ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ
PNEUMATIC FLEXIBLE ELEMENT

Изобретение относятся к амортизационным устройствам, в частности с использованием газа в камерах с эластичными стенками.
Известно устройство пневматической подвески, описанное в а.с. № 842295, М.кл. F16F 9/04, содержащее резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, установленную соосно и внутри основной рабочей полости, расположенную между ними перегородку, на которой жестко закреплено клапанное цилиндрическое устройство со штоком. Клапанное устройство приводится в действие штоком при непосредственном воздействии на него крышки, жестко перемещающейся вместе с амортизируемым объектом. В перегородке расположено калиброванное отверстие для перетекания газа в процессе работы. Основной и дополнительный упругие элементы пневматической подвески установлены между подрессоренной и неподрессоренной массами амортизируемого объекта.
Основным недостатком устройства является нестабильность демпфирующих свойств подвески и низкая эффективность диссипации энергии колебаний объекта.
Известен также пневматический упругий элемент, описанный в патенте РФ № 2325567, М.кл. F16F 9/04 (прототип), содержащий резинокордную оболочку, рабочую и дополнительную емкости и расположенную между ними перегородку с калиброванным отверстием и с отверстиями, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой при ходе отдачи, рабочая и дополнительная емкости заключены в нижний цилиндрический стакан с отверстием на верхнем торце стакана, а на верхнем торце дополнительной емкости соосно последней установлен вспомогательный упругий элемент, содержащий вспомогательную резинокордную оболочку, вспомогательные рабочую и дополнительную емкости и расположенную между ними вспомогательную перегородку с калиброванным отверстием и с отверстиями, перекрываемыми свободно висящей диафрагмой при ходе сжатия, кроме того, вспомогательная рабочая емкость помещена в верхний цилиндрический стакан, жестко закрепленный на верхнем торце нижнего цилиндрического стакана, причем вспомогательная дополнительная емкость расположена в отверстии верхнего торца нижнего цилиндрического стакана. Дополнительная емкость жестко соединена своим верхним торцом с основанием вспомогательной дополнительной емкости и со стойками, проходящими через направляющие отверстия верхнего торца нижнего цилиндрического стакана и связывающими амортизируемый объект с пневматическим упругим элементом.
Основным недостатком устройства, обладающего стабильными демпфирующими свойствами и высокой эффективностью диссипации энергии колебаний объекта, является сложность конструкции, отсюда технологическая сложность изготовления, т.к. конструкция содержит четыре цилиндрических стакана, имеющих соосное расположение. Также недостатком устройства является то, что связь амортизируемого объекта с пневматическим упругим элементом может быть осуществлена только посредством стоек, проходящих через направляющие отверстия верхнего торца нижнего цилиндрического стакана, т.е. только с одной стороны устройства, что ограничивает функциональные возможности использования устройства в конкретном виброзащищаемом объекте, в т.ч. в транспортных средствах.
Задача изобретения состоит в упрощении конструкции и ее изменении для возможности присоединения амортизируемого объекта с разных сторон устройства при сохранении стабильности демпфирующих свойств и высокой эффективности диссипации энергии колебаний объекта.
