Гидравлический амортизатор

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР
МПК: F16F9/00
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции гидравлических амортизаторов.
Известен гидравлический амортизатор, содержащий резервуар, с размещенным в резервуаре рабочим цилиндром, который содержит направляющую штока, шток, снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия с каналами.  [Патент № RU2494245 дата приоритета: 03.04.2012 г. дата публикации: 27.09.2013 г. МПК: F16F5/18, F16F5/49].
Известен гидравлический амортизатор, содержащий корпус с размещенным в нём рабочим цилиндром, который содержит направляющую штока, шток, снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия с каналами, дно резервуара. [Патент № RU2120069 дата приоритета: 30.12.1996 г. дата публикации: 10.10.1998 г. МПК: F16F5/48].
В качестве прототипа выбран гидравлический амортизатор, содержащий корпус с размещенным в нём рабочим цилиндром, который содержит направляющую штока, шток, снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия, дно резервуара с каналом, причем канал выполнен таким образом, что проходит от края до края дна резервуара и пересекает его центр. [Патент № RU2075665 дата приоритета: 15.02.2003 г. дата публикации: 20.03.1997 г. МПК: F16F5/00].
Недостаток прототипа заключается в том, что при установке клапана сжатия на дно резервуара, канал, выполненный на поверхности дна резервуара, образует с поверхностью клапана сжатия два выходных калиброванных отверстия с двух сторон конструкции, что обеспечивает работоспособность гидравлического амортизатора только в вертикальном положении. При горизонтальном расположении амортизатора может произойти неравномерное распределение рабочей жидкости на дне резервуара, что приведет к тому, что калиброванные отверстия будут пропускать неравное количество рабочей жидкости, либо пропускать воздух, что может привести к изменению демпфирующих характеристик гидравлического амортизатора или к отказу работы гидравлического амортизатора, при этом форма образованных каналов способствует возникновению процесса кавитации, что негативно сказывается на сроке службы гидравлического амортизатора.
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в расширении области применения гидравлического амортизатора и повышении его надежности.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение работоспособности амортизатора при установке его в горизонтальной плоскости и снижение риска возникновения кавитации в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар, с размещенным в нём рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, снабженный поршнем с дросселирующими элементами, клапан сжатия и дно резервуара. В отличие от прототипа на поверхности дна резервуара выполнено углубление квадратной формы, центр пересечения диагоналей которого находится на расстоянии от центра дна резервуара равном радиусу нижней поверхности клапана сжатия, а края углубления имеют скругления.
Резервуар имеет цилиндрическую форму и изготовлен из металла, выполняет конструкционные и защитные функции. Внутри резервуара располагаются основные конструктивные узлы и элементы, а также рабочая жидкость или газ. Для правильной работы гидравлического амортизатора резервуар должен быть герметичен и не иметь перегибов, обладать прочностью и жесткостью.
Рабочий цилиндр имеет форму, обусловленную формой выбранного поршня гидравлического амортизатора, и может быть изготовлен из металла. В рабочем цилиндре последовательно расположены: направляющая штока, шток, поршень, гайка штока, клапан сжатия. В рабочем цилиндре происходит процесс поглощения колебаний, создаваемых поршнем гидравлического амортизатора, рабочей жидкостью и преобразование их в тепловую энергию. Излишки рабочей жидкости перетекают в резервуар через клапан сжатия, установленный в нижней части рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр расположен внутри резервуара, при этом в верхней части он фиксируется направляющей штока.
Направляющая штока содержит корпус цилиндрической формы, который может быть изготовлен из металла, керамики, или из металлокерамики. В центре корпуса направляющей штока выполнено сквозное осевое отверстие, оснащенное уплотнительными и антифрикционными элементами, в которое установлен шток, поверхность которого образует с поверхностью осевого отверстия подшипник скольжения, выполняющий направляющие функции и обеспечивающий вращательную и возвратно – поступательную подвижность штока, необходимую для работы гидравлического амортизатора. Направляющая штока устанавливается в верхней части резервуара, обеспечивает неподвижность рабочего цилиндра относительно резервуара и герметизирует гидравлический амортизатор.
