КОМБИНИРОВАННЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР

Предлагаемый демпфер относится к средствам виброзащиты и виброизоляции и может быть использован в любой отрасли машиностроения.
Известны устройства для виброзащиты в виде амортизаторов, например, комбинированный пружинно - резиновый амортизатор (см. в кн. "Охрана труда в строительстве". Учебное пособие. Коптев Д. В. и др. Под ред. Д.В.Коптева. М. МЦФЭР. 2007.512 с. рис.11.12. стр.171). В таком устройстве используется сочетание упругих свойств пружины и резинового стержня, каждый из которых имеет свою линейную характеристику упругости: Δ=К*Р, где Δ - величина деформации, Р - внешняя нагрузка, К - коэффициент упругости, разные соответственно для пружины и для резины. Недостатки подобных устройств в том, что они имеют ограниченный диапазон демпфирования и им присущий недостаток - они имеют свойство входить в область резонанса, при совпадении собственных частот колебаний (соответственно, пружины и резины) с частотой внешней нагрузки. Это обусловлено тем, что упругие свойства пружины и резины постоянны.
Аналогические недостатки имеет комбинированный упругий элемент (а.с. №1184987, бюл. №38. 15.10.85) в котором реализована комбинация пружины и сильфона.
Известен гидравлический демпфер (а.с. №538173, бюл. №45. 16.10.78), в котором для гашения колебаний используется гидроцилиндр, заполненный рабочей жидкостью и имеющий несколько полостей. Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие. В этом устройстве, для изменения частотной и амплитудной характеристики демпфера необходима переналадка, связанная с изменением расстояния между внутренними перегородками. При каждой переналадке демпфера, его частотные и амплитудные характеристики будут другими, но так же постоянными.
Переналадка сопряжена с технологическими трудностями и предполагает предварительный частотный анализ внешних возмущающих сил.
Цель предлагаемого устройства - упрощение конструкции и расширение диапазона демпфирования в широком спектре колебаний.
Поставленная цель достигается тем, что гидравлический демпфер, содержащий корпус, заполненный рабочей жидкостью и расположенный в корпусе шток с двумя поршнями, отличающийся тем, что в корпусе над и под поршнями установлены пружины, причем, верхний поршень имеет симметричные отверстия, а нижний снабжен центральным отверстием и выступами имеющими форму усеченного конуса и расположенными под отверстиями верхнего поршня, а между поршнями установлена резиновая втулка.
На фиг.1 представлена схема комбинированного гидравлического демпфера, на фиг.2 - диаграмма работы комбинированного демпфера.
Здесь:
1. Корпус гидроцилиндра,
2. Пружина нижняя,
3. Поршень нижний,
4. Резиновая втулка,
5. Поршень верхний,
6. Шток,
7. Пружинна верхняя,
8. Жидкость.
Предлагаемая полезная модель представляет собой гидроцилиндр, состоящий из корпуса 1, внутри которого находится жидкость 8 и подвижный поршень 5 со штоком 6. Поршень 5 имеет симметричные отверстия Б и над ним установлена верхняя пружина 7. Внутри корпуса 1, под верхним поршнем 5 находится нижний поршень 3, который имеет центральное отверстие и выступы, имеющие форму усеченного конуса и расположенные под отверстиями верхнего поршня 5. Между поршнями 3 и 5 установлена резиновая втулка 4.
Устройство работает следующим образом.
При воздействии внешней силы на шток 6 начинает перемещаться верхний поршень 5 в направлении нижнего поршня 3, который так же перемещается в направлении пружины 2, преодолевая ее упругость. Жидкость 8 из полости, находящейся под нижним поршнем 3, через отверстие В начинает перетекать между поршнем 5 и нижнем поршнем 3. При достижении определенного давления жидкости в полости под нижнем поршнем 3, поршень 3 начинает перемещаться вверх, к поршню 5, деформируя резиновую втулку 4. Конические выступы на нижнем поршне 3 начинают входить в отверстия Б, перекрывая проходные сечения и увеличивая гидравлическое сопротивление. При достижении определенного давления в полости между верхним 5 и нижним 3 поршнями начинает перемещаться поршень 5, преодолевая усилие верхней пружины 7 и внешней силы, воздействующей на шток 6. При прекращении действия внешней силы на шток, процесс взаимодействия сил пружин 2 и 7, упругого действия дополнительного поршня 3 и гидростатических сил жидкости в полостях гидроцилиндра повторяется в обратной последовательности.
Наличие в одном устройстве комбинации нескольких упругих элементов: пружины, резины и гидростатических сил жидкости с переменными характеристиками позволяет осуществлять демпфирование колебаний в широком диапазоне параметров, т.к. пружины гасят вибрации с низкой частотой, резиновая шайба эффективна для высоких частот, а наличие гидроцилиндра с переменными амплитудно-частотными характеристиками позволяет эффективно воспринимать колебания с различными усилиями.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет, без всякой переналадки, осуществлять демпфирование в широком диапазоне колебаний.
Фиг.2. Диаграмма работы комбинированного гидравлического демпфера.
Диаграмма работы демпфера на фиг.2. поясняет характер взаимодействия внешних сил Р и деформации элементов демпфера. Можно выделить 3 характерные зоны работы:
1 зонa: P=f(Soтв. поршн.)
2 зона: Р=f(F резины+S отв. шайбы)
3 зона: Р=f(Sотв. шайбы+F пружины)