ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в качестве элемента демпфирующего колебания в системе подрессоривания (подвески), рулевом управлении и других узлах и механизмах транспортных средств.
Известен гидравлический телескопический однотрубный амортизатор [Патент №404974 от 22.10.1973 г.] включающий цилиндр (корпус), монтажный элемент - проушину, рабочую полость, заполненную жидкостью, поршень, шток с проушиной и уплотнительный элемент между штоком и цилиндром.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Уплотнение штока гидродемпфера» [Патент №79158 от 20.12.2008 г.], который включает корпус, шток, направляющую втулку, упорное кольцо, прижимную гайку, направляющее кольцо. Недостатком данного устройства является сложность и недолговечность конструкции уплотнительного элемента, не позволяющего уменьшить силы трения, возникающие при его работе и приводящие к его ослаблению.
Известные устройства содержат большое количество звеньев, что усложняет конструкцию и увеличивает габаритно-массовые характеристики.
Задачей полезной модели является ослабление поперечной динамической нагрузки на шток амортизатора, тем самым, уменьшая, негативное воздействие на уплотнение штока в корпусе амортизатора и, как следствие, снижаются потери рабочей жидкости, и увеличивается срок его службы.
Данный технический результат достигается тем, что предложен гидравлический амортизатор, состоящий из корпуса, в виде гидроцилиндра с проушиной, в котором размещен поршень со штоком с проушиной и рабочей полостью, заполненной жидкостью. Корпус гидроамортизатора механически соединен с балансиром подвески транспортной машины, колебания которой необходимо демпфировать при ее движении. В зоне соединения корпуса со штоком жестко закреплено разгружающее устройство, состоящее из литого основания-кольца и трех кронштейнов, размещенных под углом 120° относительно друг друга и представляющих собой - две стойки прямоугольного сечения, в центре которых имеются овальные отверстия для установки в них болтов с подшипниками качения, зафиксированных в отверстиях кронштейнов шайбами с обеих сторон, и позволяющих регулировать усилие прижима подшипников к штоку при появлении износа в соединении шток-подшипник.
Сущность предлагаемого устройства пояснена чертежами, где на Фиг. 1 изображена схема гидроамортизатора с разгружающим устройством, на Фиг. 2-3 - чертеж и фото разгружающего устройства и на Фиг. 4 - кинетостатическая модель гидроамортизатора.
Предложенный гидравлический амортизатор для демпфирования колебаний содержит корпус 1, в виде гидроцилиндра с проушиной 2, в котором размещен шток 3, один конец которого соединен с поршнем 4, а другой имеет вид проушины 5. Шток перемещается вдоль его оси в направляющей втулке 6, расположенной в зоне соединения корпуса 1 со штоком 3, рабочая полость гидроцилиндра заполнена жидкостью 7. Шток 3 механически соединен с корпусом транспортной машины с помощью проушины 5. В зоне соединения корпуса 1 со штоком 3 жестко закреплено разгружающее устройство, состоящее из литого основания-кольца 8 и трех кронштейнов, размещенных под углом 120° относительно друг друга и представляющих собой - две стойки прямоугольного сечения 9, в центре которых имеются овальные отверстия, для установки в них болтов 10, позволяющих регулировать усилие, натяга подшипников 11 к штоку 3 с помощью прижимных гаек 12 при появлении износа в соединении шток 3 - подшипник 11. Подшипники 11 зафиксированы в отверстиях кронштейнов уплотнительными шайбами 13.
Гидравлический амортизатор работает следующим образом.
При движении транспортного средства по дороге с препятствиями, корпус гидроамортизатора совершает поворотное движение с угловым ускорением и возникает инерционный момент от движения амортизатора [Теория механизмов и машин: Учебник для втузов под редакцией К.В. Фролова - Москва: высшая школа 1987. - 496 с., стр. 194]:
ин
М=-J·ε, где
J - момент инерции амортизатора относительно точки его крепления;
ε - угловое ускорение амортизатора относительно точки его крепления
Этот момент вызывает возникновение кинетостатических реакций [Теория механизмов и машин: Учебник для втузов под редакцией К.В. Фролова - Москва: высшая школа 1987. - 496 с., стр. 254]:
п
ш
ин
R=R=М/h, где
п
R - корпуса 1 с поршнем 4;
ш
R - штока 3 с направляющей втулкой 6:
h - переменное расстояние между поршнем 4 и направляющей втулкой 6 (Фиг. 4).
ш
Для уменьшения кинетостатической реакции R предложено разгружающее устройство, в котором подшипниками 11 создается натяг со штоком амортизатора 3, за счет монтажа их в кронштейнах 9, тем самым исключается вовсе или ослабевает динамическое взаимодействие штока 3 на направляющую втулку 6, вследствие увеличения времени динамической перекладки зазоров, компенсируется износ элементов и обеспечивается их центровка по монтажным осям. Натяг контролируется движением подшипников 11 поперек их осей внутри овального отверстия кронштейнов 9, подшипники закрепляются в необходимом положении прижимными гайками 12 таким образом, чтобы обеспечить плотное прилегание подшипников 11 к штоку 3. Количество подшипников 11, для определенности воспринимаемых или парциальных реакций, целесообразно принять равным трем с симметричной, через 120°, установкой в торцовой плоскости амортизатора 1 (Фиг. 1-2). Радиальное движение подшипников качения обеспечивается эксцентриковым болтовым соединением.
Величину предварительного натяга при монтаже устройства и параметры жесткости подшипника можно рассчитать исходя, например, из рабочего радиального перемещения подшипников 11 в пределах зазоров Δ в соединении шток 3 - направляющая втулка 6 [Балакин П.Д. Динамика машин: Учебное пособие - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. - 320 с., 3, стр. 120]:
, где
P - усилие прижима, H;
уд
C - удельная жесткость в контакте подшипника со штоком;
b - ширина подшипника, м.
Опытные образцы полезной модели были испытаны на специально изготовленном стенде, в состав которого входил кинематический возбудитель сложного движения амортизатора. Испытания показали, что поперечная нагрузка на шток амортизатора с разгружающим устройством значительно меньше в случае, когда применяется амортизатор без него (Фиг. 3).