АМОРТИЗАТОР С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ДЕМПФЕРОМ
SHOCK ABSORBER WITH ELECTROMAGNETIC DAMPER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам амортизации.
Известен пневматический упругий элемент, описанный в а.с. СССР  №724838, МПК F16F 9/04, содержащий резинокордную оболочку с дроссельным отверстием в днище и демпферную камеру, соединенные между собой трубопроводом с соплом, размещенным соосно дроссельному отверстию. С целью упрощения конструкции и повышения надежности, сопло установлено с зазором относительно днища резиновой оболочки, а в последнем - выполнено отверстие, сообщающееся с трубопроводом. Недостатком является невозможность регулирования демпфирующих свойств в процессе работы.
Наиболее близким к заявленному устройству является амортизатор, описанный в патенте  РФ №2277651, МПК F16F 9/04 (прототип). Сущность прототипа заключается в том, что амортизатор содержит основание и, по крайней мере, одну пару эластичных герметических оболочек. С одной стороны к каждой оболочке в паре прикреплен поддон с упором, которым оболочки обращены друг к другу с зазором для размещения амортизируемого объекта. С противоположной стороны к каждой оболочке прикреплен ресивер, жестко связанный с основанием. Полости ресивера и оболочек соединены между собой посредством сквозного канала и обратного клапана относительно оболочки. Полость ресивера связана с источником рабочего газа, а также связана с внешней средой через перепускной клапан, заслонка которого снабжена закрепленным на основании сильфоном, полость которого посредством канала связана с полостью ресивера. Техническим результатом является увеличение быстродействия амортизатора и уменьшение ударных нагрузок на амортизируемый объект при минимальных ходах амортизатора.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности управления демпфирующей свойствами.
Задачей изобретения является возможность управления демпфирующими свойствами амортизатора в широком диапазоне перемещений при различных значениях частоты колебаний амортизируемого объекта.
Данный технический результат достигается тем, что амортизатор, содержащий основание и, по крайней мере, одну пару эластичных герметичных оболочек, расположенных зеркально симметрично с зазором относительно друг друга. Каждая эластичная герметичная оболочка снабжена, по крайней мере, одним демпфером в виде магнитоэлектрического двигателя, размещенного внутри корпуса амортизирующего устройства с расположенным в нем неподвижным индуктором, содержащим внутренний и внешний цилиндрические магнитопроводы, на которых расположены четыре обмотки, между обмотками расположен подвижный якорь, состоящий из немагнитных направляющих реек, на которых расположены постоянные магниты, выполненные в виде сегмента окружности, направляющие рейки прочно закреплены между собой посредством немагнитных накладок, удерживающих постоянные магниты между направляющими рейками, концы направляющих реек с одной стороны якоря прикреплены к металлическим опорам, связанным с поддоном эластичной герметичной оболочки, корпус магнитоэлектрического двигателя связан с основанием, а обмотки присоединены к блоку управления. Блок управления содержит соединенные последовательно датчик перемещений, преобразователь перемещений, формирователь сигнала скорости, устройство разделения управления, усилитель мощности, соединенный с обмотками каждого магнитоэлектрического двигателя.
На фиг.1 представлен внешний вид амортизатора в сборе.
На фиг.2 представлен внешний вид якоря магнитоэлектрического двигателя.
На фиг.3 представлена структурная схема блока управления.
Предложенный амортизатор с электромагнитным демпфером содержит основание 1 и, по крайней мере, одну пару эластичных герметичных оболочек 2, расположенных зеркально симметрично с зазором относительно друг друга. С одной стороны к каждой эластичной герметичной оболочке 2 в паре прикреплен поддон с упором 3, которым эластичные герметичные оболочки 2 обращены друг к другу с зазором для размещения амортизируемого объекта 4. С противоположной стороны к каждой эластичной герметичной оболочке 2 прикреплен ресивер 5, жестко связанный с основанием 1. Полости ресивера 5 и эластичной герметичной оболочки 2 соединены между собой посредством сквозного канала 6 и обратного клапана 7 относительно эластичной герметичной оболочки 2. Каждая эластичная герметичная оболочка 2 снабжена, по крайней мере, одним демпфером в виде магнитоэлектрического двигателя 8, размещенного внутри корпуса 9, образуя амортизирующее устройство с расположенным в нем неподвижным индуктором, содержащим внешний 10 и внутренний 11 цилиндрические магнитопроводы, на которых расположены четыре обмотки - две внутренние 12 и две внешние 13. Между обмотками 12 и 13 расположен подвижный якорь, состоящий из немагнитных направляющих реек 14, на которых расположены постоянные магниты 15 диаметром D. Постоянные магниты 15 выполнены в виде сегмента окружности L из сплава редкоземельных материалов и намагничены в радиальном направлении, причем магниты расположены в виде двух колец и имеют разное направление намагниченности. Направляющие рейки 14 прочно закреплены между собой посредством немагнитных накладок 16, удерживающих постоянные магниты 15, расположенные между направляющими рейками 14. Концы направляющих реек 14 прикреплены к металлическим опорам 17, которые связаны с поддоном эластичной герметичной оболочки 2. Обмотки 12 и 13 присоединены к блоку управления 18. Корпус 9 магнитоэлектрического двигателя 8 жестко связан с основанием 1 посредством болтового соединения через втулку 19.
