гидравлический амортизатор

Формула изобретения

Гидравлический амортизатор состоит из резервуара с рабочим цилиндром, заполненным рабочей жидкостью, внутри которого подвижно расположен поршень с клапанами, жестко закрепленный на штоке, взаимосвязанном с защитным кожухом, отличающийся тем, что рабочий цилиндр и защитный кожух выполнены из диамагнитного материала и последний контактирует своей внутренней круговой поверхностью с ответной поверхностью рабочего цилиндра через ряд тел качения, размещенных подвижно на нем, причем в пространстве между рядами тел качения внутри упомянутого защитного кожуха жестко закреплено кольцо, выполненное из постоянного магнита, взаимодействующее своим магнитным полем через воздушный зазор и стенку рабочего цилиндра с цилиндрической круговой образующей поверхностью магнитно-проводящего поршня амортизатора.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции рельсовых и безрельсовых транспортных средств.

Известен гидравлический амортизатор, широко применяемый в различных конструкциях автомобилей (см. книгу Гидравлические амортизаторы автомобилей Дербаремдикер А.Д., М.: Машиностроение 1969 г.), где на стр.8 рис.4 показан телескопический амортизатор автомобиля ЗИЛ-164. Такой амортизатор состоит из резервуара и защитного кожуха, а также рабочего цилиндра, в котором подвижно установлен поршень со штоком, имеющий ряд перепускных клапанов, пружин и других деталей. Несмотря на эффективность использования таких амортизаторов в практике последние обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что они снабжены узлом, имеющим очень важное значение, но обладающим невысокой надежностью и конструктивной сложностью. Этим узлом является уплотнительный элемент, установленный в верхней части амортизатора между его штоком, резервуаром и рабочим цилиндром. Нарушение уплотнения данного узла сопровождается утечкой рабочей жидкости и тем самым потерей его демпфирующих способностей.

Известна также конструкция гидравлического амортизатора, описанная в книге Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов вузов, обучающихся но специальности «Локомотивостроение» (А.А. Камаев и др. Под редакцией А.А. Камаева-М.: Машиностроение, 1981, 351 с, где на стр.96-96 рис.62 она и представлена.. В целом такой амортизатор (гидравлический гаситель колебаний) по конструкции аналогичен вышеописанному и поэтому недостатки их подобны.

Поэтому, целью предлагаемого изобретения является повышение надежности, упрощение конструкции и повышение эффективности его использования.

Поставленная цель достигается тем, что рабочий цилиндр и защитный кожух выполнены из диамагнитного материала и последний контактирует своей внутренней круговой поверхностью с ответной поверхностью рабочего цилиндра через ряд тел качения, размещенных подвижно на нем, причем в пространстве между рядами тел качения внутри упомянутого защитного кожуха жестко закреплено кольцо, выполненное из постоянного магнита, взаимодействующее своим магнитным полем через воздушный зазор и стенку рабочего цилиндра с цилиндрической круговой образующей поверхностью магнитопроводящего поршня амортизатора.

На фиг.1 показан общий вид гидравлического амортизатора в разрезе, на фиг.2 - его сечение по АА и на фиг.3 - сечение по ВВ.

Гидравлический амортизатор состоит из рабочего цилиндра 1, в котором размещен поршень 2 с клапанами 3 и 4 и рабочая жидкость 5. Рабочий цилиндр 1 подвижно размещен в защитном кожухе 6, снабженном телами качения 7 и магнитным кольцом 8. Рабочий цилиндр 1 имеет пробку 9 и кронштейн 10, а защитный кожух 6 - кронштейн 11.

Работает гидравлический амортизатор следующим образом.

Известно, что гидравлические амортизаторы, например, автомобилей устанавливает таким образом, чтобы защитный кожух своим кронштейном 11 был присоединен шарнирно к кузову автомобиля (на чертежах кузов не показан), а рабочий цилиндр 1 своим кронштейном 10 также шарнирно закреплен на оси колес (ось колес также не показана на чертежах). При движении автомобиля с указанным на фиг.1 гидравлическим амортизатором и его колебаниях, вызванных микро- и макропрофилем дорог, происходит два режима его работы: рабочий ход (сжатие) и отбой. Рассмотрим сначала режим сжатия гидравлического амортизатора, показанного на фиг.1. Так, под действием динамической нагрузки защитный кожух 6 переместится по стрелке С и он своими телами качения 7 начнет контактировать с рабочим цилиндром 1 в режиме их качения, при этом за счет наличия магнитного кольца 8, жестко закрепленного на защитном кожухе 6,и создаваемого им магнитного поля, в этом же направлении переместится и поршень 2. Движение поршня 2 будет происходить с некоторым сопротивлением за счет того, что рабочая жидкость 5 поступит в канал поршня 2 по стрелке Е, откроет клапаны 4 по стрелке F и будет перетекать в надпоршневую полость рабочего цилиндра 1. Следовательно, гидравлический амортизатор сдемпфирует динамическую нагрузку, приложенную к нему от кузова, действующую по стрелке С. После того как динамическая нагрузка, действующая по стрелке С, исчезнет, под действием упругих сил, вызванных деформацией рессорного подвешивания автомобиля (подвеска на чертежах также не показана), происходит режим отбоя гидравлического амортизатора. В этом случае защитый кожух 6 начинает перемещаться не по стрелке С, а в обратном направлении, что проводит к перемещению поршня 2 в этом же направлении также за счет наличия магнитного поля, создаваемого магнитным кольцом 8. При этом под действием давления рабочей жидкости 5 происходит ее ток в направлении стрелок G и открытие клапанов 3 по стрелке К, что способствует протеканию рабочей жидкости в подпоршневую полость поршня 2. Такое движение рабочей жидкости создает условия по демпфированию нагрузки, создаваемой подвеской автомобиля в режиме отбоя амортизатора. Следует отметать, что конструкция предположительного технического решения исключает наличие штока поршня 2, а возможность его поступательного движения обеспечивается за счет наличия магнитной связи между ним и магнитным кольцом 8. Сила взаимодействия между ними определяется известной зависимостью см. книгу Л.С. Косаткин, М.В. Немцов Электротехника. 4-ое, перераб. Изд., 1983 г.

где В - индукция в рабочем зазоре магнитного кольца и поршня;

µ₀ - магнитная проницаемость воздушного зазора;

S - площадь контактных поверхностей магнитного кольца и поршня.

Анализируя записанную формулу видно, что на силу взаимодействия магнитного кольца 8 и поршня 2 существенное влияние оказывает величина В, которая, как известно, для постоянных магнитов не превышает 2 Тл. Однако также известно (см. газету Комсомольская правда от 19.07.02 г. статья «В японцах есть, что-то притягательное»), что в Японии созданы постоянные магниты, с 1 см² площади которых можно получить силу сцепления с металлическими материалами до 900 кг при магнитной индукции гораздо более 2 Тл. Поэтому, используя такие постоянные магниты можно создать в описанном выше гидравлическом амортизаторе значительные по величине силы сопротивления в режимах сжатия и отбоя.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно упрощает конструкцию демпфера и тем самым повышает его эксплуатационную надежность.