RU2470201C1 - System for damping vertical vibrations of railway passenger car body - Google Patents
System for damping vertical vibrations of railway passenger car body Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470201C1 RU2470201C1 RU2011120257/11A RU2011120257A RU2470201C1 RU 2470201 C1 RU2470201 C1 RU 2470201C1 RU 2011120257/11 A RU2011120257/11 A RU 2011120257/11A RU 2011120257 A RU2011120257 A RU 2011120257A RU 2470201 C1 RU2470201 C1 RU 2470201C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- damper
- throttle
- frequency
- control unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к пассажирским вагонам и средствам демпфирования их колебаний.The invention relates to railway transport, in particular to passenger cars and damping means of their vibrations.
Уровень техникиState of the art
Известна система демпфирования колебаний кузова железнодорожного пассажирского вагона /1/, содержащая установленные под кузовом гидравлические демпферы, каждый из которых выполнен в виде поршневого насоса с напорной и безнапорной полостями для рабочей жидкости, сообщающимися друг с другом через дроссель, в котором гасится (превращается в тепло) механическая энергия колебаний вагона. В системе демпфирования /1/ проходное сечение дросселей, а следовательно, и коэффициент сопротивления демпферов выбираются так, чтобы обеспечить уменьшение амплитуд колебаний кузова вагона по большей части в зоне основного резонанса, то есть в зоне низких частот колебаний кузова. В гидродемпферах такой системы при высоких частотах колебаний кузова рабочая жидкость не успевает перетекать через дроссель, демпферы при этом уподобляются жестким твердым телам и увеличивают динамический коэффициент передачи воздействия на кузов вагона неровностей пути. Это является существенным недостатком известной /1/ системы демпфирования и доказывает целесообразность использования системы, демпферы которой имеют переменное (регулируемое) значение коэффициента сопротивления.A known system for damping vibrations of a railway passenger carriage body / 1 /, comprising hydraulic dampers installed under the body, each of which is made in the form of a piston pump with pressure and gravity cavities for the working fluid, communicating with each other through the throttle in which it is extinguished (turns into heat ) the mechanical energy of the vibrations of the car. In the damping system / 1 /, the orifice cross-section of the chokes, and therefore the drag coefficient of the dampers, are chosen so as to ensure a decrease in the amplitudes of oscillations of the car body for the most part in the main resonance zone, that is, in the low-frequency zone of the body vibrations. In hydraulic dampers of such a system, at high frequencies of body vibrations, the working fluid does not have time to flow through the throttle, while dampers are likened to rigid solids and increase the dynamic coefficient of transmission of irregularities on the wagon body. This is a significant drawback of the well-known / 1 / damping system and proves the advisability of using a system whose dampers have a variable (adjustable) value of the drag coefficient.
Известна система демпфирования вертикальных колебаний кузова пассажирского вагона, содержащая демпферы с регулировкой параметра их сопротивления /2/. В этих демпферах дроссельная система снабжена штоком перекрытия дроссельного отверстия, который связан с приводом его перемещения и возможностью за счет этого изменять коэффициент сопротивления демпфера. В системе с указанными демпферами шток каждого дросселя выполнен с кольцевой проточкой, перемещающейся при осевом движении штока в зоне проходного отверстия дросселя, за счет чего обеспечивается изменение степени перекрытия проходного сечения дросселя и регулировка коэффициента сопротивления демпфера. Хвостовик штока снабжен резьбой и закреплен в резьбовом отверстии корпуса гидродемпфера с выходом головки винта штока наружу корпуса демпфера. Привод осевых перемещений штока обеспечивается вращением головки штока вручную, например, с помощью отвертки. Достоинством данной системы демпфирования /2/ является возможность регулировки коэффициентов сопротивления после изготовления демпферов, а также в эксплуатации в зависимости от качества железнодорожного пути. Недостатком известной системы демпфирования /2/ является невозможность регулирования параметров сопротивления демпферов во время движения вагона.A known system for damping vertical vibrations of a passenger car body, comprising dampers with adjustment of their resistance parameter / 2 /. In these dampers, the throttle system is equipped with a throttle hole overlap rod, which is connected to the drive of its movement and the ability to thereby change the resistance coefficient of the damper. In the system with the indicated dampers, the stem of each throttle is made with an annular groove moving during axial movement of the rod in the zone of the throttle bore, thereby changing the degree of overlap of the throttle bore and adjusting the coefficient of resistance of the damper. The stem shank is threaded and secured in the threaded hole of the hydraulic damper housing with the outlet of the stem screw head to the outside of the damper housing. The axial displacement of the rod is provided by rotating the rod head manually, for example, using a screwdriver. The advantage of this damping system / 2 / is the ability to adjust the resistance coefficients after the manufacture of dampers, as well as in operation, depending on the quality of the railway track. A disadvantage of the known damping system / 2 / is the inability to control the resistance parameters of dampers during the movement of the car.
