CC BY
12
УДК С'2-567.5:536-37
СПОСОБ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ АМОРТИЗАТОРА В03ДУШ НОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ
А К Зубареи1 Р В Клнментвев1 В С Корнеев2 Г А Корим»*2 : Федеральный науннс-производсгпбетът центр <Прогресс», г. Омск :Смскы7 государстгнныЪ технический университет
Аннотация - Одним пз перспективны! направлений развития средств демпфирования колебаний и ударов является широкое применение в системах амортизации пневматических элементов воздушного демпфирования с решнокорднымн оболочками, разработке конструкций н методов расчёта которых в настоящее время уделяется большое внимание Основным фактором, сдерживающим использование пневматических гтемеитгт с речттнокордиымп оболочками я качестве пневмоамортлзлторгт с воздлчп-пым демпфированием, но уступающих по своей эффективности гидравлическим амортизаторам с жид коечным демпфированием, ивлнекм шо швие 1 ернических средни обеспеченна 1емиера1^рни1 и режима работы, гарантирующего работоспособность п целостность резпнокорднон оболочки. Необходима рациональная н достаточно простая система принудительного охлаждения рабочего тела (воздуха), учитывающая характерные особенности теплового режима работы, которые до сит пор не рассматривались при проведении исследований систем амортнзашп: с пневматическими элементами. Предложенное тех нлческие решение проблемы ихыждешш лневма 1 ическнх ^леменюь с ьо^дмнным делшфированнем ул-ктючается в периодической замене нагретого воздуха, находящегося в лоиолнптельном объёме пневмо-амортпзатора, холодным воздухом. полаваемым пол нужным лазленнем пз атмосферы на холе отбоя при отключенном управляющем клапане, когда рабочий и дополнительный объемы пневмоамортизатора разобщены. Дднное техническое решение способствует широкому внедрению пневматических элементов с воздушным лемпфированнем в системах амортизации стационарных н иерелвнжных объектов.
ключрлън' еппап: пневмоамортизатпр. вочтуптное демпфирова ние, система охлаждения.
I. ВВЕДЕНИЕ
Повышение эффективности систем амортизации стационарных ооъеЕтов и лередвижных самсходных установок для транспортировки крупногаЗаригных изделий неразрывно свхзанс с созданием новых и совершенствованием существующих конструкций амортизаторов. В настоящее время перспективным направлением развития систем амортизации яелястся применение пневматических элементов с воздушным демпфированием, не уступающих по эффективности упругим элементам (пневматическим пружинам), работающих совместнс с гидравлическими амортизаторами хля демпфирования колеЗаний. Гашение колебаний при воздушном демпфировании происходит за счёт выравнивании давления, плотности и температуры при смешении газов (воздуха), находящихся в рабочем и допслгапе.тхиом сбхёмах ппеомоэлемеша. при срабатывании специальных клапан ных устройств (с механическим или электромагнитным управлением) в определенных положениях амортизируемого объекта [1,2]
Вне зависимости от типа демпфирования (воздушного или гидравлического) механнче:кая энергия, дисси-патнруемая в теплоту за о~ин период колебаний, идёт на повышение температуры рабочего тела, рост кэторой от никла к циклу определяется условиями теплообмена с окружающей срсдон. При неблагоприятны-: услозизх
температура рабочего тела после некоторого числа циклов может превысить своё допустимое значение, обеспечивающее работоспособность н целостность амортизатора.
При охтнаковой эффективности демпфирования колебаний указанная особенность б наибольшей степени свойственна пневматическим элементам с воздушным демпфированием, поскольку плотеостъ газа (воздуха) на несколько порядков ниже плотности жидкости 'масла), а удельная (на единицу массы) теплоёмкость воздуха в 2...2.5 раза ниже, чем удельная тешюёмкоггь масел в гидравлических амортизаторах. Прямыми расчётами по разработанной в [3] математической модели газодинамических процессов в пневматических элементах с воздушным демпфированием нетрудно подтвердить правомерность сделанного заключения: при разных алгоритмах управления клапаном, сообщающим рабочий и дополнительный объёмы пневмоамортизатора в определённых положениях амортизируемого объекта приращение температуры газа после нескольких циклов колебаний будет превышать 100°С. что является критичным для резннокорднэй оболочки. Вследствие этого при практическом применении пневматических элементов с воздушным демпфированием возникает необходимость в создании принудительной сисгемы охлаждения рабочего тела (воздуха).
П. Описание конструкции пневмолмортизлторл воздушного демпфированы С СИСТЕМОЙ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С технической точки зрения, одним из наиболее рациональных и простых решений проблемы охлаждения пневматического элемента с воздушным демпфированием является периодическая замена нагретого воздуха, находящегося б дополнительном объёме пневмоамортизатора. холодным воздухом, подаваемым под нужным давлением иг атмосферы на ходе отбоя при отключенном управляющем клапане, когда рабочий и дополнительный объёмы пневмоамортизатора разобщены.
