Виброзащитное сиденье человека-оператора

Полезная модель относится к подвескам сидений для транспортных средств и рабочих мест операторов строительных, дорожных, подъемно-транспортных и других машин, а также технологического оборудования.
Известна виброзащитная система для сиденья оператора[RU 94008130, 09.10.1996], состоящая из механизма стабилизации крена, подушки со спинкой, направляющего механизма параллелограммного типа и упругого элемента, состоящего из набора тарельчатых пружин.
Недостатками данной системы являются отсутствие возможности реализовывать режим квазинулевой жесткости при вертикальных колебаниях сиденья и без ударов ограничивать вертикальные перемещения подвески при выходе за границы допустимых перемещений.
Известна виброзащитная система сиденья [SU 1081024, 23.03.1984], содержащая подвижное основание, направляющий механизм параллелограммного типа, пружину, механизм стабилизации крена, сиденье.
Недостатками данной системы являются отсутствие возможности реализовывать режим квазинулевой жесткости при вертикальных колебаниях сиденья и без ударов ограничивать вертикальные перемещения сиденья относительно основания при выходе за границы допустимых перемещений.
Наиболее близкой по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемой полезной модели является виброзащитная система сиденья оператора [RU 206711, 23.09.2021], содержащая подвижное основание, направляющий механизм параллелограммного типа, пружину, механизм стабилизации крена, сиденье, механизм регулировки растяжения пружины, гибкий малорастяжимый трос, вращающиеся ролики.
Недостатками данной системы является расположение роликов непосредственно под сиденьем человека-оператора, что создает определенные неудобства в компоновке кабины и самого сиденья.
Задачей полезной модели является создание виброзащитного сиденья человека-оператора, имеющего возможности: реализовывать режим квазинулевой жесткости (обеспечивающий более широкий частотный диапазон виброзащиты по сравнению с линейными виброизоляторами и более эффективную виброзащиту от низкочастотных колебаний) при вертикальных колебаниях сиденья оператора и без ударов ограничивать вертикальные перемещения сиденья относительно основания при выходе за границы зоны квазинулевой жесткости.
При этом достигаются следующие технические результаты:
1) возможность реализовывать режим квазинулевой жесткости при вертикальных колебаниях сиденья оператора;
2) возможность без ударов ограничивать вертикальные перемещения сиденья относительно основания при выходе за границы зоны квазинулевой жесткости.
Преимуществом предлагаемого решения является расположение роликов торможения за сиденьем человека-оператора, что существенно упрощает конструкцию устройства.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что виброзащитное сиденье человека-оператора содержит основание (кабину оператора), шарнирно сочлененный четырехзвенный направляющий механизм параллелограммного типа, верхнее подвижное звено которого выполнено в виде рычага 1-го рода, одно из его плеч раздвоено, и на концах раздвоенного плеча установлены оси двух роликов таким образом, что при крайних верхнем и нижнем положениях сиденья, при выходе из зоны квазинулевой жесткости эти ролики натягивают трос, дополнительно растягивают пружины и без ударов ограничивают вертикальные перемещения сиденья, механизм стабилизации крена, сиденье, пружину растяжения, механизм регулировки растяжения пружины, два направляющих ролика пружины, закрепленных на неподвижном основании, гибкий нерастяжимый трос, соединяющий пружину и подвижное звено параллелограммного механизма, направляющие ролики для троса, ось одного из которых закреплена на неподвижном звене, а другого на нижнем подвижном звене.
Полезная модель поясняется прилагаемым чертежом и нижеследующим описанием, где на фигуре 1 приведен вид сбоку виброзащитной системы сиденья оператора.
Устройство включает в себя основание 1, жестко прикрепленное к кабине оператора. На основании 1 жестко закреплено неподвижное звено 2 параллелограммного механизма, на котором шарнирно закреплены нижнее звено 3 и верхнее звено 4 параллелограммного механизма. Верхнее звено 4 выполнено в виде рычага 1-го рода, одно из плеч которого раздвоено, и на концах раздвоенного плеча установлены оси двух роликов 10 и 11. К второму плечу звена 4 и к звену 3 шарнирно прикреплено подвижное звено 5 параллелограммного механизма, на котором жестко закреплен механизм стабилизации крена 6. На механизм стабилизации крена 6 установлено сиденье 7. На неподвижном звене 2 шарнирно установлен вращающийся направляющий ролик 8, на нижнем звене 3 шарнирно установлен вращающийся направляющий ролик 9. На основании 1 жестко установлен механизм 12 регулировки растяжения пружины с штоком 13, к которому прикреплен неподвижный конец пружины растяжения 14. Подвижный конец пружины растяжения 14 соединен с одним концом гибкого нерастяжимого троса 15, второй конец которого закреплен на подвижном звене 5 параллелограммного механизма. При этом трос 15 огибает и опирается на ролики 8 и 9. Направление растяжения пружины 14 обеспечивают направляющие ролики пружины 16, установленные на неподвижном основании 1.
