Способ виброизоляции человека-оператора транспортного средства и самоходной технологической машины и компактная подвеска сиденья для реализации способа

Изобретения относятся к обеспечению виброизоляции человека-оператора транспортного средства. Способ реализации заключается в том, что смягчают действие упругого элемента подвески сиденья путем закритического деформирования и возбуждения неустойчивого движения дополнительного упругого элемента. Затем формируют и активируют сигнал позиционного управления виброизолирующей системой. Протяженность интервала неустойчивого движения дополнительного упругого элемента и жесткость на данном интервале регулируют в пределах рабочего хода подвески. При этом формируют один дополнительный сигнал позиционного управления, который активируют на квазистатических режимах и переходных режимах движения системы с относительными скоростями выхода подвески на ограничители хода. Подвеска сиденья содержит основание, механизм преобразования движения, пневматический упругий элемент, дополнительный упругий элемент, а также механизм формирования и активации сигнала позиционного управления, содержащий блок подготовки воздуха и пневмораспределитель. Кинематическая цепь механизма преобразования движения включает входное и выходное звенья. Дополнительный упругий элемент установлен с возможностью неустойчивого движения при закритическом деформировании. При этом подвеска снабжена дополнительной кинематической цепью геометрического замыкания подвески и дополнительного упругого элемента, а также одним механизмом формирования и активации дополнительного сигнала позиционного управления. Отношение параметров механизмов формирования и активации сигналов позиционного управления имеет значения порядка: где αin1, αex1 и αin2, αех2 - эффективные значения площадей проходных сечений дросселей на входе и выходе пневмораспределителей. Достигается повышение качества виброизоляции человека-оператора транспортного средства. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к способам виброизоляции и может быть использовано при оборудовании рабочих мест операторов транспортных средств и самоходных технологических машин (ТССТМ) различного назначения. Изобретение может быть использовано как при совершенствовании ТССТМ известных типов, так и создании перспективных ТССТМ.

Известен способ виброизоляции [Krejcir О., Pneumaticka Vibroizolace, Doctorska disertacna prace, Liberec, Czech Republic, 1986], заключающийся в смягчении действия бесштокового пневматического упругого элемента подвески сиденья за счет поперечного сдвига и возбуждения локального неустойчивого движения упругого элемента, а затем в формировании и активации сигнала позиционного управления виброизолирующей системой.

Недостаток способа состоит в том, что диапазон неустойчивого движения упругого элемента имеет величину, много меньшую рабочего хода подвески. Кроме того, связанность локального неустойчивого движения и глобального движения (в направлении позиционного управления) не позволяет обеспечить устойчивость движения системы.

Известен также способ виброизоляции [Патент РФ 2115570, МПК B60N 2/50, 1998], заключающийся в смягчении действия упругого элемента подвески сиденья путем закритического деформирования и возбуждения неустойчивого движения дополнительного упругого элемента в процессе колебаний виброизолирующей системы. Способ обеспечивает устойчивость и высокое качество виброизоляции при установившихся режимах движения системы, включая диапазон инфрачастот, начиная с f≥1 Гц.

Недостатком способа является невозможность обеспечения устойчивости движения виброизолирующей системы при больших относительных перемещениях на квазистатических режимах, т.е. весьма медленных колебаниях в полосе инфрачастот 0<f<1 Гц, а также на переходных режимах с относительными скоростями порядка υотн≥0,04…0,05 м/с-1 выхода подвески на ограничители хода, что может вызывать удары об ограничители хода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ виброизоляции [Алабужев П.М. и др. Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью. - Л.: Машиностроение, 1986], заключающийся в смягчении действия пневматического упругого элемента подвески сиденья путем деформирования и возбуждения неустойчивого движения дополнительного упругого элемента в процессе колебаний виброизолирующей системы, а затем в формировании и активации сигнала позиционного управления системой. Действие дополнительного упругого элемента позволяет обеспечить смягчение пневматического упругого элемента подвески при малых перемещениях, а работа системы управления - устойчивое движение виброизолирующей системы на данных перемещениях.

Однако при колебаниях в диапазоне инфрачастот с амплитудами, сопоставимыми с величиной рабочего хода подвески, система неустойчива и теряет качество виброизоляции. Особенно способ неэффективен в полосе инфрачастот 0<f≤5 Гц. Это ясно, например, из решения задачи об установившемся движении системы:

где f0 - основная частота системы; ng ∈(0; 1] - коэффициент гравитации; k - коэффициент жесткости подвески; m - масса человека-оператора; km=1…1,4 - коэффициент, учитывающий способ размещения человека на сидении; g - ускорение свободного падения; z - ход подвески. А при скоростях относительного движения порядка υотн≥0,04…0,05 м/с-1 вибрации усиливаются, происходят удары подвески об ограничители хода. Причина в том, что интервал неустойчивого движения дополнительного упругого элемента и, соответственно, смягчения действия пневматического упругого элемента мал в сравнении с величиной рабочего хода подвески. Расширение этого интервала требует значительного увеличения размеров рабочего пространства подвески и системы в целом. Это, в свою очередь, вступает в неразрешимое противоречие с одним из основных требований к компоновке и организации рабочего места человека-оператора в современных и перспективных ТССТМ. А именно, требование минимизации размеров рабочего пространства, с учетом антропометрии человека, при одновременном увеличении количества опций на единицу объема, способствующих повышению эффективности системы. Все это делает данный способ неэффективным в ТССТМ.

