СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКОЙ
METHOD FOR SUPPRESSION OF VERTICAL OSCILLATIONS OF OBJECT WITH PNEUMATIC SUSPENSION

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 изменении (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 по а.с. №1134412, М.кл. B60G 13/18, который является наиболее близким предлагаемому (прототип), заключающийся в том, что изменение восстанавливающей силы упругих элементов подвески производится отведением части внутренней энергии основного пневматического упругого элемента подвески в начале каждого хода отбоя в дополнительный упругий элемент, работающий в противофазе с основным, а в начале следующего хода сжатия часть внутренней энергии из дополнительного упругого элемента возвращают в основной упругий элемент подвески.
Основным недостатком данного способа является нестабильность упругих свойств подвески и низкая эффективность гашения колебаний из-за того, что в гашении колебаний и в создании 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 упругих и демпфирующих свойств подвески.
Недостатком данного способа является также то, что пневматический упругий элемент не обеспечивает регулирование упругодемпфирующей характеристики при воздействии любых внешних сил переменной частоты и амплитуды.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение упругих 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 объекта с пневматической подвеской, включающем периодическое увеличение упругой силы пневматической подвески в начале каждого хода сжатия за счет подвода дополнительной массы газа и периодическое уменьшение упругой силы пневматической подвески в начале каждого хода отбоя за счет частичного отведения массы газа, согласно изобретению подвод дополнительной массы газа в начале каждого хода сжатия осуществляют к дополнительному упругому элементу пневматической подвески от автономного источника энергии, а в начале каждого хода отбоя осуществляют ее отведение из дополнительного упругого элемента в атмосферу.
Существенным отличием предложенного способа гашения вертикальных колебаний объекта с пневматической подвеской является то, что увеличение упругой силы основного упругого элемента на ходе сжатия осуществляется не за счет отсечки части массы газа из дополнительного упругого элемента в основной, 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 начале хода сжатия в фазе движению объекта, что приводит к резкому увеличению потенциальной энергии системы в период всего хода сжатия.
Кроме того, предлагаемый способ гашения вертикальных колебаний обеспечивает широкое регулирование упругодемпфирующей характеристики за счет уменьшения или увеличения подводимого давления от автономного источника энергии в фазе движению объекта.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлена пневматическая подвеска, которая осуществляет предложенный способ гашения вертикальных колебаний объекта;
- на фиг.2 приведены упругодемпфирующие характеристики пневматической подвески.
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» дополнительного упругого пневматического элемента 4 в начале каждого хода сжатия и отвода массы газа в начале каждого хода отбоя в атмосферу предназначен электропневмоклапан (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.
Пневматическая подвеска, реализующая предложенный способ гашения вертикальных колебаний объектов, работает следующим образом.
В статическом положении пневматической подвески сила тяжести подрессоренной массы уравновешивается только за счет избыточного давления в полости «А», т.е.:
M·g=P10·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.
На ходе сжатия пневматической подвески давление газа в полости «А» возрастает. В начале хода сжатия 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 содействие основному упругому элементу, и приводит к резкому увеличению упругой силы пневматической подвески на величину P2·S2, т.е.:
Pynp=P1·S1+P2·S2,
где P1 - текущее давление в полости «А»;
Р2 - текущее давление в полости «В»;
S2 - эффективная площадь дополнительного упругого элемента.
В начале очередного хода отбоя ЭПК 7 обесточивается и полость «В» через ЭПК 7 сообщается с атмосферой, что приводит к восстановлению упругой силы пневматической подвески:
Pynp=P1·S1.
На фиг.2 представлены упругодемпфирующие характеристики пневматической подвески. Участок «а-b» характеристики соответствует работе только основного упругого элемента 3 при ходе отбоя и ходе сжатия без включения в работу дополнительного упругого элемента 4, участок «а-c-d-b» соответствует совместной работе основного упругого элемента 3 и дополнительного упругого элемента 4 при ходе сжатия.
Также пневматическая подвеска, реализующая предложенный способ гашения вертикальных колебаний объектов, обеспечивает широкое регулирование упруго-демпфирующей характеристики за счет уменьшения или увеличения подводимого давления Р2 в полость дополнительного упругого элемента, т.е. предлагаемый способ гашения вертикальных колебаний объекта с пневматической подвеской обеспечивает регулирование упругодемпфирующих характеристик пневматического упругого элемента во всем амплитудно-частотном диапазоне внешнего воздействия.
Таким образом, увеличение упругой силы пневматической подвески в начале каждого хода сжатия за счет подвода из автономного источника дополнительной энергии в полость дополнительного упругого элемента в фазе движению объекта и быстрое восстановление ее в начале каждого хода отбоя приводит к увеличению жесткости пневматической подвески, что повышает безопасность движения транспортного средства при движении с большой скоростью по ровным дорогам, снижает крен транспортного средства при поворотах, оседание при трогании с места, переключении передач и торможении, способствует повышению комфортабельности экипажа при движении транспортного средства.