ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, преимущественно к амортизаторам ходовых тележек на железнодорожном транспорте для защиты подвижного состава от интенсивных ударно-вибрационных воздействий, повышения ресурса их работы и сохранности рельсовых путей.
Известен гидроамортизатор [1], содержащий цилиндр со штоковой и поршневой крышками, поршень со штоком, установленный внутри цилиндра с образованием штоковой и поршневой рабочих камер, резервуар с рабочей жидкостью, всасывающие клапаны в поршне и поршневой крышке, переливной клапан и дроссельный элемент, соединяющий штоковую камеру с резервуаром через сливную трубку, а также узлы крепления, причем дроссельный элемент выполнен в виде подпружиненного золотникового клапана со шлицами на боковой поверхности, который снабжен управляющим штоком, размещенным в камере управления, которая соединена с резервуаром дренажным каналом, при этом диаметр управляющего штока больше диаметра золотникового клапана.
Недостатком известного гидроамортизатора является то, что работа устройства в горизонтальном положении обеспечивается только в одном определенном положении переливной трубки, а заправка устройства рабочей жидкостью и настройка пружины переливного клапана и дроссельного элемента на различные режимы возможна только после его частичной разборки и замены дросселей.
Известен гидравлический телескопический двухтрубный демпфер подвески транспортного средства [2], включающий резервуар с проушиной, размещенный в нем цилиндр с впускным клапаном, поршень с обратным и разгрузочным клапаном хода растяжения (отбоя) - сжатия и шток с проушиной, проходящий через направляющую и крышку. В направляющей имеется узел настройки на требуемую силу сопротивления, под крышкой размещен фильтр, уплотнительный узел, а в проушины установлены шарнирные подшипники, которые уплотнены композитными (на основе фторопласта) кольцами, установленными на сферу шарнирного подшипника с натягом. Известный гидродемпфер обеспечивает сохранность смазки и защиту подшипника от внешней среды.
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает заполнение и дозаправку рабочей жидкостью, а также регулировку узла настройки на требуемую силу сопротивления без разборки устройства.
Прототипом полезной модели по существу решаемой технической задачи и общих существенных признаков является гидравлический амортизатор транспортного средства [3] (далее гидроамортизатор). Гидроамортизатор содержит корпус со штоковой и торцевой крышками, цилиндр с поршневой крышкой, установленные в корпусе с образованием резервуара, частично заполненного рабочей жидкостью, поршень с полым штоком размещенные в цилиндре с образованием штоковой и поршневой полостей, впускные клапаны, размещенные в поршне и поршневой крышке, подпружиненный переливной
клапан с дроссельными каналами и регулировочной гайкой, размещенные в переливной трубке и соединяющие штоковую полость с резервуаром, причем переливная трубка размещена в полости штока и пропущена, с возможностью осевого перемещения, через центральное отверстие с уплотнением в поршне и неподвижно закреплена одним концом в поршневой крышке.
Недостатки прототипа заключаются в том, что:
- конструкция прототипа не позволяет производить изменение силовой характеристики гидроамортизатора путем регулировки силы поджатия переливного клапана без разборки изделия, что ограничивает область его применения;
- отсутствует возможность заполнять и/или пополнять гидроамортизатор рабочей жидкостью без его разборки;
- конструкция прототипа не обеспечивает реализацию оптимальных параметров гидроамортизатора в связи с отсутствием избыточного газового давления в рабочем объеме изделия.
Решаемой технической задачей полезной модели является повышение уровня силовых и эксплуатационных характеристик гидроамортизатора, технологичности при его сборке, а также удобство регулировки его рабочих характеристик в оптимальном диапазоне для конкретного транспортного средства в процессе эксплуатации и при регламентном техническом осмотре. Решение поставленной задачи достигается тем, что гидравлический амортизатор транспортного средства, содержащий корпус со штоковой и торцевой крышками, цилиндр с поршневой крышкой, установленные в корпусе с образованием резервуара, частично заполненного рабочей жидкостью, поршень с полым штоком, размещенные в цилиндре с образованием штоковой и поршневой полостей, впускные клапаны, размещенные в поршне и поршневой крышке, подпружиненный переливной клапан с дроссельными каналами, регулировочной и контровочной гайками, расположенные в переливной трубке, соединяющие штоковую полость с резервуаром, причем переливная трубка размещена в полости штока и пропущена с возможностью осевого перемещения через центральное отверстие с уплотнением в поршне и закреплена одним концом неподвижно в поршневой крышке, согласно изобретения, оснащен двумя узлами крепления к транспортному средству, один из которых неподвижно закреплен на свободном конце штока, пропущенного сквозь уплотненное центральное отверстие в штоковой крышке корпуса, а другой узел крепления выполнен совмещенным с торцевой крышкой корпуса, при этом каждый из узлов крепления имеет заушину со сквозным цилиндрическим отверстием с размещенными в нем разрезным вкладышем со сферической поверхностью и опорной втулкой с ответной сферической внешней поверхностью, имеющей центральное отверстие для крепления через него, посредством силового пальца, к транспортному средству, причем узел крепления, совмещенный с торцевой крышкой корпуса, имеет сквозное резьбовое отверстие с установленной в нем герметичной пробкой, а ось резьбового отверстия совпадает с осью переливной трубки, при этом в полости закрепленного конца трубки образован упор и резьбовой участок со стороны узла крепления, между которыми размещены опорная шайба, переливной клапан и пружина, а в резьбовом участке размещены регулировочная и контровочная гайки, при этом резьбовое отверстие в узле крепления закрывается герметичной пробкой после регулировки поджатия переливного клапана пружиной и/или заполнения полостей амортизатора рабочей жидкостью. Опорная втулка имеет продольно-профилированную внутреннюю поверхность, обеспечивающую полное прилегание этой поверхности к силовому пальцу при предельной расчетной нагрузке на амортизатор. В узле крепления выполнено резьбовое отверстие с установленным в нем газовым ниппелем для создания в резервуаре заданного избыточного давления воздуха, причем при заполнении амортизатора нормированным количеством рабочей жидкости, резьбовое отверстие без ниппеля используется для стравливания лишнего воздуха. Избыточное давление газа создается введением в резервуар до установки ниппеля растворимой или испаряемой капсулы с легко испаряемым жидким или твердым веществом, превращающимся в газ и не вступающим в химическую реакцию с рабочей жидкостью.
