Пневматическая подвеска

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к амортизационным устройствам с использованием газа в камере с эластичной стенкой. Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, установленную соосно и внутри основной рабочей полости, и расположенную между ними перегородку. На перегородке жестко закреплено клапанное устройство, выполненное в виде цилиндра. Дно цилиндра связано с перегородкой и имеет осевые отверстия. В стенке цилиндра выполнены осевые каналы, связывающие рабочую полость с полостью цилиндра. В торцевой крышке цилиндра выполнены осевые отверстия, эластичные клапаны, взаимодействующие с осевыми отверстиями в дне цилиндра и его торцевой крышке соответственно в начале хода сжатия и хода отбоя. В торцевой крышке цилиндра и его дне установлены обмотки электромагнитов. Внутри полости цилиндра установлен запорный клапан в виде поршня. Поршень имеет с обеих сторон направляющие магнитопроводящие сердечники, снабженные возвратными пружинами, установленными внутри обмоток электромагнитов, подключенных к системе управления клапаном. Система управления клапаном содержит преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок разделения управления, блоки управления ключами, силовые ключи для подключения обмоток электромагнитов к источнику питания. Преобразователь перемещения объекта соединен с формирователем сигнала скорости объекта, который соединен с блоком разделения управления, выходы которого соединены с входами блоков управления силовыми ключами. Выходы этих блоков соединены с управляющими входами силовых ключей. Повышаются демпфирующие свойства пневматической подвески. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к амортизационным устройствам с использованием газа в камере с эластичной стенкой.

Известно устройство для осуществления гашения вертикальных колебаний транспортных средств, описанное в а.с. №261926, М. кл. B60G 11/26, содержащее резинокордную оболочку с крышкой, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с калиброванными отверстиями и клапанное устройство в виде свободно висящей на перегородке диафрагмы, перекрывающей перепускные отверстия на ходе отбоя.

К основным недостаткам устройства относится то, что при вынужденных колебаниях амортизированного объекта с большими амплитудами происходит смещение его среднего положения вниз относительно исходного вследствие постоянного аккумулирования энергии сжатого газа в дополнительной емкости в начале каждого хода сжатия, что приводит к уменьшению динамического хода подвески и снижению эффективности гашения колебаний.

Известно также устройство пневматической подвески, описанное в а.с. №968536, М. кл. F16F 9/04 (прототип), содержащее резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, установленную соосно и внутри основной рабочей полости, расположенную между ними перегородку, на которой жестко закреплено клапанное цилиндрическое устройство со штоком. Клапанное устройство приводится в действие штоком при непосредственном воздействии на него крышки, жестко перемещающейся вместе с амортизируемым объектом. В перегородке расположены калиброванное отверстие и предохранительный клапан для перетекания газа в процессе работы. Основной и дополнительный упругие элементы пневматической подвески установлены между подрессоренной и неподрессоренной массами амортизируемого объекта.

Основным недостатком устройства является нестабильность демпфирующих свойств подвески и низкая эффективность диссипации энергии колебаний объекта из-за того, что коммутация объемов в пневматической подвеске осуществляется с помощью инерционного механического клапанного устройства, приводимого в действие штоком при непосредственном воздействии на него крышки, жестко перемещающейся вместе с амортизируемым объектом. Клапанное устройство в известной пневматической подвеске обеспечивает коммутацию объемов в емкостях пневматической подвески в начале каждого хода сжатия и отбоя с запаздыванием относительно начала хода сжатия и отбоя, т.к. перепускные отверстия в цилиндре клапанного устройства открываются или закрываются поршнем в конце хода поршня, приводимого в действие штоком, что ведет к наличию зон нечувствительности. Таким образом, время начала коммутации объемов происходит с задержкой после начала отработки как хода сжатия, так и хода отбоя. Главной движущей силой производства энтропии в пневматической подвеске, а следовательно, и диссипации энергии является разность термодинамических потенциалов газов в объемах, отнесенных к их абсолютным температурам. Клапанное устройство должно создавать в процессе колебаний объекта наибольшие значения этой разности и в определенные моменты периода колебаний, а именно в начале хода сжатия и отбоя, осуществлять кратковременную быструю коммутацию объемов пневматической подвески с целью быстрого обращения разности термодинамических потенциалов в производство энтропии и в диссипацию энергии колебаний амортизируемого объекта.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение демпфирующих свойств пневматической подвески.

