ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПРУЖИНА
PNEUMATIC SPRING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам виброударозащиты.
Известна пневматическая рессора (патент СССР №366626, М.кл. F16F 9/02, B60G 11/26), содержащая цилиндр с уплотнением на конце, расположенный в цилиндре поршень и поршневой шток.
К основным недостаткам устройства относится то, что при длительных высоких нагрузках, при повышенных давлениях и при изношенных уплотнениях масса газа проникает из надпоршневого пространства в подпоршневое пространство, при этом снижается ход пневматической рессоры, т.е. эффективность и надежность работы устройства резко снижается, становятся возможны пробои при работе рессоры.
Известна также пневмопружина (а.с. СССР №1698525, М.кл. F16F 9/02), содержащая резервуар, расположенный в нем поршень, поршневой шток и уплотнительные элементы штока.
К основным недостаткам устройства относится то, что поршень не имеет уплотняющих элементов, поэтому при длительных высоких нагрузках, при повышенных давлениях масса газа проникает из надпоршневой полости в подпоршневую полость. Вследствие этого происходит постоянное аккумулирование энергии сжатого газа в подпоршневой полости, что приводит к уменьшению динамического хода пневмопружины, т.е. снижается эффективность гашения колебаний и надежность работы пневмопружины, а также становятся возможны пробои пневмопружины. При этом динамические воздействия (удары) на амортизируемый объект сопровождаются повышенными перегрузками, что отрицательно сказывается на состоянии амортизируемого объекта, его механизмов, а также сохранности груза и состоянии экипажа, если амортизируемым объектом является транспортное средство.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение вероятности пробоев и их вредных воздействий при ударных нагрузках за счет резкого увеличения сил сопротивления движению поршня на концах обоих ходов, действующих вблизи зон пробоя.
Данный технический результат достигается тем, что, пневматическая пружина, содержащая тонкостенный цилиндр, размещенные в нем шток с поршнем, образующим в рабочей полости цилиндра надпоршневую и подпоршневую полости, уплотнительный элемент штока, согласно изобретению, тонкостенный цилиндр имеет, по крайней мере, одну продольную прорезь по всей своей длине и помещен коаксиально в цилиндрическом корпусе, поршень имеет сквозной канал, соединяющий надпоршневую и подпоршневую полости, между стенками цилиндрического корпуса и тонкостенного цилиндра размещены две пневмокамеры, охватывающие снаружи тонкостенный цилиндр соответственно в областях надпоршневой и подпоршневой полости, причем пневмокамера в области надпоршневой полости соединена с надпоршневой полостью каналами, а пневмокамера в области подпоршневой полости соединена каналами с подпоршневой полостью.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлена предложенная пневматическая пружина;
- на фиг.2 приведена схема размещения пневмокамер между корпусом и тонкостенным цилиндром (в развернутом виде).
Пневматическая пружина содержит тонкостенный цилиндр 1, размещенные в нем шток 2 с уплотнительным элементом штока 3 и поршень 4 с уплотнительным элементом 5 по всему периметру поршня 4, образующим в рабочей полости цилиндра 1 надпоршневую 6 и подпоршневую 7 полости. Тонкостенный цилиндр 1 имеет, по крайней мере, одну продольную прорезь 8 по всей своей длине и помещен коаксиально в цилиндрическом разъемном корпусе 9. Поршень 4 имеет сквозной канал 10, соединяющий надпоршневую 6 и подпоршневую 7 полости. Между стенками цилиндрического корпуса 9 и тонкостенного цилиндра 1 размещены две пневмокамеры 11 и 12, охватывающие снаружи тонкостенный цилиндр 1 соответственно в областях надпоршневой 6 и подпоршневой 7 полостей. Пневмокамера 11 в области надпоршневой полости 6 соединена с надпоршневой полостью 6 каналами 13. Пневмокамера 12 в области подпоршневой полости 7 соединена каналами 14 с подпоршневой полостью 7.
Для равномерного давления пневмокамер 11 и 12 на стенки тонкостенного цилиндра 1 по всей его длине в процессе работы пневматической пружины обе пневмокамеры 11 и 12 имеют взаимно соответствующие выступы и выемки, приведенные на схеме размещения пневмокамер между корпусом и тонкостенным цилиндром (в развернутом виде).
Пневматическая пружина работает следующим образом.
На ходе сжатия пневматической пружины при ударных нагрузках надпоршневая полость 6 уменьшается в объеме, газ в ней не успевает перетечь по сквозному каналу 10 поршня 4 в подпоршневую полость 7. За счет повышенного давления газа растет давление в пневмокамере 11, сообщающейся каналами 13 с надпоршневой полостью 6. При повышении давления газа в пневмокамере 11, охватывающей тонкостенный цилиндр 1, диаметр его за счет продольной прорези 8 уменьшается, что ведет к резкому увеличению сил трения поршня и сопротивлению движению поршня 4 на конце хода, действующих вблизи зоны пробоя пневматической пружины.
При обратном ходе при ударных нагрузках аналогичные процессы происходят в подпоршневой полости 7. Подпоршневая полость 7 уменьшается в объеме, газ в ней не успевает перетечь по сквозному каналу 10 поршня 4 в надпоршневую полость 6. За счет повышенного давления газа растет давление в пневмокамере 12, сообщающейся каналами 14 с подпоршневой полостью 7. При повышении давления газа в пневмокамере 12, охватывающей тонкостенный цилиндр 1, диаметр его за счет продольной прорези 8 уменьшается, что ведет к резкому увеличению сил трения поршня и сопротивлению движению поршня 4 на конце хода, действующих вблизи зоны пробоя пневматической пружины.
При медленных нагрузках или отсутствии ударов при работе газ успевает перетекать по каналу 10 поршня 4 из надпоршневой полости 6 в подпоршневую полость 7 или обратно и диаметр тонкостенного цилиндра 1 не меняется.
Таким образом, предложенная пневматическая пружина позволяет при работе снизить вероятность пробоев и их вредных воздействий при ударных нагрузках за счет резкого увеличения сил сопротивления движению поршня на концах обоих ходов, действующих вблизи зон пробоя.
Использование предлагаемой пневматической пружины позволяет обеспечить ее саморегулирование, снизить перегрузки, повысить эффективность и надежность работы амортизированных устройств, в частности в транспортных средствах, повышает плавность хода, улучшает условия работы экипажа и обеспечивает требуемую сохранность спецгрузов при транспортировке.