Підвіска сидіння транспортного засобу

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний для захисту операторів транспортних, будівельних і сільськогосподарських машин від збурюючих впливів ударного і вібраційного характеру опорної основи машин. Відомі підвіски сидінь операторів транспортних, будівельних і сільськогосподарських машин, що містять опорну платформу, направляючий механізм, пружні пружинного типу елементи і демпфери, наприклад, авт. свідоцтво СРСР №1594010, B60N2/02. Однак, такі підвіски не забезпечують необхідних передаточних характеристик системи "основа машини - людина", і, тим самим, необхідних умов комфортності оператору. Відомі також підвіски сидінь операторів, що містять пружний елемент, виконаний у вигляді гумокордного балона, наповненого стисненим повітрям, наприклад, підвіска сидіння трактора фірми "Magnum" (див. додаток: каталог фірми "Magnum"), яку обрано прототипом. Така підвіска сидіння забезпечує необхідні передаточні характеристики системи "основа машини - людина", однак, досить складна в конструктивному виконанні і дорога, тому що крім деталей підвіски крісла і пневмопружного елемента містить гідравлічні амортизатори. У даному винаході ставиться технічна задача спрощення конструкції окремих елементів підвіски при збереженні і поліпшенні основних показників якості підвіски й умов комфортності оператора в екстремальних умовах роботи машини. Суть пропонованого винаходу полягає в наданні підвісці сидіння оператора таких властивостей пружності, при яких вона в зоні припустимих переміщень забезпечує нульову чи близьку до нульової жорсткість, а за цими межами жорсткість змінюється пропорційно. Цей технічний результат досягається шляхом сполучення в одному механізмі функцій пневмопружності підвіски й амортизації коливань платформи сидіння при істотному спрощенні конструкції пневмодемпфірувального механізму підвіски. Суттєвими ознаками підвіски сидіння транспортного засобу, загальними для прототипу і пропонованого рішення, є наявність у них напрямного механізму, механізму налагодження робочої висоти підвіски, пневматичного пружного елемента з живильною повітряною магістраллю чи з живильним компресором, амортизатора, опорної платформи й опорної основи транспортного засобу. С уттєвими відмітними ознаками пропонованого технічного рішення підвіски є те, що пружний елемент і амортизатор виконані як єдиний пневмо-пружно-демпфірувальний механізм, що містить дві зв'язані каліброваним отвором камери постійного і змінного об'єму, а також золотниковий пристрій, при цьому камера змінного об'єму утворена корпусом і поршнем, герметично з'єднаних між собою по замкнутих контура х гумокордним рукавом, а золотниковий пристрій, що з'єднує живильну магістраль і камеру змінного об'єму, виконано в осьовому каналі поршня в вигляді клапана, підпружиненого в напрямку дії тиску повітря живильної магістралі, що має в осьовому отворі поршня шток з лискою, причому довжина штока перевищує довжину осьового каналу в поршні, а шток, виступаючи над внутрішньою поверхнею поршня, може взаємодіяти з внутрішньою протилежною поршню поверхнею камери змінного об'єму, крім того, осьовий канал у поршні з'єднаний радіальним каналом з каліброваним отвором (жиклером), виконаним на бічній твірній лінії зовнішньої поверхні поршня у верхній його частині в площині дії силового важеля проти відповідного шарніра, а твірна лінія зовнішньої поверхні поршня являє собою дугу кола, довжина якої дорівнює радіусу кривизни, причому діаметр нижньої опорної поверхні поршня складає два радіуси кривизни твірної бічної поверхні, а діаметр верхньої – півтора. Суть винаходу пояснюється ілюстраціями, де на представлених фігурах схематично