В целом отмеченные недостатки известных способов не позволяют решить одну из ключевых задач транспортного машиностроения и эксплуатации ТССТМ: обеспечение качественной виброизоляции, особенно в диапазоне инфрачастот, наиболее вредных и опасных для здоровья и эффективной работы человека-оператора.

Известна подвеска сиденья [Патент Японии 2855479, 1990], содержащая основание, механизм преобразования движения (направляющий механизм), пневматический упругий элемент, а также механизм для формирования и активации сигнала позиционного управления, содержащий блок подготовки воздуха и пневмораспределитель с регулируемыми параметрами. Данная подвеска обеспечивает высокие показатели качества виброизоляции в диапазоне частот f>10…12 Гц.

Недостатком подвески является неустойчивость и нечувствительность к управлению в полосе инфрачастот 0<f<1 Гц. Более того, на инфрачастотах, 1≤f≤5 Гц, которые совпадают с рядом основных частот тела человека, подвеска способствует возбуждению резонансных колебаний виброизолирующей системы. Это, в свою очередь, вызывает необходимость применения дополнительных механизмов в виде неадекватно вязких гидравлических демпферов для ослабления резонансных колебаний. Таким образом, упускается цель проектирования и применения подвесок: защита человека-оператора от вибраций, прежде всего, в диапазоне наиболее вредных и опасных для него инфрачастот.

Известна также подвеска сиденья [Алабужев П.М. и др. Виброзащитные системы с квазинулевой жесткостью. - Л.: Машиностроение, 1986] для реализации известного способа виброизоляции, содержащая основание, механизм преобразования движения, пневматический упругий элемент, дополнительный упругий элемент, установленный с возможностью неустойчивого движения, а также механизм формирования и активации сигнала позиционного управления, содержащий блок подготовки воздуха и пневмораспределитель с регулируемыми параметрами. Эффект достигается за счет выбора геометрии сопряженных (рабочих) поверхностей жестких звеньев, образующих кинематическую цепь силового замыкания дополнительного упругого элемента и подвески, а также определенной последовательности нагружения и взаимного мгновенного положения обоих упругих элементов в относительном движении жестких звеньев.

Недостатком подвески является ее высокая чувствительность к незначительным ошибкам в геометрии сопряженных поверхностей и в настройке, а также изменениям относительного положения жестких звеньев, образующих кинематическую цепь силового замыкания дополнительного упругого элемента. При активном управлении подвеска эффективна, но при вибрациях с малыми амплитудами, много меньшими величины рабочего хода. Она, как принято говорить, эффективна в окрестностях «особых» точек перехода дополнительного упругого элемента из устойчивого положения в неустойчивое. При удалении от «особой» точки эффект смягчения уменьшается. И, начиная с определенного положения, дополнительный упругий элемент ужесточает действие подвески и, соответственно, ухудшает качество виброизоляции. При этом движение системы становится неустойчивым, и подвеска стремится на ограничители хода. Все это делает данную подвеску неэффективной в ТССТМ. Расширение эффективного интервала неустойчивого движения дополнительного упругого элемента до уровня, заданного величиной хода подвески, требует значительного увеличения рабочего пространства. Но протяженность интервала зависит от геометрии и абсолютных размеров жестких звеньев. Это, в свою очередь, противоречит основным требованиям организации рабочего места человека-оператора ТССТМ, упомянутым выше.

Из анализа уровня техники в данной области следует, что задачей изобретения является повышение качества виброизоляции человека-оператора ТССТМ, особенно в полосах инфрачастот, наиболее вредных и опасных для его здоровья и эффективной работы, включая квазистатические режимы и переходные режимы движения виброизолирующей системы.

Решение задачи достигается тем, что в известном способе, согласно которому смягчают действие упругого элемента подвески сиденья путем закритического деформирования и возбуждения неустойчивого движения дополнительного упругого элемента, формируют и активируют сигнал позиционного управления виброизолирующей системой, регулируют протяженность интервала неустойчивого движения дополнительного упругого элемента и жесткость на данном интервале в пределах рабочего хода подвески, и формируют, по меньшей мере, один дополнительный сигнал позиционного управления, который активируют на квазистатических режимах движения системы и переходных режимах на относительных скоростях выхода подвески на ограничители хода.