Известна система демпфирования вертикальных колебаний кузова вагона с автоматической регулировкой параметров сопротивления демпферов во время движения вагона /3/. Эта система содержит установленные под кузовом вагона вертикально гидравлические демпферы, каждый из которых выполнен в виде поршневого насоса с напорной и безнапорной полостями для рабочей жидкости, сообщающимися друг с другом через дроссель, снабженный штоком перекрытия дроссельного отверстия, связанным с приводом перемещения штока с возможностью осуществления за счет этого регулировки коэффициента сопротивления демпфера. Привод штока дросселя каждого демпфера известной системы /3/ выполнен в виде электромагнита, сердечник которого связан со штоком дросселя, катушки электромагнитов присоединены к выходным клеммам блока управления, а входные клеммы связаны с источником электропитания, датчиком скорости вагона и датчиками частоты колебаний, установленными на кузове в зоне расположения каждого демпфера, причем алгоритм срабатывания блока управления обеспечивает автоматическую подачу электрического напряжения на электромагнит каждого демпфера в соответствии с запрограммированной зависимостью (алгоритмом изменения) мгновенного значения коэффициента сопротивления этого демпфера от скорости движения вагона вдоль пути и частоты колебаний его кузова в зоне установки данного демпфера, а именно:A known system for damping vertical vibrations of a car body with automatic adjustment of the resistance parameters of dampers during car movement / 3 /. This system contains vertically mounted hydraulic dampers mounted under the car body, each of which is made in the form of a piston pump with pressure and gravity cavities for the working fluid communicating with each other through a throttle equipped with a throttle aperture stem connected to the stem displacement drive with the possibility of due to this adjustment of the coefficient of resistance of the damper. The throttle rod drive of each damper of the known system / 3 / is made in the form of an electromagnet, the core of which is connected to the throttle rod, electromagnet coils are connected to the output terminals of the control unit, and the input terminals are connected to the power supply, the car speed sensor and vibration frequency sensors mounted on the body in the area of each damper, and the control unit response algorithm provides automatic supply of electric voltage to the electromagnet of each damper in accordance In accordance with the programmed dependence (change algorithm) of the instantaneous value of the drag coefficient of this damper on the speed of the car along the track and the oscillation frequency of its body in the installation zone of this damper, namely:
при fк<2 Гц;at f to <2 Hz;
при fк=2-4 Гц,when f to = 2-4 Hz,
при fк>4 Гц;when f to > 4 Hz;
где P=45 при V=[0-140];where P = 45 at V = [0-140];
при V=[140-220];at V = [140-220];
Р=25 при V=220,P = 25 at V = 220,
k - порядковый номер гидродемпфера на вагоне;k is the serial number of the hydraulic damper on the car;
n - число демпферов на вагоне;n is the number of dampers on the car;
βк - мгновенное значение коэффициента сопротивления k-го демпфера (кН·с/м);β to - the instantaneous value of the coefficient of resistance of the k-th damper (kN · s / m);
P - коэффициент, учитывающий скорость вагона;P - coefficient taking into account the speed of the car;
fк - частота колебаний кузова вагона в зоне установки k-го демпфера, (Гц);f to - the oscillation frequency of the car body in the installation zone of the k-th damper, (Hz);
V - скорость движения вагона вдоль пути (км/ч).V is the speed of the car along the path (km / h).
Указанная система демпфирования /3/ основана на использовании весьма сложного алгоритма, что обусловливает сложность и самой системы демпфирования, в частности блока управления. Это является определенным недостатком этой системы.The specified damping system / 3 / is based on the use of a very complex algorithm, which determines the complexity of the damping system itself, in particular the control unit. This is a definite disadvantage of this system.
Другим недостатком известной системы демпфирования /3/ является нестабильность выходных параметров демпферов. Это объясняется следующими обстоятельствами.Another disadvantage of the known damping system / 3 / is the instability of the output parameters of the dampers. This is due to the following circumstances.