Шток имеет цилиндрическую форму и представляет собой металлический стержень, покрытый снаружи слоем хрома, уменьшающего силы трения, возникающие между поверхностью штока и поверхностью осевого сквозного отверстия направляющей штока. Длина штока обусловлена конструктивными особенностями крепления к неподрессоренным массам транспортного средства, а также областью применения гидравлического амортизатора.
Поршень имеет преимущественно цилиндрическую форму, его размеры обусловлены конструктивными особенностями и областью применения гидравлического амортизатора Поршень может быть изготовлен из металла или композитных материалов. Поршень имеет сквозное осевое отверстие, в которое вставляется шток, а также содержит концентрические сквозные отверстия, которые играют роль дросселирующих элементов. Часть рабочего цилиндра, находящаяся над поршнем, является надпоршневой, а часть рабочего цилиндра, находящаяся под поршнем, является подпоршневой.  Поршень, прикрепленный к штоку амортизатора совершает возвратно поступательные движения в рабочем цилиндре, а рабочая жидкость, перетекающая через сквозные концентрические отверстия дросселирующей системы поршня, поглощает колебания, создаваемые поршнем, совершая тем самым работу по превращению поступательных движений в тепловую энергию.
Клапан сжатия гидравлического амортизатора содержит корпус, форма которого повторяет форму рабочего цилиндра и может быть выполнен из металла или композитных материалов. Корпус может содержать одно или несколько сквозных отверстий или каналов. Клапан сжатия обеспечивает центрирование рабочего цилиндра в резервуаре гидравлического амортизатора.
Дно резервуара изготовлено методом листовой штамповки из металла, имеет форму тарелки и крепится к резервуару неразъемным способом, например, методом сварки, либо может представлять с резервуаром единый элемент. Дно резервуара обеспечивает герметичность и точку опоры для узлов гидравлического амортизатора, расположенных внутри резервуара. К нижней поверхности дна резервуара могут быть присоединены различными способами элементы, обеспечивающие крепление гидравлического амортизатора к неподрессоренным массам транспортного средства, например, проушина или кронштейн.
Дно резервуара содержит углубление на верхней поверхности, выполненное таким образом, что при установке клапана сжатия с плоской нижней поверхностью образуется один перепускной канал. При использовании амортизатора в горизонтальном положении один канал обеспечивает равномерное перепускание рабочей жидкости, исключая попадание воздуха в канал. В случае когда выполнено два углубления и более, при установке клапана сжатия образуются дополнительные каналы, которые не обеспечивают равномерного перепускания рабочей жидкости, когда амортизатор находится в горизонтальном положении, вследствие попадания воздуха внутрь каналов.
Углубление имеет квадратную форму. Квадратная форма углубления не создает сопротивления и не способствует завихрению рабочей жидкости. В случае выполнения углубления треугольной формы или формы полусферы, возникает риск завихрения рабочей жидкости и возникновения явления кавитации.
Центр пересечения диагоналей углубления находится на расстоянии от центра дна резервуара равному радиусу нижней поверхности клапана сжатия. Углубление выполнено на таком расстоянии от центра дна резервуара, чтобы при установке клапана сжатия, размер перепускного канала, находящегося в полости под клапаном сжатия, был равен размеру перепускного канала, находящегося в полости резервуара, обеспечивая тем самым одинаковое количество перепускаемой рабочей жидкости и не допуская ускорения или замедления ее внутри перепускного канала. В случае когда величина канала, находящегося в полости под рабочим цилиндром, не равна величине канала, находящегося в полости резервуара, будет происходить ускорение и замедление рабочей жидкости внутри перепускного канала, что способствует возникновению и схлапыванию воздушных полостей на выходе из перепускного канала, и может привести к повреждениям дна резервуара или разрушению поверхности перепускного канала.
Края углубления имеют скругления. Углубление имеет скругленные углы нижней и боковых поверхностей, образованные при выполнении углубления методом штамповки или пуклевки, рабочей поверхностью штампа или пуклевочного инструмента. Скругленные края снижают гидравлическое сопротивление рабочей жидкости и обеспечивают плавное перетекание ее через перепускной канал. В случае когда не производится скруглений краев углубления, гидравлическая жидкость, перетекающая через перепускной канал, завихряется, чем способствует возникновению явления кавитации.