Режимы работы амортизатора задаются блоком управления 18. Блок управления 18 присоединен к блоку питания 20. В состав блока управления 18 входит оптический датчик перемещения 21, преобразователь перемещения 22, формирователь сигнала скорости 23, контролирующий скорость перемещения амортизируемого объекта 4, устройство разделения управления 24, предназначенное для обеспечения тока разного направления по двум каналам в обмотках магнитоэлектрических двигателей 8, и усилитель мощности 25, непосредственно формирующий ток в обмотках магнитоэлектрических двигателей 8. Регулируемой выходной величиной блока управления 18 является ток в обмотках 12 и 13 магнитоэлектрических двигателей 8.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Амортизируемый объект 4 закреплен, по крайней мере, между двумя эластичными герметичными оболочками 2, что соответствует среднему положению амортизируемого объекта внутри амортизатора. При этом напряжение на обмотки магнитоэлектрических двигателей не подается. Колебания амортизируемого объекта 4 измеряется оптическим датчиком перемещения 21 и контролируется блоком управления БУ 18. При незначительных колебаниях амортизируемого объекта 4 (высокочастотные колебания возле среднего положения амортизируемого объекта) обмотки 12 и 13 магнитоэлектрических двигателей 8 обесточены. При значительных колебаниях амортизируемого объекта, в случае превышения пороговых значений, выходное напряжение оптического датчика 21 увеличивается и при определенных значениях этого напряжения на обмотки 12 и 13 магнитоэлектрических двигателей 8 через блок управления БУ 18 подается управляющее напряжение, что приводит к перемещению якоря магнитоэлектрического двигателя 8, которое обусловлено взаимодействием магнитного поля постоянных магнитов и внешнего магнитного поля обмоток 12 и 13 магнитоэлектрического двигателя 8. В том случае, если амортизируемый объект 4 под действием внешней силы перемещается в ту или иную сторону, тяговое усилие, действующее на якорь магнитоэлектрического двигателя, направлено в противоположную сторону, тем самым уменьшая колебания амортизируемого объекта. Достигается это следующим образом. На одну пару внутренних и внешних обмоток, расположенных напротив друг друга, подается напряжение такой величины, чтобы магнитный поток этих обмотках был одинаковым и направленным в сторону, противоположную движению амортизируемого объекта. Учитывая, что магниты на якоре расположены по обе стороны и намагничены в разном радиальном направлении, на другую пару внутренней и внешней обмоток подается противоположное по полярности напряжение и тем самым обеспечивается однонаправленное действие тягового усилия на якорь от двух пар внутренних и внешних обмоток магнитоэлектрического двигателя. При изменении направления движения амортизируемого объекта полярность напряжения на обмотках двигателя также меняется на противоположную, что приводит к изменению направления тягового усилия на якорь магнитоэлектрического двигателя и, как следствие, происходит изменение направления движения якоря, что в свою очередь приводит к уменьшению колебаний амортизируемого объекта. При уменьшении колебаний амортизируемого объекта уменьшается выходное напряжение с датчика перемещения и соответственно уменьшается напряжение на обмотках магнитоэлектрического двигателя. В том случае, если колебания амортизируемого объекта не выходят за пределы пороговых значений, напряжение на обмотки двигателей не подается, что обуславливает энергосберегающий режим работы амортизатора.
В блоке управления реализован замкнутый способ широтно-импульсной модуляции выходного напряжения, формируются два канала напряжений разной полярности. Таким образом, один канал напряжения подается на одну пару внутренней и внешней обмоток, а другой канал подается на другую пару, обеспечивая создание усилий разных направлений.
Предлагаемое устройство содержит в качестве демпфирующего узла магнитоэлектрический двигатель, что обеспечивает возможность управления амортизатором в широком диапазоне перемещений при различных значениях частоты колебаний амортизируемого объекта и улучшенные демпфирующие свойства.