СПОСОБ АМОРТИЗАЦИИ КОЛЕБАНИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, НАПРИМЕР ТАНКОВ
METHOD FOR DAMPING VIBRATIONS OF TRANSPORT EG TANKS

Изобретение относится к машиностроению, в частности к амортизаторам подвесок ходовых устройств транспортных средств, например танков.
Известен способ амортизации колебаний транспортных средств, например танков [Буров С.С. Конструкция и расчет танков. - М.: Изд-во академии бронетанковых войск, 1973. - 601 с., С.532-533], в котором выполняют операцию создания сил сопротивления на штоке при перетекании жидкости из поршневой полости амортизатора в штоковую полость через узкие дросселирующие каналы. При перетекании жидкости через дросселирующие каналы энергия колебаний транспортного средства преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающее пространство.
Устройство для осуществления данного способа представляет собой двухтрубный гидравлический амортизатор, соединенный шарнирами с опорными ходовыми катками и корпусом танка. Дросселирующие устройства представляют собой систему пружинных гидравлических клапанов. Для компенсации разницы объемов поршневой и штоковой полостей используют компенсационную камеру, расположенную в межтрубном пространстве.
Недостатками данного способа и устройства являются сложная конструкция двухтрубного корпуса, сложная система гидравлических клапанов и нестабильность механических характеристик при изменении температуры окружающей среды.
Известен способ амортизации колебаний транспортного средства [Вахламов В.К. Автомобили. - М.: Издательский центр. «Академия», 2009. - 480 с., С.272-273], в котором при выполнении операции сжатие амортизатора гидравлическую жидкость из поршневой полости через дросселирующие клапаны прямого хода выдавливают в штоковую гидравлическую полость амортизатора, а при операции отдача гидравлическую жидкость из штоковой полости через дросселирующий клапан обратного хода выдавливают в поршневую гидравлическую полость амортизатора, разницу объемов поршневой и штоковой полостей амортизатора компенсируют перемещением разделительного поршня в пневматической камере, заряженной газом (азотом) на низкое давление 0,1,…,0,5 МПа.
Устройство для реализации данного способа представляет собой однотрубный рабочий цилиндр, в котором расположен поршень со штоком, образующий гидравлические рабочие камеры и пневматическую компенсационную камеру с плавающим разделительным поршнем. На поршне амортизатора размещена система клапанов - сжатия и отдачи.
Недостатками способа является отсутствие демпфирующих качеств у пневматической компенсационной камеры, недостаточная надежность сложной конструкции амортизатора.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей пневматической камеры амортизатора и повышение его надежности.
Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе, включающем операцию сжатие амортизатора, при которой гидравлическую жидкость из поршневой полости выдавливают через дросселирующие клапаны прямого хода в штоковую гидравлическую полость амортизатора, а при операции отдача гидравлическую жидкость из штоковой полости через дросселирующий клапан обратного хода выдавливают в поршневую гидравлическую полость амортизатора, разницу объемов поршневой и штоковой полостей амортизатора компенсируют перемещением разделительного поршня, который в период прямого хода сжимает газ в пневмокамере, а при обратном ходе снижают давление в пневмокамере, согласно изобретению пневмокамеру разделяют по меньшей мере одной жесткой перегородкой, по меньшей мере на две пневмокамеры: одну - переменного объема и другую - постоянного объема, при прямом ходе амортизатора выполняют сжатие газа в пневмокамере переменного объема и осуществляют его выдавливание в пневмокамеру постоянного объема через пневмодроссель прямого хода, а при обратном ходе амортизатора увеличивают объем пневмокамеры переменного объема и создают перепад давлений, воспринимаемый штоком амортизатора, при этом дополнительные сопротивления прямого и обратного ходов, пропорциональные скорости движения штока амортизатора, создаваемые пневмокамерами, суммируют с основными гидросопротивлениями на штоке и преобразуют механическую энергию колебаний в тепло, рассеиваемое в окружающее пространство.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема установки амортизаторов на опорные катки гусеничного ходового механизма танка, на фиг.2 показана принципиальная схема амортизатора в начале хода сжатия, на фиг.3 показан амортизатор в начале хода отдачи.