Эффект также достигается тем, что известная подвеска сиденья, содержащая основание, механизм преобразования движения, кинематическая цепь которого включает входное и выходное звенья, пневматический упругий элемент, дополнительный упругий элемент, установленный с возможностью неустойчивого движения при закритическом деформировании, а также механизм формирования и активации сигнала позиционного управления, содержащий блок подготовки воздуха и пневмораспределитель, снабжена дополнительной кинематической цепью геометрического замыкания подвески и дополнительного упругого элемента, а также, по меньшей мере, одним механизмом формирования и активации дополнительного сигнала позиционного управления, при этом отношение эффективных значений площадей проходных сечений дросселей на входе и выходе пневмораспределителей механизмов формирования и активации сигналов позиционного управления составляет значения порядка 20…30. Причем дополнительная кинематическая цепь, связывающая основание и входное звено подвески, содержит не более двух подвижных соединений, одно из которых обеспечивает точечный или линейчатый контакт звеньев соединения и выполнено, например, в виде конической зубчатой передачи.

Существо и эффективность заявляемого способа виброизоляции человека-оператора ТССТМ, а также подвеска сиденья для реализации способа поясняются нижеследующими иллюстрациями и описанием.

На фиг.1 показан общий вид подвески; фиг.2 - кинематическая схема подвески; фиг.3 - общий вид дополнительного упругого элемента с элементами дополнительной кинематической цепи геометрического замыкания; фиг.4 - кинематическая схема и схема регулирования протяженности интервала неустойчивого движения дополнительного упругого элемента; фиг.5 - схема двухканальной пневматической системы управления; фиг.6 - характеристики и схема регулирования жесткости пневматического и дополнительного упругих элементов; фиг.7 - характеристики процесса позиционного управления до начала движения виброизолирующей системы; фиг.8 - характеристики процесса и эффективности управления виброизолирующей системой (математическое моделирование); фиг.9 - характеристика эффективности подвески для реализации способа (выходной сигнал 3) в сравнении с характеристиками подвески-прототипа при слабом (выходной сигнал 2) и сильном (выходной сигнал 1) вязком демпфировании при установившемся движении виброизолирующей системы в диапазоне инфрачастот, включая квазистатические режимы (стендовые испытания); фиг.10 - характеристики эффективности подвески-прототипа (фиг.10а) и подвески для реализации способа (фиг.10б) на переходных режимах движения виброизолирующей системы (стендовые испытания).

Подвеска сиденья (фиг.1 - фиг.4) для реализации способа содержит основание 1; механизм преобразования движения (направляющий механизм), кинематическая цепь которого состоит из входного звена (жестко связанных между собой вала и рычага) 2, промежуточных звеньев (рычагов) 3 и выходного звена (жесткой рамы) 4 для установки посадочного места сиденья; ограничители 5 хода; пневматический упругий элемент, установленный между основанием 1 и звеном 4 и состоящий из замкнутой резинокордной оболочки 6 и опорных обтекателей 7; дополнительный упругий элемент, связанный с основанием 1 и входным звеном 2 механизма преобразования движения подвески дополнительной кинематической цепью геометрического замыкания и содержащий корпус 8 с пилонами 9 для крепления к основанию 1 и набор пластинчатых пружин 10, одни концы которых установлены во вставках 11, размещенных в корпусе 8 с возможностью поворота на угол ψ11 заданной величины при сборке корпуса с последующей жесткой фиксацией угла, а противоположные - на центральной втулке 12, причем пластинчатые пружины 10 упруго деформированы в закритической области в радиальном направлении с возможностью неустойчивого движения в осевом направлении при возвратно-вращательном движении втулки 12 относительно корпуса 8 в заданном диапазоне изменения угловой координаты φ12; при этом дополнительная кинематическая цепь содержит подвижное соединение в виде подшипниковой опоры 13 для втулки 12, с которой жестко связан рычаг 14, поджатый винтом 15 для регулирования (и коррекции) начального углового положения φ012 втулки 12 на заданную величину ±Δφ012, а также подвижное соединение, выполненное, например, в виде конической зубчатой передачи, колесо 16 которой установлено на входном звене 2, а колесо 17 - на втулке 12. Наряду с этим подвеска снабжена (фиг.5) многоканальной системой управления, содержащей устройство 18 отбора воздуха из пневматической сети ТССТМ, блок подготовки воздуха 19, механизм формирования и активации сигнала адаптивного позиционного управления, содержащий пневмораспределитель 20 с электромагнитным исполнительным устройством, и, по меньшей мере, один механизм формирования и активации дополнительного - стабилизирующего - сигнала позиционного управления, содержащий пневмораспределитель 21 с электромагнитным исполнительным устройством, при этом система управления содержит датчик 22 угловых перемещений звеньев 2 и 3 в их относительном движении, датчик 23 воздушного давления на входе 24 в оболочку 6 пневматического упругого элемента и контроллер 25, состоящий из программируемого микропроцессора с источником питания и содержащий алгоритм управления, причем отношение эффективных значений площадей проходных сечений дросселей на входе и выходе пневмораспределителей 21 и 20 составляет значения порядка:

