ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к амортизационным устройствам с использованием газа в камере с эластичной стенкой.
Известен пневматический упругий элемент, предназначенный для гашения вертикальных колебаний транспортных средств (а.с. №261926, М. кл. B60G 11/26, опубл. 13.01.1970), содержащий резинокордную оболочку с крышкой, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с калиброванными отверстиями и клапанное устройство в виде свободно висящей на перегородке диафрагмы, перекрывающей перепускные отверстия на ходе отбоя.
К основным недостаткам устройства 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.
Известно также устройство пневматической подвески, описанное в патенте на изобретение №2325285 РФ, М. кл. B60G 11/26, F16F 9/04, опубл. 27.05.2008 (прототип), содержащее резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку, на которой жестко закреплен цилиндр с центральным осевым отверстием и с радиально расположенными перепускными отверстиями, внутри полости цилиндра установлен запорный клапан в виде поршня, в нижней части цилиндра установлена обмотка электромагнита, закрытая снизу торцевой крышкой цилиндра и подключенная к системе управления клапаном, запорный клапан в виде поршня имеет с одной стороны направляющий магнитопроводящий сердечник и снабжен возвратной пружиной, помещенной внутри обмотки электромагнита, причем поршень выполнен полым и имеет центральное сквозное отверстие и симметричные отверстия в нижней стенке поршня. Система управления клапаном содержит последовательно соединенные преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления силовым ключом, силовой ключ для подключения обмотки электромагнита к источнику питания.
Основным недостатком устройства является относительно невысокие демпфирующие свойства пневматической подвески при постоянном объеме дополнительной полости при эксплуатации транспортных средств по дорогам с различным профилем.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы пневматической подвески при эксплуатации транспортных средств по дорогам с различным профилем.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной пневматической подвеске, содержащей резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку, на которой установлен электроклапан, подключенный к системе управления, согласно полезной модели, дополнительная емкость имеет, по меньшей мере, одну внутреннюю перегородку с установленным на ней дополнительным электроклапаном, подсоединенным к системе управления.
Система управления содержит соединенные последовательно преобразователь перемещения объекта, формирователь сигнала скорости объекта, блок управления электроклапаном, силовой ключ электроклапана для его подключения к источнику питания, а также соединенные последовательно блок управления дополнительного электроклапана, силовой ключ дополнительного электроклапана для его подключения к источнику питания, причем преобразователь перемещения объекта соединен дополнительно с обоими блоками управления электроклапана и дополнительного электроклапана, а формирователь сигнала скорости объекта соединен дополнительно с блоком управления дополнительного электроклапана. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
- на фиг. 1 представлена предложенная пневматическая подвеска;
- на фиг. 2 приведена структурная схема системы управления;
- на фиг. 3 представлена упруго-демпфирующая характеристика;
- на фиг. 4 представлена зависимость коэффициента поглощения энергии от коэффициента соотношения объемов пневматической подвески.
Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку 1 с крышкой 2, образующие основную рабочую полость 3, дополнительную емкость 4, расположенную между ними перегородку 5 с электроклапаном 6. Дополнительная емкость 4 имеет внутреннюю перегородку 7 с установленным на ней дополнительным электроклапаном 8. Электроклапан 6 и дополнительный электроклапан 8 подсоединены к системе управления 9. Внутренняя перегородка 7 образует в дополнительной емкости 4 две камеры: первую камеру 10 и вторую камеру 11.
Система управления 9 содержит соединенные последовательно преобразователь перемещения 12 объекта, формирователь 13 сигнала скорости объекта, блок управления 14 электроклапаном 6, силовой ключ 15 электроклапана 6 для его подключения к источнику питания, а также соединенные последовательно блок управления 16 дополнительного электроклапана 8, силовой ключ 17 дополнительного электроклапана 8 для его подключения к источнику питания, причем преобразователь перемещения 12 объекта соединен дополнительно с обоими блоками управления электроклапана 14 и дополнительного электроклапана 16, а формирователь 13 сигнала скорости объекта соединен дополнительно с блоком управления 16 дополнительного электроклапана 8.
Пневматическая подвеска работает следующим образом.
1
1
При малом размахе колебаний амортизируемого объекта (АО) (подрессоренной массы транспортного средства) не превышающем первого порогового значения z(z<z) система управления выключена и работает только упругий элемент основной рабочей полости 3. Упруго-демпфирующая характеристика пневматической подвески представляет собой характеристику одного упругого элемента основной рабочей полости.
2
1
2
1
2
При размахе колебаний амортизируемого объекта, находящимся в диапазоне между первым и вторым пороговым значением z(z<z<z) система управления включает в работу электроклапан 6. На ходе сжатия пневматической подвески давление в рабочей 3 полости увеличивается, в первой камере 10 дополнительной емкости 4 остается постоянным, электроклапан 6 выключен, основная рабочая полости 3 и дополнительная емкость 4 разъединены. В начале хода отбоя система управления 9 включает электроклапан 6. Рабочая полость 3 и первая камера 10 дополнительной емкости 4 сообщаются. При этом газ перетекает из полости 3 с более высоким давлением в камеру 10, давление газа в полости 3 и камере 10 выравнивается, после чего электроклапан 6 выключается. В начале очередного хода сжатия система управления 9 снова включает электроклапан 6, полость 3 и камера 10 сообщаются. При этом газ перетекает из первой камеры 10 дополнительной емкости 4 с более высоким давлением в полость 3 и давление газа в полости 3 и камере 10 выравнивается, после чего электроклапан 6 выключается. Далее процесс повторяется. Упруго-демпфирующая характеристика имеет форму петель (пунктирные линии), площадь которых отражает поглощенную энергию колебаний. Работа пневматической подвески обеспечивается за счет системы управления 9. Преобразователь перемещения 12 объекта выдает сигнал о координате подвижной части пневматической подвески в диапазоне z<z<z, по этому сигналу формирователь 13 сигнала скорости объекта включает блок управления 14 электроклапаном 6, силовой ключ 15 электроклапана 6 для его подключения к источнику питания и сам электроклапан 6.
3
3
3
д
ро
При размахе колебаний амортизируемого объекта, превышающем третье пороговое значение z(z>z) система управления 9 включает в работу одновременно электроклапан 6 и дополнительный электроклапан 8, при этом происходит одновременная работа по указанному выше алгоритму. Это обеспечивается тем, что при размахе колебаний z>z дополнительно включается блок управления 16 дополнительного электроклапана 8 по сигналу преобразователя перемещения 12 объекта, силовой ключ 17 электроклапана 8 для его подключения к источнику питания и сам электроклапан 8. Дополнительная емкость 4 полностью включена в работу, объем ее равен суммарному объему первой 10 и второй 11 камер. За счет дополнительной работы, связанной с перетеканием и смешиванием газа во второй камере 11, упруго-демпфирующая характеристика имеет форму петель (сплошные линии) с большей площадью, чем в предыдущем случае. Зависимость коэффициента поглощения энергии колебаний от коэффициента соотношения объемов пневматической подвески β(β=V/V) показывает, что значение коэффициента β целесообразно брать в диапазоне 1,5-3 [Хамитов, Р.Н. Системы амортизации крупногабаритных объектов с активными упругими и демпфирующими элементами: монография / Р.Н. Хамитов, Г.С. Аверьянов. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - рис. 3.14 на с. 84].
В силу предложенной конструкции дополнительной емкости возможно регулировать ее объем, изменять демпфирующие свойства пневматической подвески и за счет этого повысить эффективность работы пневматической подвески при эксплуатации транспортных средств по дорогам с различным профилем.