АДАПТИВНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕОЛОГИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР

Описание полезной модели:
Полезная модель относится к машиностроению.
Уровень техники.
Известны конструкции амортизаторов, выполненных в виде адаптивных демпфирующих устройств RU 2354867 C1, RU 2076961 С1 и RU 2106551 С1.
Раскрытие полезной модели.
Наиболее близкой является конструкция, указанная в патенте RU 2354867 С1 в которой магнитореологический демпфер имеет систему каналов, позволяющую гасить вибрацию за счет дросселирования магнитореологической жидкости через них. Разработанная конструкция адаптивного комбинированного реологического амортизатора, имеет комбинацию рабочих полостей: полости, заполненной магнитореологической жидкостью и полости заполненной дилатантной жидкостью. Полость, заполненная магнитореологической жидкостью, разделена на субполости, сообщающиеся между собой посредством системы спиральных каналов. Спиральная форма каналов обеспечивает значительную их длину, следовательно, существенное гашение инерции жидкой среды, при минимальной толщине перегородки. Каждая отдельная субполость имеет индивидуальный управляющий электромагнитный кольцевой индуктор, что позволяет создавать субполости с различными диссипативно-жесткостными свойствами магнитореологической среды. Это оптимизирует процесс демпфирования и виброзащиты.
В патенте RU 2076961 С1 описывается конструкция магнитореологической виброизолирующей опоры, содержащей пружины, расположенные равномерно по окружности на плитах вибрирующей подвески, которые являются функциональными элементами демпфирующей системы. В предложенной конструкции пружины закреплены в центре немагнитных перегородок, служат для обеспечения гарантированного зазора между перегородками и создания субполостей, что позволяет реализовывать образование субполостей с различными диссипативно-жесткостными свойствами магнитореологической среды, в индивидуальных для субполостей управляющих электромагнитных полях. Также конструкция адаптивного комбинированного реологического амортизатора имеет разделение рабочей камеры на магнитореологическую рабочую полость с системой каналов и рабочую полость, заполненную дилатантной жидкостью, содержащую рессорно-реологическую систему. Применение подобной комбинации значительно увеличивает энергоэффективность систем демпфирования и виброгашения.
Конструкция в патенте RU 2106551 С1 содержит подвижную массу, помещенную в корпус и погруженную в магнитореологическую демпфирующую среду. В отличие от RU 2106551 С1 предлагаемая конструкция рабочей полости, наборный амортизатор типа - рессора, который представляет собой серию упругих жестких дисков, установленных коаксиально корпусу амортизатора и отделенных друг от друга, межполостной перегородки и дна корпуса кольцами из упругого полимерного материала. Полость с рессорной системой заполнена дилатантной жидкостью. Также предлагаемая система отличается сочетанием магнитореологической рабочей полости, выполненной в виде субполостей, допускающих создание в них различных диссипативно-жесткостных свойств магнитореологической среды и полости, заполненной дилатантной жидкостью.
Технический результат:
Адаптивный комбинированный реологический амортизатор позволяет осуществлять демпфирование и виброгащение комбинированным способом, как за счет изменения диссипативно-жесткостных и реологических свойств магнитореологической среды, так и посредством поглощения энергии дилатантной средой и амортизации рессорно-реологической системой. Применение комбинации рабочих полостей: полости, заполненной магнитореологической жидкостью и полости, заполненной дилатантной жидкостью позволяет осуществлять рассеивание значительной части динамической нагрузки в дилатантной среде, препятствуя резким скачкам давления в полости, заполненной магнитореологической жидкостью. В зависимости от типа применяемых дросселирующих устройств это позволяет: повысить срок эксплуатации и предохранить от поломок дросселирующие устройства с механическими запорно-регулирующими элементами или снизить вероятность возникновения утечек через магнитореологические дросселирующие устройства, возможных при резких скачках давления. Рессорно-реологическая система и система каналов повышают эффективность поглощения энергии и демпфирования динамических нагрузок рабочими полостями. Система рессор работает как механический амортизатор, дилатантная среда осуществляет передачу нагрузки к механической составляющей рессорно-реологической системы и равномерное ее распределение по поверхности упругих жестких дисков, а также поглощает ее часть. Механическая составляющая амортизирования позволяет снизить зависимость рабочих параметров от температуры, а при высоких температурах повысить энергоэффективность системы, так как реологические свойства жидкостей находятся в существенной зависимости от температурного фактора. При этом сохраняются все преимущества жидкостного демпфера. Спиральные каналы препятствуют развитию инерционных эффектов при истечении магнитореологической жидкости из рабочей полости, предупреждая развитие высоких скоростей истечения, через дросселирующее устройство и позволяют свободно перетекать среде через перегородки, создавая магнитореологический амортизатор комбинированной жесткости. Наличие в магнитореологической рабочей полости субполостей с индивидуальным электромагнитным управлением позволяет создавать оптимальные диссипативно-жесткостные свойства магнитореологической рабочей полости для каждого режима динамической нагрузки. Также повышается энергоэффективность магнитореологической составляющей амортизатора, осуществляющей преимущественно регуляторные функции, за счет снижения требуемого потребления электроэнергии на управляющих электромагнитах.
Осуществление полезной модели.