Способ осуществляют с помощью подвески сиденья следующим образом. Дополнительный упругий элемент присоединяют к подвеске с помощью дополнительной кинематической цепи геометрического замыкания, для чего зубчатое колесо 16 устанавливают на валу входного звена 2, а зубчатое колесо 17 - на втулке 12, после этого колеса 16 и 17 вводят в зацепление при заданном начальном значении угла φ2 наклона рычага входного звена 2, а пилоны 9 корпуса 8 жестко крепят к основанию 1. Затем основание 1 подвески, собранной вместе с посадочным местом сиденья (не показано), жестко крепят, например, к силовому набору пола кабины ТССТМ. После этого пневмораспределители 20 и 21 присоединяют, с одной стороны, к блоку подготовки воздуха 19 и затем к устройству 18 отбора воздуха из пневматической сети ТССТМ, а с другой стороны - к входу 24 пневматического упругого элемента. Электрические цепи управления пневмораспределителями 20 и 21, а также датчиков 22 и 23 присоединяют к контроллеру 25, а тот, в свою очередь, - к бортовой сети ТССТМ постоянного тока с соответствующими параметрами. Далее подают воздух в пневматический упругий элемент, увеличивая давление р в его рабочей камере до обеспечения статического равновесия виброизолирующей системы в соответствии с массой человека-оператора, разместившегося на сидении, и заданной исходной позицией. Для смягчения действия пневматического упругого элемента регулируют протяженность интервала неустойчивого движения и жесткости пластинчатых пружин 9 дополнительного упругого элемента в пределах рабочего хода подвески с помощью винта 15, корректируя начальное угловое положение φ012 втулки 12 на величину в пределах Δφ012<±(6…7) градусов и выбирая, таким образом, наиболее рациональное соотношение жесткостей пневматического и дополнительного упругих элементов (фиг.6) согласно условию (1). Далее смягчение действия пневматического упругого элемента с помощью дополнительного упругого элемента осуществляют в режиме активного управления согласно одному из следующих критериев:

где k(z) - жесткость подвески в z -направлении позиционного управления; k1(z)-=(Adp/ds±pdA/ds) - жесткость пневматического упругого элемента, А - эффективная площадь оболочки 6; - жесткость пружин 10, которая имеет отрицательные значения при упругом закритическом деформировании при возвратно-вращательном движении втулки 12 в пределах рабочего хода подвески, здесь - безразмерная жесткость пружин 10 на изгиб; µk и µl, - масштабные коэффициенты соответственно жесткости и преобразования вращательного движения входного звена 2 в поступательное движение выходного звена 4; i21617 - передаточное число конической зубчатой передачи; - передаточная функция механизма преобразования движения, здесь kn - коэффициент нелинейности, зависящий от компоновки и взаимного мгновенного положения осей z-направления и s-направления поступательного движения оболочки 6 относительно опорных обтекателей 7, β - взаимное угловое отклонение осей z и s.

Формирование и активация сигналов (команд) позиционного управления подвеской реализуется по алгоритму, задающему определенную последовательность состояний пневмораспределителей 20 и 21. Система хранит информацию об исходной позиции во флеш-памяти микропроцессора. Все последующие команды управления обеспечивают поддержание мгновенной позиции относительно исходной на различных режимах движения. Последовательность команд позиционного управления следующая.

1. Управление до начала движения ТССТМ (фиг.7). Если человек-оператор размещается на сидении, то система управления возвращает звено 4 в исходную позицию. Если человек-оператор покидает сиденье, то система инициирует сброс давления воздуха до некоторой величины pmin до тех пор, пока соотношение жесткостей пневматического и дополнительного упругих элементов не достигнет некоторой величины |-k2|>k1 согласно критерию (3в). При этом вес «свободного» (без человека) сиденья становится больше, чем т.н. верхняя критическая нагрузка на пружины 10. В результате сиденье надежно блокируется на нижнем упоре ограничителя 5 хода. Такое управление, с автоматическим восстановлением исходной позиции (автопозиционированием) после возвращения человека-оператора на рабочее место, более удобно в сравнении с подвеской-прототипом. Преимущество заключается в том, что не надо учитывать особенности антропометрических характеристик конкретного (сменного) человека-оператора, а также компоновки его рабочего места в кабине ТССТМ. Кроме того, это дает возможность надежной блокировки подвески сиденья в аварийной ситуации.