Поставленная задача достигается тем, что в известном пневматическом упругом элементе, содержащем основной упругий элемент, состоящий из резинокордной оболочки, рабочей и дополнительной емкости и расположенной между ними перегородки с калиброванным отверстием и с отверстиями, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой при ходе отдачи, вспомогательный упругий элемент, состоящий из вспомогательной резинокордной оболочки, вспомогательной рабочей и дополнительной емкости и расположенной между ними вспомогательной перегородки с калиброванным отверстием и с отверстиями, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой при ходе сжатия, причем основной упругий элемент заключен в первый цилиндрический стакан, имеющий отверстие на торце стакана, вспомогательный упругий элемент заключен также во второй цилиндрический стакан, соосный первому цилиндрическому стакану, а дополнительные емкости обоих упругих элементов жестко соединены друг с другом, согласно изобретению перегородка основного упругого элемента соединена с первым цилиндрическим стаканом, второй цилиндрический стакан установлен внутри первого цилиндрического стакана в его отверстии на торце, на краях первого цилиндрического стакана установлены центрирующие ролики, соприкасающиеся с внешней поверхностью второго цилиндрического стакана, к верхнему торцу второго цилиндрического стакана, имеющего центральное отверстие с уплотнением, примыкают рабочие емкости основного и вспомогательного упругих элементов, вспомогательная дополнительная емкость выполнена в виде третьего цилиндрического стакана, имеющего по нижним краям центрирующие ролики, соприкасающиеся с внутренней поверхностью второго цилиндрического стакана, обе дополнительные емкости основного и вспомогательного упругих элементов соединены друг с другом за счет штока, соединяющего их перегородки и проходящего через обе рабочие емкости основного и вспомогательного упругих элементов и через отверстие с уплотнением на торце второго цилиндрического стакана, а в днище второго цилиндрического стакана выполнено отверстие, соединяющее его с атмосферой. С амортизируемым объектом может быть связан либо первый цилиндрический стакан, либо второй цилиндрический стакан.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 представлена конструктивная схема пневматического упругого элемента;
- на фиг.2 представлена его упругодемпфирующая характеристика.
Пневматический упругий элемент содержит основной упругий элемент 1, состоящий из резинокордной оболочки 2, рабочей 3 и дополнительной 4 емкости, расположенной между ними перегородки 5 с калиброванным отверстием 6 и с отверстиями 7, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой 8 при ходе отдачи, образующими обратный клапан 9, и вспомогательный упругий элемент 10, состоящий из вспомогательной резинокордной оболочки 11, вспомогательной рабочей 12 и дополнительной 13 емкости и расположенной между ними вспомогательной перегородки 14 с калиброванным отверстием 15 и с отверстиями 16, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой 17 при ходе сжатия, образующими обратный клапан 18.
Основной упругий элемент 1 заключен в первый цилиндрический стакан 19 с отверстием 20 на нижнем торце 21 стакана. Вспомогательный упругий элемент 10 помещен во второй цилиндрический стакан 22. На краях первого цилиндрического стакана 19 установлены центрирующие ролики 23, соприкасающиеся с внешней поверхностью второго цилиндрического стакана 22. Вспомогательная дополнительная емкость 13 выполнена в виде третьего цилиндрического стакана 24, имеющего по нижним краям центрирующие ролики 25, соприкасающиеся с внутренней поверхностью второго цилиндрического стакана 22.
К верхнему торцу 26 второго цилиндрического стакана 22, имеющего центральное отверстие 27 с уплотнением, примыкают обе рабочие емкости 3 и 12 основного 1 и вспомогательного 10 упругих элементов. Обе дополнительные емкости 4 и 13 основного 1 и вспомогательного 10 упругих элементов соединены друг с другом за счет штока 28, соединяющего жестко их перегородки 5 и 14 и проходящего через обе рабочие емкости 3 и 12 основного 1 и вспомогательного 10 упругих элементов и через отверстие 27 с уплотнением на верхнем торце 26 второго цилиндрического стакана 22. В днище второго цилиндрического стакана 22 выполнено отверстие 29, соединяющее его с атмосферой.
Пневматический упругий элемент может быть связан с амортизируемым объектом либо с помощью проушины 30 первого цилиндрического стакана 19, либо с помощью проушины 31 второго цилиндрического стакана 22.
Пневматический упругий элемент работает следующим образом.