Поставленная задача достигается тем, что в известной пневматической подвеске, содержащей резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, установленную соосно и внутри основной рабочей полости, расположенную между ними перегородку, на которой жестко закреплено клапанное устройство, выполненное в виде цилиндра, дно которого связано с перегородкой и имеет осевые отверстия, а в стенке его выполнены осевые каналы, связывающие рабочую полость с полостью цилиндра, в торцевой крышке цилиндра выполнены осевые отверстия, эластичные клапаны, взаимодействующие с осевыми отверстиями в дне цилиндра и его торцевой крышке соответственно в начале хода сжатия и хода отбоя, согласно изобретению в торцевой крышке цилиндра и его дне установлены обмотки электромагнитов, а внутри полости цилиндра установлен запорный клапан в виде поршня, имеющего с обеих сторон направляющие магнитопроводящие сердечники, снабженные возвратными пружинами, установленными внутри обмоток электромагнитов, подключенных к системе управления клапаном.

Система управления клапаном содержит преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок разделения управления, блоки управления ключами, силовые ключи для подключения обмоток электромагнитов к источнику питания, причем преобразователь перемещения объекта соединен с формирователем сигнала скорости объекта, который соединен с блоком разделения управления, его выходы соединены с входами блоков управления силовыми ключами, а выходы этих блоков соединены с управляющими входами силовых ключей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг.1 представлена предложенная пневматическая подвеска;

- на фиг.2 представлен электродинамический клапан;

- на фиг.3 приведена структурная схема системы управления клапаном;

- на фиг.4 представлены упругодемпфирующие характеристики пневматической подвески.

Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку 1 с крышкой 2, образующие основную рабочую полость 3, дополнительную емкость 4, расположенную между ними перегородку 5 с клапанным устройством 6 и систему управления клапаном 7.

Клапанное устройство включает направляющий цилиндр 8, перемещающийся внутри его полости возвратно-поступательно запорный клапан 9 в виде поршня, имеющего с его обеих сторон направляющие магнитопроводящие сердечники 10 и 11, снабженные возвратными пружинами 12, и крышку 13 клапанного устройства. В верхней части внутри цилиндра 8 и в крышке 13 клапанного устройства 6 установлены обмотки 14 и 15 электромагнитов импульсного втяжного действия, внутри которых перемещаются сердечники 10 и 11 и установлены пружины 12. В торце направляющего цилиндра 8 и на крышке клапанного устройства 13 смонтированы эластичные обратные клапаны 16 и 17. Цилиндр 8 имеет осевые отверстия 18, а в стенке его выполнены осевые каналы 19, связывающие основную рабочую полость 3 пневматической подвески с полостью цилиндра 8 и перекрываемые запорным клапаном 9 на ходе сжатия. В крышке клапанного устройства 13 выполнены осевые отверстия 20. В стенке цилиндра 8 выполнены перепускные радиальные отверстия 21, расположенные в одной плоскости и перекрываемые запорным клапаном 9 на ходе отбоя. Осевые отверстия 18 и 20 перекрываются эластичными обратными клапанами 16 и 17.

Система управления клапаном содержит преобразователь перемещения 22 объекта, формирователь 23 сигнала скорости объекта, блок разделения управления 24, блоки управления ключами 25 и 26, силовые ключи 27 и 28 для подключения обмоток электромагнитов 14 и 15 к источнику питания, причем преобразователь перемещения 22 объекта соединен с формирователем сигнала скорости 23 объекта, который соединен с блоком разделения управления 24, его выходы соединены с входами блоков управления 25 и 26 силовыми ключами 27 и 28, а выходы блоков 25 и 26 соединены с управляющими входами силовых ключей 27 и 28.