2. Управление при вибрациях и импульсных нагрузках. При движении ТССТМ работа алгоритма управления основывается на оценке отклонения мгновенной позиции z4(t)-z1(t) от исходной и/или скорости относительного движения основания 1 и звена 4 с последующей коррекцией мгновенной позиции. Фиг.8 иллюстрирует процесс работы системы управления. При моделировании процессов управления амплитуда перемещений источника внешнего возмущения виброизолирующей системы варьировалась до z1=100 мм. Это существенно больше величины рабочего хода подвески-прототипа, который обычно составляет z0=65…70 мм.

2.1. Адаптивное управление. Оно осуществляется при установившихся режимах движения виброизолирующей системы путем ограничения амплитуды перемещения подвески относительно исходной позиции в пределах заданного «коридора» ξj. Система управления обеспечивает поддержание мгновенной позиции с помощью обратной связи с датчиком 22 по относительным перемещению, z4(t)-z1(t), и скорости, , основания 1 и выходного звена 4. С помощью обратной связи по давлению с датчиком 23 система контролирует давление р воздуха на входе в пневматический упругий элемент. Это дает возможность регулирования и оптимизации жесткости подвески на интервале неустойчивого движения дополнительного упругого элемента согласно критериям (3а-3б). Если перемещение - в заданных пределах, то пневмораспределители 20 и 21 - в «нейтральной» позиции. В противном случае система управления активирует работу механизма формирования и активации сигнала адаптивного управления, устраняя дрейф подвески относительно «коридора». Его пневмораспределитель 20 работает в режиме впуска, a inl≠0, a exl=0 или выпуска, a inl=0, a exl≠0, воздуха в зависимости от величины и знака z4(t)-z1(t). Здесь a inl, a exl - значения площадей проходных сечений дросселей на входе и выходе пневмораспределителя 20, определенные в процессе математического моделирования и стендовых испытаний.

2.2. Стабилизирующее управление. Оно осуществляется на квазистатических режимах при установившемся движении и переходных режимах движения виброизолирующей системы. Результаты моделирования показывают, что адаптивное управление недостаточно эффективно на таких режимах. В примере на фиг.8а амплитуда внешнего возмущения равна z1=30 мм. Колебания не затухают, если применить систему управления с пневмораспределителем 20 с проходными сечениями площадью a in1 и a exl, как в подвеске-прототипе. Поэтому в подвеске-прототипе, для предотвращения ударов об ограничители хода, используют внешний гидравлический демпфер. Однако это не обеспечивает виброизоляции, а лишь ослабляет резонансные пики, как это следует из фиг.9 (выходные сигналы 1 и 2). Вместе с тем формирование и активация дополнительного - стабилизирующего - сигнала управления позволяет избежать ударов об ограничители 5 хода и без использования внешнего гидравлического демпфера. Механизм формирования и активации дополнительного сигнала с пневмораспределителем 21 работает по алгоритму анализа изменений относительной скорости и контроля условия . Здесь - допустимая величина скорости, например υотн≈0,04…0,05 м/с-1. Если , то система управления, независимо от величины относительного перемещения, z4(t)-z1(t), активирует работу механизма. Его пневмораспределитель 21 работает в режиме попеременного форсированного впуска, a in2≠0, a ex2=0, воздуха в рабочую камеру или выпуска, a in2=0, a ex2≠0, в зависимости от величины и знака . Здесь a in2≈(20…30)·a in1 и a ex2≈(20…30)·a ex1 - значения площадей проходных сечений дросселей на входе и выходе пневмораспределителя 21, полученные по результатам решения оптимизационной задачи и стендовых испытаний. При этом механизм с пневмораспределителем 20 корректирует мгновенную позицию, минимизируя ошибку из-за форсированной подачи воздуха в пневматический упругий элемент через пневмораспределитель 21. Фиг.8б показывает, что такое управление, даже в дискретном режиме, стабилизирует подвеску практически мгновенно.

Результаты математического моделирования проверены в процессе испытаний подвески на электрогидравлическом вибраторе путем возбуждения периодических вибраций и импульсных нагрузок. Выполнены также сравнительные испытания образцов подвески-прототипа и подвески для реализации способа при вибрациях и импульсных воздействиях. В частности:

1) Фиг.9 показывает виброизоляцию при установившемся движении системы на инфрачастотах f=0,25…5 Гц с амплитудой ускорения (входной сигнал) Lin(а)(f)≤70 дБ с помощью подвески для реализации способа (выходной сигнал 3) в сравнении с качеством подвески-прототипа, оснащенной, соответственно, сильным (выходной сигнал 1) и слабым (выходной сигнал 2) гидравлическим демпфером. Как видно, подвеска для реализации способа не имеет резонансов во всем исследуемом диапазоне инфрачастот, а ее качество виброизоляции превосходит на 500% и более качество подвески-прототипа, т.е. сравнительный коэффициент виброизоляции TR(f)>5.

