СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТОВ С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКОЙ
METHOD OF DAMPING VERTICAL OSCILLATION OF OBJECTS 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 по а.с. №261926 СССР, М.кл. B60G 11/26, заключающийся в уменьшении восстанавливающей силы основных пневматических упругих элементов путем отведения части их внутренней энергии.
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 объектов с пневматическими упругими элементами по патенту на изобретение №2304522 РФ, М.кл. B60G 15/12, F16F 9/05 (прототип), заключающийся в том, что он включает 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. Подвод дополнительной массы газа к дополнительному упругому элементу осуществляют от автономного источника энергии, а ее отведение в начале каждого хода сжатия осуществляют в атмосферу.
Недостатком данного способа является то, что пневматический упругий элемент не обеспечивает регулирование упругодемпфирующей характеристики на ходе сжатия при воздействии любых внешних сил переменной частоты и амплитуды.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение регулирования упругодемпфирующих характеристик пневматической подвески во всем амплитудно-частотном диапазоне внешнего воздействия.
Поставленная задача достигается тем, что в способе гашения вертикальных колебаний объектов с пневматической подвеской, включающем периодическое уменьшение восстанавливающей силы пневматической подвески в начале каждого хода отбоя путем подвода дополнительной массы газа к одному дополнительному упругому элементу от автономного источника энергии и ее отведение из этого дополнительного упругого элемента в начале каждого хода сжатия в атмосферу, согласно изобретению дополнительно осуществляют периодический подвод в начале каждого хода сжатия дополнительной массы газа ко второму дополнительному упругому элементу от автономного источника энергии, а ее отведение из второго дополнительного упругого элемента в начале каждого хода отбоя осуществляют в атмосферу.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлена пневматическая подвеска, которая осуществляет предложенный способ гашения вертикальных колебаний объектов;
- на фиг.2 приведены упругодемпфирующие характеристики пневматической подвески.
Пневматическая подвеска содержит установленные между подрессоренной 1 и неподрессоренной 2 массами основной упругий пневматический элемент 3, первый 4 и второй 5 дополнительные упругие пневматические элементы.
Для подвода дополнительной массы газа через гибкий трубопровод 6 из ресивера 7 в полость первого дополнительного упругого пневматического элемента 4 в начале каждого хода отбоя и отвода массы газа в начале каждого хода сжатия в атмосферу предназначен электропневмоклапан (ЭПК) 8. Управление ЭПК 8 производится датчиком относительной скорости 9, который управляет переключением коммутирующего устройства (реле) 10.
Для подвода дополнительной массы газа через гибкий трубопровод 11 из ресивера 7 в полость второго дополнительного упругого пневматического элемента 5 в начале каждого хода сжатия и отвода массы газа в начале каждого хода отбоя в атмосферу предназначен ЭПК 12. Управление ЭПК 12 производится датчиком относительной скорости 9, который управляет переключением коммутирующего устройства (реле) 13.
Полость первого дополнительного упругого пневматического элемента 4 через гибкий трубопровод 6 и электропневмоклапан (ЭПК) 8, а также полость второго дополнительного упругого пневматического элемента 5 через гибкий трубопровод 11 и ЭПК 12 соединяются в процессе работы или с ресивером 7 транспортного средства или с атмосферой в разные моменты времени.
Гашение вертикальных колебаний амортизируемого объекта с помощью предложенного способа осуществляется следующим образом.
В статическом положении пневматической подвески сила тяжести подрессоренной массы 1 уравновешивается только за счет избыточного давления в полости основного упругого пневматического элемента 3
M·g=P10·S1,
где М - масса амортизируемого объекта;
Р10 - давление в полости основного упругого пневматического элемента в статическом положении пневматической подвески;
S1 - эффективная площадь основного упругого элемента;
g - ускорение свободного падения.
На ходе сжатия пневматической подвески датчик относительной скорости 9 выдает сигнал на коммутирующее устройство 13, включающее ЭПК 12, которое соединяет второй дополнительный упругий пневматический элемент 5 через воздушный канал 11 с ресивером 7. Полость первого дополнительного упругого пневматического элемента 4 соединена с атмосферой через воздушный канал 6 и ЭПК 8, давление газа в ней равно атмосферному. Подвод массы газа из ресивера 7 в полость второго дополнительного упругого пневматического элемента 5 под давлением Р2≤Р1 оказывает существенное содействие основному упругому элементу и приводит к увеличению упругой силы пневматической подвески на величину P2·S2, т.е.:
Pупр=P1·S1+P2·S2,
где Р1 - текущее давление в полости основного упругого элемента;
Р2 - текущее давление в ресивере;
S2 - эффективная площадь дополнительных упругих элементов.
В начале хода отбоя от датчика относительной скорости 9 подается сигнал на коммутирующее устройство 10, включающее ЭПК 8, которое соединяет первый дополнительный упругий пневматический элемент 4 через воздушный канал 6 с ресивером 7. Полость второго дополнительного упругого пневматического элемента 5 соединена с атмосферой через воздушный канал 11 и ЭПК 12, давление газа в ней равно атмосферному.
Подвод массы газа в полость первого дополнительного упругого пневматического элемента 4 под давлением Р2≤Р1 оказывает существенное противодействие основному упругому элементу 3 и приводит к резкому уменьшению упругой силы пневматической подвески на величину P2·S2, т.е.:
Pупр=P1·S1-P2·S2.
Таким образом, давление Р2 противодействует давлению Р1. В начале очередного хода сжатия ЭПК 8 обесточивается и полость первого дополнительного упругого пневматического элемента 4 через ЭПК 8 сообщается с атмосферой, давление газа в ней снижается до атмосферного давления.
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 дополнительных упругих элементов 4 и 5, участок «b-c-d-а» соответствует совместной работе основного упругого элемента 3 и первого дополнительного упругого элемента 4 при ходе отбоя, а участок «а-e-f-b» соответствует совместной работе основного упругого элемента 3 и второго дополнительного упругого элемента 5 при ходе сжатия.
Уменьшение упругой силы пневматической подвески в начале каждого хода отбоя за счет подвода дополнительной энергии в полость первого дополнительного упругого элемента 4 в противофазе движению объекта и быстрое увеличение ее в начале каждого хода сжатия за счет подвода дополнительной энергии в полость второго дополнительного упругого элемента 5 приводит к интенсивному демпфированию вертикальных колебаний значительной амплитуды. Также предлагаемая пневматическая подвеска обеспечивает широкое регулирование упругодемпфирующей характеристики за счет уменьшения или увеличения подводимого давления Р2 в полости дополнительных упругих элементов.
Таким образом, предлагаемый способ гашения вертикальных колебаний объектов с пневматической подвеской обеспечивает регулирование упругодемпфирующих характеристик пневматической подвески во всем амплитудно-частотном диапазоне внешнего воздействия.