Преимущества предлагаемой полезной модели перед известными аналогами и прототипом заключаются в следующем:
- размещение переливного клапана с дроссельными каналами, опорной шайбы, пружины, регулировочной гайки и контргайки в полости закрепленного конца переливной трубки, а также наличие резьбового отверстия в узле крепления для введения через него спецключа при повороте гаек (при вынутых из узла крепления разрезного вкладыша, опорной втулки и вывернутой герметичной пробки) позволяет без разборки гидроамортизатора провести настройку переливного клапана на требуемую для конкретного типа транспортного средства силовую характеристику и заполнить объем изделия рабочей жидкостью;
- выполненная внутри опорной втулки узла крепления продольно-профилированная выточка, соответствующая максимальному прогибу этой втулки до прямой линии контакта с силовым пальцем при предельной нагрузке, позволяет образовать упругий элемент между источником вибронагрузок и транспортным средством, фильтрующий высокочастотные нагрузки;
- выполнение резьбового отверстия в узле крепления для установки в нем газового ниппеля обеспечивает стравливание при заправке гидроамортизатора рабочей жидкостью воздуха, а также введение через него в резервуар растворимых капсул с заданным объемом сжиженного газа (например, жидкого азота) или твердого легко испаряющегося вещества (например, твердая двуокись углеводорода), которые химически не реагируют с рабочей жидкостью;
- при закрытом газовом ниппеле имеется возможность подкачки через него необходимого количества газа.
Таким образом, изложенные в предлагаемой полезной модели признаки обладают новизной, являются существенными и обеспечивают устройству его промышленную применимость т.к., позволяют:
- упростить технологию сборки, заливки рабочей жидкостью и регулировки рабочих характеристик при его эксплуатации;
- повысить плавность хода и сохранность подвижного состава и рельсовых путей за счет фильтрации высокочастотных нагрузок упругим узлом крепления;
- оптимизировать возможности конструкции устройства за счет создания избыточного давления газа в рабочем объеме.
На чертежах в схематичной форме представлен предлагаемый гидроамортизатор, где на фиг.1 изображен общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1.
На фиг.1 показан гидравлический амортизатор транспортного средства, который содержит корпус 1 со штоковой и торцевой крышками 2 и 3, цилиндр 4 с поршневой крышкой 5, установленные в корпусе 1 с образованием резервуара 6 с рабочей жидкостью, поршень 7 с полым штоком 8, размещенные в цилиндре 4 с образованием штоковой и поршневой полостей 9 и 10, впускные клапаны 11 и 12, размещенные, соответственно, в поршне 7 и поршневой крышке 5. В полости 13 штока 8, которая соединена каналами 14 со штоковой полостью 9, соосно штоку 8 установлена сливная трубка 15, пропущенная с возможностью осевого перемещения через центральное отверстие в поршне 7 и закрепленная в резьбовом отверстии поршневой крышки 5. В полости закрепленного конца переливной трубки 15 размещен узел переливного клапана с дроссельными клапанами и регулировочный узел (см. узел I, фиг.2). На свободном конце штока 8, пропущенного с возможностью осевого перемещения через центральное отверстие в поршневой крышке 2 неподвижно установлен узел крепления 16 к транспортному средству, а другой узел крепления 17 установлен неподвижно на торцевой крышке 3 корпуса 1.
Каждый из узлов крепления 16 и 17 имеет заушину 18 со сквозным отверстием, с размещенным в нем разрезным вкладышем 19 со сферической поверхностью и опорной втулкой 20 с ответной наружной сферической поверхностью и с центральным отверстием для размещения в нем силового пальца 21.
