пневмогидравлический амортизатор

Формула изобретения

Пневмогидравлический амортизатор, состоящий из цилиндра, штока, плунжера, подвижной и неподвижной букс, гидравлических уплотнений, газовой и гидравлической камер, профилированной иглы, отличающийся тем, что он оснащен оптимизирующим гидравлическим регулятором двухстороннего действия, состоящим из внутренней втулки с отверстиями, которая неподвижно закреплена на стенке, разделяющей две полости в гидравлической камере и связанной с плунжером пневмогидравлического амортизатора, соединенным с цилиндром пневмогидравлического амортизатора, на которую одета с возможностью перемещения относительно внутренней втулки внешняя втулка с отверстиями, причем обе втулки соединены между собой многозаходной резьбой с углом подъема витков больше угла трения и они соединены также упругим элементом, а профилированная игла, соединенная со штоком пневмогидравлического амортизатора, входит в отверстие во внешней втулке оптимизирующего гидравлического регулятора двухстороннего действия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пневмогидравлическим амортизаторам шасси транспортных средств, в частности посадочных устройств самолетов и вертолетов.

Известные пневмогидравлические амортизаторы имеют цилиндр, шток, плунжер с поршнем, газовую и гидравлическую камеры, подвижную и неподвижную буксы с гидравлическими уплотнениями, отверстия для перетока жидкости, профилированную иглу (ПИ), клапан обратного хода, противоперегрузочный грунтовой клапан (ГК) прямого хода, анероидные устройства, перепускные клапаны (см., например, а.с. №473642 от 19.07.73, патент RU 2043946 от 12.08.92, патент SU 1190112 от 21.11.83, патент RU 2020320 от 29.12.90). Недостатками указанных амортизаторов являются сложность конструкции и невозможность обеспечить в широком диапазоне значений вязкости (или температуры) жидкости в амортизаторе одновременно стабильность таких динамических характеристик, как максимум осевой нагрузки на амортизатор и суммарное время прямого и обратного хода. Это вызвано тем, что при сильном понижении температуры вязкость жидкости увеличивается во много раз, при низких температурах (-50...-60°С) значительно увеличивается сила гидравлического сопротивления внутри амортизатора и существенно изменяются динамические характеристики амортизатора, что вызывает, во-первых, возникновение недопустимо больших динамических нагрузок на конструкцию и, во-вторых, приводит к большому изменению суммарного времени прямого и обратного хода амортизатора. Изменение (уменьшение) вязкости жидкости может произойти также из-за вспенивания жидкости при нескольких последовательных циклах обжатия-разжатия амортизатора, что приводит к изменению характеристик амортизатора.

В качестве прототипа выбран упругий демпфер (см. патент RU 2156899 с приоритетом от 01.07.99), имеющий корпус, газовую и жидкостную камеры, плунжер, профилированное веретено, плавающий поршень, диафрагму с отверстиями, обратный клапан. Недостатками указанного демпфера являются сложность конструкции и то, что он не обеспечивает в широком диапазоне значений вязкости жидкости в амортизаторе одновременно стабильность динамических характеристик на прямом и обратном ходе.

С целью устранения указанных недостатков предлагаемый пневмогидравлический амортизатор (амортизатор) оснащен оптимизирующим гидравлическим регулятором двухстороннего действия (ГРДД), установленным в гидравлической камере.

На фиг.1 показана принципиальная схема предлагаемого амортизатора, на фиг.2 - продольный разрез оптимизирующего гидравлического регулятора двухстороннего действия, а на фиг.3 - разрез втулок ГРДД в трех его рабочих положениях. Амортизатор состоит из цилиндра 1, штока 2, плунжера 3, подвижной буксы 4, неподвижной буксы 5, газовой 6 и гидравлической 7 камер, гидравлических уплотнений 8, профилированной иглы 9 и оптимизирующего гидравлического регулятора двухстороннего действия (ГРДД) 18, состоящего из внутренней втулки 10 с отверстиями 11, неподвижно закрепленной на стенке 16 плунжера 3, разделяющей полости «В» и «Б» в гидравлической камере. На втулку 10 по ходовой посадке с возможностью вращения вокруг и перемещения вдоль ее оси надета внешняя втулка 12 с отверстиями 14. Втулки 10 и 12 соединены многозаходной резьбой 13 с углом подъема витков больше угла трения, при этом отверстия 11 втулки 10 относительно части отверстий 14 втулки 12 сдвинуты против часовой стрелки на угол ₁ и относительно другой части отверстий 14 по часовой стрелке на угол ₂. Торцы втулок 10 и 12 соединены многозаходной пружиной 15. Отверстия 11 втулки 10 и отверстия 14 втулки 12 имеют разные сечения и расположение по окружности и вдоль оси втулок. Площади отверстий рассчитаны так, чтобы при взаимном повороте и осевом перемещении втулок 10 и 12 совпадение отверстий 11 и 14 для жидкости на прямом и обратном ходе амортизатора соответствовало двум разным законам изменения площади проходных отверстий для жидкости от величины и направления угла поворота и осевого перемещения втулки 12. Игла 9 закреплена на штоке 2 и находится внутри отверстия 17 втулки 12 с зазором.

