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 крісла. Відомі підвіски сидінь операторів транспортних, будівельних і сільськогосподарських машин, що містять опорну платформу підвіски, направляючий механізм, пружні пружинного типу елементи і газорідинні амортизатори, наприклад, авт. свідоцтво СРСР № 1594010, В60 N 2/02. 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 виді гумокодного балона, наповненого стисненим повітрям, наприклад, підвіска сидіння трактора фірми «Magnum» (див. каталог фірми «Magnum»). 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. Конструкція пневматичної підвіски [патент України 64036 із пріоритетом від 23.07.2002] значно спрощена в порівнянні з конструкцією підвіски фірми «Magnum», шляхом суміщення в одному механізмі функцій пневмопружності підвіски і демпфірування коливань сидіння без установки гідропневматичних амортизаторів. Пневматична підвіска [патент України 64036] обрана прототипом. У процесі експлуатації сидіння водія на цій підвісці виявлено недоліки, які усунуті в даному винаході. До цих недоліків відносяться: - при роботі трактора з причепом (пневматичний привід гальм) спостерігається «просідання» сидіння; - сидіння повинне бути підключене до пневмосистеми транспортного засобу з постійно працюючим компресором; - пневмо-пружно-демпфіруючий механізм, що містить два зв'язані каліброваним отвором (жиклером) камери постійного і перемінного об'ємів, має симетричну характеристику пневматичного гасителя коливань і не забезпечує необхідного опору при ході розтягання на великих швидкостях р уху транспортного засобу. «Просідання» сидіння при роботі трактора з причепом викликано падінням тиску в пневмосистемі трактора нижче тиску в підвісці, при якому відкривається клапан золотникового пристрою і повітря з підвіски сидіння перетікає в пневмосистему транспортного засобу, при цьому падає тиск у пневматичній підвісці і спостерігається «просідання» сидіння. При роботі сидіння здійснює переміщення в діапазоні ходу підвіски, при цьому періодично відкривається отвір жиклера дренажу і клапан золотникового пристрою для подачі повітря з пневмосистеми транспортного засобу в підвіску сидіння. При роботі підвіски сидіння необхідна постійна робота компресора транспортного засобу. Для підвищення ефективності гасіння коливань, пневмо-пружно-демпфіруючий механізм, повинен мати несиметричну характеристику пневматичного гасителя коливань. Опір пневматичного амортизатора при ході віддачі (розтягання) повинен бути істотно більший в порівнянні з опором при ході стиску підвіски. У даному винаході усун уті зазначені недоліки пневматичної підвіски сидіння водія транспортного засобу, виконаної згідно патенту України 64036. Істотними ознаками підвіски сидіння транспортного засобу загальними для прототипу і пропонованого рішення є наявність у них шарнірного напрямного механізму, механізму налагодження робочої висоти підвіски, пневматичного пружного елемента із живильною повітряною магістраллю, амортизатору, опорної платформи крісла й опорної основи транспортного засобу, причому напрямний механізм виконаний у вигляді дво х навхрест шарнірно з'єднаних посередині пар жорстко зв'язаних важелів, одна пара з яких одним своїм кінцем шарнірно зв'язана з опорною платформою, а інша - з опорною основою, а іншим кінцем навпаки, перша - з опорною основою, а друга - з опорною платформою, причому ці (інші) кінці приєднані за допомогою подовжніх (по поверхні) напрямних. При цьому пневматичний пружний елемент і амортизатор взаємодіють з опорними платформою і основою навколо пари відповідних шарнірів і виконані як єдиний пневмо-пружно-демпфірувальний механізм, що містить дві камери постійного і змінного об'ємів, причому камера змінного об'єму утворена корпусом і поршнем, що герметично з'єднані між собою по замкнутих контурах гумокордним рукавом. Істотними відмітними ознаками пропонованого технічного рішення підвіски є те, що камери постійного і змінного об'ємів з'єднані між собою пневматичним діодом (пневмодроселем зі зворотним клапаном) та, крім цього, осьовий канал плунжера (поршня) з'єднаний із живильною повітряною магістраллю транспортного засобу за допомогою трьохпозиційного пневмоклапана. Ці відмінні ознаки дозволяють значно підвищити ефективність погашення коливань сидіння оператора, так як замість каліброваного отвору (жиклера) з постійним прохідним перетином між камерами постійного і перемінного об'ємів введено пристрій, що забезпечує різні калібровані прохідні перетини при ході стиску і розтягання (пневматичний «діод») між зазначеними об'ємами. Це дозволяє одержати несиметричну характеристику пневматичного гасителя коливань і істотно збільшити демпфірування коливань при ході розтягання підвіски. 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 пневмо-пружно-демпфіруючого механізму; фіг. 4 - Загальний вид пневматичного «діода»; фіг. 5 - Загальний вид трипозиційного клапана. Пропонована підвіска сидіння транспортного засобу містить (див. фіг. 1 і 2) опорну платформу 1 крісла, що спирається за допомогою важільно-шажірного направляючого механізму на опорну основу 2 підвіски. Важільношарнірний направляючий 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 направляючих 8 на опорній платформі 1 крісла, і, навпаки, пара 4 одним кінцем зв'язана з парою шарнірів 5 на опорній платформі 1 крісла і парою направляючих 7 на опорній основі 2 підвіски. Пари 3 і 4 важелів, як указувалося вище, зв'язані між собою парою шарнірів 17. Крім того, пара 3 важелів жорстко зв'язана (як одне ціле) з парою зубцюватих секторів 12 і шарнірно з центральним важелем 13, причому пара зубцювати х секторів 12 взаємодіє з важелем 