ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР

Полезная модель относится к транспортной промышленности, а именно, к гидравлическим демпферам рельсового подвижного состава.
Известен гидравлический амортизатор (RU 11510, B60G 11/26, опубл. 16.10.1999) содержащий полый цилиндр, поршень, выполненный зацело со штоком, установленный в цилиндре и разделяющий полость цилиндра на штоковую и поршневую с перепускными отверстиями, ограничительный клапан, включающий корпус, закрепленный на резьбе во внутренней расточке поршня, золотник с головкой и хвостовиком, установленный в корпусе, и пружину с опорной шайбой. Гидравлический амортизатор снабжен устройством управляемого перепуска рабочей жидкости между поршневой и штоковой полостями, которое содержит дополнительный уплотненный поршень, установленный в цилиндрической расточке, выполненной в концевой части штока, и толкатель, расположенный внутри штока между упомянутым поршнем и золотником ограничительного клапана. В верхней части корпуса клапана выполнены диаметрально расположенные направляющие пазы, в которых установлен с возможностью продольного перемещения штифт, жестко связанный с направляющим хвостовиком золотника, а в верхней части упомянутого хвостовика закреплено упорное кольцо и установлена возвратная пружина, взаимодействующая одной опорной поверхностью с упорным кольцом, а другой - с опорной шайбой, причем возможность свободного перемещения золотника относительно опорной шайбы ограничена кольцевым уступом, выполненным на хвостовике. Гидравлическая связь поршневой и штоковой полостей через перепускные отверстия в корпусе клапана, в головке золотника и в поршне штока обеспечена в зонах крайнего верхнего и крайнего нижнего положения золотника.
Недостатком известного гидравлического амортизатора является недостаточная работоспособность, т.к. поршень амортизатора выполнен за одно целое со штоком, при этом у штока и у поршня разные направляющие - для штока направляющей является втулка, для поршня направляющей является внутренняя поверхность корпуса. Вследствие этого, при больших ходах штока возникают перекосы поршня относительно внутренней поверхности корпуса, которые при таком исполнении приводят к задирам этой внутренней поверхности корпуса. Задиры искажают силовую характеристику амортизатора и могут привести к заклиниванию поршня, поэтому амортизатор становится не работоспособным.
Известен гидравлический амортизатор (RU 2042063, 6F 16F 5/00, опубл. 20.08.1995) содержащий корпус в виде цилиндра, поршень со штоком, размещенные в цилиндре с образованием штоковой полости и поршневой полости, компенсационную камеру, сообщенную со штоковой и поршневой полостями каналами через обратные клапаны, при этом штоковая полость сообщена с поршневой полостью каналом через клапан отбоя, а поршневая полость сообщена с компенсационной камерой каналом через клапан сжатия. Клапаны отбоя и сжатия выполнены в виде редукционных клапанов типа "До себя", при этом компенсационная камера выполнена в виде расширительной емкости, газовый объем которой сообщен с атмосферой.
Недостатком известного гидравлического амортизатора является недостаточная работоспособность, т.к. поршень гидравлического амортизатора выполнен за одно целое со штоком, при этом у штока и у поршня разные направляющие - для штока направляющей является втулка, для поршня направляющей является цилиндр. В таком исполнении при больших ходах штока возникают перекосы поршня относительно внутренней поверхности цилиндра, которые приводят к задирам этой поверхности. Задиры искажают силовую характеристику гидравлического амортизатора и могут привести к заклиниванию поршня, вследствие чего гидравлический амортизатор становится не работоспособным.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является принятый за прототип гидравлический демпфер (RU 23415, B60G 13/08, опубл. 20.06.2002) содержащий корпус в виде резервуара, к которому приварен нижний узел крепления, а внутри расположен цилиндр с напрессованным на него впускным клапаном и надетой сверху направляющей, внутри которой расположен шток, к которому на верхнем конце приварена шайба и верхний узел крепления, а на нижнем конце штока закреплен поршень с дроссельным узлом и предохранительными клапанами, каждый узел крепления содержит проушину, во внутреннее отверстие которой впрессована упругая втулка, надетая на цилиндрическую втулку, внутреннее отверстие проушины выполнено в виде двух совмещенных вершинами симметричных усеченных конусов, причем радиальное сечение упругой втулки по наружному контуру до запрессовки в проушину с каждой из внешних верхней или нижней сторон выполнено в виде двух симметричных выпуклостей и впадины между ними, а по внутреннему контуру и с боковых сторон - в виде двух взаимоперпендикулярных пар параллельных линий.
Недостатком известного гидравлического демпфера является недостаточная работоспособность, т.к. его поршень жестко прикреплен к штоку болтом, при этом у штока и у поршня разные направляющие - для штока направляющей является направляющая втулка, для поршня направляющей является цилиндр. При больших ходах штока в силу неточностей при изготовлении и монтаже возникают перекосы поршня и цилиндра, которые приводят к задирам внутренней поверхности цилиндра. Задиры искажают силовую характеристику гидравлического демпфера и могут привести к заклиниванию поршня, вследствие чего гидравлический демпфер станет не работоспособным.
