ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА

Пневматическая виброизолирующая опора относится к области машиностроения, в частности к рабочим элементам пневматических амортизаторов с воздушным демпфированием и виброзащитных систем.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является электропневматическая подвеска (патент 2443573 RU, МПК F16F 9/04, опубл. 10.11.2011, бюл. №6), содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую емкость и дополнительную емкость; расположенную между полостями перегородку со связывающим обе полости отверстием, перекрываемым электромагнитным клапаном. В дополнительной емкости размещен динамический гаситель колебаний.
Недостатками известной электропневматической подвески являются: постепенное снижение эффективности гашения колебаний, обусловленное разогревом рабочего тела (воздуха) и постепенное смещение положения подрессоренной массы от исходного.
Техническим результатом заявляемой пневматической виброизолирующей опоры является повышение эффективности гашения колебаний пневматической виброизолирующей опоры с воздушным демпфированием и обеспечение стабильности характеристик при работе пневматической виброизолирующей опоры с воздушным демпфированием.
Технический результат достигается тем, что заявляемая пневматическая виброизолирующая опора с воздушным демпфированием содержит датчик контролируемого параметра (температуры воздуха, давления воздуха, положения опоры), устройство управления и не менее двух дополнительных полостей, поочередно подключаемых (коммутируемых с основной полостью опоры) устройством управления в зависимости от показаний датчика и заданного алгоритма управления коммутацией.
Сущность технического решения поясняется следующим чертежом,
фиг. 1 - общий вид пневматической виброизолирующей опоры с воздушным демпфированием.
Заявляемая пневматическая виброизолирующая опора с воздушным демпфированием состоит из резинокордной оболочки 1, крышки 2, поршня 3, образующих замкнутую полость А, заполненную рабочим телом (воздухом) под давлением выше атмосферного и соединенную с одним или более дополнительными объемами 4, ресивером 8 с компрессором 9 через клапанные коробки 5 с помощью трубопроводов 10. Работа клапанных коробок 5 определяется сигналами от устройства управления 6, получающего показания датчика 7. Расположение датчика 7 выбирают таким образом, чтобы наиболее точно определять изменение контролируемого параметра. Настройкой клапанных коробок 5 обеспечивают начальное соединение полости А с первым дополнительным объемом 4.
Пневматическая виброизолирующая опора с воздушным демпфированием работает следующим образом.
1
2
1
2
В исходном положении (положении равновесия) подрессоренная масса, закрепленная на поршне 3, воздействует на опору с силой F. Давление воздуха воздействует на поршень 3 с суммарной силой F со стороны полости А, уравновешивая таким образом подрессоренную массу в нейтральном положении. Воздействие на подрессоренную массу со стороны внешних сил (вибрация, ударная волна) вызывает смещение подрессоренной массы, закрепленной на поршне 3, на некоторую величину, что изменяет геометрию резинокордной оболочки 1 (перемещение массы вверх растягивает ее, перемещение вниз - сжимает и т.д.). Изменение геометрии резинокордной оболочки 1 изменяет давление воздуха в полости А и нарушает равновесие сил F и F. При этом изменение давления зависит от начального суммарного объема полости А и соединенного с ней первого дополнительного объема 4, то есть требуемые характеристики пневматической виброизолирующей опоры с воздушным демпфированием обеспечивают выбором указанного объема на этапе проектирования.
1
2
Поскольку резинокордная оболочка 1, находящаяся под давлением воздуха, является упругим элементом, воздух поглощает энергию внешнего воздействия и резинокордная оболочка 1 за малый промежуток времени восстанавливает свою геометрию, что восстанавливает равновесие сил F и F. Поглощенная воздухом энергия переходит в тепловую энергию, которая диссипатирует в окружающую среду через стенки крышки 2, поршня 3 и резинокордной оболочки 1. При этом из-за теплоизоляционных свойств материала резинокордной оболочки и инерционности протекания процесса теплообмена с окружающей средой через стенки крышки 2 и поршня 3, диссипация тепловой энергии получается неполной, что приводит к постепенному увеличению температуры воздуха в полости А, и, соответственно, к отклонению величины контролируемого параметра от требуемых значений.
3
2
После отклонения величины контролируемого параметра от требуемых значений в заявляемой пневматической виброизолирующей опоре с воздушным демпфированием, регистрируемого датчиком 7, устройство управления 6 отключает от полости А первый дополнительный объем 4 и подключает второй дополнительный объем 4 воздействием на соответствующие клапанные коробки 5, после чего происходит смешивание рабочего газа из полости А и второго дополнительного объема 4 с уравниванием их внутренних энергий. Воздух во втором подключенном дополнительном объеме 4 не имеет поглощенной внутренней энергии, что облегчает поглощение энергии новых внешних воздействий, повышая тем самым эффективность гашения. Постоянное обеспечение опоры воздухом с одинаковыми характеристиками обеспечивает стабильность работы пневматической виброизолирующей опоры. Кроме того, давление воздуха воздействует на крышку 2 с суммарной силой F, близкой к начальной силе F, что сохраняет положение подрессоренной массы близким к исходному и, тем самым, повышает качество работы подвески.
После отключения первого дополнительного объема воздух из него стравливается в атмосферу, и на его место из ресивера 8 поступает воздух с исходными параметрами, после чего возможно подключение указанного дополнительного объема для очередного использования. В ресивер 8 воздух подается компрессором 9 из атмосферы по мере необходимости.
В зависимости от режимов эксплуатации пневматической виброизолирующей опоры с воздушным демпфированием может быть выбрано конструктивное решение с поочередным подключением третьего, четвертого и т.д. дополнительных объемов 4, либо первый дополнительный объем 4 может быть подключен заново, либо одновременной работой нескольких дополнительных объемов. При этом конструктивным решением с несколькими дополнительными объемами возможно компенсировать задержки при подаче воздуха по трубопроводам 10 и задержки в работе клапанных коробок 5 и датчика 7, имеющие место в условиях реальной эксплуатации.
Таким образом, заявленная пневматическая виброизолирующая опора с воздушным демпфированием обеспечивает повышение эффективности гашения колебаний и обеспечивает при работе стабильность характеристик.