ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ
HYDRAULIC OSCILLATION DAMPER

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях различных транспортных средств.
Известен гидравлический гаситель колебаний (гидравлический демпфер), описанный в А.С. СССР №1084508 от 8.12.83 г. Такой гаситель колебаний состоит из рабочего цилиндра, в котором подвижно размещен поршень, жестко закрепленный на упругом штоке круглого сечения. На поршне также жестко установлены радиальные ребра и выступы с каналами. При перемещении поршня рабочая жидкость протекает по каналам поршня и выступа, и ее струя взаимодействует с радиальными ребрами, создавая окружную силу, которая способствует возникновению вращающего момента, воспринимаемого упругим штоком поршня. За счет периодической упругой деформации штока происходит рассеивание энергии, создаваемой поступательным перемещение поршня, и тем самым гашение колебаний кузова транспортного средства. Существенным недостатком такого гасителя является то, что он производит гашение колебаний при рабочем ходе поршня, а при отдаче его гашение колебаний, воспринимаемых штоком, невозможно.
Известен также гидравлический гаситель колебаний (гидравлический демпфер), представленный в патенте RU 2230241, у которого поршень состоит из двух частей и каждая из них жестко закреплена на двух штоках, один из которых выполнен полым с кольцевым сечением, а другой - сплошным круглого сечения, каждая из половин поршня на своей внешней поверхности снабжена радиальными ребрами и примыкающими к ним с зазором выступами, в которых расположены горизонтальные каналы, переходящие в вертикальные. Несмотря на свою эффективность использования и этот демпфер, как и аналог, обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что создаваемые им силы сопротивления не имеют широкой регулировки и не всегда способны обеспечить соответствующую плавность хода транспортного средства.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение демпфирующих характеристик гасителя в широком диапазоне изменения динамических нагрузок.
Поставленная цель достигается тем, что в верхней части поршня, подвижно закрепленного на штоке в его осевом направлении, выполнено углубление цилиндрической формы, взаимодействующее с ответным выступом нижней части поршня, также подвижно размещенного на штоке в подобном направлении и между частями поршня установлена пружина сжатия, при этом нижняя часть поршня снабжена рядом дополнительных вертикальных каналов, имеющих различную длину и диаметр, плавно переходящих в горизонтальные участки, продольные оси которых смещены друг относительно друга по высоте, упомянутой нижней части поршня.
На фиг.1 показана часть гидравлического гасителя колебаний в разрезе, на фиг.2 - верхняя часть поршня с вырывом его и канала и на фиг.3 - нижняя часть поршня в перспективе.
Гидравлический гаситель колебаний состоит из рабочего цилиндра 1, в котором подвижно на штоке 2 в его вертикальной плоскости расположена верхняя часть поршня 3 и нижняя часть поршня 4. Соединение последних со штоком 2 выполнено за счет паза 5, изготовленного на штоке 2, и выступов 6, расположенных на верхней части поршня 3 и нижней части поршня 4. В верхней части поршня 3 и нижней части поршня 4 выполнены вертикальные каналы 7, переходящие в горизонтальные каналы 8 и ребра 9. Между верхней частью поршня 3 и нижней частью поршня 4 установлена пружина сжатия 10, при этом в нижней части поршня 4 выполнены дополнительные вертикальные каналы 11, переходящие в горизонтальные участки 12. Верхняя часть поршня 3 и нижняя часть поршня 4 зафиксированы упором 13, изготовленным на штоке 2, и гайкой 14. Рабочий цилиндр заполнен рабочей жидкостью 15. Верхняя часть поршня 3 снабжена цилиндрической формы углублением 16, а нижняя часть поршня 4 имеет выступ 17.
Работает гидравлический гаситель колебаний следующим образом. При движении, например, безрельсового транспортного средства, на котором в его рессорной подвеске может быть установлен данный гаситель колебаний, и преодолении его колесами микронеровностей дорожного покрытия возможен периодический рабочий ход штока 2 по стрелке А и отдача его по стрелке В. В этом случае амплитуда колебаний штока 2, а следовательно, верхней части поршня 3 и нижней части поршня 4 происходят совместно, не вызывая упругой деформации пружины сжатия 10. При этом рабочая жидкость 15, например, при рабочем ходе, протекает по стрелке С, попадая в дополнительные вертикальные каналы 11, поступая в пространство между верхней частью поршня 3 и нижней частью поршня 4 также по стрелкам С. Далее рабочая жидкость 15, опять таки по стрелкам С, поступает как в вертикальные каналы 7 нижней части поршня 4, так и верхней части поршня 4 и, истекая под давлением из горизонтальных каналов 8, взаимодействует с ребрами 9, создавая вращающий момент на штоке 2, который, упруго деформируясь относительно своей продольной оси симметрии, рассеивает энергию рабочего хода в окружающую среду (работа гасителя в этом режиме движения штока и при отдаче подробно описана в аналоге и прототипе). При движении штока 2 в режиме отдачи по стрелке В ток рабочей жидкости 15 происходит в направлении, обратном стрелке С, и процесс демпфирования аналогичен вышеописанному. Предположим, что неровность дороги оказалась довольно значительной и при наезде колеса безрельсового транспортного средства на нее происходит удар, и тогда нижняя часть поршня 4 под действием давления рабочей жидкости 15 совершит перемещение по стрелке Е, упруго деформирую пружину сжатия 10. Такое движение нижней части поршня 4 будет сопровождаться заходом его выступа 17 в углубление цилиндрической формы 16 верхней части поршня 3, и тогда ток рабочей жидкости 15 по дополнительным вертикальным каналам 11 уменьшится за счет перекрытия их горизонтальных участков 12 стенками выступа 17 и углубления цилиндрической формы 16. А так как дополнительные вертикальные каналы 11 имеют разные диаметры и расположены с определенным шагом друг относительно друга по высоте (см. фиг.3), то гашение указанной нагрузки возрастет, и работа гасителя будет более эффективна. В режиме отдачи гасителя произойдет движение верхней части поршня 4 по стрелке К, что так же как и в предыдущем случае, вызовет упругую деформацию пружины сжатия 10, а вместе с этим перекрытие дополнительных вертикальных каналов 11, и тогда рабочая жидкость не сможет протекать по ним в направлении, обратном стрелкам С, что также повысит сопротивление хода штока и эффективность демпфирования такой динамической ударной нагрузки. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравни с известными конструкциями гидравлических гасителей колебаний очевидно, так как оно позволяет повысить демпфирующие характеристики гасителей, а вместе с этим обеспечить необходимую плавность хода транспортных средств.