Задачей настоящей полезной модели является повышение работоспособности гидравлического демпфера транспортного средства путем исключения возможности образования задиров и заклинивания поршня.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен гидравлический демпфер, содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлены с возможностью перемещения поршень и шток, внутренняя полость цилиндра разделена поршнем на надпоршневую и подпоршневую полости, которые заполнены рабочей жидкостью, кольцевая полость между цилиндром и корпусом заполнена рабочей жидкостью частично, цилиндр снизу закрыт днищем, а сверху закрыт направляющей втулкой, в поршне имеются дроссель сжатия и предохранительный клапан сжатия, в направляющей втулке имеются дроссель растяжения и предохранительный клапан растяжения, при этом шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке, а вся цилиндропоршневая группа деталей зафиксирована в корпусе кольцевой гайкой, корпус и шток снабжены проушинами, в днище смонтирован впускной клапан, при этом дроссель растяжения и предохранительный клапан растяжения соединены через радиальный канал в направляющей втулке с переливной трубкой, выходящей в кольцевую полость. Поршень соединен со штоком через шарнирный подшипник, при этом наружное кольцо шарнирного подшипника закреплено в поршне гайкой, а внутреннее кольцо шарнирного подшипника закреплено гайкой на штоке.
Технический результат - повышение работоспособности гидравлического демпфера путем исключения задиров и заклинивания в соединении поршня с цилиндром. За счет шарнирности соединения штока и поршня через шарнирный подшипник достигается обеспечение нормативной плавности хода подвижного состава.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где представлен вид гидравлического демпфера в разрезе.
На чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпусная;
3 - цилиндр;
4 - поршень;
5 - шток;
6 - наружное кольцо шарнирного подшипника;
7 - гайка поршня;
8 - внутреннее кольцо шарнирного подшипника;
9 - гайка штока;
10 - дроссель сжатия;
11 - предохранительный клапан сжатия;
12 - кольцо поршневое уплотнительное;
13 - днище;
14 - впускной клапан;
15 - направляющая втулка;
16 - дроссель растяжения;
17 - предохранительный клапан растяжения;
18 - канал радиальный;
19 - трубка переливная;
20 - гайка корпуса;
21 - кольцо резиновое;
22 - рабочая жидкость;
23 - манжета штока;
24 - проушина штоковая;
25 - кожух;
26 - кольцо защитное;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - кольцевая полость;
"Г" - подкожуховая полость.
Заявленный гидравлический демпфер содержит корпус 1 с проушиной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, в который с возможностью перемещения вставлен поршень 4 со штоком 5. Поршень со штоком соединены шарнирным подшипником, например типа 25ШМ по ГОСТ 3635-78, наружное кольцо 6 которого закреплено в поршне гайкой 7, а внутреннее кольцо 8 надето на шток до упора в кольцевой бурт и закреплено гайкой 9 штока. В поршне имеется дроссель сжатия 10 и предохранительный клапан сжатия 11. В наружную канавку поршня вставлено уплотнительное кольцо 12. Цилиндр снизу опирается на днище 13 с впускным клапаном 14, а сверху закрыт направляющей втулкой 15. Шток с минимальным зазором пропущен в центральное отверстие направляющей втулки. В направляющей втулке имеется дроссель растяжения 16 и предохранительный клапан растяжения 17, которые имеют входы со стороны внутренней полости цилиндра, а выходы - в несквозной радиальный канал 18 в направляющей втулке. Этот канал соединен с переливной трубкой 19, которая прикреплена к направляющей втулке и имеет выход в кольцевую полость "В". Вся цилиндропоршневая группа закреплена в корпусе гайкой 20 с резиновым кольцом 21. Подпоршневая полость "А" и надпоршневая полость "Б" цилиндра заполнены рабочей жидкостью 22, а кольцевая полость "В" между цилиндром и корпусом заполнена рабочей жидкостью частично. Шток уплотнен манжетой 23 и снабжен проушиной штоковой 24, к которой жестко присоединен кожух 25. На наружной поверхности корпуса имеется круговая канавка, в которую установлено защитное кольцо 26, предохраняющее подкожуховую полость "Г" от попадания в нее абразивных частиц и снега.
Гидравлический демпфер работает следующим образом.
На транспортном средстве гидравлический демпфер прикреплен своими проушинами 2 и 24 к подрессоренным массам подвижного состава. При движении подвижного состава подрессоренные массы транспортного средства совершают колебательные движения, при этом шток 5 с поршнем 4 перемещаются возвратно-поступательно относительно цилиндра 3 и гидравлический демпфер совершает ходы сжатия и растяжения.