Пневматическая подвеска работает следующим образом.

На ходе сжатия пневматической подвески (точка "а" на упругодемпфирующей характеристике, фиг.4.) сигнал с преобразователя перемещения 22, преобразованный элементами 23, 24, 26 системы управления, подается на силовой ключ 28, включающий электромагнит 15, и запорный клапан 9 перекрывает осевые и радиальные отверстия 19 и 20 клапанного устройства. Давление в рабочем объеме пневматической подвески возрастает (кривая а-b). В точке "b" начинается ход отбоя и электромагнит 15 обесточивается. Запорный клапан 9 примет нейтральное положение за счет действия возвратных пружин 12 и газ через отверстия 19 и 20 и обратный клапан 17 переходит из рабочего объема в дополнительный (кривая b-с). В точке "с" давление в объемах пневматической подвески выравнивается. В начале хода отбоя сигнал с преобразователя перемещения 22, преобразованный элементами 23, 24, 25 системы управления, подается на силовой ключ 27, включающий электромагнит 14, и запорный клапан 9 перекрывает осевые и радиальные отверстия 18 и 21 клапанного устройства. На ходе отбоя давление в рабочем объеме пневматической подвески резко уменьшается (кривая с-d). В точке "d" начинается очередной ход сжатия и электромагнит 14 обесточивается. Запорный клапан 9 примет нейтральное положение за счет действия возвратных пружин 12 и газ через отверстия 18 и 21 и обратный клапан 16 перетекает из дополнительного объема в рабочий объем (кривая d-а). В точке "а" давление в объемах выравнивается.

Площадь петли на упругодемпфирующей характеристике (кривая a-b-c-d-a, фиг.4) отражает величину поглощенной энергии пневматической подвеской за один период колебания объекта. Как видно из фиг.4, предложенная пневматическая подвеска с электродинамическим клапаном и его система управления удовлетворяют требованиям высокого быстродействия и обеспечивают быстрое выравнивание давлений в емкостях подвески в начале каждого хода сжатия и отбоя, исключают аккумулирование энергии как в рабочей полости 3, так и дополнительной емкости 4, уменьшают относительные ходы амортизируемого объекта.

Таким образом, предложенная пневматическая подвеска позволяет повысить демпфирующие свойства и эффективность работы.

1. Пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, установленную соосно и внутри основной рабочей полости, расположенную между ними перегородку, на которой жестко закреплено клапанное устройство, выполненное в виде цилиндра, дно которого связано с перегородкой и имеет осевые отверстия, а в стенке его выполнены осевые каналы, связывающие рабочую полость с полостью цилиндра, в торцевой крышке цилиндра выполнены осевые отверстия, эластичные клапаны, взаимодействующие с осевыми отверстиями в дне цилиндра и его торцевой крышке соответственно в начале хода сжатия и хода отбоя, отличающаяся тем, что в торцевой крышке цилиндра и его дне установлены обмотки электромагнитов, а внутри полости цилиндра установлен запорный клапан в виде поршня, имеющего с обеих сторон направляющие магнитопроводящие сердечники, снабженные возвратными пружинами, установленными внутри обмоток электромагнитов, подключенных к системе управления клапаном.

2. Пневматическая подвеска по п.1, отличающаяся тем, что система управления клапаном содержит преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок разделения управления, блоки управления ключами, силовые ключи для подключения обмоток электромагнитов к источнику питания, причем преобразователь перемещения объекта соединен с формирователем сигнала скорости объекта, который соединен с блоком разделения управления, его выходы соединены с входами блоков управления силовыми ключами, а выходы этих блоков соединены с управляющими входами силовых ключей.