Штоки дросселей в системе демпфирования /3/ под действием электромагнитного поля катушки и противодействующей пружины постоянно находятся в подвешенном состоянии. При этом положение штока (а следовательно, и коэффициент сопротивления каждого демпфера) зависит не только от поданного в соответствии с запрограммированным алгоритмом электрического напряжения на катушку магнита, но и от влияния на шток таких нестабильных факторов, как сила трения штока о направляющую поверхность катушки, гидравлическое давление потока рабочей жидкости на кольцевую канавку штока при различных положениях штока в дроссельном отверстии, динамических сил от колебаний вагона. Подобные факторы обусловливают указанную выше нестабильность характеристик регулирования, что является недостатком системы демпфирования /3/. Эта система принята в данной заявке за прототип.The throttle rods in the damping system / 3 / under the influence of the electromagnetic field of the coil and the counter spring are constantly in a suspended state. In this case, the position of the rod (and therefore the coefficient of resistance of each damper) depends not only on the voltage applied to the magnet coil in accordance with the programmed algorithm, but also on the influence of unstable factors such as the friction force of the rod on the guide surface of the coil and the hydraulic the pressure of the flow of the working fluid on the annular groove of the rod at different positions of the rod in the throttle hole, dynamic forces from oscillations of the car. Such factors cause the above-mentioned instability of the regulation characteristics, which is a drawback of the damping system / 3 /. This system is adopted in this application for a prototype.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В основу изобретения поставлена задача упрощения конструкции и повышение стабильности выходных параметров системы демпфирования колебаний пассажирских вагонов.The basis of the invention is the task of simplifying the design and improving the stability of the output parameters of the vibration damping system of passenger cars.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известную систему демпфирования вертикальных колебаний кузова железнодорожного пассажирского вагона, содержащую установленные под кузовом вертикально гидравлические демпферы, каждый из которых выполнен в виде поршневого насоса с напорной и безнапорной полостями для рабочей жидкости, сообщающимися между собой через дроссель, снабженный для перекрытия дроссельного отверстия штоком переменного поперечного сечения, связанным с приводом его перемещения с возможностью осуществления за счет этого изменений коэффициента сопротивления демпфера, причем привод перемещений штока выполнен в виде оказывающих на него силовое воздействие в противоположных направлениях пружины возвратной и электромагнита, сердечник которого связан со штоком дросселя, а катушки электромагнитов присоединены к выходным клеммам блока управления, входные клеммы которого связаны с источником электропитания и датчиками частоты колебаний, установленными на кузове в зоне расположения каждого демпфера, в конструкцию каждого демпфера дополнительно введены два упора для крайних положений штока дросселя, причем в одном из этих положений в соответствии с запрограммированной зависимостью обеспечивается коэффициент сопротивления (βн), рациональный для демпфирования колебаний кузова низкой частоты, в другом - обеспечивается коэффициент (βв), рациональный для демпфирования колебаний высокой частоты, а блок управления обеспечивает соответствующую смену крайних положений штока за счет автоматического подключения или отключения электропитания каждого магнита при переходе частоты колебаний соответствующей зоны кузова через ее пороговое значение, равное 3 Гц. Запрограммированная зависимость коэффициентов сопротивления каждого демпфера от частоты колебаний кузова вагона в зоне установки этого демпфера имеет вид:The solution to this problem is achieved by the fact that in the known system for damping vertical vibrations of a railway passenger car body, containing vertically mounted hydraulic dampers under the body, each of which is made in the form of a piston pump with a pressure and pressureless cavities for the working fluid communicating with each other through a throttle equipped with for closing the throttle bore with a rod of variable cross section associated with the drive of its movement with the possibility of due to these changes in the coefficient of resistance of the damper, and the actuator moves the rod in the form of exerting a force on it in opposite directions of the return spring and the electromagnet, the core of which is connected to the throttle rod, and the electromagnet coils are connected to the output terminals of the control unit, the input terminals of which are connected to the source power supply and vibration frequency sensors mounted on the body in the area of each damper, in the design of each damper additional administered two stops for the end positions the throttle rod, in one of these positions in accordance with the preset dependency provided resistance coefficient (β n), the rational for damping body low-frequency oscillations in the other - is ensured coefficient (β c), the rational for damping oscillations high frequency, and the control unit provides a corresponding change in the extreme positions of the stem due to the automatic connection or disconnection of the power supply of each magnet when the frequency goes to oscillations corresponding body area through its threshold value equal to 3 Hz. The programmed dependence of the resistance coefficients of each damper on the oscillation frequency of the car body in the installation zone of this damper has the form:
при f<3 Гц;at f <3 Hz;
при f≥3 Гц,at f≥3 Hz,
где n - число регулируемых демпферов на вагоне;where n is the number of adjustable dampers on the car;
βн, βв - мгновенные значения коэффициента сопротивления демпфера соответственно при низкой и высокой частоте колебаний кузова в зоне установки данного демпфера.β n , β in - instantaneous values of the coefficient of resistance of the damper, respectively, at a low and high frequency of oscillations of the body in the installation area of this damper.
Кроме этого условия, для обеспечения стабильности рабочих характеристик системы привод штока обеспечивает силу, прижимающую шток к какому-либо упору, большую, чем совокупность сил, приложенных к штоку в противоположном направлении.In addition to this condition, to ensure the stability of the system’s operating characteristics, the stem drive provides a force that presses the rod against any stop greater than the combination of forces applied to the rod in the opposite direction.