В нормативном режиме колебаний подрессоренных масс на ходе сжатия, когда поршень 4 перемещается к днищу 13, повышается давление рабочей жидкости 22 в подпоршневой полости "А". Под давлением рабочая жидкость 22 через дроссель сжатия 10 с сопротивлением перетекает в надпоршневую полость "Б", далее под давлением перетекает через дроссель растяжений 16 в радиальный канал 18 в направляющей втулке 15, далее - в переливную трубку 19 и в кольцевую полость "В". В форсированном режиме колебаний при больших перемещениях поршня 4 относительно цилиндра 3 на ходе сжатия рабочая жидкость 22 из подпоршневой полости "А" проходит в надпоршневая полость "Б" цилиндра 3 еще через предохранительный клапан 12. При прохождении рабочей жидкости 22 через дроссели 10 и 16 и через предохранительный клапан 12 в гидравлическом демпфере реализуются силы вязкого сопротивления, которые на ходе сжатия препятствуют перемещению поршня 4 и, тем самым, ограничивают на этом ходе амплитуды колебаний подрессоренных масс подвижного состава. Вследствие того, что поршень 4 соединен со штоком 5 через наружное 6 и внутреннее 8 кольца шарнирного подшипника, то и в форсированном режиме колебаний, и, особенно, при больших перемещениях поршня 4 на ходах сжатия относительно цилиндра 3 не происходит задиров поршня 4 и цилиндра 3 и исключено заклинивание поршня 4 в цилиндре 3. Это обеспечивает работоспособность гидравлического демпфера при всех режимах перемещения поршня 4, в том числе при больших перемещениях, например, как у продольных демпферов типа ДВЛ по ГОСТ Р 52279-2004.
В нормативном режиме колебаний подрессоренных масс на ходе растяжения, когда шток 5 с поршнем 4 перемещаются к направляющей 9, повышается давление рабочей жидкости 22 в надпоршневой полости "Б". Рабочая жидкость 22 под давлением из надпоршневой полости "Б" перетекает через дроссель 16 в радиальный канал 18 в направляющей втулке 15, далее - в переливную трубку 19 и в кольцевую полость "В". Одновременно понижается давление в подпоршневой полости "А" и перепадом давлений в этой полости и в кольцевой полости "В" открывается впускной клапан 14 в днище 13 и рабочая жидкость 22 через этот клапан из кольцевой полости "В" перетекает в подпоршневую полость "А" и заполняет ее для эффективного функционирования гидравлического демпфера на следующем ходе сжатия. В форсированном режиме колебаний при больших перемещениях поршня 4 относительно цилиндра 3 на ходе растяжения рабочая жидкость 22 проходит через предохранительный клапан растяжения 17 одновременно с потоком жидкости 22 через дроссель 16, но в существенно большем объеме и поступает через дроссель 16 в радиальный канал 18 в направляющей втулке 15, далее - в переливную трубку 19 и в кольцевую полость "В". Этим ограничивается сопротивление гидравлического демпфера на ходе растяжения на расчетном уровне. При прохождении рабочей жидкости через дроссель 16 и через предохранительный клапан растяжения 17 в гидравлическом демпфере реализуются силы вязкого сопротивления, которые на ходе растяжения препятствует перемещению поршня 4 и, тем самым, ограничивает на этом ходе амплитуды колебаний подрессоренных масс подвижного состава. Вследствие того, что поршень 4 соединен со штоком 5 через наружное 6 и внутреннее 8 кольца шарнирного подшипника, то и в форсированном режиме колебаний, и, особенно, при больших перемещениях поршня 4 на ходах растяжения относительно цилиндра 3 не происходит задиров поршня 4 и цилиндра 3 и исключено заклинивание поршня 4 в цилиндре 3. Это обеспечивает работоспособность гидравлического демпфера при всех режимах перемещения поршня 4, в том числе при больших перемещениях поршня 4, например, как у продольных демпферов типа ДВЛ по ГОСТ Р 52279-2004. Допускаемые осевые нагрузки на шарнирный подшипник, например типа 2ШМ25 по ГОСТ 3635-78, составляет 4900 кгс, что вполне достаточно для функционирования гидравлического демпфера.
Наибольшее допускаемое значение сил неупругого сопротивления гидравлического демпфера устанавливается из условий прочности присоединительных элементов, условий безопасности движения транспортного средства и обеспечения плавности хода конкретного вагона или локомотива.
Кожух защитный 25 и кольцо защитное 26 предохраняют подкожуховую полость "Г" от абразивных и снежных частиц. Недопущение абразивных частиц защищает поверхность штока 5 и манжеты 23 от преждевременного износа или повреждения, а недопущение снежных частиц устраняет подкожуховое льдообразование. Манжета 23 уплотняет шток 5 против утечек рабочей жидкости 22, резиновое кольцо 21 защищает от утечек рабочей жидкости 22 резьбовое соединение гайки корпуса 22 и корпуса 1.
Предлагаемый гидравлический демпфер может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях, на автомобильном и гусеничном транспорте.