При перемещении амортизируемого объекта вниз в процессе его колебательного движения осуществляется ход сжатия для основного упругого элемента 1, давление в его емкостях 3 и 4 изменяется одинаково в силу подбора величины отверстий 7. Одновременно происходит ход отбоя для вспомогательного упругого элемента 10, его диафрагма 17 под действием разности давлений в емкостях 12 и 13 прилегает к перегородке 14, перекрывая отверстия 16. Вспомогательный упругий элемент 10 работает лишь с объемом полости 12, в которую поступает воздух из полости 13 через калиброванное отверстие 15.
При перемещении амортизируемого объекта вверх в процессе его колебательного движения осуществляется ход отбоя для основного упругого элемента 1, его диафрагма 8 под действием разности давлений в емкостях 3 и 4 прилегает к перегородке 5, перекрывая отверстия 7. Основной упругий элемент 1 работает лишь с объемом емкости 3, в которую поступает воздух из емкости 4 через калиброванное отверстие 6. Одновременно происходит ход сжатия для вспомогательного упругого элемента 10, в начале хода сжатия в определенный момент времени, зависящий от величины калиброванного отверстия 15, давление между емкостями 12 и 13 выравнивается, диафрагма 17 открывает отверстия 16, давление в его емкостях 12 и 13 изменяется одинаково в силу подбора величины отверстий 16.
При следующем перемещении вниз амортизируемого объекта в начале хода сжатия в основном упругом элементе 1 в определенный момент времени, зависящий от величины калиброванного отверстия 6, давление между емкостями 3 и 4 выравнивается, диафрагма 8 открывает отверстия 7, и основной упругий элемент 1 вновь работает с емкостями 3 и 4 одновременно, а для вспомогательного упругого элемента 10 происходит ход отбоя и он работает лишь с емкостью 12.
Формирование рабочей характеристики пневматического упругого элемента показано на фиг.2, направления сжатие и отбой указаны для основного упругого элемента 1. Штриховыми линиями "а-б-в" изображена рабочая характеристика основного упругого элемента 1, а штриховыми линиями "г-д-е" - рабочая характеристика вспомогательного упругого элемента 10. Рабочая характеристика пневматического упругого элемента изображена замкнутой кривой "ж-з-и-к-ж" и представляет собой кривую изменения суммарного усилия, развиваемого основным 1 и вспомогательным 10 упругими элементами. Общая величина поглощенной энергии в пневматическом упругом элементе за период колебаний амортизированного объекта равна сумме поглощенных энергий в основном 1 и вспомогательном 10 упругих элементах. Кривая "л-м-н" изображает рабочую характеристику пневматического упругого элемента без демпфирующих устройств в упругих элементах. Отрезок "ОМ" в масштабе соответствует весу Q амортизированного объекта.
Видно, что с помощью двух встречно работающих упругих элементов значительно увеличиваются демпфирующие свойства предлагаемого пневматического упругого элемента. Важно отметить, что эти демпфирующие свойства увеличиваются с увеличением сил противодействия основного 1 и вспомогательного 10 упругих элементов.
В конструкции пневматического упругого элемента использованы три цилиндрических стакана, причем за счет системы центрирующих роликов 23 между первым 19 и вторым 22 цилиндрическими стаканами, а также за счет системы центрирующих роликов 25 между вторым 22 и третьим 24 цилиндрическими стаканами происходит самоцентрирование элементов конструкции пневматического упругого элемента в процессе перекатывания резинокордных оболочек 2 и 11 по поверхностям цилиндрических стаканов при колебаниях амортизируемого объекта.
Пневматический упругий элемент может быть связан с амортизируемым объектом либо с помощью проушины 30 первого цилиндрического стакана 19, либо с помощью проушины 31 второго цилиндрического стакана 22, что повышает функциональные возможности использования устройства в конкретном виброзащищаемом объекте, в т.ч. в транспортных средствах.
Таким образом, предложенный пневматический упругий элемент при сохранении демпфирующих свойств и эффективности диссипации энергии колебаний объекта имеет более простую конструкцию, при этом отпадает необходимость выдерживания соосности цилиндрических стаканов при сборке устройства.