Введение указанных признаков позволяет создать систему демпфирования колебаний вагона, которая, обеспечивая повышенный комфорт пассажиров за счет автоматической подстройки параметров демпфирования во время движения вагона, будет по сравнению с известной системой более простой как по алгоритму действия, так и по конструкции будет обеспечивать более высокую стабильность рабочих характеристик.The introduction of these characteristics allows you to create a system for damping the vibrations of the car, which, providing increased comfort for passengers due to the automatic adjustment of the damping parameters during the movement of the car, will be more simple in comparison with the known system, both in terms of the algorithm of action and design, to ensure higher stability of workers characteristics.
Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, на которой схематично представлена система демпфирования вертикальных колебаний кузова железнодорожного пассажирского вагона.The essence of the invention is illustrated in figure 1, which schematically shows the damping system of vertical vibrations of the body of a railway passenger car.
Позициями на фиг.1 обозначены:The positions in figure 1 are indicated:
1 - гидравлические демпферы;1 - hydraulic dampers;
1.1 - корпус демпфера;1.1 - damper body;
1.2 - шток-поршень демпфера;1.2 - rod-piston damper;
1.3 - напорная полость демпфера;1.3 - pressure cavity of the damper;
1.4 - безнапорная полость демпфера;1.4 - pressureless cavity of the damper;
1.5, 1.6 - обратные клапаны демпфера;1.5, 1.6 - check valves of the damper;
1.7 - дроссельное отверстие демпфера;1.7 - throttle hole of the damper;
1.8 - шток перекрытия дроссельного отверстия демпфера;1.8 - stem overlap of the throttle hole of the damper;
1.9 - электромагнит (ЭМ) привода штока (1.8);1.9 - the electromagnet (EM) of the stem drive (1.8);
1.10 - индукционная катушка;1.10 - induction coil;
1.11 - возвратная пружина штока 1.8 и сердечника электромагнита;1.11 - the return spring of the rod 1.8 and the core of the electromagnet;
1.12 - верхний упор для штока 1.8;1.12 - the upper stop for the rod 1.8;
1.13 - нижний упор для штока 1.8;1.13 - bottom stop for the rod 1.8;
2 - датчики частоты колебаний кузова вагона в зоне установки демпферов;2 - vibration frequency sensors of the car body in the installation zone of dampers;
3 - блок управления (БУ) системы демпфирования колебаний кузова вагона;3 - control unit (BU) of the damping system of the vibrations of the car body;
4 - источник питания (ИП) электромагнитов 1.9.4 - power supply (IP) of the electromagnets 1.9.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Предлагаемая система демпфирования вертикальных колебаний кузова вагона содержит установленные под кузовом вертикально гидравлические демпферы 1 (см. фиг.1), каждый из которых имеет размещенный в корпусе 1.1 шток-поршень 1.2. Корпус 1.1 выполнен с двумя полостями для рабочей жидкости - с напорной полостью 1.3 и безнапорной полостью 1.4. Демпфер оборудован двумя обратными клапанами, один из которых (1.5) установлен в поршне, другой (1.6) в корпусе демпфера. Напорная полость 1.3 сообщается с безнапорной полостью 1.4 через дроссельное отверстие 1.7, которое перекрывается штоком 1.8 дросселя. Шток 1.8 в зоне дроссельного отверстия 1.7 выполнен с кольцевой канавкой и при осевых перемещениях штока изменяет проходное сечение дросселя, а следовательно, и коэффициент сопротивления демпфера. Привод осевых перемещений штока 1.8 осуществляется электромагнитом 1.9 с катушкой 1.10 и сердечником, связанным со штоком 1.8 дросселя (в данной конструкции шток 1.8 и сердечник электромагнита выполнены за одно целое). Шток 1.8 подпружинен относительно корпуса электромагнита возвратной пружиной 1.11. Дроссельное устройство снабжено двумя упорами для штока 1.8, верхним упором 1.12 и нижним упором 1.13. При отсутствии электрического тока в катушке 1.10 шток 1.8 прижат к нижнему упору 1.13 пружиной 1.11. При этом обеспечивается такое положение кольцевой проточки штока относительно дроссельного отверстия 1.7, при котором в соответствии с запрограммированной зависимостью реализуется коэффициент сопротивления демпфера, оптимальный для колебаний кузова вагона в зоне установки данного демпфера с низкой частотой f<3 Гц,The proposed system for damping the vertical vibrations of the car body contains vertically mounted hydraulic dampers 1 under the body (see Fig. 1), each of which has a piston rod 1.2 located in the housing 1.1. The housing 1.1 is made with two cavities for the working fluid - with a pressure cavity 1.3 and a pressure cavity 1.4. The damper is equipped with two check valves, one of which (1.5) is installed in the piston, the other (1.6) in the damper body. The pressure cavity 1.3 communicates with the pressureless cavity 1.4 through the throttle hole 1.7, which is blocked by the stem 1.8 of the throttle. The stem 1.8 in the area of the throttle hole 1.7 is made with an annular groove and with axial movements of the rod changes the bore of the throttle and, consequently, the coefficient of resistance of the damper. The axial displacement of the rod 1.8 is carried out by an electromagnet 1.9 with a coil 1.10 and a core connected to the throttle rod 1.8 (in this design, the rod 1.8 and the core of the electromagnet are made in one piece). Rod 1.8 is spring loaded relative to the body of the electromagnet return spring 1.11. The throttle device is equipped with two stops for the rod 1.8, the upper stop 1.12 and the lower stop 1.13. In the absence of electric current in the coil 1.10, the stem 1.8 is pressed against the lower stop 1.13 by the spring 1.11. This ensures that the position of the annular groove of the rod relative to the throttle bore 1.7, in which, in accordance with the programmed dependence, the coefficient of resistance of the damper is realized, which is optimal for oscillations of the car body in the installation zone of this damper with a low frequency f <3 Hz,
при n=4 for n = 4
Верхний упор 1.13 установлен в дроссельном устройстве так, что при прижатии к нему штока 1.8 кольцевая его канавка устанавливается в дроссельном отверстии с обеспечением запрограммированного для высоких частот колебаний кузова (f≥3) коэффициента сопротивления демпфера:The upper stop 1.13 is installed in the throttle device so that when the rod 1.8 is pressed against it, its annular groove is installed in the throttle hole with the damper resistance coefficient programmed for high body vibration frequencies (f≥3):
при n=4 for n = 4
Помимо демпферов предлагаемая система оснащена датчиками 2 частоты колебаний, установленными в кузове вагона над каждым гидродемпфером, блоком управления 3 и источником электропитания 4. При этом каждый из датчиков 2 и источник электропитания 4 присоединены к входным клеммам блока управления 3, выходные клеммы которого электрически связаны с катушками электромагнитов 1.9. В блоке управления 3 запрограммирована функция подключения к источнику 4 катушек электромагнитов тех демпферов, в зоне расположения которых датчики 2 фиксируют высокую (более 3 Гц) частоту колебаний кузова, и функция отключения этих катушек от источника 4 электропитания, если соответствующие датчики 2 фиксируют снижение частоты ниже порогового значения (f<3Гц).In addition to the dampers, the proposed system is equipped with sensors 2 of the oscillation frequency installed in the car body above each hydraulic damper, control unit 3 and power supply 4. Moreover, each of the sensors 2 and power supply 4 are connected to the input terminals of control unit 3, the output terminals of which are electrically connected to coils of electromagnets 1.9. In the control unit 3, the function of connecting to the source 4 coils of electromagnets of those dampers in the area where the sensors 2 detect a high (more than 3 Hz) body oscillation frequency and the function of disconnecting these coils from the power supply 4 is programmed if the corresponding sensors 2 detect a decrease in frequency below threshold value (f <3Hz).
Принятая функция управления, двухрежимная работа гидродемпферов с указанными выше коэффициентами сопротивления, которые были определены в результате многовариантного анализа колебаний кузова пассажирского вагона в процессе компьютерного моделирования его динамики с учетом реальных возмущающих воздействий железнодорожного пути на вагон. По своему положительному воздействию на улучшение плавности хода вагона приведенная функция мало отличается от алгоритма, использованного в прототипе /3/, однако, гораздо проще его.The adopted control function, dual-mode operation of hydraulic dampers with the above resistance coefficients, which were determined as a result of a multivariate analysis of the vibrations of a passenger car body in the process of computer simulation of its dynamics, taking into account the real disturbing effects of the railway track on the car. In terms of its positive effect on improving the smoothness of the carriage, the given function differs little from the algorithm used in the prototype / 3 /, however, it is much simpler.
В предлагаемой конструкции параметры электромагнитов 1.9 подобраны так, что при подаче на их катушки электрического напряжения от источника 4 они обеспечивают силу, прижимающую шток 1.8 к верхнему упору 1.12, большую, чем совокупность сил, действующих на шток в противоположном направлении: от сжатой пружины 1.11, от собственного веса штока 1.8, от силы трения его о направляющую поверхность катушки, от гидравлического давления потока рабочей жидкости на кольцевую канавку штока в осевом направлении, динамических сил вследствие колебаний вагона.In the proposed design, the parameters of the electromagnets 1.9 are selected so that when an electric voltage is applied to their coils from a source 4, they provide a force that presses the rod 1.8 to the upper stop 1.12, greater than the combination of forces acting on the rod in the opposite direction: from the compressed spring 1.11, from the dead weight of the rod 1.8, from the frictional force of it against the guide surface of the coil, from the hydraulic pressure of the flow of the working fluid onto the annular groove of the rod in the axial direction, of the dynamic forces due to the vibrations of the car.
Возвратная пружина 1.11 выполнена так, что при отключенном питании электромагнита она прижимает шток 1.8 к нижнему упору 1.13 силой, большей, чем совокупность сил, действующих на этот шток в противоположном направлении (динамических сил, гидравлических, фрикционных и т.п.).The return spring 1.11 is designed so that when the power of the electromagnet is turned off, it presses the rod 1.8 to the lower stop 1.13 with a force greater than the combination of forces acting on the rod in the opposite direction (dynamic forces, hydraulic, frictional, etc.).
Работа устройстваDevice operation
Возникающие при движении вагона вертикальные колебания кузова вызывают в каждом гидравлическом демпфере 1 перемещение штока-поршня 1.2 относительно корпуса 1.1. При циклическом движении штока-поршня вверх-вниз и соответствующем функционировании обратных клапанов 1.5, 1.6 гидродемпферы работают как поршневые насосы, перекачивая рабочую жидкость из безнапорной полости 1.4 в напорную полость 1.3 через дроссельное отверстие 1.7, где гасится часть энергии колебаний (превращается в тепло).The vertical vibrations of the body that occur during the movement of the wagon cause, in each hydraulic damper 1, the movement of the piston rod 1.2 relative to the housing 1.1. With the cyclic movement of the piston rod up and down and the corresponding functioning of the check valves 1.5, 1.6, hydraulic dampers work like piston pumps, pumping the working fluid from the pressureless cavity 1.4 to the pressure cavity 1.3 through the throttle opening 1.7, where part of the vibrational energy is absorbed (converted to heat).
При этом установленные над каждым демпфером 1 датчики 2 частот колебаний кузова вагона подают соответствующие сигналы на вход блока управления 3, куда подается также напряжение от источника электропитания 4.At the same time, the sensors 2 of the oscillation frequencies of the car body installed above each damper 1 supply the corresponding signals to the input of the control unit 3, which also receives voltage from the power supply 4.
При подаче каким-либо датчиком 2 сигнала о высокой (выше 3 Гц) частоте колебаний кузова над соответствующим демпфером 1 пульт управления 3 подает напряжение источника 4 на электромагнит 1.9 этого демпфера. Возникающее в катушке 1.10 магнитное поле поднимает шток 1.8 вверх до контакта с упором 1.12. При этом кольцевая проточка на штоке оказывается в таком положении относительно дроссельного отверстия, при котором, согласно принятых отличий, обеспечивается коэффициент сопротивления данного демпфера (β=10 кН·с/м), оптимальный для гашения колебаний кузова высокой частоты.When a sensor 2 sends a signal about a high (above 3 Hz) body oscillation frequency above the corresponding damper 1, the control panel 3 supplies the voltage of source 4 to the electromagnet 1.9 of this damper. The magnetic field arising in the coil 1.10 raises the rod 1.8 up to contact with the stop 1.12. In this case, the annular groove on the rod is in a position relative to the throttle hole, in which, according to the accepted differences, the drag coefficient of this damper (β = 10 kN · s / m) is provided, which is optimal for damping the high-frequency body vibrations.
При переходе колебаний кузова на низкую частоту (ниже 3 Гц) датчик 2 посылает определенный сигнал на блок управления 4, который дает команду на отключение электромагнита соответствующего демпфера от электропитания. Шток-сердечник 1.8 оказывается в результате этого под воздействием сжатой возвратной пружины 1.11, вследствие чего он перемещается вниз до контакта с упорном 1.13, и его кольцевая канавка займет положение, которому соответствует коэффициент сопротивления демпфера β=30 кН·с/м, оптимальный для гашения колебаний низкой частоты.When the body vibrations go to a low frequency (below 3 Hz), the sensor 2 sends a certain signal to the control unit 4, which gives the command to disconnect the electromagnet of the corresponding damper from the power supply. As a result, the 1.8 core rod is affected by the compressed return spring 1.11, as a result of which it moves down to contact with the stop 1.13, and its annular groove will occupy a position corresponding to the damper resistance coefficient β = 30 kN · s / m, optimal for damping low frequency vibrations.
В предлагаемой системе коэффициенты сопротивления демпферов автоматически подстраиваются под частоты колебаний кузова вагона, уменьшая при этом динамическое воздействие пути на вагон, обеспечивая снижение шума и вибраций, повышение плавности хода и долговечность вагона. В предлагаемой системе демпферы имеют независимые друг от друга цепи управления. Они реагируют на разный уровень частоты колебаний кузова вагона. По сравнению с прототипом /3/ значительно упрощена система управления - из факторов влияния исключена линейная скорость движения вагона, значительно упрощен алгоритм работы системы, что имеет следствием упрощение конструкции блока управления, которая сводится по существу к электромеханическому обеспечению двухрежимной работы гидродемпферов.In the proposed system, the drag coefficients of the dampers are automatically adjusted to the oscillation frequencies of the car body, while reducing the dynamic effect of the path on the car, providing a reduction in noise and vibration, improving ride smoothness and durability of the car. In the proposed system, dampers have independent control circuits. They respond to different levels of the oscillation frequency of the car body. Compared with the prototype / 3 /, the control system is greatly simplified - the linear speed of the carriage is excluded from the influence factors, the algorithm of the system’s operation is significantly simplified, which results in a simplification of the control unit design, which reduces essentially to the electromechanical provision of dual-mode operation of hydraulic dampers.
Кроме того, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом /3/ обеспечивает более высокую стабильность регулируемых параметров системы демпфирования, поскольку вместо упругоподвешенного (а следовательно, и нестабильного) положения штока дросселя предложена жесткая фиксация его в крайних рабочих положениях: с одной стороны упором (1.12 или 1.13), а с другой стороны прижимающей к этому упору силой привода, большей, чем совокупность всех возможных сил, действующих на шток дросселя в противоположном направлений, что исключает возможность отхода штока дросселя от этого упора от действия на шток динамических, гидравлических, фрикционных и других силовых факторов. Изменение положения штока дросселя, а следовательно, и коэффициента сопротивления демпфера возможно в данной системе лишь в результате штатного срабатывания блока управления.In addition, the proposed technical solution in comparison with the prototype / 3 / provides higher stability of the adjustable parameters of the damping system, because instead of the elastically suspended (and therefore unstable) position of the throttle rod, it is rigidly fixed in its extreme working positions: on the one hand, the stop (1.12 or 1.13), and on the other hand, the drive force pressing against this stop, greater than the totality of all possible forces acting on the throttle rod in the opposite direction, which excludes the possibility the fact that the throttle rod moves away from this stop from the action of dynamic, hydraulic, frictional, and other force factors on the rod. Changing the position of the throttle rod, and hence the damper resistance coefficient, is possible in this system only as a result of the regular operation of the control unit.
Таким образом, благодаря введению указанных отличительных признаков достигнут определенный технический результат - обеспечено упрощение конструкции системы и повышена стабильность ее рабочих характеристик, что удостоверяет решение поставленной задачи.Thus, due to the introduction of these distinctive features, a certain technical result has been achieved - the system design has been simplified and its performance has been improved, which confirms the solution of the problem.
При анализе технического решения на соответствие критериям «новизна» и «изобретательный уровень» установлено, что введение предложенных отличий является новым и эта новизна приводит к получению нового технического результата. Введены упоры крайних положений штока дросселей, исключен датчик скорости, введен новый алгоритм действия блока управления. Эти признаки обеспечивают новые свойства привода перемещений штоков дросселей, гарантируют стабильность рабочих характеристик системы. Это означает, что предложен новый состав элементов системы с новым их расположением, количеством и новыми связями.When analyzing the technical solution for compliance with the criteria of "novelty" and "inventive level" it was found that the introduction of the proposed differences is new and this novelty leads to a new technical result. The stops of the extreme positions of the throttle rod are introduced, the speed sensor is excluded, a new algorithm for the action of the control unit is introduced. These features provide new properties of the drive movements of the throttle rods, guarantee the stability of the system performance. This means that a new composition of system elements with a new location, quantity and new relationships is proposed.
Посредством предлагаемого технического решения достигнут результат, удовлетворяющий существующим потребностям - упрощению конструкции, повышению стабильности системы демпфирования, которая, как показывают предварительные расчеты, позволяет повысить плавность хода пассажирских вагонов примерно на 6-9%.By means of the proposed technical solution, a result was achieved that meets existing needs - simplifying the design, increasing the stability of the damping system, which, according to preliminary calculations, can increase the smoothness of passenger cars by about 6-9%.
Промышленная применяемостьIndustrial applicability
Изобретение может быть тиражировано, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».The invention can be duplicated, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".
В настоящее время разработана техническая документация, готовится производство опытных вагонов с предлагаемой системой демпфирования.Currently, technical documentation has been developed, the production of pilot cars with the proposed damping system is being prepared.
Источники информацииInformation sources
1. Соколов М.М., Варавва В.Н., Левит Г.М. Гасители колебаний подвижного состава. М., «Транспорт», 1985 г., стр.17, рис.2.1.1. Sokolov M.M., Varavva V.N., Levit G.M. Vibration dampers of rolling stock. M., "Transport", 1985, p. 17, Fig. 2.1.
2. Демпфер подвески транспортного средства. Патент РФ №2235233, C2, МКП7: F16F, 5/00, 9/18, 9/34, 9/36. Опубл. 27.08.2004 г. Бюлл. №24.2. Damper of a suspension bracket of the vehicle. RF patent No. 2235233, C2, INC 7 : F16F, 5/00, 9/18, 9/34, 9/36. Publ. August 27, 2004 Bull. Number 24.
3. Система демпфирования вертикальных колебаний кузова железнодорожного пассажирского вагона. Патент РФ на изобретение №2386063, МПК F16F 5/00, 9/18. Опубл. 10.04.2010. Бюл. 10.3. The system for damping vertical vibrations of the body of a railway passenger car. RF patent for the invention No. 2386063, IPC F16F 5/00, 9/18. Publ. 04/10/2010. Bull. 10.
Claims (3)
где n - число указанных выше демпферов на вагоне.2. The system for damping vertical vibrations of a railway passenger car body according to claim 1, characterized in that the programmed dependence of the coefficients (β n ) and (β c ) of the resistance of each damper on the oscillation frequency of the car body has the form:
where n is the number of the above dampers on the car.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011120257/11A RU2470201C1 (en) | 2011-05-23 | 2011-05-23 | System for damping vertical vibrations of railway passenger car body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011120257/11A RU2470201C1 (en) | 2011-05-23 | 2011-05-23 | System for damping vertical vibrations of railway passenger car body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2470201C1 true RU2470201C1 (en) | 2012-12-20 |
Family
ID=49256578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011120257/11A RU2470201C1 (en) | 2011-05-23 | 2011-05-23 | System for damping vertical vibrations of railway passenger car body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470201C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104676495A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-03 | 海洋王（东莞）照明科技有限公司 | Lamp shock-absorption structure and lamp |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1450441A (en) * | 1972-09-19 | 1976-09-22 | Lord Corp | System for inhibiting the transmission of energy between spaced members |
| JP2003118571A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-23 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Vibration suppressing device for rolling stock |
| RU2303180C2 (en) * | 2003-11-06 | 2007-07-20 | Серпуховской военный институт ракетных войск (СВИ РВ) | Hydraulic shock absorber for vehicle |
| RU2386063C1 (en) * | 2008-07-07 | 2010-04-10 | Закрытое акционерное общество Научная организация "Тверской институт вагоностроения" (ЗАО НО "ТИВ") | Damping system of vertical vibrations of railway passenger car body |
-
2011
- 2011-05-23 RU RU2011120257/11A patent/RU2470201C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1450441A (en) * | 1972-09-19 | 1976-09-22 | Lord Corp | System for inhibiting the transmission of energy between spaced members |
| JP2003118571A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-23 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Vibration suppressing device for rolling stock |
| RU2303180C2 (en) * | 2003-11-06 | 2007-07-20 | Серпуховской военный институт ракетных войск (СВИ РВ) | Hydraulic shock absorber for vehicle |
| RU2386063C1 (en) * | 2008-07-07 | 2010-04-10 | Закрытое акционерное общество Научная организация "Тверской институт вагоностроения" (ЗАО НО "ТИВ") | Damping system of vertical vibrations of railway passenger car body |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104676495A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-03 | 海洋王（东莞）照明科技有限公司 | Lamp shock-absorption structure and lamp |
| CN104676495B (en) * | 2013-11-27 | 2019-07-02 | 海洋王（东莞）照明科技有限公司 | Lamps and lanterns shock-damping structure and lamps and lanterns |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5766207B2 (en) | System and method for reducing lateral movement of a car in an elevator system | |
| CN103591206B (en) | The valve assembly body of vibration damper | |
| CN102069813B (en) | Switch type semi-active suspension system | |
| CN100364792C (en) | Vehicle hydraulic damper with actively adjustable damping for semiactive suspension | |
| CN103648947B (en) | Elevator vibration reduction device | |
| RU2386063C1 (en) | Damping system of vertical vibrations of railway passenger car body | |
| JPS62292517A (en) | Active type suspension | |
| US20210123496A1 (en) | Support damping apparatus and vehicle using support damping apparatus | |
| CN110056599A (en) | A kind of active magneto-rheological vibration damper of bitubular based on route-variable under shear mode | |
| CN100441901C (en) | Variable damping shock absorber | |
| RU2470201C1 (en) | System for damping vertical vibrations of railway passenger car body | |
| EP2796745A1 (en) | Hydraulic shock absorber | |
| CN106369205A (en) | Electrically closed solenoid valve | |
| CN105221634B (en) | Damper piston structure based on adaptive damping choke valve | |
| CN107269757A (en) | A kind of MR fluid shock absorber of Direct Action Type rigidity controllable | |
| CN104443369A (en) | Buffer device of landing gear buffer strut | |
| KR20180098726A (en) | Electronically controlled damping force variable damper | |
| RU77655U1 (en) | VERTICAL DAMAGE SYSTEM OF THE BODY OF A RAILWAY PASSENGER CAR | |
| CN113898693B (en) | Vibration damping actuator | |
| JP2012002336A (en) | Shock absorber | |
| CN203717771U (en) | Bidirectional travel sensitive adjustable shock absorber | |
| CN111156280B (en) | Intelligent hydraulic suspension controlled by active magnetic field | |
| JP2006336713A (en) | Shock absorber | |
| CN204704307U (en) | A kind of vibration damper of suit guiding valve damping adjusting | |
| CN110686035A (en) | Double-oil-way mechanical control variable-damping passive oil pressure shock absorber for railway vehicle |