зображено: фіг.1 - загальний вид збоку важільно-шарнірного механізму підвіски; фіг.2 - загальний вид зверху (розріз по лінії А-А фіг.1); фіг.3 - загальний вид (схема) пневмо-пружно-демпфірувальний механізм у підвіски в номінальному (робочому) положенні його функціональних елементів; фіг.4 - винесення В, показане на фіг.3; фіг.5 - перетин по лінії Д-Д (див. фіг.4); фіг.6 - винесення Г, показане на фіг.3; фіг.7 - пневмо-пружно-демпфірувальний механізм у нижньому (складеному) положенні його функціональних елементів (при відсутності тиску в живильному трубопроводі); фіг. 8 - пневмо-пружно-демпфірувальний механізм у вер хньому (максимально розгорнутому) положенні його функціональних елементів. Запропонована підвіска сидіння транспортного засобу містить (див. фіг.1 і 2) опорну платформу (площадку) 1 крісла, що спирається за допомогою важільно-шарнірного напрямного механізму на опорну основу 2 транспортного засобу. Важільно-шарнірний напрямний механізм містить дві 3 і 4 шарнірно навхрест з'єднані пари жорстко зв'язаних між собою перемичками 18 і 19 важелів, причому пара важелів 3 зв'язана одним кінцем з парою шарнірів 6 опорної основи 2, а іншим кінцем з парою напрямних 8 на опорній платформі крісла 1, і, навпаки, пара 4 одним кінцем зв'язана з парою шарнірів 5 на опорній платформі крісла 1 і парою напрямних 7 на опорній основі 2 транспортного засобу. Пари 3 і 4 важелів, як уже було сказано вище, зв'язані між собою парою шарнірів 17. Крім того, пара 3 важелів жорстко зв'язана (як одне ціле) з парою зубчатих секторів 12 і шарнірно з центральним важелем 13, причому пара зубчатих секторів 12 взаємодіє з важелем 13 за допомогою засувки 14, підпружиненої парою пружин 15 і встановленої в напрямному пазу важеля 13. Зубча ті сектори 12, засувка 14 у напрямному пазу важеля 13 разом з парою пружин 15 утворюють механізм ступеневого (3 ступеня) налагодження підвіски на необхідну в залежності від росту операторакористувача висоту підвіски. Центрально розташований важіль 13 (відносно до пари важелів 3) шарнірно з'єднаний одним кінцем з перемичкою 18, жорстко зв'язаний іншим кінцем з корпусом 9 пневмо-пружно-демпфірувального механізму, взаємодіючого з опорною основою 2 транспортного засобу. Цей механізм містить у собі (див. фіг.3-8) з'єднаний з важелем 13, рухомий корпус 9, який, у свою чергу, за допомогою гумокордного пружного елемента 10, зв'язаний із встановленим на опорі 2 нерухомим поршнем 11. Корпус 9 виконаний так, що в ньому сформовані дві порожнини постійного об'єму VI і змінного об'єму V2, що сполучаються між собою через отвір (жиклер) 23 у перегородці (фіг.3). Порожнина змінного об'єму V2 сформована частиною корпуса 9 і поршнем 11, з'єднаними між собою по кільцевих герметичних контурах рукавним гумокордним елементом 10. У поршні 11 виконаний осьовий канал подачі стиснутого повітря з повітряної магістралі 16 за допомогою клапана-золотника зі штоком 20, що має проточку 21 і лиску 22. Цей клапан піджато пружиною 27 з боку подачі стиснутого повітря. Осьовий канал поршня з'єднаний за допомогою бічного (радіального) каналу 24, що виходить на твірну 26 зовнішньої поверхні поршня у верхній її частиш з боку шарніра важеля 13 (у площині його переміщення) і закінчується жиклером 25. Запропонована підвіска сидіння транспортного засобу працює в такий спосіб. Після подачі тиску в живильну повітряну магістраль 16, корпус 9 пневмо-пружно-демпфірувального механізму, у залежності від навантаження крісла, переходить з положення, показаного на фіг.7, у номінальне (робоче) положення, показане на фіг.3, а підвіска крісла приймає конфігурацію, представлену на фіг.1. При цьому стиснене повітря, проходячи золотниковий пристрій