гидродемпфер

Формула изобретения

Гидродемпфер, включающий рабочий цилиндр, поршень, шток, грязезащитный кожух, переменный дроссель и перепускной клапан, отличающийся тем, что шток выполнен пустотелым, составляет одну деталь с поршнем и установлен в направляющем пояске и верхней торцевой части цилиндра, в пояске смонтировано шевронное уплотнение, охватывающее наружную поверхность штока, на штоке сверху закреплен грязезащитный кожух, выполненный в виде стакана с отверстием в дне, обращенном кверху, кожух охватывает цилиндр снаружи, между кожухом и цилиндром в кольцевой наружной проточке последнего установлен уплотнительный шнур, на кожухе сверху смонтирована упорная крышка, установленная внутренним кольцевым выступом в горловине, выполненной в верхней части штока, и закрепленная в ней с помощью байонетного соединения, выполненного в виде стержня, установленного в диаметрально противоположных радиальных отверстиях горловины штока и в секторных круговых прорезях кольцевого выступа упорной крышки, крышка соединена с наружной торцевой поверхностью грязезащитного кожуха через уплотнительный шнур и кольцевую прокладку ее стопорными выступами, которыми крышка фиксируется на кожухе от проворота, поршень выполнен в виде стакана, расположенного вверх дном, в котором выполнено центральное отверстие, на наружной поверхности дна поршня, обращенной к внутренней полости штока, выполнено седло, в котором установлена головка переменного дросселя, выполненного в виде конического стержня с большим основанием в нижней части, установленного в направляющей втулке опорной ступицы, закрепленной в нижней части цилиндра, в переменном дросселе выполнено центральное отверстие, которое в нижней части соединено с подпоршневой полостью гидроцилиндра радиальными отверстиями и перекрывается перепускным подпружиненным клапаном, причем между поршнем и опорной ступицей установлена пружина.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для демпфирования больших ударных нагрузок и к гидравлическим амортизаторам, применяемым преимущественно в тяжелых машинах - прокатных станах, большегрузных автомобилях и др.

Известен гидродемпфер (аналог), включающий рабочий цилиндр, поршень, шток, грязезащитный кожух и перепускной клапан (см. А.Д. Дербаремдикер. Амортизаторы транспортных машин. М., "Машиностроение", 1985 г. стр. 44-45, рис. 37б).

Недостатком аналога является отсутствие герметизации грязезащитного кожуха и невозможность его использования при демпфировании больших ударных нагрузок в загрязненной атмосфере из-за возникающих больших гидроударов в демпфере, что приводит к его разрушению и быстрому выходу из строя.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является гидродемпфер, включающий рабочий цилиндр, поршень, шток, грязезащитный кожух, переменный дроссель и перепускной клапан (см. там же, стр. 27-30, рис. 21а,б).

Недостатками прототипа, как и аналога, являются неудовлетворительная герметичность грязезащитного кожуха и возникновение больших гидравлических ударов при ударном воздействии на шток и работе в окружающей среде, загрязненной абразивной пылью, окалиной и газом с взвешенными твердыми частицами.

Известный гидродемпфер сложен по конструкции и практически является невосстанавливаемым узлом. В прототипе не обеспечиваются необходимое быстродействие, требуемая интенсивность затухания колебаний после возмущения и время возвращения гидродемпфера в исходное положение из-за большой сложности и практической невозможности точного расчета конструктивных параметров многоканальной и многоклапанной дросселирующей системы.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности гидродемпфера и его быстродействия при больших ударных нагрузках и работе в загрязненной окружающей среде.