В заушине 18 узла крепления образованы два сквозных цилиндрических отверстия 22 и 23, а в узле 17 и в торцевой крышке 3 - два резьбовых отверстия 24 и 26 для установки в них герметичной пробки 25 и герметичного газового ниппеля 27, соответственно. В торцевой крышке 3 имеется также канал 28, для соединения рабочих камер 6 и 10 через впускной клапан 12.
На фиг.2 изображен узел крепления переливной трубки 15 в поршневой крышке 5 с помощью резьбового соединения 29, уплотнения (не показано) и контргайки 30. В полости трубки 15 образован упор 31 и участок резьбы 32, между которыми размещены упорная шайба 33, переливной клапан 34 с дроссельными каналами 35 и пружина 36, поджатая регулировочной гайкой 37 и контровочной гайкой 38, с образованными в них шлицами 39 и 40, соответственно, для взаимодействия с регулировочным инструментом.
На фиг.3 изображен в сборе узел крепления амортизатора к транспортному средству. Показана заушина 18, опорная втулка 20 выполненная в виде шарнира с размещенным в ее центральном отверстии 41 силовым пальцем 21. Втулка 20 охвачена разрезным вкладышем 19, имеющим сопряженную с втулкой 20 сферическую поверхность 42 и поджатым с двух сторон вкладышами 43, зафиксированными разжимными кольцами 44, установленными в проточках заушины 18. Центральное отверстие 41 имеет продольно-профилированную внутреннюю поверхность 45.
Особенностью предлагаемой конструкции гидроамортизатора является:
- заливка резервуара заданным количеством рабочей жидкости после полной сборки через отверстие 24 (при снятой пробке 25 и вывернутом ниппеле 27 и до установки деталей 19, 20, 43, 44 узла крепления 17), с герметичной установкой после заливки пробки 25.
- введение через ниппельное отверстие 26 хладагента, при нагревании до температуры 20-30°С превращающегося в газ, с последующей герметичной установкой ниппеля 27. При необходимости через него осуществляется подкачка газа, обеспечивающая избыточное газовое давление в резервуаре;
- возможность, при эксплуатации, после извлечения лишь упомянутых деталей узла крепления 17, отвернув пробку 25, произвести регулировку требуемого поджатая пружиной 36 клапана 35 для получения необходимой рабочей характеристики гидроамортизатора, с помощью поворота гайки 39 и контргайки 40 специальным ключом;
- возможность устранения, за счет упругих, прогибающихся при нагрузке, опорных втулок 20, воздействия на транспортное средство и сам гидроамортизатор ударных нагрузок, повышая плавность хода.
В процессе работы гидроамортизатора происходят следующие действия.
При ходе сжатия поршень 7 со штоком 8 опускается, в это время закрывается впускной клапан 12 и рабочая жидкость из поршневой полости 10 свободно перетекает через впускной клапан 11 в штоковую полость 9 и далее по каналам 14 во внутреннюю полость 13 штока 8, откуда нагнетается по сливной трубке 15 через дроссельные каналы 35 клапана 34 в резервуар 6. Усилие на штоке 8 определяется при этом перепадом давления, возникающим на дроссельных каналах 35 и, практически, пропорционально расходу рабочей жидкости.
При ходе растяжения поршень 7 со штоком 8 с закрытым впускным клапаном 11 поднимается и всасывает рабочую жидкость через впускной клапан 12 в поршневую полость 10 из резервуара 6 и одновременно вытесняет рабочую жидкость из штоковой полости 9 по каналам 14 во внутреннюю полость штока 8. Далее по сливной трубке 15 рабочая жидкость проходит через дроссельные каналы 35 клапана 34 в резервуар 6.
Таким образом заявленная конструкция гидравлического амортизатора работает как поршневой насос, перемещая рабочую жидкость в одном направлении через дроссельные каналы 35, обеспечивая стабильную рабочую характеристику.
Приведенные в предлагаемой полезной модели признаки, в совокупности с признаками прототипа, являются существенными и решают поставленную техническую задачу, обеспечивают высокую технологичность при подготовке и обслуживании устройства, повышают надежность и рабочие характеристики при эксплуатации и обеспечивают увеличение ресурса его работы.
В целом, предлагаемая полезная модель обладает новизной, высоким техническим уровнем и промышленной применимостью и, следовательно, по мнению заявителя, может быть защищена патентом РФ.
Заявитель, при необходимости, может предоставить в экспертизу дополнительные материалы по стендовым и ходовым испытаниям устройства.
Источники информации:
1. Гидроамортизатор. Полезная модель №RU 32843, МПК7 F16F 5/00, Опубл. 27.09.2003, Бюл. №27.
2. Гидравлический телескопический двухтрубный демпфер подвески транспортного средства. Полезная модель №RU 76410, МПК F16F 9/18. Опубл. 20.09.2008, Бюл. №26.
3. Полезная модель №RU 44158 U1, МПК7 F16F 5/00 Опубл. 27.02.2005 г. Бюл. №6 (Прототип изобретения).