2) Фиг.10 показывает движение системы на переходных режимах при импульсных воздействиях, одиночных или повторяющихся. Амплитуда входного сигнала составляет z1≈30 мм, длина фронта - 0,1 сек. Здесь форма импульса входного сигнала отражает реальный отклик основания подвески, например, при наезде переднего или заднего колеса ТССТМ на препятствие с учетом сглаживающей способности шины. При испытании подвески-прототипа (фиг.10а) такие воздействия вызывают удары об ограничители хода, а амплитуда ускорений выходного сигнала растет, по меньшей мере, на 40%, т.е. коэффициент усиления FD>1,4. При этом подвеска для реализации способа обеспечивает безударное движение и уменьшение виброперегрузок. В данном примере (фиг.10б) FD<0,6 и TR≥2,3.

Таким образом, изобретение позволяет решить одну из ключевых задач транспортного машиностроения и эксплуатации ТССТМ: обеспечение качественной виброизоляции человека-оператора, особенно в полосах инфрачастот, наиболее вредных и опасных для его здоровья и эффективной работы. Решение задачи достигается за счет:

1) Смягчения действия пневматического упругого элемента в пределах рабочего хода подвески путем выполнения условия (3а): k(z)→+min - с помощью дополнительного упругого элемента с регулируемым диапазоном неустойчивого движения и механизма формирования и активации сигнала адаптивного позиционного управления. Практическое применение способа показало возможность смягчения подвески с k1=4200…10000 Н/м до k=85…400 Н/м и менее.

2) Обеспечения качественной виброизоляции, включая квазистатические режимы движения системы, т.е. при медленных вибрациях на инфрачастотах порядка 0<f<1 Гц, и переходные режимы со скоростями относительного движения порядка υотн≥0,04…0,05 м/с-1, с помощью механизма формирования и активации дополнительного (стабилизирующего) сигнала позиционного управления. Причем для этого не требуется гидравлический демпфер, как в подвеске-прототипе, который практически исключает саму возможность качественной виброизоляции на инфрачастотах.

3) Формирования кинематической цепи геометрического замыкания подвески и дополнительного упругого элемента, что, в свою очередь: а) исключает влияние дополнительного упругого элемента на позиционное управление, т.к. дополнительная кинематическая цепь связывает основание и входное звено; б) обеспечивает рациональные схему и компактность размещения дополнительного упругого элемента в рабочем пространстве подвески.

1. Способ виброизоляции человека-оператора транспортного средства и самоходной технологической машины, согласно которому смягчают действие упругого элемента подвески сиденья путем закритического деформирования и возбуждения неустойчивого движения дополнительного упругого элемента, а затем формируют и активируют сигнал позиционного управления виброизолирующей системой, отличающийся тем, что регулируют протяженность интервала неустойчивого движения дополнительного упругого элемента и жесткость на данном интервале в пределах рабочего хода подвески, и формируют, по меньшей мере, один дополнительный сигнал позиционного управления, который активируют на квазистатических режимах и переходных режимах движения системы с относительными скоростями выхода подвески на ограничители хода.

2. Компактная подвеска сиденья человека-оператора, содержащая основание, механизм преобразования движения, кинематическая цепь которого включает входное и выходное звенья, пневматический упругий элемент, дополнительный упругий элемент, установленный с возможностью неустойчивого движения при закритическом деформировании, а также механизм формирования и активации сигнала позиционного управления, содержащий блок подготовки воздуха и пневмораспределитель, отличающаяся тем, что подвеска снабжена дополнительной кинематической цепью геометрического замыкания подвески и дополнительного упругого элемента, а также, по меньшей мере, одним механизмом формирования и активации дополнительного сигнала позиционного управления, причем отношение параметров механизмов формирования и активации сигналов позиционного управления имеет значения порядка:
где αin1, αex1 и αin2, αех2 - эффективные значения площадей проходных сечений дросселей на входе и выходе пневмораспределителей.

3. Компактная подвеска по п.2, отличающаяся тем, что дополнительная кинематическая цепь, связывающая основание и входное звено подвески, содержит не более двух подвижных соединений, одно из которых обеспечивает точечный или линейчатый контакт звеньев соединения и выполнено, например, в виде конической зубчатой передачи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автомобильному сиденью грузового автомобиля. .

Изобретение относится к военной технике, а именно к конструкции сидения водителя объектов бронетанковой техники. .

Изобретение относится к конструкции сидений самоходной сельскохозяйственной техники. .

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для защиты человека-оператора транспортного средства от чрезмерных нагрузок, возникающих в аварийной ситуации: взрыв, удар снаряда, сейсмоудар и прочее, не ухудшая при этом защиты от вибраций при езде в обычном режиме.

Изобретение относится к автомобильному транспорту и предназначено для предупреждения чрезмерных нагрузок от воздействия неровностей дорог. .

