гидравлический демпфер

Формула изобретения

Гидравлический демпфер, содержащий рабочий цилиндр, в котором подвижно размещен поршень, состоящий из двух частей, жестко закрепленных на полом и сплошном штоках круглого сечения и снабженных на своих поверхностях радиальными ребрами и выступами с изогнутыми под прямым углом к горизонтальной и вертикальной плоскости поршня каналами, отличающийся тем, что поверхности радиальных ребер, обращенных к горизонтальным участкам каналов, выполнены криволинейной формы, а их продольные оси симметрии расположены в нижней части криволинейных поверхностей упомянутых радиальных ребер в месте их примыкания к частям поршня, причем торцевые поверхности выступов также имеют кривизну, адекватную криволинейным поверхностям ребер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции рессорного подвешивания автомобильного и железнодорожного подвижного состава.

Известен гидравлический демпфер, описанный и показанный в а.с. СССР №1084508 от 08.12.83 г. Такой демпфер состоит из рабочего цилиндра, в котором размещен поршень, жестко закрепленный на штоке, выполненном из упругого материала. На поршне жестко закреплены радиальные ребра и выступы с каналами, переходящими из горизонтальной в вертикальную плоскость продольной оси поршня. При перемещении поршня рабочая жидкость взаимодействует с поверхностью радиальных ребер и возникающий при этом крутящий момент упруго воспринимается штоком демпфера, что способствует поглощению части механической энергии, воспринимаемой демпфером при колебания кузовов транспортных средств. Однако существенным недостатком такого демпфера является невозможность использования закрутки штока при его отдаче и не позволяет тем самым подобрать рациональные параметры по подбору сил сопротивления при прямом и обратном ходе поршня.

Известен также гидравлический демпфер, описанный в патенте RU 2230241, у которого поршень состоит из двух частей и каждая из них жестко закреплена на штоках, размещенных один в другом и имеющих кольцевое и сплошное круглое сечение. При этом каждая из половин поршня снабжена на своей поверхности радиальными ребрами и выступами с изогнутыми под прямым углом к оси поршня каналами. Несмотря на свою эффективность использования и такой демпфер обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что крутящий момент, возникающий на пустотелом и сплошном штоках по своей величине недостаточен ввиду того, что истекающий из каналов поток рабочей жидкости ударяется в плоскую стенку радиальных ребер и поэтому часть энергии бесполезно расходуется на образование вихревых потоков и разбрасывания ее частиц в сторону.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение величины крутящего момента, возникающего на штоках демпфера, а следовательно, и получение более качественных характеристик демпфирования колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что поверхности радиальных ребер, обращенных к горизонтальным участкам каналов, выполнены криволинейной формы, и их продольные оси симметрии расположены в нижней части криволинейных поверхностей упомянутых радиальных ребер в месте их примыкания к частям поршня, причем торцевые поверхности выступов также имеют кривизну адекватную криволинейным поверхностям ребер.

На фиг.1 показан общий вид гидравлического демпфера в разрезе и на фиг.2 - его часть в месте примыкания одного из каналов выступа с радиальным ребром поршня.

Гидравлический демпфер состоит из рабочего цилиндра 1, в котором размещены части поршня, верхняя 2 и нижняя 3. Верхняя часть 2 поршня жестко закреплена на штоке 4, имеющего круглое кольцевое сечение, а нижняя 3 на штоке 5 круглого сплошного сечения. Верхняя часть 2 и нижняя часть 3 поршня снабжены выступами 6, в которых расположены горизонтальные каналы 7, переходящие в вертикальные каналы 8. Торцевые части 9 выступов 6 имеют криволинейную поверхность и с зазором примыкают к радиальным ребрам 10, имеющим адекватную криволинейную поверхность 11, рабочий цилиндр 1 заполнен рабочей жидкостью 12.

Работает гидравлический демпфер следующим образом. При поступательных перемещениях поршня совместно со штоками 4 и 5 рабочая жидкость 12 из надпоршневой или подпоршневой полости поступает сначала в горизонтальные каналы 7 и, проходя через вертикальные 8, взаимодействует с поверхностями 11 радиальных ребер 10, что обеспечивает угловые повороты по стрелке В частей верхней 2 и нижней 3 поршня, а так как они жестко соединены со штоками 4 и 5, то и последние получают угловой поворот, гася тем самым за счет своих упругих свойств поступательные перемещения поршня (о работе гидравлического демпфера, имеющего подобную конструкцию, подробно описано в прототипе, патент RU 2230241). Если в прототипе (RU 2230241) радиальные ребра 10 имеют плоские поверхности, на которые действует струя рабочей жидкости 12, истекающая из горизонтального канала 7 по стрелке А, то усилие N, создаваемое потоком рабочей жидкости определится по зависимости (см. книгу Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Учебник для машиностроительных ВУЗов. / Т.М.Башта и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. стр.150, рис.1.116):

N=Q _m·V,

где Q_m - массовый расход жидкости;

V - скорость потока жидкости.

Следовательно, момент Т, создаваемый на штоках, будет один. Если же поверхность 11 радиальных ребер 10 будет иметь криволинейную поверхность наподобие чаши (см. фиг.1 и фиг.2) то усилие N, создаваемое на них, возрастет (см. туже книгу Т.М.Башта) и определяется по формуле

N=2Q_m·V.

Видно, что общее окружное усилие на поршне с учетом n количества радиальных ребер 10 в данном случае составит N=2Q_m·V·n, следовательно, момент Т на штоках 4 и 5 также в сравнении с предыдущим случаем возрастет вдвое. Увеличение момента Т на штоках 4, 5 позволяет получить большие значения их угловых деформаций при их чистом кручении, а это в свою очередь создаст условия по выбору рациональных геометрических характеристик деталей демпфера и дать оценку эффективности демпфирующих способностей гасителя колебаний.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известным очевидно, так как струи рабочей жидкости, взаимодействующие с радиальными ребрами поршня, выполняют вдвое большую работу, чем у прототипа, а это позволит в итоге выбрать наиболее рациональные кинематические и геометрические характеристики гидравлического демпфера.