способ гашения вертикальных колебаний объектов с пневматическими упругими элементами

Формула изобретения

Способ гашения вертикальных колебаний объектов с пневматической подвеской, включающий периодическое уменьшение восстанавливающей силы основного пневматического упругого элемента подвески в начале каждого хода отбоя путем подвода дополнительной массы газа к дополнительному упругому элементу и ее отведение из дополнительного упругого элемента в начале каждого хода сжатия, отличающийся тем, что подвод дополнительной массы газа к дополнительному упругому элементу осуществляют от автономного источника энергии, а ее отведение в начале каждого хода сжатия осуществляют в атмосферу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для гашения колебаний транспортных средств.

Известен способ гашения вертикальных колебаний транспортных средств с пневматической подвеской, заключающийся в уменьшении восстанавливающей силы основных пневматических упругих элементов путем отведения части их внутренней энергии (См. а.с. №261926, М. кл. B60G 11/26).

К основным недостаткам способа 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.

Известен также способ гашения вертикальных колебаний транспортного средства с пневматической подвеской, который является наиболее близким к предлагаемому (прототип), заключающийся в том, что уменьшение восстанавливающей силы упругих элементов подвески производится отведением части внутренней энергии основных пневматических упругих элементов подвески в начале каждого хода отбоя в дополнительные упругие элементы, работающие в противофазе с основными, а в начале следующего хода сжатия часть внутренней энергии из дополнительных упругих элементов возвращают в основные упругие элементы подвески (См. а.с. №1134412, М. кл. B60G 13/18).

Основным недостатком данного способа является нестабильность демпфирующих свойств подвески и низкая эффективность гашения колебаний из-за того, что в гашении колебаний и в созданий упругой составляющей подвески участвует постоянная масса газа (воздуха), часть которой то отводится в начале хода отбоя, то возвращается на ходе сжатия.

Такое перетекание из основного упругого элемента подвески в дополнительный и наоборот приводит к нагреву рабочей среды подвески, что ведет к изменению термодинамических параметров, а следовательно, к ухудшению демпфирующих свойств подвески.

Также недостатком данного способа является то, что пневматический упругий элемент не обеспечивает регулирование упругодемпфирующей характеристики при воздействии любых внешних сил переменной частоты и амплитуды.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение демпфирующих свойств пневматической подвески и обеспечение регулирования ее упругодемпфирующих характеристик во всем амплитудно-частотном диапазоне внешнего воздействия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе гашения вертикальных колебаний объектов с пневматическими упругими элементами, включающем периодическое уменьшение восстанавливающей силы основного пневматического упругого элемента подвески в начале каждого хода отбоя путем подвода дополнительной массы газа к дополнительному упругому элементу и последующее отведение этой массы газа в начале каждого хода сжатия, согласно изобретению, подвод дополнительной массы газа к дополнительному упругому элементу осуществляют из автономного источника энергии, например ресивера транспортного средства, а последующее отведение ее в начале каждого хода сжатия осуществляют в атмосферу.

Существенным отличием предложенного способа гашения вертикальных колебаний является то, что уменьшение упругой силы основного упругого элемента на ходе отбоя осуществляется не за счет отсечки части массы газа из основного упругого элемента в дополнительный, как это осуществляется в известном способе гашения вертикальных колебаний, а за счет подвода дополнительной массы газа под давлением из автономного источника энергии в полость дополнительного упругого элемента в противофазе движению объекта, что приводит к резкому уменьшению потенциальной энергии системы в начале хода отбоя, а значит, и в период всего хода отбоя.

Кроме того, предлагаемый способ гашения вертикальных колебаний обеспечивает широкое регулирование упругодемпфирующей характеристики за счет уменьшения или увеличения подводимого давления от автономного источника энергии в противофазе движению объекта.

На чертеже представлена пневматическая подвеска, которая осуществляет предложенный способ гашения вертикальных колебаний.

Пневматическая подвеска содержит установленные между подрессоренной 1 и неподрессоренной 2 массами основной 3 и дополнительный 4 упругие пневматические элементы, имеющие объемы соответственно «А» и «В».

Для подвода дополнительной массы газа через гибкий трубопровод 5 из ресивера 6 в полость «В» в начале каждого хода отбоя и отвода массы газа в начале каждого хода сжатия в атмосферу предназначен ЭПК 7. Управление ЭПК 7 производится датчиком относительной скорости 8, который управляет переключением коммутирующего устройства (реле) 9.

Полость «В» упругого дополнительного элемента 4 через гибкий трубопровод 5 и электропневмоклапан (ЭПК) 7 соединяется в процессе работы или с ресивером 6 транспортного средства, или с атмосферой.

Гашение вертикальных колебаний амортизируемого объекта с помощью предложенного способа осуществляется следующим образом.

В статическом положении пневматической подвески сила тяжести подрессоренной массы уравновешивается только за счет избыточного давления в полости «А», т.е.

M·g=Р10·S1,

где М - масса амортизируемого объекта;

Р10 - давление в полости «А» в статическом положении пневматической подвески;

S1 - эффективная площадь основного упругого элемента;

g - ускорение свободного падения тела.

На ходе сжатия пневматической подвески давление газа в полости «А» возрастает, а в полости «В» за счет ЭПК 7 остается равным атмосферному, т.е. упругая сила

Рупр=Р1·S1.

В начале хода отбоя от датчика относительной скорости 8 подается сигнал на реле 9, которое соединяет ЭПК 7 с источником питания, и ЭПК 7, включаясь, сообщает полость «В» через трубопровод 5 с ресивером 6.

Подвод массы газа в полость «В» под давлением Р2 Р1 оказывает существенное противодействие основному упругому элементу и приводит к резкому уменьшению упругой силы пневматической подвески на величину P2·S2, т.е.

Рупр=P1·S1-P2·S2,

где Р2 - текущее давление в полости «В»;

S2 - эффективная площадь дополнительного упругого элемента.

Таким образом, давление Р2 противодействует давлению P1. В начале очередного хода сжатия ЭПК 7 обесточивается, и полость «В» через ЭПК 7 сообщается с атмосферой, что приводит к восстановлению упругой силы пневматической подвески.

Таким образом, уменьшение упругой силы пневматической подвески в начале каждого хода отбоя за счет подвода из автономного источника дополнительной энергии в полость дополнительного упругого элемента в противофазе движению объекта и быстрое восстановление ее в начале каждого хода сжатия приводит к интенсивному демпфированию вертикальных колебаний объекта.