Изобретение относится к области транспортных средств, в частности к такому креплению каркасов сиденья на основании транспортных средств, которое уменьшает передачи вибраций с основания на сиденье.

Изобретение относится к области авиастроения, более конкретно к компоновке кабины летательного аппарата и к конструкциям агрегатов, комплектующих кабину, в частности кресла.

Изобретение относится к конструкции сидений, в частности к устройствам для виброизоляции сидений операторов самоходной техники. .

Изобретение относится к конструкции сидений, в частности к устройствам для виброизоляции сидений водителей. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к средствам виброизоляции водителей транспортных средств. .

Изобретение относится к конструкции сидений

Изобретение относится к конструкции сидений, в частности к устройствам для виброизоляции сидений водителей

Изобретения относятся к раме с шарнирным механизмом типа ножниц для сиденья транспортного средства. Рама с шарнирным механизмом типа ножниц (1) включает в себя первый элемент (3) шарнирного механизма типа ножниц и второй элемент (4) шарнирного механизма типа ножниц. Пластина сиденья (8) и/или базовая пластина (9) рамы с шарнирным механизмом типа ножниц (1) сформированы из металлических листов и не имеют сварочных швов. Первый (3) из двух элементов шарнирного механизма типа ножниц (3), (4) проходит сквозь второй (4) из двух элементов шарнирного механизма типа ножниц (3), (4), в результате чего оба элемента шарнирного механизма соединяются один с другим в виде единого целого. Первый элемент (3) соединен с возможностью поворота со вторым элементом (4). Пластина сиденья (8) и/или базовая пластина (9) сочленены друг с другом с возможностью перемещения с помощью элементов шарнирного механизма типа ножниц (3), (4). Достигается создание многофункциональной рамы с шарнирным механизмом типа ножниц, имеющей форму компактного и единого в структурном отношении целого, быстрой и несложной в изготовлении. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Сиденье содержит основание, каркас с подушкой и спинкой, связанные между собой посредством направляющего устройства типа «ножницы». Амортизирующее устройство шарнирно связано посредством кронштейна с каркасом и состоит из трех последовательно соединенных упругих элементов. Цилиндрическая винтовая пружина расположена в средней части и опирается одним концом в перемычку подвижных частей шасси, а другим - в подвижный кольцевой фланец гидравлического демпфера. Гидравлический демпфер образован двумя соосными цилиндрическими гильзами с образованием герметичной кольцевой полости. Верхняя часть полости закрыта подвижным кольцевым фланцем с уплотнениями. Нижняя часть полости герметично закрыта кольцевой шайбой, опирающейся на выточку в нижней серьге. В полости размещен кольцевой поршень с дросселирующими отверстиями для прохождения амортизирующей среды. Поршень шарнирно соединен посредством трех тяг с кольцевым фланцем, на который опирается пружина. Нижний конец направляющего стержня жестко связан с нижней серьгой, а верхний - фиксируется на перемычке через упругий элемент из эластомера, служащий для исключения жестких ударов при пробое подвески. Достигается повышение эффективности виброизоляции в горизонтальном направлении, упрощение конструкции и повышение эксплуатационных свойств. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам уменьшения колебаний пассажирского вагона. Устройство включает в себя два пустотелых цилиндра (1), установленных горизонтально к раме кузова, внутри которых винтовые пружины (2) с одной стороны упираются в регулировочные упоры (3), а с другой - в подвижные стержни (4). На концах стрежней закреплены вращательные роликовые шарниры (5), установленные с возможностью упругого перемещения по поверхности кулачка. Крепление кулачка к раме тележки происходит при помощи карданного шарнира. Достигается повышение надежности и технологичности конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