Поставленная цель достигается тем, что шток выполнен пустотелым, составляет одну деталь с поршнем и установлен в направляющем пояске в верхней торцевой части цилиндра, в пояске смонтировано шевронное уплотнение, охватывающее наружную поверхность штока, на штоке сверху закреплен грязезащитный кожух, выполненный в виде стакана с отверстием в дне, обращенном кверху, кожух охватывает цилиндр снаружи, между кожухом и цилиндром в кольцевой наружной проточке последнего установлен уплотнительный шнур, на кожухе сверху смонтирована упорная крышка, установленная внутренним кольцевым выступом в горловине, выполненной в верхней части штока, и закрепленная в ней с помощью байонетного соединения, выполненного в виде стержня, установленного в диаметрально противоположных радиальных отверстиях горловины штока и в секторных круговых прорезях кольцевого выступа упорной крышки, крышка соединена с наружной торцевой поверхностью грязезащитного кожуха через уплотнительный шнур и кольцевую прокладку со стопорными выступами, которыми крышка фиксируется на кожухе от проворота, поршень выполнен в виде стакана, расположенного вверх дном, в котором выполнено центральное отверстие, на наружной поверхности дна поршня, обращенной к внутренней полости штока, выполнено седло, в котором установлена головка переменного дросселя, выполненного в виде конического стержня с большим основанием в нижней части, установленного в направляющей втулке опорной ступицы, закрепленной в нижней части цилиндра, в переменном дросселе выполнено центральное отверстие, которое в нижней части соединено с подпоршневой полостью гидроцилиндра радиальными отверстиями и перекрывается перепускным подпружиненным клапаном, причем между поршнем и опорной ступицей установлена пружина.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - гидродемпфер, разрез по вертикальной оси (по линии А-А на фиг. 2); фиг. 2 - вид по стрелке B на фиг. 1.

Гидродемпфер включает рабочий цилиндр 1, поршень 2, шток 3, грязезащитный кожух 4, переменный дроссель 5 и перепускной клапан 6.

Шток 3 выполнен пустотелым заодно с поршнем 2 и составляет с ним одну деталь. Шток установлен в направляющем пояске 7, выполненном в верхней торцевой части цилиндра. В пояске установлено шевронное уплотнение 8, охватывающее наружную поверхность штока и надежно герметизирующее его внутреннюю полость, заполненную рабочей жидкостью. На штоке сверху закреплен грязезащитный кожух 4, выполненный в виде стакана с отверстием в дне, обращенном кверху. Кожух охватывает цилиндр снаружи. Между кожухом и цилиндром в кольцевой наружной проточке последнего установлен уплотнительный шнур 9, надежно защищающий плунжер от попадания на него грязи и взвешенных в атмосфере твердых абразивных частиц промышленной пыли. Крепление кожуха к штоку осуществляется с помощью болтов 10.

На кожухе сверху смонтирована упорная крышка 11, воспринимающая внешнюю демпфируемую нагрузку. На внутренней поверхности крышки выполнен кольцевой выступ 12, которым крышка установлена и закреплена в горловине 13, выполненной в верхней части штока. Крепление крышки к штоку осуществляется с помощью байонетного соединения, выполненного в виде стержня 14, установленного в диаметрально противоположных радиальных отверстиях, выполненных в горловине 13 штока 3, и в секторных круговых прорезях, выполненных в кольцевом выступе 12 крышки 11. Крышка соединена с наружной торцевой поверхностью грязезащитного кожуха через уплотнительный шнур 15 и кольцевую прокладку 16 со стопорными выступами 17. Наружные стопорные выступы загнуты в пазы 18 на цилиндрической поверхности крышки 11, а внутренние загнуты в глухие отверстия 19, выполненные по окружности на наружной торцевой поверхности грязезащитного кожуха. Стопорные выступы надежно фиксируют крышку от проворота на кожухе.

При установке крышки 11 на кожух 4 сначала заводят стержень 14 в радиальные отверстия в горловине 13 штока 3. Устанавливают кольцевую прокладку 16 и загибают ее внутренние стопорные выступы в отверстие 19. Устанавливают крышку с уплотнительным шнуром 15 так, чтобы радиальные прорези в ее кольцевом выступе 12 прошли через стержень 14 до упора последнего в секторные круговые прорези на выступе 12, поворачивают крышку на угол, определяемый длиной секторных прорезей, до упора в стержень 14 и загибают наружные стопорные выступы в пазы 18 на крышке 11. Такое крепление обеспечивает быструю замену крышки и ее надежную фиксацию, что очень важно при эксплуатации гидродемпфера в непрерывных производствах, например в прокатном, в которых остановки производственного процесса приводят к существенному снижению его эффективности.

Поршень 2 выполнен в виде стакана, расположенного вверх дном, в котором выполнено центральное отверстие 20. На наружной поверхности дна поршня, обращенной к внутренней полости штока 3, выполнено седло 21, в котором установлена головка 22 переменного дросселя 5. Дроссель выполнен в виде конического стержня с большим основанием в нижней части и установлен в направляющей втулке 23 опорной ступицы 24, закрепленной болтами 25 в нижней части цилиндра. В ступице выполнены отверстия 26 для подачи рабочей жидкости в гидродемпфер, которые закрыты пробкой 27.

В переменном дросселе выполнено центральное отверстие 28, в нижней части которого установлен перепускной клапан 6. Клапан поджимается к отверстию пружиной 29, установленной в глухой втулке 30, смонтированной в заглушке 31, запрессованной снизу в центральном отверстии опорной ступицы 24. Центральное отверстие 28 соединено с подпоршневой полостью гидроцилиндра радиальными отверстиями 32. Между поршнем и опорной ступицей установлена пружина 33. Для герметичности гидроцилиндра между опорным фланцем заглушки 31 и расточкой в опорной ступице 24 установлены грундбукса 34 с уплотнением 35.

На фиг. 1 показан пример использования гидродемпфера в качестве упора рычага петледержателя горячей полосы между рабочими клетями непрерывного широкополосного стана "2000" горячей прокатки. Гидродемпфер с помощью опорного фланца 36 и болтов 37 закреплен в корпусе 38 петледержателя.

Гидродемпфер работает следующим образом. При воздействии на крышку 11 внешней ударной нагрузки, например, рычага петледержателя непрерывного стана горячей прокатки, шток 3 с поршнем 2 опускаются. Рабочая жидкость из подпоршневой полости через кольцевое отверстие, образуемое между переменным дросселем 5 и стенками центрального отверстия 20 в поршне, поступает в надпоршневую внутреннюю полость штока 3. Благодаря конической форме переменного дросселя кольцевое отверстие по мере опускания поршня уменьшается, что увеличивает сопротивление опусканию штока. Так как давление в поршневой полости цилиндра 1 больше, чем в надпоршневой, перепускной клапан 6 перекрывает отверстие 28 в переменном дросселе. Дополнительное сопротивление перемещению поршня создает также пружина 33. В результате происходит быстрое гашение энергии удара, воздействующего на крышку 11 со штоком 3, и поршень останавливается без гидроудара в гидродемпфере.

После остановки под действием пружины 33 поршень 2 со штоком 3 и крышкой 11 поднимаются, и рабочая жидкость из надпоршневой полости цилиндра перетекает в подпоршневую. При этом кольцевое отверстие между переменным дросселем 5 и стенками центрального отверстия 20 в поршне увеличивается. Давление в надпоршневой полости становится больше, чем в подпоршневой, перепускной клапан 5 открывает центральное отверстие 28 в переменном дросселе, и жидкость через это отверстие и радиальные отверстия 32 также перетекает из надпоршневой полости в подпоршневую. Благодаря этому поршень со штоком и крышкой быстро возвращаются в исходное положение. Так как энергия удара была погашена, возвращение гидродемпфера в исходное положение происходит плавно, без ударов, и обеспечивается его высокое быстродействие.

Применение гидродемпферов такой конструкции значительно улучшает условия их работы и снижает гидроудары и динамические нагрузки на гидродемпфер и оборудование, особенно тяжелонагруженное, благодаря чему существенно повышается надежность гидродемпфера и связанного с ним оборудования. Например, при использовании гидродемпферов на петледержателях стана "2000" горячей прокатки полосы исключаются поломки и остаточные деформации рычагов петледержателей, что обеспечивает стабильность натяжения полосы и повышение качества выпускаемого проката.

Гидродемпфер обладает высокой герметичностью, что обеспечивает его высокую работоспособность в пылезагрязненной атмосфере металлургического и других подобных производств. Можно назвать целый ряд применений гидродемпферов, в которых они наиболее эффективны - в большегрузных автомобилях, в приемных бункерах аглодоменного и коксового производств, в качестве элементов опорных узлов рольгангов прокатных станов и других.

Таким образом, применение гидродемпферов предлагаемой конструкции обеспечивает достижение поставленной цели изобретения.