эффективного демпфирования.

Наиболее близким к предлагаемому по по технической сущности и достигаемому результату является демпфер, содержащий цилиндр, расположенный в нем поршень, разделяющий последний на две камеры, блок управления, два управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и аккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны (2).

В известном демпфере используется способ демпфирования колебаний, основанный на перетекании жидкости в сообщающихся камерах, который не обеспечивает высокой эффективности демпфирования. Кроме того, когда абсолютная скорость демпфируемой массы противоположна направлению относительного перемещения массы и основания, демпфер не может обеспечить силу, противодействующую абсолютной скорости демпфируемой массы, что также снижает его эффективность.

Цель изобретения — повышение эффективности демпфирования.

Указанная цель достигается тем,что демпфер, содержащий цилиндр, расположенный в нем поршень, разделяющий последний на две камеры, блок управления, два управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и аккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны, снабжен двумя дополнительными клапанами, соединенными с блоком управления и предназначенными для сообщения соответствующей камеры с атмосферой, и датчиками давления, установленными каждый в одной камере и соединенными с дополнительным клапаном другой камеры.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого демпфера; на фиг. 2 и 3 — характе1 ристики демпфирования (зависимость демпфирующей силы F от относительного перемещения х при установившемся режиме работы) соответственно предлагаемого и известного (со свободным поршнем и дву5 мя клапанами) демпферов.

Демпфер содержит пневматический цилиндр 1 двустороннего действия, поршень

2, разделяющий цилиндр 1 на камеры 3 и 4, дополнительные клапаны 5 и 6, уста0 новленные каждый на одной из торцовых стенок цилиндра 1 и соединяющие соответственно камеры 3 и 4 с атмосферой, основные клапаны 7 и 8, также установленные каждый на одной из торцовых стенок пневматического цилиндра 1 и соединяющие соответственно камеры 3 .и 4 с аккумулирующей емкостью 9, датчики 10 и 11 давления, установленные в камерах 3 и 4 соответственно, датчик 1.2 относительного перемещения демпфирующего объекта 13 и поршня 2, а также блок 14 управления, подключенный

20 к датчику 12 перемещения и входам клапанов 5 — 8.

Блок 14 управления формирует сигнал в моменты времени, когда относительное перемещение х достигает своего максималь25 ного значения х„ Сигнал означает команду

«Закрыть» для клапанов 7 и 8 и «Изменить состояние на обратное» для клапанов 5, 6. Кроме того, на клапаны 7 и 8 подается сигнал «Открыть» если давление в соответствующей камере достигнет значения, преЗ0 вышающего заданное, и это состояние сохраняется, пока не придет команда «Закрыть» с блока 14 управления. Датчик 10 давления в камере 3 подключен к входу клапана 6, а датчик 11 давления в камере 4 подключен к входу клапана 5. Датчики 10 и 11 обеспечивают начальное состояние демпфера и вырабатывают сигналы, соответствующие команде «Открыть», если давления в камерах 3 и 4 соответственно выше атмосферного..Аккумулирующая емкость 9 служит для закачки в нее воздуха каждый

40 раз, когда давление в камере 3 или 4 будет больше заданного. Клапаны 5 — 8 релейного типа, действуют по принципу открыто-закрыто. Их срабатывание предполагается кратковременным, что опреде45 ляет меньшие затраты энергии на управление.

Демпфер работает следующим образом.

В исходном положении клапаны 5 — 8 закрыты и давление в камерах 3 и 4 — атмосферное. Пусть объек1г 13 перемещается

50 под действием внешней силы. При этом воз. никает относительное перемещение объекта 13 и поршня 2, что приводит к изменению объема камер: например, если объем камеры 3 уменьшается, то объем камеры 4 увеличивается, и давление в камере 3 воз55 растает. В результате по команде с датчика 10 клапан 6 открывается и камера 4 сообщается с атмосферой. Когда давление

Характеристика демпфирования демпфера-прототипа (фиг. 3) эквивалентна характеристике предлагаемого. Амплитуда вынужденных колебаний объекта в резонансе для такой характеристики при относительной массе Х= 0,2 (остальные параметры близки к оптимальным) равна 4,5, а

15 для характеристики управляемого ударного демпфера x = 5. Однако демпфер-прототип не обеспечивает демпфирования объекта (Гд —— О) при изменении х от -х„,„, до О и от + х„,„,до О.

Эффективность предлагаемого демпфера

20 по сравнению с прототипом выше, так как он обеспечивает демпфирование при любых значениях относительного перемещения х от -рснзксдо +

Кроме того, в отличие от прототипа и ударного демпфера предлагаемый демпфер может аккумулировать энергию, т. е. работать как насос. Он прост в настройке, обладает низким шумом и вибрацией и имеет вследствие отсутствия ударов высокую надежность.

108

3 в камере 3 достигнет значения, превышающего заданное, открывается клапан 7 и воздух из камеры 3 выталкивается в аккумулирующую емкость 9. После того, как значение перемещения достигнет своего максимального значения х блок 14 управления по сигналу датчика 12 перемещения вырабатывает сигнал, поступающий на клапа- ны 5 — 8. При этом клапан 7 закрывается, клапан 8 не изменяет своего состояния, потому, что закрыт, клапаны 5 и 6 изменяют свое состояние на обратное (клапан 5 открывается, а клапан 6 закрывается) и дав- ление начинает возрастать в камере 4. Но клапан 5 открыт, поэтому сигнал с датчика

11 давления не изменяет его состояния. Когда давление в камере 4 достигнет значения, превышающего заданное, клапан 8 открывается и воздух из камеры 4 выталкивается в аккумулирующую емкость 9. После того, как перемещение достигнет максимального значения х„,,блок 14 управления вырабатывает сигнал на клапаны 5 — 8. В результате клапан 8 закрывается, клапан 7 не изменяет своего состояния, потому что он закрыт, клапаны 5 и 6 изменяют свое состояние на обратное (клапан 5 закрывается, а клапан 6 открывается) и давление начинает возрастать в камере 3 — процесс повторяется.

Таким образом, демпфер одновременно производит гашение колебаний и аккумулирование энергии, т. е. он может одновре4505 менно работать и как насос. Путем настройки можно обеспечить или максимально возможное демпфирование, или максимально возможное аккумулирование энергии.

При работе демпфера разность давлений в камерах каждый раз направлена противоположно внешней силе и компенсирует ее.

1084505

Редактор А. Огар

Заказ 1960 29

Составитель A. Машкин

Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Тираж 913 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4