Углубление преимущественно производится методом пуклевки, так как расположение углубления на поверхности дна резервуара зависит от геометрических размеров устанавливаемого клапана сжатия. Метод пуклевки обеспечивает быструю переналадку инструмента, в зависимости от требуемых параметров расположения углубления.
Заявляемая полезная модель обладает новыми существенными отличительными признаками:
— дно резервуара содержит углубление на верхней поверхности, выполненное таким образом, что при установке клапана сжатия с плоской нижней поверхностью образуется один перепускной канал. В случае установки гидравлического амортизатора под углом к горизонту, один канал обеспечивает равномерное перепускание рабочей жидкости и исключает попадание внутрь канала воздуха, сохраняя таким образом вязкость рабочей жидкости и не допуская ее перегрева и закипания.
—углубление имеет квадратную форму, центр пересечения диагоналей углубления, находится на расстоянии от центра дна резервуара равному радиусу нижней поверхности клапана сжатия, края имеют скругление. Форма образованного канала обеспечивает наименьшее гидравлическое сопротивление перетекающей через него рабочей жидкости, тем самым снижается риск ее перегрева и закипания, расположение углубления позволяет добиться одинакового размера впускного и выпускного отверстия перепускного канала, что обеспечивает стабильность динамических параметров перетекающей через канал рабочей жидкости, что в свою очередь положительно влияет на стабильность демпфирующих характеристик гидравлического амортизатора, а скругленные грани углубления обеспечивают прямолинейное движение потока рабочей жидкости.
Отличительные признаки, которыми характеризуется заявляемая полезная модель, одновременно позволяют сохранить вязкость рабочей жидкости, не допустить ее перегрева и закипания, обеспечить ее стабильные динамические параметры и прямолинейность направление потока, тем самым обеспечить работоспособность амортизатора при установке его в горизонтальной плоскости и снизить риск возникновения явления кавитации, таким образом расширить область применения гидравлического амортизатора и повысить его надежность.  ,
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 – Общий вид гидравлического амортизатора.
Фиг. 2 – Дно резервуара.
Фиг.3 –Дно резервуара с клапаном сжатия.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар 1 с размещенным в нём рабочим цилиндром 2, содержащим направляющую 3 штока, шток 4, снабженный поршнем 5 с дросселирующими элементами 6, клапан 7 сжатия и дно 8 резервуара. Дно 8 резервуара содержит углубление 9 на верхней поверхности, выполненное таким образом, что при установке клапана 7 сжатия с плоской нижней поверхностью на дно резервуара, образован один перепускной канал 10, при этом углубление имеет квадратную форму, центр пересечения его диагоналей находится на расстоянии от центра дна резервуара равному радиусу нижней поверхности клапана 7 сжатия, а края 11 углубления 9 имеют скругления.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Шток 4 вместе с поршнем 5, при эксплуатации гидравлического амортизатора, совершают возвратно-поступательные движения в рабочем цилиндре 2. При перемещении штока 4 с поршнем 5 вниз (ход сжатия) рабочая жидкость под давлением поршня 5 через дросселирующие элементы 6 перетекает из подпоршневой части в надпоршневую часть рабочего цилиндра 2. Часть объема рабочей жидкости при ходе сжатия перетекает через клапан 7 сжатия в полость резервуара 1.  При движении штока 4 вверх рабочая жидкость под давлением поршня 5 через дросселирующие элементы 6 перетекает из надпоршневой части в подпоршневую, а созданное поршнем 5 разрежение в рабочем цилиндре 2, затягивает через клапан 7 сжатия рабочую жидкость из полости резервуара 1. Таким образом, работа, которую выполняет рабочая жидкость, гасит колебания, возникающие при эксплуатации гидравлического амортизатора.
Рабочая жидкость при ходе сжатия перетекает через клапан 7 сжатия из рабочего цилиндра 2, устремляется в перепускной канал 10 и перетекает в полость резервуара. При ходе отбоя, рабочая жидкость перетекает из полости резервуара 1 через перепускной канал 10 в полость под клапаном сжатия и устремляется через клапан 7 сжатия в рабочий цилиндр 2 гидравлического амортизатора. При этом не наблюдаются завихрения рабочей жидкости способствующих возникновению явления кавитации.