Виброзащитное сиденье человека-оператора работает следующим образом. Горизонтальные вибрации, передаваемые на сиденье оператора 7, гасятся механизмом стабилизации крена 6. Изменение вертикальной силы, для подстройки устройства к различной массе оператора осуществляется механизмом 12 регулировки растяжения пружины 14 за счет втягивания или выдвижения штока 13. Вертикальные вибрации, передаваемые на сиденье оператора 7, гасятся за счет вертикальных перемещений подвижного звена 5 параллелограммного механизма с механизмом 6 и сиденьем 7. Подъем (опускание) сиденья 7, звена 5 приводит к повороту горизонтальных звеньев 3 и 4 параллелограммного механизма, что приводит к изменению расстояния между роликами 8 и 9, за счет чего изменяется сила натяжения троса 15, пружина 14 сжимается (растягивается). Направляющие ролики пружины 16 предотвращают нежелательный изгиб пружины 14. Таким образом, уравновешиваются две вертикальные разнонаправленные силы, возникающие на кресле оператора 7 и создаваемые пружиной 14.
Трос 15 в процессе работы может занимать три положения относительно двух роликов 10 и 11, расположенных на верхнем звене 4 параллелограммного механизма:
1) находиться между двумя роликами 10 и 11, расположенными на верхнем звене 4 параллелограммного механизма, и не касаться ни одного из них. В этом случае обеспечивается режим квазинулевой жесткости, выражающийся в том, что вертикальные силы, действующие со стороны сиденья 7 и со стороны параллелограммного механизма, компенсируют друг друга;
2) при уменьшении силы веса на сиденье 7, действующей вертикально сверху вниз, сиденье 7 начнет подниматься, нижнее звено 3 параллелограммного механизма начинает поворачиваться против часовой стрелки, угол поворота между звеньями 2 и 3 уменьшается, расстояние между роликами 8 и 9 уменьшается, пружина 14 сжимается, создаваемая пружиной 14 вертикальная сила уменьшается и уравновешивает силу веса сиденья 7 с оператором. Дальнейший подъем сиденья 7 приводит к тому, что трос 15 накладывается на верхний ролик 11 и начинает его огибать, происходит натяжение троса 15, который начинает растягивать пружину 14 и плавно тормозить дальнейший подъем сиденья 7 вплоть до полной остановки сиденья 7. Торможение происходит плавно без ударов;
3) при повышении силы веса на сиденье 7, действующей вертикально сверху вниз, сиденье 7 начинает опускаться, нижнее звено 3 параллелограммного механизма начинает поворачиваться по часовой стрелке, угол поворота между звеньями 2 и 3 увеличивается, расстояние между роликами 8 и 9 увеличивается, пружина 14 растягивается, создаваемая пружиной вертикальная сила увеличивается и уравновешивает силу веса сиденья 7 с оператором. Дальнейшее опускание сиденья 7 приводит к тому, что трос 15 накладывается на нижний ролик 10 и начинает его огибать, происходит дальнейшее натяжение троса 15, который продолжает растягивать пружину 14 и плавно тормозить дальнейшее опускание сиденья 7 вплоть до полной остановки сиденья 7. Торможение происходит плавно без ударов.
При выходе за границы средней области вертикальных перемещений сиденья 7, соответствующей зоне квазинулевой жесткости, происходит плавное увеличение вертикальной силы, действующей на сиденье 7 со стороны параллелограммного механизма, заставляющее сиденье 7 возвращаться в зону квазинулевой жесткости.
Использование новых элементов: верхнего звена, выполненного в виде рычага 1-го рода, роликов 10, 11, оси которых закреплены на верхнем звене 4, направляющих роликов пружины 16 обеспечивает возможность реализовывать режим квазинулевой жесткости при вертикальных колебаниях сиденья оператора 7, а также возможность без ударов ограничивать вертикальные перемещения сиденья 7 относительно основания 1 при выходе за границы зоны квазинулевой жесткости.
Предлагаемая полезная модель – виброзащитное сиденье человека-оператора, может быть изготовлена промышленным способом из серийно выпускаемых узлов и агрегатов.