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



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

 


Владельцы патента RU 2438888:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) (RU)

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.
Наверх