13 за допомогою засувки 14, підпружиненої парою пружин 15 і встановленою в направляючому пазу важеля 13. Зубцюва ті сектори 12, засувка 14 у направляючому пазу важеля 13 разом з парою пружин 15 утворюють механізм східчастого (3 східця) настроювання підвіски на необхідну в залежності від зросту операторакористувача висоту підвіски. Центрально розташований важіль 13 (щодо пари важелів 3) шарнірно з'єднаний одним кінцем з перемичкою 18, а іншим кінцем або жорстко, або за допомогою натискних важелів, або за допомогою натискної пластини з'єднаний з корпусом 9 пневмо-пружно-демпфіруючого механізму, взаємодіючого з опорною основою 2 підвіски. Цей механізм містить у собі (див. фіг. 3-7) з'єднаний з важелем 13 рухливий корпус 9, який, у свою чергу, за допомогою гумовокордової оболонки 10, зв'язаний із установленим на опорній основі 2 нерухомим плунжером 11. Корпус 9 може бути виконано так, що в ньому будуть сформовані дві порожнини перемінного об'єму V1 і постійного об'єму V2 (див. патент України 64036), або тільки об'єм V1, а об'єм V2 виконаний окремо і розташований на опорній основі 2 чи поруч з опорною основою. Незалежно від розташування об'ємів V1 і V2 при роботі підвіски повітря перетікає з одного об'єму в інший через пневматичний «діод» 23 (див. фіг. 3, 4), що забезпечує несиметричну характеристику пневматичного гасителя коливань і істотно збільшує демпфірування коливань при ході розтягання підвіски. Це досягається тим, що при ході стиску кулька 21 «діода» переміщається до обмежника 22 і повітря з об'єму V1 перетікає в об'єм V2 через прохідні перетини жиклера 24 і отвору 25, що відкривається при переміщенні кульки до обмежника. При ході розтягання кулька перекриває отвір 25 і повітря з об'єму V2 перетікає в об'єм V1 тільки через жиклер 24. Сумарна площа прохідного перетину отвору 25 і жиклера 24 істотно більше площі прохідного перетину жиклера 24. Така робота пневматичного «діода» забезпечує необхідну несиметричну характеристику пневматичного гасителя коливань. У плунжері 11 виконано осьовий канал для подачі повітря, або дренажу повітря з підвіски через повітряну магістраль 16 за допомогою короткочасного натискання кнопки 27 трипозиційного клапана 26 (див. фіг. 2, 5) для встановлення необхідного тиску в підвісці сидіння в широких межах змін антропометричних параметрів людиниоператора. Пропонована підвіска сидіння транспортного засобу працює в такий спосіб. Трипозиційний клапан 26 повітряною магістраллю 28 підключено до пневмосистеми транспортного засобу. У залежності від маси водія для встановлення необхідного тиску в підвісці сидіння необхідно короткочасно натиснути кнопку 27. до упора для підвищення тиску в підвісці. При цьому шток зі зворотним клапаном 29 переміщується до упора і відкриває золотник 30. Під тиском у пневмосистемі транспортного засобу відкривається зворотний клапан 31 і повітря надходить у підвіску сидіння, робочий тиск у підвісці збільшується, а підвіска розтягується до номінального положення. Для зменшення тиску в підвісці кнопку 27 варто перемістити на 2-5 мм, при цьому відкриється зворотний клапан 29 і повітря з підвіски скидається в навколишнє середовище, робочий тиск у підвісці зменшується, а підвіска стискується до номінального; положення. У такий спосіб за допомогою кнопки 27 трипозиційного клапана водій, знаходячись на кріслі, короткочасними натисканнями кнопки 27 установлює підвіску в номінальне положення. В області номінального положення підвіска має квазінульову жорсткість (м'яке сидіння). Це дозволяє вважати, що підвіска встановлена в положення, близьке до номінального. Надалі при роботі сидіння кількість повітря в підвісці залишається постійною. Трипозиційний клапан служить тільки для забезпечення необхідного тиску в підвісці для конкретної маси водія. У процесі руху транспортного засобу опорна основа підвіски 2 може робити вертикальні неперіодичні, або близькі до періодичних переміщення в зоні квазінульової жорсткості підвіски, при цьому водій практично цілком захищений від впливу динамічних навантажень. Пневматичний «діод» 23 у зоні квазінульової жорсткості забезпечує гасіння коливань і необхідну комфортабельну передатну характеристику системи «основа машини людина». Шляхом вибору конструктивних параметрів підвіски: об'ємів V1 і V2, прохідних перетинів «діода» 23 на стиск і розтягання, конфігурації плунжера 11 і гумовокордової оболонки 10 можна одержати необхідну постійну власну частоту коливань у широких межах варіації антропометричних параметрів людини-оператора, а пневматичний «діод» 23, установлений між об'ємами V1 і V2, разом з обраною статичною характеристикою дозволяють одержати оптимальний коефіцієнт передачі системи «основа машини -людина». Шляхом вибору зазначених параметрів забезпечується виконання універсальної вимоги оптимізації системи людина-машина, а саме, статична робоча характеристика повинна мати ділянки на стиск і розтягання з прогресивно наростаючою жорсткістю. На фіг. 3, 6 і 7 представлено загальний вигляд віброзахисного пристрою в номінальному, цілком стиснутому і цілком розтягнутому положеннях. На фіг. 8 представлені статичні характеристики розробленої підвіски для різних навантажень, з яких видно, що універсальна вимога оптимізації системи людина-машина виконується, при цьому нелінійні кінці характеристик пружності обмежують найбільші динамічні навантаження ударного характеру в межах ±1 g, де g - прискорення сили тяжіння. Відмітні ознаки даного винаходу, а саме, установка запропонованого авторами пневматичного «діода» і трипозиційного клапана цілком усувають недоліки винаходу (патент України 64036), що були виявлені в процесі експлуатації сидіння водія.