Работа амортизатора происходит следующим образом.

Первый режим - прямой ход амортизатора. Во время обжатия (сокращения длины) амортизатора при взаимном перемещении вдоль оси амортизатора иглы 9 и втулки 12 меняется площадь проходных отверстий для жидкости между иглой 9 и стенкой отверстия 17 в зависимости от хода амортизатора. Определенная заранее зависимость площади этих проходных отверстий дает возможность регулирования гидравлической силы в зависимости от хода амортизатора. При обжатии амортизатора из-за сопротивления перетекающей через отверстия 11 и 14 жидкости возникает разность давлений P ₁ (в полости «В») и Р₂ (в полости «Б») гидравлической камеры. При давлении P₁ большем давления Р₂ создается сила вверх вдоль оси втулки 12. В результате действия этой силы на резьбовое соединение 13 втулок 10 и 12 образуется крутящий момент, который поворачивает втулку 12, например, по часовой стрелке. Указанный момент уравновешивается крутящим моментом от пружины 15. Отверстия 14 частично совпадают с отверстиями 11 и жидкость из полости «В» перетекает в полость «Б». При этом меняется величина площади проходных отверстий для перетока жидкости при изменении перепада давлений в полостях «В» и «Б». Определенная заранее зависимость совпадающей площади отверстий от угла поворота и осевого перемещения втулки 12 дает возможность регулирования гидравлической силы в зависимости от перепада давления в гидравлической камере.

Второй режим - обратный ход амортизатора. На этом режиме происходит разжатие (увеличение длины) амортизатора. При давлении P₁ меньшем давления Р₂ возникает сила, направленная вдоль оси втулок 10 и 12 вниз. Это приводит к вращению втулки 12 в обратном (в отличие от прямого хода амортизатора) направлении, например, против часовой стрелки. Отверстия 14 втулки 12 «открывают» отверстия 11 втулки 10 и жидкость перетекает из полости «Б» в полость «В». При этом действующая на втулку 12 сила изменяется при изменении разности давлений P₁ и Р₂ и обеспечивает необходимое изменение площади проходных отверстий для жидкости на обратном ходе с целью обеспечения оптимальных значений суммарного времени прямого и обратного хода t в широком диапазоне значений вязкости жидкости в амортизаторе.

Возможность изменения площади отверстий для перетока жидкости от хода амортизатора с помощью иглы и изменения площади дополнительных отверстий от перепада давлений в гидравлической камере с помощью ГРДД обеспечивает необходимое оптимальное изменение суммарной площади дросселирующих отверстий как на прямом, так и на обратном ходе амортизатора. Это позволяет значительно уменьшить влияние вязкости жидкости в амортизаторе на динамические характеристики амортизатора.

В результате проведенных численных исследований посадочного удара самолета, имеющего телескопическую стойку шасси с разными амортизаторами, получены сравнительные результаты расчета (см. таблицу) для стойки шасси с амортизаторами, имеющими: а) постоянные отверстия для жидкости (Const); б) профилированную иглу (ПИ); в) грунтовой клапан (ГК) и г) оптимизирующий гидравлический регулятор двухстороннего действия (ГРДД). Результаты соответствуют температурам +60°С, +20°С и -60°С и разным значениям вязкости жидкости в гидравлической камере и зарядным давлениям в газовой камере. Как видно из таблицы, предлагаемая конструкция обеспечивает наибольшую стабильность таких важных характеристик амортизатора, как максимум нагрузки на опору Ру^max и суммарное время прямого и обратного хода t. Изменение величины Ру^max при изменении температуры от +60°С до -60°С составляет всего 0.88% в отличие от других приведенных вариантов конструкции амортизатора (9.54, 23.27 и 29.12%).