ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПОДВЕСКА

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам виброударозащиты.
Известно устройство пневматической подвески, описанное в патенте RU №2325285, МПК F16F 9/04, содержащее резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с электромагнитным клапаном, управляемым системой управления. Основная рабочая полость и дополнительная емкость установлены между подрессоренной и неподрессоренной массами амортизируемого объекта.
К недостаткам устройства относится то, что при амортизации крупногабаритных объектов с большими массами и размахами колебаний при возможных пробоях пневматической подвески 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.
Известно также устройство пневматической магнитной подвески, описанное в патенте RU №2437009, МПК F16F 6/00, F16F 9/04 (прототип), содержащее резинокордную оболочку с крышкой, образующую основную рабочую полость, размещенную в цилиндрическом корпусе, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с электромагнитным клапаном, управляемым системой управления, на цилиндрическом корпусе основной рабочей полости и на внешней поверхности дополнительной емкости размещены упоры с возможностью соударения на ходе сжатия, внутри основной рабочей полости на крышке и на перегородке размещены оппозитно попарно постоянные магниты, обращенные магнитными полюсами одной полярности друг к другу. Внутри основной рабочей полости размещена, по крайней мере, хотя бы одна пара постоянных магнитов. Система управления клапаном содержит соединенные последовательно преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки электромагнитного клапана к источнику питания.
К основным недостаткам устройства относится то, что при смене режима работы подвески (с режима сжатия - на режим отбоя) дополнительные магнитные силы совпадают с направлением движения амортизируемого объекта на ходе отбоя и, за счет этого, происходит передача энергии магнитного поля амортизируемому объекту, что усиливает и поддерживает колебания амортизируемого объекта.
Техническим результатом изобретения является повышение демпфирующих свойств пневматической подвески путем создания знакопеременных электромагнитных сил в зоне пробоя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной пневматической подвеске, содержащей резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, размещенную в цилиндрическом корпусе, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с электромагнитным клапаном, управляемым системой управления, на цилиндрическом корпусе основного упругого элемента и на внешней поверхности дополнительной емкости размещены упоры с возможностью соударения на ходе сжатия, по меньшей мере, одна пара магнитов, размещенных внутри основного упругого элемента соответственно на крышке и на перегородке напротив друг друга попарно, согласно изобретению, по меньшей мере, один магнит из пары соединен с системой управления.
Система управления содержит преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки электромагнитного клапана к источнику питания, блок управления усилителя мощности, усилитель мощности, подающий ток разного направления в обмотку магнита, причем преобразователь перемещения объекта соединен с блоком управления усилителя мощности и с формирователем сигнала скорости объекта, который соединен с блоком управления усилителя мощности и с блоком управления силовым ключом, его выход соединен с управляющим входом силового ключа, блок управления усилителя мощности соединен с усилителем мощности, который соединен с обмоткой магнита. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена предложенная пневматическая электромагнитная подвеска (с двумя парами магнитов);
- на фиг.2 приведена структурная схема системы управления;
- на фиг.3 приведена упругодемпфирующая характеристика подвески.
Пневматическая электромагнитная подвеска содержит цилиндрический корпус 1, резинокордную оболочку 2 с крышкой 3, образующие основную рабочую полость 4, дополнительную емкость 5, расположенную между ними перегородку 6 с клапанным устройством 7 и систему управления 8. На цилиндрическом корпусе 1 размещены упоры 9, на внешней поверхности дополнительной емкости 5 размещены упоры 10. Внутри основной рабочей полости 4 на крышке 3 и на перегородке 6 размещены оппозитно попарно постоянные магниты 11 и электромагниты 12. При возможном соприкосновении упоров 9 и 10 на ходе сжатия воздушный зазор между полюсами магнитов 11 и 12 имеет значение в диапазоне 0-10 мм. Вариантами подвески могут быть устройства, у которых магнит на крышке является электромагнитом, либо магниты и на крышке и на перегородке являются электромагнитами, подсоединенными к системе управления.
Система управления содержит соединенные последовательно преобразователь перемещения 13 объекта, формирователь 14 сигнала скорости объекта, блок управления 15 силовым ключом, силовой ключ 16 для подключения обмотки электроклапана 7 к источнику питания. Входа блока управления 17 усилителя мощности соединены с преобразователем перемещения 13 объекта и с формирователем 14 сигнала скорости объекта, выход блока управления 17 усилителя мощности соединен с усилителем мощности 18, который соединен с обмоткой электромагнита 12 и формирует ток разного направления в обмотке электромагнита 12.
Пневматическая электромагнитная подвеска работает следующим образом.
0
На ходе сжатия пневматической электромагнитной подвески электроклапан 7 выключен, давление в основной рабочей полости 4 возрастает, давление в дополнительной емкости 5 постоянно, емкости 4 и 5 разъединены. При больших размахах колебаний амортизируемого объекта при возможном соударении упоров 9 и 10 (пробое подвески) на ходе сжатия воздушный зазор между магнитами 11 и 12 становится минимально возможным и имеет значение в диапазоне 0-10 мм. При превышении перемещения порогового значения z>z на ходе сжатия блок управления 17 усилителем мощности включает в работу усилитель мощности 18, формирующий ток определенного направления в обмотке электромагнита 12. За счет этого полярности магнитных полюсов постоянного магнита 11 и электромагнита 12, обращенные друг к другу, совпадают. При этом силы отталкивания между одноименными полюсами магнитов 11 и 12 имеют наибольшее значение и противодействуют перемещению подвижной части подвески, что эквивалентно резкому увеличению жесткостных свойств подвески в конце хода сжатия.
0
0
В начале хода отбоя энергия сжатого газа в основной рабочей полости 4 отдается амортизируемому объекту, для снижения жесткостных свойств подвески система управления 8 включает кратковременно электроклапан 7, давление газа в емкостях 4 и 5 выравнивается, что ведет к демпфированию колебаний амортизируемого объекта. Одновременно для препятствования передачи энергии магнитного поля системы магнитов амортизируемому объекту усилитель мощности 18 формирует ток противоположного направления в обмотке электромагнита 12 по сравнению с ходом сжатия. За счет этого магнитные полюса постоянного магнита 11 и электромагнита 12, обращенные друг к другу, теперь имеют разные полярности. При этом силы притяжения между разноименными полюсами магнитов 11 и 12 противодействуют перемещению подвижной части подвески, что эквивалентно дополнительному демпфированию колебаний амортизируемого объекта в начале хода отбоя. При выходе подвижной части подвески из зоны порогового значения z<z на ходе отбоя блок управления 17 усилителем мощности выключает усилитель мощности 18, электромагнит 12 обесточивается. Добавление дополнительных знакопеременных электромагнитных сил к упругой силе подвески в зоне порогового значения z подвески корректирует ее упругодемпфирующую характеристику, увеличивая площадь петли гистерезиса подвески и повышая ее демпфирующие свойства.
Таким образом, предложенная пневматическая электромагнитная подвеска позволяет при работе увеличить демпфирующие свойства путем создания дополнительных знакопеременных электромагнитных сил, действующих вблизи зоны пробоя подвески. Использование предлагаемой пневматической электромагнитной подвески позволяет при амортизации крупногабаритных объектов с большими массами и размахами колебаний 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.