Демпфер Советский патент 1984 года по МПК F16F9/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам демпфирования и амортизации, и может быть применено для гашения низкочастотных вибрационных колебаний крупногабаритных строительных конструкций, машин, узлов, транспортных средств. Известен пневматический амортизатор, который предназначен преимуш,ественно для сцепного устройства рудничных и магистральных локомотивов и железнодорожных Q вагонов и содержит корпус в виде стакана с крышкой, размещенный в нем поршень со штоком, разделяющий корпус на подпоршневую и надпорщневую полости, и две пары обратных клапанов, установленных по два в крышке и дне стакана. Полости через кла-15 паны одной пары соединены с пневмомагистралью, а через клапаны другой пары- с атмосферой 1. Однако из-за отсутствия системы управления клапанами данный амортизатор не обеспечивает эффективного демпфирования.20 Наиболее близким к предлагаемому по по технической сущности и достигаемому результату является демпфер, содержащий цилиндр, расположенный в нем порщень, разделяющий последний на две камеры,25 блок управления, два управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и аккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны 2. В известном демпфере используется спо- зо соб демпфирования колебаний, основанный на перетекании жидкости в сообщающихся камерах, который не обеспечивает высокой эффективности демпфирования. Кроме того, когда абсолютная скорость демпфируемой массы противоположна направленик) отно- 35 сительного перемейхения массы и основания, демпфер не может обеспечить силу, противодействующую абсолютной скорости демпфируемой массы, что также снижает его эффективность.. Цель изобретения - повышение эффек- тивности демпфирования. Указанная цель достигается тем.что демпфер, содержащий цилиндр, расположенный в нем поршень, разделяющий последний на две камеры, блок управления, два 45 управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и а.ккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны, снабжен двумя дополнительными клапанами, соединенными 50 с блоком управления и предназначенными для сообщения соответствующей камеры с атмосферой, и датчиками давления, установленными каждый в одной камере и соединенными с дополнительным клапаном другой камеры. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого демпфера; на фиг. 2 и 3 - характе55ристики демпфирования (зависимость демпфируюшей силы Рд от относительного перемещения X при установившемся режиме работы) соответственно предлагаемого и известного (со свободным поршнем и двумя клапанами) демпферов. Демпфер содержит пневматический цилиндр 1 двустороннего действия, поршень 2, разделяющий цилиндр 1 на камеры 3 и 4, дополнительные клапаны 5 и 6, установленные каждый на одной из торцовых стенок цилиндра 1 и соединяющие соответственно камеры 3 и 4 с атмосферой, основные клапаны 7 и 8, также установленные каждый на одной из торцовых стенок пневматического цилиндра 1 и соединяющие соответственно камеры 3 и 4 с аккумулирующей емкостью 9, датчики 10 и 11 давления, установленные в камерах 3 и 4 соответственно, датчик 12 относительного перемещения демпфирующего объекта 13 и поршня 2, а также блок 14 управления, подключенный к датчику 12 перемещения и входам клапанов 5-8. Блок 14 управления формирует сигнал в моменты времени, когда относительное перемещение х достигает своего максималь значения .).Сигнал означает команду «Закрыть для клапанов 7 и 8 и «Изменить состояние на обратное для клапанов 5, 6. Кроме того, на клапаны 7 и 8 подается сигнал «Открыть если давление в соответствующей камере достигнет значения, превыщающего заданное, и это состояние сохраняется, пока не придет команда «Закрыть с блока 14 управления. Датчик 10 давления в камере 3 подключен к входу клапана 6, а датчик И давления в камере 4 подключен к входу клапана 5. Датчики 10 и 11 обеспечивают начальное состояние демпфера и вырабатывают сигналы, соответствующие команде «Открыть, если давления в камерах 3 и 4 соответственно вь1ще атмосферного. .Аккумулирующая емкость 9 служит для закачки в нее воздуха каждый когда давление в камере 3 или 4 будет больше заданного. Клапаны 5-8 - релейного типа, действуют по принципу открыто-закрыто. Их срабатывание предполагается кратковременным, что определяет меньщие затраты энергии на управле ие. Дёмпфер работает следующим образом. В исходном положении клапаны 5-8 закрыты и давление в камерах 3 и 4 - атмосферное. Пусть объек г 13 перемещается под действием внешней силы. При этом возникает относительное перемещение объекта 13 и порщня 2, что приводит к изменению объема камер: например, если объем камеры 3 уменьшается, то объем камеры 4 увеличивается, и давление в камере 3 возрастает. В результате по команде с датчика 10 клапан 6 открывается и камера 4 сообщается с атмосферой. Когда давление в камере 3 достигнет значения, превышающего заданное, открывается клапан 7 и воздух из камеры 3 выталкивается в аккумулирующую емкость 9. После того, как значение перемещения достигнет свбего максимального значения х, блок 14 управления по сигналу датчика 12 перемещения вырабатывает сигнал, поступающий на клапаны 5-8. При этом клапан 7 закрывается, клапан 8 не изменяет своего состояния, потому, что закрыт, клапаны 5 и 6 изменяют свое состояние на обратное (клапан 5 открывается, а клапан 6 закрывается) и давление начинает возрастать в камере 4. Но клапан 5 открыт, поэтому сигнал с датчика II давления не изменяет его состояния. Когда давление в камере 4 достигнет значения, превыщающего заданное, клапан 8 открывается и воздух из камеры 4 выталкивается в аккумулирующую емкость 9. После того, как перемещение достигнет максимального значения х„ахс блок 14 управления вырабатывает сигнал на клапаны 5-8. В результате клапан 8 закрывается, клапан 7 не изменяет своего состояния, потому что он закрыт, клапаны 5 и 6 изменяют свое состояние -на обратное (клапан 5 закрывается. а клапан 6 открывается) и давление начинает возрастать в камере 3 - процесс повторяется. Таким образом, демпфер одновременно производит гашение колебаний и аккумулирование энергии, т. е. он может одновременно работать и как насос. Путем настройки можно обеспечить или максимально возможное демпфирование, или максимально возможное аккумулирование энергии. При работе демпфера разлость давлений в камерах каждый раз направлена противоположно внещней силе и компенсирует ее. Характеристика демпфирования демпфера-прототипа (фиг. 3) эквивалентна характеристике предлагаемого. Амплитуда вынужденных колебаний объекта в резонансе для такой характеристики при относительной массе А1 0,2 (остальные параметры близки к оптимальным) равна 4,5, а для характеристики управляемого ударного демпфера х 5. Однако демпфер-прототип не обеспечивает демпфировании объекта (рд 0) при изменении х от -х„акс До О и от 4- х„а„ до 0. Эффективность предлагаемого демпфера по сравнению с прототипом выше, так как он обеспечивает демпфирование при любых значениях относительного перемещения х от ,исДО (фиг. 2). Кроме того, в отличие от прототипа и ударного демпфера предлагаемый демпфер может аккумулировать энергию, т. е. работать как насос. Он прост в настройке, обладает низким шумом и вибрацией и имеет вследствие отсутствия ударов высокую надежность.

ДЕМПФЕР, содержащий цилиндр, расположенный в нем поршень, разделяющий последний на две. камеры, блок управления, два управляемых клапана, соединенных с блоком управления, датчик перемещения и аккумулирующую емкость, сообщаемую с камерами цилиндра через соответствующие управляемые клапаны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, он снабжен двумя дополнительными клапанами, соединенными с блоком управления и предназначенными для сообщения соответствующей камеры с атмосферой, и датчиками давления, установленными каждый в одной камере и соединенными с дополнительным клапаном другой камеры. В (Л оо ел о ел

макс

(риг. 2