Адаптивный комбинированный реологический амортизатор: Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, состоит из основных элементов: штока 1, корпуса 2, узлов для посадки на объект демпфирования 3, 4, отверстий для включения сливной и напорной линий 5, серии управляющих электромагнитов 6, дросселирующих устройств 16, 17. Рабочая полость адаптивного комбинированного реологического амортизатора имеет комбинацию рабочих полостей: полости, заполненной магнитореологической жидкостью и полости заполненной дилатантной жидкостью, отделенных подвижной межполостной перегородкой 7. Магнитореологическая полость, образованна плунжером 8, подвижной перегородкой и верхней частью корпуса. Полость, заполненная дилатантной жидкостью, образована подвижной перегородкой и нижней частью корпуса, типа гильза. Полость, заполненная магнитореологической жидкостью, разделена цилиндрическими перегородками 9 из немагнитного материала на субполости 10. Конструкция предусматривает установку не менее одной перегородки. Субполости создаются цилиндрическими перегородками и корпусом или цилиндрической перегородкой, плунжером и корпусом или цилиндрической перегородкой, межполостной перегородкой и корпусом. Субполости сообщаются между собой посредством системы спиральных каналов 11. В каждой цилиндрической перегородке выполнена серия спиральных каналов, расположенных на равноудаленном расстоянии от центра перегородки и друг от друга. В центре каждой перегородки, с двух сторон, выполнены места под посадку пружин 12. Применяемые в амортизаторе пружины, обладают квазинулевой жесткостью. При сборке между цилиндрическими перегородками устанавливают пружины, а на корпус амортизатора на уровне магнитореологической полости устанавливают серию кольцевых электромагнитов, количество которых на одну единицу больше количества перегородок, снабженных системой спиральных каналов. Каждый кольцевой электромагнит монтируется так, чтобы создаваемое им поле воздействовало на магнитореологическую жидкость, находящуюся в отделенной субполости. Наличие индивидуального управляющего электромагнитного кольцевого индуктора позволяет создавать субполости с различными диссипативно-жесткостными свойствами магнитореологической среды. В плунжере выполнены подводящая и сливная линии. Полость, заполненная дилатантной жидкостью 13, выполнена в виде рессорно-реологической системы. Наборный амортизатор типа рессора представляет собой серию упругих жестких дисков 14, установленных коаксиально корпусу амортизатора и отделенных друг от друга, межполостной перегородки и корпуса кольцами из упругого полимерного материала 15, так что между упругими дисками образуется зазор, заполненный дилатантной жидкостью. Внешний диаметр полимерных колец равен диаметру упругих жестких дисков. Полость с дилатантной жидкостью герметична и снабжена системой уплотнений. Также все места сопряжения с корпусом перегородок, установленных в магнитореологической полости, герметичны и снабжены уплотнительными кольцами.
Устройство работает следующим образом.
Адаптивный комбинированный реологический амортизатор работает по принципу комбинации магнитореологических, реологических и механических эффектов демпфирования и виброгашения. При появлении нагрузки на штоке, по управляющему сигналу контроллера в ответ на сигнал с датчика (датчика вибрации, установленного на узле для посадки на объект демпфирования или датчика перемещения, отслеживающего движения штока), индукторами создается электромагнитное поле. Характеристики рабочего поля могут варьироваться индивидуально для каждого электромагнита, регулирующего реологические параметры рабочей среды в отдельной субполости. Отработка сигнала с датчика реализуется в соответствии с заложенным в контроллер алгоритмом. Это позволяет получать различные диссипативно-жесткостные свойства магнитореологической рабочей среды в каждой субполости из субполостей, образующих магнитореологическую рабочую полость, что оптимизирует процессы поглощения энергии магнитореологической рабочей полостью при каждом типе рабочих динамических нагрузок. Система спиральных каналов, выполненных в цилиндрических перегородках, позволяет не только осуществлять свободный ток жидкости между субполостями, но и гасить вибрацию за счет дросселирования магнитореологической жидкости через них, подавляя развитие эффектов инерционности в жидкой среде. Превалирующая часть нагрузки, через межполостную перегородку передается в полость, заполненную дилатантной жидкостью, которая выполнена в виде рессорно-реологической системы. Наборный амортизатор типа рессора за счет упругих жестких дисков гасит часть механических колебаний, а также кольца из упругого полимерного материала способствуют процессу демпфирования. Дилатантная жидкость, находящаяся между упругими жесткими дисками передает нагрузку рессорной системе и равномерно распределяет ее. Также дилатантная жидкость поглощает значительную часть энергии за счет осуществления процессов трансформации энергии, присущих дилатантным средам и демпфирует колебания штока и автоколебания рессорной системы, по принципу гидравлической опоры. При необходимости возможно дополнительное дорегулирование жесткости магнитореологической полости посредством управления расхода через подводящую и сливную линии, выполненные в плунжере.
Ссылочные обозначения Фиг. 1
1 - шток,
2 - корпус,
3, 4 - узлы для посадки на объект демпфирования,
5 - отверстия для включения сливной и напорной линий,
6 - серия управляющих электромагнитов,
7 - подвижная межполостная перегородка,
8 - плунжер,
9 - цилиндрическая перегородка из немагнитного материала.
10 - субполость,
11 - спиральный канал,
12 - пружина,
13 - дилатантная жидкость,
14 - упругий жесткий диск,
15 - кольцо из упругого полимерного материала.
Ссылочные обозначения Фиг. 2
11 - спиральный канал.
Ссылочные обозначения Фиг. 3
16, 17 - дросселирующие устройства.