Способ амортизации колебаний транспортного средства, например танка, содержит корпус 1 танка, опорные катки 2, балансиры 3, торсионы 4, амортизаторы 5, цилиндр 6, поршень амортизатора 7, шток 8, разделительный поршень 9, поршневую гидравлическую камеру 10, штоковую гидравлическую камеру 11, дросселирующие клапаны прямого хода 12, обратного хода 13, разделительную перегородку 14, пневмокамеру переменного объема 15, постоянного объема 16, дросселирующие пневмоклапаны прямого хода 17, обратного хода 18, пневматический дроссель 19, гидравлический дроссель 20 (фиг.2), неровность 21 на опорной поверхности.
Сущность способа амортизации состоит в том, что силы трения и сопротивления гасителя вызывают рассеивание энергии и затухание колебаний корпуса машины.
Устойчивый затухающий переходный процесс в амортизаторе возникает после схода опорного катка с неровности на ровную опорную поверхность.
Если с нижним шарниром амортизатора связать начало координат, а вертикальную ось Oz направить вдоль штока, то уравнение затухающих колебаний корпуса амортизатора транспортного средства имеет вид
где ω - циклическая частота свободных колебаний амортизатора; ,
где m - масса, приведенная к штоку амортизатора; c - коэффициент жесткости упругого элемента торсиона, приведенный к поршню; h - коэффициент относительного сопротивления, , где K - коэффициент вязкого сопротивления.
2
2
Характер процесса, описываемый уравнением (1), зависит от вида корней характеристического уравнения r+2hr+ω=0,
.
В случае h<ω происходит затухающий колебательный процесс. При h>ω имеет место неколебательный апериодический затухающий процесс.
Однако время затухания апериодического процесса оказывается значительным, поэтому такой случай не пригоден для практической реализации. Основной характеристикой амортизатора является отношение
,
где ψ - относительный коэффициент затухания.
Оптимальные значения коэффициента ψ находятся в пределах ψ=0,25,…,0,3.
Рассмотрим работу предлагаемого способа, используя фиг.1, 2, 3. При наезде, например, опорного катка 2 на неровность 21 он начинает подниматься вверх и поворачивает балансир 3 торсиона 4. Шток 8 амортизатора начинает совершать прямой ход - сжатие, т.е. перемещается внутрь цилиндра 6. При этом выполняется операция сжатия рабочей жидкости в полости 10 (фиг. 2) и происходит ее перетекание через отверстие 20 в теле штока 8 из поршневой полости 10 в штоковую полость 11. В результате разницы объемов поршневой 10 и штоковой 11 полостей разделительный поршень 9 тоже перемещается вверх, объем пневмокамеры 15 уменьшается, а давление возрастает, однако благодаря дросселю 19 происходит выравнивание давлений в пневмокамерах 15, 16.
Если скорость перемещения поршня со штоком станет значительной и отверстие дросселя 20 окажется недостаточным для обеспечения перетекания жидкости, срабатывает дроссельный клапан 12 прямого хода. При этом клапан 13 закрыт. При некотором значении скорости штока начинает работать пневмоклапан 17 прямого хода, при этом снижается интенсивность нарастания давления в пневмокамере 15. После наезда опорного катка 2 на вершину неровности 21 прекращается движение поршня 7 вверх и начинает выполняться операция обратного хода поршня - отдача. При скатывании опорного катка 2 с неровности 21 поршень 7 со штоком 8 движется вниз (фиг.3). Рабочая жидкость через дроссель 20 в шоке 8 перетекает из штоковой полости 11 в поршневую полость 10. Разделительный поршень 9 перемещается вниз, компенсируя неравенство этих объемов. При некоторой скорости движения поршня 7 срабатывает дросселирующий клапан 13 обратного хода и срабатывает пневмоклапан 18 обратного хода, предотвращая возможное прекращение движения поршня 7 при чрезмерно больших сопротивлениях.
Разработанное устройство может выполнять функции амортизатора при совместной работе с упругими торсионами, а при соответствующем давлении в пневмокамере может выполнять функции пневмоподвески без использования торсионов.