(57) Изобретение относится к конструкции сидений, в частности к устройствам для виброизоляции сидений операторов самоходной сельскохозяйственной техники. Сиденье оператора самоходной техники содержит основание, каркас с подушкой и спинкой, связанные между собой посредством направляющего устройства типа «ножницы» и амортизирующее устройство. Амортизирующее устройство содержит корпус основания, упругий элемент, ограничители хода упругого элемента и резьбовую втулку, соединяющую упругий элемент с виброизолируемым объектом. Корпус жестко связан с основанием. Упругодемпфирующий элемент выполняет функции нижнего ограничителя хода пружины, ось которой перпендикулярна основанию. Пружина взаимодействует с верхним и нижним ограничителями хода. На крышке закреплен верхний ограничитель хода пружины. К основанию корпуса, выполненному в виде круглого подпятника, жестко прикреплен сетчатый демпфер, который содержит основание в виде пластины с крепежными отверстиями, сетчатый упругий элемент, нижней частью опирающийся на основание и фиксируемый нижней шайбой, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием. Достигается повышение эффективности виброизоляции в горизонтальном направлении, упрощение конструкции и повышение эксплуатационных свойств. 2 ил.
Изобретение относится к средствам защиты человека от воздействия перегрузок и может быть использовано в транспортных средствах специального назначения, например в бронеавтомобилях при воздействии высокоскоростных нагрузок от взрыва мины, а также в авиационной технике при аварийной посадке. Амортизационное кресло транспортного средства содержит кресло и систему амортизации. Система амортизации содержит подвес, предназначенный для крепления всей конструкции к лонжеронам крыши транспортного средства и содержащий верхнюю и нижнюю части, соединяемые между собой болтами, размещенными в пазах. В пазы верхней части подвеса болты вставлены через пластмассовые втулки. Пазы выполнены с сужением сверху вниз, причем верхняя пара пазов выполнена с сужением по всей своей длине, а нижняя - с середины своей длины. Кресло представляет собой сиденье и спинку, соединенные между собой основой. Под сиденьем расположена подножка, служащая подставкой для ног и исключающая их прямой контакт с полом в момент взрыва. Подножка соединена с основой кресла газовой пружиной. Основа содержит подвижный зацеп, фиксирующий спинку кресла в рабочем положении. Достигается повышение безопасности людей, находящихся в обитаемом отсеке транспортного средства. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к автомобильному сиденью, в особенности к сиденью транспортного средства хозяйственного назначения. Сиденье транспортного средства содержит ножничный каркас (3), способный колебаться в главном колебательном направлении (z). Ножничный каркас включает верхнюю раму (7), две первые кулисы (8а) и две вторые кулисы (8b), которые парами перекрещиваются по оси (10), проходящей в поперечном к сиденью направлении (у). Обе первые кулисы (8а) на конце связаны друг с другом посредством проходящей в поперечном к сиденью направлении (у) поперечной трубы (18), которая расположена посредством опорного устройства (20) с возможностью вращения в верхней раме (7). Горизонтальные колебания верхней рамы (7) в продольном направлении (x) сиденья при малых отклонениях не демпфированы колебательным устройством (25) и при больших отклонениях демпфированы опорным устройством (20). Верхняя рама (7) способна колебаться посредством колебательного устройства (25) относительно поперечной трубы (18) в продольном к сиденью направлении (x). Опорное устройство (20) имеет направляющую (21) с направляющей дорожкой (21b) для опорного ролика (22) на поперечной трубе (18) и сбоку направляющей дорожки (21b) имеет два выполненных в качестве демпфера концевых упора (21с) для поперечной трубы (18), которые становятся активными при больших отклонениях горизонтальных колебаний верхней рамы (7). Достигается повышение удобства пользования сиденьем вышеприведенного вида. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к конструкции сиденья механика-водителя объектов бронетанковой техники. Сиденье содержит платформу, закрепленную через дополнительное виброзащитное устройство в корпусе объекта опорной рамы, подвеску сиденья, подвесную раму и посадочное место. Подвеска сиденья содержит основной упругий подвес и корректор жесткости. Дополнительное виброзащитное устройство содержит электропривод, связанный с червячной парой, ведомая шестерня которого жестко закреплена на втулке с внутренней резьбой, в которую ввинчены две полуоси с левой и правой резьбой, установленные в промежуточных опорах. На концах полуосей закреплены пружины поджатия с роликами, установленными в силовом контакте с боковыми поверхностями стоек, также имеющих углубления. Усилие нажатия регулируется в зависимости от веса механика-водителя посредством упомянутого электропривода, все дополнительное устройство выполнено в корпусе. Дополнительное виброзащитное устройство дополнено профилированными кронштейнами, связанными с основанием сиденья, расположенными в направляющих, жестко скрепленных с корпусом машины. Достигается снижение воздействия ударных внешних возмущений на механика-водителя при эксплуатации объекта. 1 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к способам и устройствам виброизоляции рабочих мест пилотов летательных аппаратов. Способ виброизоляции пилота вертолета заключается в том, что вводят в подвеску дополнительный упругий элемент с регулируемой жесткостью параллельно действию первого упругого элемента. Минимизируют суммарную жесткость обоих упругих элементов на заданном интервале амплитуд относительных перемещений системы, определяемом условиями ее безопасной работы. Формируют и активируют дополнительный сигнал управления параметрами упругого элемента на частоте, меньшей основной частоты собственных колебаний системы. Подвеска сиденья содержит направляющий механизм, упругий элемент и устройство управления параметрами упругого элемента. Подвеска снабжена дополнительным упругим элементом с регулируемой знакопеременной жесткостью, установленным параллельно действию первого упругого элемента. Устройство управления содержит два канала, один из которых имеет возможность активации на частоте, меньшей основной частоты вибрационного движения системы. Достигается расширение диапазона частот виброизоляции при заданных ограничениях амплитуд относительных перемещений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх