Газогідравлічна пружина

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводе испытательных вибрационных стендов. Известна гидравлическая пружина [Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М., Машиностроение, 1972, с. 137 — 138, рис. 100]. которая состоит из цилиндра и входящего в него через уплотнительный узел штока с поршнем. Недостатками такой пружины являются односторонний характер работы (только на сжатие) и небольшая величина хода штока. Известна газогидравлическая пружина (Verfahren und Vorrichtung zu einer Reso-naruprufeinrichtung. Патент ФРГ № ДЕ 2942263 ΑΙ, кл. G01 Ν 3/32, опублик. 30.04.81], составленная из двух отдельных устройств - гидроцилиндра и газогидравлического аккумулятора. Недостатком упомянутой пружины является односторонний принцип действия и невозможность регулировать жесткость. Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является гидропневматическая пружина сжатия с регулируемым усилием [Патент Франции № 2614665, кл. f 16 F 9/06, опублик. 1989, ИСМ № 9, с. 49], которая содержит цилиндр с расположенным в нем штоком и направляющей втулкой с уплотнениями, подключенный к полости цилиндра газогидравлический аккумулятор (ГГА) с гидравлической и газовыми полостями, насос, подключенный к гидравлической полости ГГА, и другие элементы. Недостатком такой пружины является, во-первых, односторонний характер работы (на сжатие), во-вторых, невозможность регулировать жесткость независимо от величины развиваемого усилия. В основу изобретения поставлена задача создания такой газогидравлической пружины, в которой новое исполнение конструкции пружины делает возможным ее двухстороннее действие (растяжения-сжатия), позволяет регулировать ее жесткость и за счет этого расширяет эксплуатационные возможности пружины. Поставленная задача решается тем, что в газогидравлической пружине, которая содержит цилиндр с расположенным в нем штоком и направляющей втулкой с уплотнениями, подключенный к полости цилиндра газогидравлический аккумулятор (ГТА) с гидравлической и газовыми полостями, насос, подключенный к гидравлической полости ГГА, согласно изобретению цилиндр и шток выполнены двусторонними, в устройство введены второй ГГА, делитель потока, компрессор и запорные клапаны, при этом второй ГГА подсоединен ко второй полости цилиндра, кроме того, гидравлические полости ГГА соединены с насосом через делитель потока, газовые полости подключены к компрессору через запорные клапаны. Выполнение гидроцилиндра двусторонним и наличие двух ГГА, подзарядка которых жидкостью осуществляется через делитель потока, позволяет регулировать жесткость пружины без изменения ее длины в ненагруженном состоянии. Подключение к газовым полостям компрессора через запорные клапаны увеличивает диапазон регулирования жесткости, расширяя тем самым эксплуатационные возможности пружины. На чертеже изображена конструкция предлагаемой газогидравлической пружины. Газогидравлическая пружина содержит цилиндр 1, с неподвижно закрепленными на его концах направляющими втулками 2 с уплотнениями, в которых смонтирован с возможностью осевого перемещения шток 3. На наружной поверхности цилиндра 1 жестко закреплены два газогидравлических аккумулятора (ГГА) 4, имеющие гидравлические полости 5 и газовые полости 6. Гидравлические полости 5 ГГА соединены сверлениями 7 с полостями цилиндра и подключены к насосу 8 через делитель потока 9. Газовые полости ГГА снабжены запорными клапанами 10 и подключены через них к компрессору 11, Для встраивания в вибрационный стенд или другое устройство цилиндр 1 и шток 3 снабжены шарнирами 12. Пружина работает следующим образом. При перемещении штока 3 относительно цилиндра 1 изменяется длина пружины L При этом поршень штока 3 нагнетает жидкость в один из аккумуляторов, разряжая на такой же объем противоположный аккумулятор. Так как поступление жидкости в аккумулятор сопровождается ростом давления, а отток жидкости - падением давления, изменение длины L пружины сопровождается появлением восстанавливающей силы, стремящейся возвратить пружину в исходное состояние. При этом упругие характеристики пружины меняют следующим образом. Перед работой пружины выбирают необходимое давление зарядки аккумуляторов Р о, этим давлением через запорные клапаны 10 от компрессора 11 заряжают газовые полости ГГА. Включением насоса 8 изменяют заполненность аккумуляторов жидкостью, т.е. объем газовой подушки Vo. Наличие делителя потока 9 обуславливает синхронное наполнение аккумуляторов жидкостью и делает возможным регулировать характеристику пружины во время ее работы. Отношение восстанавливающей силы DF к деформации пружины DL принято называть коэффициентом жесткости (или просто жесткостью), т.е. Если площадь поршня гидроцилиндра S, давление зарядки газовой, полости аккумулятора Ро и ее объем V0, то жесткость газогидравлической пружины определяется формулой Если учесть, что снабжение газовой полости ГГА запорным клапаном ограничивает объем сжимаемого газа размерами газовой полости ГГА, то можно видеть, что регулирование жесткости совместным изменением давления и объема расширяет диапазон регулирования пружины. Если учесть, что резонансная частота одномассовой колебательной системы (каковой является вибрационный стенд) равна где Μ - масса платформы испытательного стенда (вместе с изделием), то можно сделать вывод о том, что предлагаемая конструкция пружины имеет по сравнению с прототипом расширенные эксплуатационные возможности: обладает двусторонним действием, регулируемой жесткостью и расширенным диапазоном регулирования жесткости, что либо расширяет диапазон рабочих частот стенда при фиксированной массе стола, либо расширяет диапазон объектов (по их массе), которые можно испытывать в заданном диапазоне частот.