гидравлический демпфер

Формула изобретения

1. Гидравлический демпфер, содержащий рабочий цилиндр, в котором размещен упругий шток с жестко установленным на нем поршнем и на одном торце его выполнены радиальные ребра и выступы, имеющие изогнутые под прямым углом к оси поршня каналы, отличающийся тем, что второй торец поршня также снабжен подобными радиальными ребрами и выступами с изогнутыми под прямым углом к оси поршня каналами, но направленными в противоположную сторону к имеющимся на первом торце поршня, а сам поршень состоит из двух частей, каждая из которых жестко закреплена на раздельных штоках, установленных подвижно друг в друге, и один из них пустотелый, а другой сплошного круглого сечения, причем в зоне сопряжения каналов частей поршня на одной из них выполнены дугообразной формы углубления.

2. Гидравлический демпфер по п.1, отличающийся тем, что пустотелый шток поршня имеет крутильную жесткость меньшую, чем другой, выполненный сплошного круглого сечения.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях различной транспортной техники.

Известен гидравлический демпфер (см. книгу Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. - М.: Машиностроение, 1969. - стр. 8, рис.4). Такой демпфер состоит из резервуара, в котором подвижно в вертикальной плоскости размещен шток с поршнем. Сам поршень снабжен рядом деталей, в том числе пружинами и клапанами, которые в процессе хода поршня подвержены значительным нагрузкам при давлениях от 15 до 30 МПа, что существенно сказывается на их надежности и прочности. В то же время не все детали амортизатора участвуют в рассеянии энергии при его работе, а сложность его конструкции повышает стоимость, что экономически неэффективно.

Известен также гидравлический демпфер по а.с. СССР №1084508 от 8.12.1983 г. Такой демпфер в сравнении с предыдущим имеет более простую конструкцию, а его шток, находящийся периодически под воздействием крутящего момента, создаваемого потоком жидкости, позволяет поглощать часть механической энергии, и тем самым его эксплуатация более эффективна. Однако существенным недостатком его является невозможность использования закрутки штока при отдаче демпфера и, самое главное, его конструкция не позволяет подобрать рациональные параметры усилий при его прямом и обратном ходе.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение его эффективности за счет возможного рассеяния энергии сжатия и растяжения демпфера при кручении двух штоков его, обладающих различной крутильной жесткостью.

Поставленная цель достигается тем, что второй торец поршня также снабжен подобными радиальными ребрами и выступами с изогнутыми под прямым углом к оси поршня каналами, но направленными в противоположную сторону к имеющимся на первом торце поршня, а сам поршень состоит из двух частей, каждая из которых жестко закреплена на раздельных штоках, установленных подвижно друг в друге, и один из них - пустотелый, а другой - сплошного круглого сечения, причем в зоне сопряжения каналов частей поршня на одном из них выполнены дугообразной формы углубления.

На фиг.1 показан продольный разрез демпфера; на фиг.2 - вид по стрелке А в сечении по В-В; на фиг.3 - сечение по С-С фиг.1 и на фиг.4 - так же продольный разрез демпфера, но с показом вырыва по сечению Д-Д (фиг.2)

Гидравлический демпфер состоит из резервуара 1, который шарнирно закреплен на неподрессоренной части шасси транспортного средства (на чертеже крепление не показано), а внутри него расположен поршень, состоящий из верхней части 2 и нижней части 3. Верхняя часть 2 поршня при помощи шпонки 4 соединена с полым штоком 5, а нижняя часть 3 - с помощью шпонки 6 со штоком 7 круглого сплошного сечения. Штоки 5 и 7 с помощью стопоров 8 и 9 зафиксированы относительно частей 2 и 3 поршня и они оба шарнирно закреплены на подрессоренной части транспортного средства (на чертежах это крепление не показано). На верхней части 2 поршня выполнены радиальные ребра 10 и выступы 11, причем последние снабжены каналами 12 и на нижней части 3 поршня также выполнены подобные ребра 13 с выступами 14, в которых имеются каналы 15, и направление их является обратным относительно каналов 12. Каналы 15 сопряжены с углублениями 16 дугообразной формы, которые расположены на поверхности нижней части 3 поршня. Полости резервуара 1 заполнены рабочей жидкостью 17.

Работает гидравлический демпфер следующим образом. При движении транспортного средства и преодолении неровности его колесом (не показаны) резервуар 1 перемещается по стрелке Д (см. фиг.1 и 3), создавая тем самым гидравлическое давление рабочей жидкости под нижней частью 3 поршня. Это обеспечивает протекание рабочей жидкости 17 через каналы 15 в каналы 12, причем последняя на выходе из канала 12 взаимодействует с радиальными ребрами 10, что связано с образованием крутящего момента на верхней части 2 поршня, а так как он жестко закреплен на полом штоке 5, то последний подвергается упругому закручиванию по стрелке Е (см. фиг.2), гася тем самым энергию удара, получаемую колесом от преодоления неровности. При таком угловом повороте часть энергии гасится за счет сил трения, возникающих между поверхностями верхней части 2 поршня и резервуаром 1. При отдаче гидравлического демпфера должно реализоваться большее сопротивление демпфера и в этом случае происходит то, что резервуар 1 находится в неподвижном состоянии, а штоки 5 и 7 получают обратное движение относительно стрелки Д. В этом случае рабочая жидкость проходит через каналы 12 и, истекая из каналов 15, взаимодействует с ребрами 13, что способствует возникновению крутящего момента на штоке 7 круглого сплошного сечения, а так как крутильная жесткость его выше, чем у штока 5, то последний закручивается на меньший угол, воспринимая значительную часть энергии, создаваемую таким ходом. При этом за счет поворота нижней части 3 поршня, который закручивается по стрелке G (см. фиг.3), каналы 15 и 12 сместятся друг относительно друга и каналы 15 окажутся частично перекрытыми, так как они окажутся за радиальной кромкой углублений 16 (положение каналов 15 показано на фиг.3 пунктиром). Такое положение каналов 12 относительно каналов 15 позволит создать дополнительные силы сопротивления, создаваемые током рабочей жидкости, а следовательно, демпфирование колебаний в этом направлении хода поршня будет более эффективно. Дальнейшая работа демпфера по гашению колебаний кузова транспортного средства будет происходить аналогично вышеописанному.

Технико-экономическое преимущество предложенной конструкции демпфера в сравнении с конструкцией, описанной в а.с. СССР №1084508, очевидно, так как она решает задачи работы демпфера при прямом и обратном ходе поршня, создавая усилие отдачи большее, чем при сжатии (или прямом ходе). Применение такого демпфера в конструкциях как рельсовых, так и безрельсовых транспортных средств позволит повысить плавность их хода, а также значительно упростить конструкцию в сравнении с демпферами (амортизаторами), используемыми в настоящее время.