гидравлический демпфер

Формула изобретения

Гидравлический демпфер, содержащий рабочий цилиндр, в котором размещен шток с установленным на нем поршнем, на одном торце которого выполнены радиальные ребра и выступы, имеющие изогнутые под прямым углом к оси поршня каналы, отличающийся тем, что поршень состоит из двух полуцилиндров, один из которых неподвижно закреплен на штоке, а второй установлен на нем подвижно вдоль его продольной оси и подпружинен относительно него, причем, по крайней мере, пара выступов с каналами, имеющими оси горизонтальных их участков относительно друг друга разновысокими по отношению к торцевой поверхности полуцилиндров, и примыкающая к ним пара ребер отдельно друг от друга размещены на подвижном и неподвижном полуцилиндрах и их стороны, обращенные к горизонтальным каналам выступов, имеют ступенчато повышающиеся и понижающиеся поверхности, обеспечивающие равенство зазоров по высоте между ними и осями горизонтальных участков каналов упомянутых выступов.

Описание изобретения к патенту

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

Известен гидравлический демпфер, показанный и описанный в книге Дербаремдикера А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. - М.: Машиностроение, 1969, с.8, рис.4). Такой амортизатор 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 при работе амортизатора 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 прямом и обратном ходе, а сложность его конструкции повышает стоимость, что в практике изготовления и эксплуатации 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 и его шток поглощает часть энергии, которая возникает из-за углового поворота поршня при его рабочем ходе. Существенным недостатком этого демпфера является то, что гасится только лишь узкий спектр нагрузок по своей абсолютной величине, который ограничен постоянным нерегулируемым размером сечений каналов, и, следовательно, широкий диапазон динамических нагрузок, создаваемых резким изменением скорости перемещения штока при движении транспортного средства, не может быть демпфирован.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности гашения колебаний транспортных средств за счет возможности демпфера автоматически приспосабливаться к резко изменяющимся динамическим нагрузкам, регулируя свою силу сопротивления в зависимости от изменения скорости движения штока.

Поставленная цель достигается тем, что поршень состоит из двух полуцилиндров, один из которых неподвижно закреплен на штоке, а второй установлен на нем подвижно вдоль его продольной оси и подпружинен относительно него, причем, по крайней мере, пара выступов с каналами, имеющими оси горизонтальных их участков относительно друг друга разновысокими по отношению к торцевой поверхности полуцилиндров, и примыкающая к ним пара ребер, отдельно друг от друга размещены на подвижном и неподвижном полуцилиндрах и их стороны, обращенные к горизонтальным каналам выступов, имеют ступенчато повышающиеся и понижающиеся поверхности, обеспечивающие равенство зазоров по высоте между ними и осями горизонтальных участков каналов упомянутых выступов.

На чертежах фиг.1 показано продольное сечение демпфера без элементов крепления его на транспортном средстве; на фиг.2 - его разрез по А-А; на фиг.3 и 4 - части сечений, выполненных по поршню по В-В и С-С.

Гидравлический демпфер состоит из резервуара 1, внутри которого расположены полуцилиндры 2 и 3, образующие собой поршень. Полуцилиндр 2 при помощи шпонки 4 жестко закреплен на штоке 5, а полуцилиндр 3 расположен на штоке 5 подвижно при помощи скользящей шпонки 6. На штоке 5 выполнен упор 7 и между ним и полуцилиндрами 2 и 3 размещена пружина сжатия 8. На верхних торцевых поверхностях полуцилиндров 2 и 3 расположены выступы 9, снабженные вертикальными 10 и горизонтальными 11 каналами, и ребра 12, причем два ребра 12, установленных на границе контакта двух полуцилиндров 2 и 3, имеют ступенчатую поверхность 13, а два других - плоские поверхности. В то же время горизонтальные каналы 11 выступов 9, расположенных у границы соприкосновения полуцилиндров 2 и 3, смещены в вертикальной плоскости относительно друг друга и имеют разноудаленные свои оси от торцевых поверхностей полуцилиндров 2 и 3, а у двух других выступов 9 горизонтальные оси каналов 11 находятся на одной линии. Резервуар 1 заполнен рабочей жидкостью 14. Работает гидравлический демпфер следующим образом. В случае воздействия динамической нагрузки на колесо транспортного средства (не показаны), резервуар 1 перемещается по стрелке D (фиг.1) и находящаяся в нем рабочая жидкость 14 поступает по стрелкам Е в вертикальные каналы 10, а затем и в горизонтальные каналы 11. Истекая из последних, рабочая жидкость 14 взаимодействует с ребрами 12, создавая тем самым угловой поворот совместно двух полуцилиндров 2 и 3 относительно вертикальной оси штока 5, а так как последние с помощью шпонок 4 и 6 соединены со штоком 5, то и он упруго закручивается создаваемым моментом М_кр, демпфируя таким образом такое силовое воздействие. Как только действие нагрузки по стрелке D прекратится, то шток 5 возвращается под действием сил упругости в первоначальное положение совместно с полуцилиндрами 2 и 3 и рабочая жидкость 14 при обратном ходе резервуара протекает в направлении, обратном стрелкам Е. Если же действие динамической нагрузки происходит со значительной скоростью и ее величина также значительно превышает заранее запроектированную среднестатистическую величину, то так же, как и в первом случае рабочая жидкость 14 протекает по стрелкам Е, но и одновременно по стрелке G перемещает полуцилиндр 3, который сжимает пружину сжатия 8 и совместно с самим собой перемещает с одной стороны выступ 9 по стрелке G (фиг.3) относительно ребра 12 полуцилиндра 2 и его же ребра 12 в том же направлении относительно выступа 9, установленного также на полуцилиндре 2 (фиг.4). А так как ребра 12 имеют ступенчатую поверхность, то зазор между выступами 9 и ребрами 12 резко сокращается, что создает сопротивление истечению рабочей жидкости 14 из горизонтальных каналов 11, а следовательно, увеличивает крутящий момент на штоке 5, который, закручиваясь на еще больший угол, демпфирует и такие нагрузки. После исчезновения нагрузки под действием пружины 8 полуцилиндр 3 возвращается в исходное положение как это показано на фиг.1. В дальнейшем процесс повторяется с разной интенсивностью закрутки штока 5 относительно своей продольной оси. Следовательно, полуцилиндр 3 выполняет роль автомата, который не реагирует на незначительные скорости перемещения резервуара 1 по стрелке G за счет подбора соответствующей жесткости пружины 8, но как только скорость резервуара 1 по стрелке G возрастет, то жесткости пружины 8 будет недостаточно, и она, упруго демпфируясь, позволяет перемещаться полуцилиндру 3, и тем самым изменять зазор между выступами 9 и ребрами 12, расположенными в зоне контакта полуцилиндров 2 и 3, что и обеспечивает создание больших сил сопротивления движению резервуара 1 относительно штока 5.