Магнитный амортизатор
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что магнитный амортизатор, имеющий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости. Между половинками поршня размещена выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита. Подпружиненный сердечник электромагнита изготовлен в средней части поршня в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня. Два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами. Техническим результатом является повышение энергоемкости магнитного амортизатора и реализация зависимости его сил сопротивления от скорости перемещения штока. 1 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств.
Аналогом и прототипом заявляемого изобретения является магнитный амортизатор [1], содержащий корпус, внутри которого размещены два ряда постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, а также шток, на конце которого установлены, по меньшей мере, два постоянных магнита.
Главным недостатком прототипа является низкая энергоемкость, обусловленная использованием сил взаимодействия магнитных полей. Другой существенный недостаток заключается в том, что указанные силы определяются не скоростью перемещения штока, а его положением в корпусе, тогда как сопротивление амортизатора транспортного средства обычно должно зависеть от этой скорости, в автомобилях, например, дегрессивно.
Технической задачей изобретения является повышение энергоемкости магнитного амортизатора и реализация зависимости его сил сопротивления от скорости перемещения штока.
Техническая задача решается тем, что магнитный амортизатор, имеющий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, содержит установленный на штоке и состоящий из двух половинок поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.
Амортизатор (см. чертеж) содержит корпус 1, направляющую втулку 2, шток 3, установленный на нем поршень 4, гидравлическую полость А, заполненную рабочей жидкостью, и газовую полость В, а также разделитель 5 с уплотнительным кольцом 6, отделяющий гидравлическую полость А от газовой полости В. Поршень 4 разделяет гидравлическую полость А на верхнюю и нижнюю части. Он состоит из двух половинок, соединенных между собой винтами 7, и имеет каналы 8, соединяющие верхнюю и нижнюю части гидравлической полости А. Между верхней и нижней половинками поршня 4 размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка 9 электромагнита и его сердечник 10, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки. Сердечник в исходном положении удерживается конической пружиной 11. Реечная часть сердечника 10 находится в зацеплении с двумя шестернями 12, которые, в свою очередь, соединены зубцами с кольцевыми секторами 13, предназначенными для изменения пропускной способности каналов 8 поршня 4. Кольцевые секторы 13 снабжены дросселирующими отверстиями 14. На наружной поверхности корпуса 1 размещены два ряда 15 магнитов, они обращены друг к другу разноименными полюсами. Амортизатор работает следующим образом.
При сжатии, с началом движения штока 3 вниз, давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости А возрастает. Магнитные силовые линии двух рядов 15 постоянных магнитов начинают пересекаться обмоткой 9 электромагнита, индуцируя в ней электрический ток. На малых скоростях перемещения штока 3 этот ток недостаточен для создания собственного магнитного поля обмотки 9, способного обеспечить силу втягивания сердечника 10, достаточную для того, чтобы сколько-нибудь сжать пружину 11 и вывести посредством шестерен 12 кольцевые секторы 13 из исходного положения. В нем указанные секторы перекрывают каналы 8, а рабочая жидкость перетекает из нижней части гидравлической полости А в верхнюю только через дросселирующие отверстия 14. С увеличением скорости штока 3 до регламентированного значения исходное положение кольцевых секторов 13 сохраняется, а сила сопротивления перемещению штока 3 растет. При дальнейшем, после достижения регламентированного значения, повышении скорости штока индуцируемый в обмотке 9 ток создает такое магнитное поле, при котором сердечник 10 втягивается в нее, преодолевая сопротивление пружины 11 и поворачивая шестерни 12. Вместе с ними поворачиваются кольцевые секторы 13, открывая по мере увеличения скорости штока 3 каналы 8 в поршне 4. Рост силы сопротивления перемещению штока 3 замедляется. Ветви сжатия на характеристике сопротивлений амортизатора придается дегрессивный вид.
Сила давления рабочей жидкости, действующая на разделитель 5 в процессе сжатия амортизатора, сдвигает его вниз, сжимая газ, расположенный в полости В. Объем газовой полости В уменьшается на величину, равную увеличению объема части штока 3, находящейся в гидравлической полости А.
При отбое, с началом движения штока 3 вниз, давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости А уменьшается. Магнитные силовые линии двух рядов 15 постоянных магнитов начинают пересекаться обмоткой 9 электромагнита, индуцируя в ней электрический ток. На малых скоростях перемещения штока 3 этот ток недостаточен для создания собственного магнитного поля обмотки 9, способного обеспечить силу втягивания сердечника 10, достаточную сколько-нибудь сжать пружину 11 и вывести посредством шестерен 12 кольцевые секторы 13 из исходного положения. В нем указанные секторы перекрывают каналы 8, а рабочая жидкость перетекает из верхней части гидравлической полости А в нижнюю только через дросселирующие отверстия 14. С увеличением скорости штока 3 до регламентированного значения исходное положение кольцевых секторов 13 сохраняется, а сила сопротивления перемещению штока 3 растет. При дальнейшем, после достижения регламентированного значения, повышении скорости штока индуцируемый в обмотке 9 ток создает такое магнитное поле, при котором сердечник 10 втягивается в нее, преодолевая сопротивление пружины 11 и поворачивая шестерни 12. Вместе с ними поворачиваются кольцевые секторы 13, открывая по мере увеличения скорости штока 3 каналы 8 в поршне 4. Рост силы сопротивления перемещению штока 3 замедляется. Ветви отбоя на характеристике сопротивлений амортизатора придается дегрессивный вид.
Сила давления газа, действующая на разделитель 5 в процессе отбоя амортизатора, сдвигает его вверх, уменьшая объем гидравлической полости А на величину, равную уменьшению объема части штока 3, находящейся в гидравлической полости А.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.
В заявляемом устройстве повышена энергоемкость и реализована зависимость его сил сопротивления от скорости перемещения штока.
Существующие промышленные технологии и применяемые материалы позволяют организовать массовое производство предлагаемого магнитного амортизатора.
Использованный источник информации
1. Патент США №5584367, кл. В 60 L 13/10, 1995 г. (аналог и прототип).
Магнитный амортизатор, имеющий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, отличающийся тем, что содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.