по осьовому каналу в поршні 11, утвореному лискою 22 на штоку 20, потрапляє в камеру змінного об'єму V2, а, потім, через жиклер 23 у камеру постійного об'єму VI. В міру росту тиску в камері V2, з визначеного моменту, в залежності від навантаження крісла, корпус 9 з важелем 13 і рухомим клапаном золотникового пристрою зі штоком 20 почнуть підніматися до стану розриву ковзного контакту штока 20 і внутрішньої поверхні порожнини змінного об'єму V2 (незалежно від маси вантажу). При цьому в залежності від збурюючих впливів у механізмі пневмо-пружно-демпфірувальної підвіски будуть протікати перехідні процеси, що залежать від різних ситуацій, основними з яких є: оператор сідає на крісло; опорна основа транспортного засобу, при наявності оператора на кріслі, робить стрибкоподібне (вертикальне) переміщення; опорна основа при наявності оператора на кріслі робить коливання; оператор піднімається і звільняє крісло. Розглянемо ці ситуації. Під впливом маси оператора, що сідає на крісло, корпус 9 стискає повітря в камері V2 і, впливаючи на шток 20, відкриває клапан золотникового пристрою. Стиснене повітря з магістралі 16 піднімає тиск повітря, спочатку в камері V2, а потім у камері VI. Швидкість росту цього тиску визначається розмірами каналу наповнення камери V2, утвореного осьовим отвором у поршні 11 і розмірами лиски 22 на штоку 20. В міру росту тиску в камері V2 корпус 9 піднімається відносно поршня 11, шток 20 звільняється від впливу вн утрішньої поверхні корпуса 9, клапан закривається, і тим самим припиняється надходження повітря в камеру V2. В остаточному підсумку крісло повертається в те положення, яке воно займало до сідання на нього оператора. Якщо оператор різко піднявся і звільнив крісло від навантаження, то за рахунок зменшення маси і тиску, що зберігається у камері V2, крісло підніметься до верхнього упора і прийме положення, представлене на фіг.8. При цьому бічна поверхня гумокордного рукава 10 звільнить (відкриє) отвір жиклера 25 і частина стиснутого повітря через осьовий канал (лиска 22 і осьовий отвір поршня 11) і радіальний канал вийде назовні в атмосферу, а крісло повернеться у вихідне положення (тобто опуститься до положення, коли жиклер 25 закритий гумокордним рукавом 10, а шток 20 не взаємодіє з корпусом камери V2 (фіг.8). При здійсненні короткочасних вертикальних неперіодичних переміщень опорної основи транспортного засобу, що рухається, у межах величини зони пружності підвіски з нульовою жорсткістю переміщення опорної платформи крісла будуть не помітні для оператора і ним не будуть фіксува тися. Короткочасні стрибкоподібні неперіодичні переміщення основи крісла передаються при цьому повільно з великим запізненням і також непомітні для оператора. Низькочастотні періодичні коливання опорної основи транспортного засобу передаються на опорну платформу крісла зі значним пригашенням амплітуди цих коливань, а високочастотні коливання практично не передаються. Це обумовлено наявністю великих втрат енергії коливань у місцях перетікання стиснутого повітря між об'ємами VI і V2 через жиклер 23, витіканням повітря через жиклер 25, тертям у самому гумокордному рукаві, а також тертям між гумокордним рукавом і твірною поверхнею поршня. Варіюючи параметрами об’ємів VI і V2, геометрією твірної поверхні поршня, площами перетину пропускних каналів золотника, жиклерів 23 і 25, забезпечуються пружні властивості підвіски з необхідними параметрами передатної характеристики підвіски сидіння транспортного засобу, а саме, забезпечуються такі властивості пружності підвіски, при яких вона в зоні припустимих переміщень має близьку до нульової жорсткість, а за цими межами жорсткість змінюється пропорційно переміщенню.