Письмахичсский цневмоалиршзаюр воздушною демпфирования. снабжённый указанной сиосмой принудительного охлаждения, состоит (рис. 1) из резннокорднэй оболочки рукавного типа 1. крышки 2 н поршня 3, совместно образующих замкнутую полость А переменного (рабочего) объёма, заполненного рабочим телом (еоз духом) под избыточным давлением. При колебательном движении подрсссс-рснной массы рабочая полость А с помощью клапанных коробок 5, имеющих специальное (механическое или электромагнитное} управление, либо сообщается с одним из резервуарэв 4 постоянного (дополнительного) объёма, либо полностью от них изолирована. Клапанные коробки 5 служат также для стравливания нагретого воздуха в атмосферу из резервуаров 4 и последующего их заполнения холодным вездухом из ресивера 8 с компрессорсм 9 по трубопроводам 10. Работа клапанных коробок 5 по стравливанию нагретого воздуха осуществляется по сигналам от устройства управления б. получаюшего показания датчика температуры 7. располагаемого гак. чтобы наилучшим образом фиксировать изменение контролируемого параметра
Псдрксдренки
Рис. 1. Еневмоаморттатор воздушного демпфирования с системой принудительного охлаждении
В состоянии статического равновесия газ в рабочей полости А имеет температуру окружающей среды Г0 и находится под некоторым давлением . определяемы» величиной подрессоренной массы. Такую же температуру и давление имеет газ в дополнительных объёмах 4 и ресивере 8.
При колебательном движении подрессоренной массы активированной является только одна нз клапанных коробок 5 н соответствующий ей дополнительный объём воздуха 4. Б положениях подрессоренной массы, в которых направление относительного движения крышки 1 и поршня 3 меняется на противоположное активированная клапанная коробка 5 сообщает между собой рабочий и дополнительные объёмы (управление происходил обычным образом [ 1-3] через устройство б по показаниям датчика относительного движения, который на рнс. 1 не показан. Газ практически без сопротивления перетекает из одного объёма в другой, благодаря чему происходит выравнивание давлений (температуры, плотности), обеспечивающее эффект воздушного демпфирования и связанный с ннм рост максимального значения температуры газа в рабочей полости А . а также в активированном дополнительном объёме 4. Когда по показаниям датчика 7 максимальное значение температуры газа в рабочей полости А достигнет назначенного предельного значения, тогда на ходе отбоя подрессоренной массы срабатывает устройство управления 6. которое активирует следующую по порядку клапанную коробку 5 н связанный с ней дополнительный объём 4. Прн этом на ранее активированную клапанную коробку 5 подаётся сигнал, по которому ш соответствующего дополнительного объёма сначала стравливается в атмосферу нагретый воздух, а затем подаётся холодный воздух нз ресивера S. После этого работа пневмоамортизатора происходит в прежней последовательности.
ГУ Заключение
Прн практическом применении пневматических элементов с воздушным демпфированием, не уступающих по своей эффективности упругим элементам (пневматическим пружинам), работающих совместно с гидравлическими амортизаторами для демпфирования колебаний, возникает объективная необходимость в охлаждении рабочего тела (воздуха). С этой целью предложено техническое решение, согласно котором}' охлаждение осуществляется путём периодической замены нагретого воздуха, находящегося в дополнительном объёме пневмо-амортн!атора. холодным воздухом, подаваемым под нужным давлением из атмосферы на ходе отбоя при отключенном управляющем клапане, когда рабочий и дополнительный объёмы пневмоамортизатора разобщены. Данная система охлаждения обеспечивает требуемый температурный режим работы пневмоамортизатора с воздушным демпфированием по любому алгоритму управления клапаном даже в условиях адиабатической изоляции. Так. например: прн периодическом изменении рабочего объёма по гармоническому закону выход на установившийся режим работы происходил после небольшого числа (одного-двух) срабатываний системы охлаждения. Прн этом период установившихся колебании температуры и давления газа в пневмоамортизаторе будет кратен нескольким периодам колебаний рабочего объёма. Предложенная конструкция пневматического элемента с воздушным демпфированием п системой охлаждения обладает достаточно высокой гибкостью, так как допускает одновременную работу нескольких дополнительных объемов н позволяет контролировать совпадение начального и текущего положения статического равновесия подрессоренной массы прн соответствующей настройке алгоритма управления клапаном.
список литературы
1. Khamitov R. N.. Averyanov G. S.. Korchagin A. Б. Operational processes in a chial-chamber pneumatic shock absorber with rapid switching H Russian Engineering Research. 2009. V. 29, № 10. P. 974—978.
1. kkumtoy R_ N.. Averyanov G. S., Korchagin A. B. Pneumatic shock absorber with an active damping system И Russian Engineering Research. 2009. V. 29, № 9. P. 871-873.
3. Korneev S. A., Korneev V. S., Klinientiev E. V. Gab-dynamic processes mathematical modeling in pneumatic components with air damping //Procedía Engineering. 2015. № 113. P. 276-2SI.
