ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР ВИЛЯНИЯ ТЕЛЕЖКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно к гидравлическим демпферам (гасителям колебаний, амортизаторам) виляния тележек рельсового подвижного состава. Эти демпферы установлены продольно относительно продольных балок рам тележек «в боковом положении», когда оси их проушин и вставленных в проушины элементов деталей находятся в вертикальном положении.
Известен гидравлический амортизатор (RU 78539 F16F 5/00 опубл. 27.11.2008), содержащий резервуар для рабочей жидкости, рабочий цилиндр с закрепленным на штоке поршнем с клапанами отбоя и перепускным, направляющую с расположенной в верхней части манжетой, гайку, клапан сжатия в донной части, отличающийся тем, что он снабжен расположенной на направляющей цилиндрической обоймой с кольцевым выступом в нижней части и плоской поверхностью с противоположной стороны, на которой размещены опирающийся на выступ упругий уплотнительный элемент и контактирующая с ним торцевой поверхностью втулка, другая торцевая поверхность которой соприкасается с торцом гайки. Внутренняя поверхность проушины гидравлического амортизатора выполнена седлообразной формы и в нее вставлен упругий элемент в виде резиновой втулки.
Недостатком известного гидравлического амортизатора является недостаточная работоспособность вследствие малой надежности узла крепления, так как упругий уплотнительный элемент, вставленный в проушину, ничем не закреплен в ней. В процессе движения транспортного средства подрессоренные массы совершают колебательные перемещения, при этом проушина амортизатора и вставленный в нее упругий уплотнительный элемент испытывают нагрузку по оси амортизатора и различные пространственные воздействия. Пространственные воздействия перекашивают амортизатор и смещают проушины относительно упругого уплотнительного элемента, тем самым, существенно снижают работоспособность гидравлического амортизатора. Седлообразные формы поверхностей проушин в транспортных условиях не исключают осевого смещения проушины относительно упругого уплотнительного элемента. Особенно снижается надежность соединения упругого уплотнительного элемента и проушины амортизатора при установке амортизатора продольно «в боковом положении», когда ось проушины и элементов проушины находятся в вертикальном положении. В этом случае при движении транспортного средства упругий уплотнительный элемент в проушине гидравлического амортизатора дополнительно к пространственным воздействиям испытывает статические инерционные нагрузки от массы самого амортизатора. Поскольку упругий уплотнительный элемент ничем не закреплен относительно проушины, то проушина при этом будет смещаться относительно упругого уплотнительного элемента, в соединении проушины с упругим уплотнительным элементом образуется люфт, что приведет к потере работоспособности гидравлического амортизатора. В известном гидравлическом амортизаторе отсутствует элемент, которым проушина прикрепляется к подрессоренным частям транспортного средства.
Известен гидравлический гаситель колебаний транспортного средства (RU 41287 B61F 5/10, F16F 5/00 опубл. 20.10.2004), включающий шарнирные узлы крепления, расположенные в головке (проушине), отличающийся тем, что узлы крепления выполнены в виде шаровых пластикометаллических шарниров, содержащих внешнюю и внутреннюю втулки со сферической поверхностью контакта, одна из которых выполнена из износостойкой композиционной пластмассы. Внутренняя или внешняя втулка выполнена из полиамидного пластика, армированного - наполненного стекловолокном.
Недостатком известного технического решения является недостаточная работоспособность вследствие малой надежности узлов крепления гидравлического гасителя колебаний транспортного средства при установке его «в боковом положении» продольно на тележке для гашения виляния тележки, когда оси проушин и вставленных в них втулок находятся в вертикальном положении. "Боковое положение" гидравлических демпферов виляния обусловлено габаритными требованиями к тележке. Так как внешняя втулка ничем не закреплена в проушине, то при движении транспортного средства проушина под воздействием пространственных и инерционных сил сместится вниз, тем самым, она существенно снизит работоспособность гасителя колебаний. В известном гидравлическом гасителе колебаний отсутствует элемент, которым головка проушина с вставленными в нее втулками прикрепляется к подрессоренным деталям транспортного средства.
Известен амортизатор гидравлический (RU 39662 F16F 5/00 опубл. 10.08.2004), содержащий резервуар, к которому приварен нижний узел крепления, который содержит проушину, на цилиндрической поверхности которой с натягом установлена упругая втулка, армированная внутренней цилиндрической втулкой, отличающийся тем, что наружная поверхность упругой втулки, до установления с натягом во внутреннее отверстие проушины, выполнена в виде двух, равных по высоте усеченных конусов, совмещенных основаниями торцами цилиндра, имеющих общую ось, и равные наружные диаметры у основания конуса и цилиндра, причем наружный диаметр у вершины усеченного конуса и внутренний диаметр цилиндрической проушины равны, а отношение высоты усеченного конуса к высоте цилиндра составляет 0,7-0,8, что отношение наружного диаметра цилиндрической части упругой втулки к внутреннему диаметру цилиндрической проушины составляет 1,08-1,11, причем цилиндрическая внутренняя втулка завулканизирована в упругую втулку, имеющие общую ось. Упругая втулка выполнена из резиновой смеси. Цилиндрическая внутренняя втулка выполнена стальной методом порошковой металлургии.
Недостатком известного технического решения является недостаточная работоспособность вследствие малой надежности крепления амортизатора при установке на тележке «в боковом положении» продольно для гашения виляния тележки. В этом случае оси проушин и вставленных в них втулок находятся в вертикальном положении. При движении транспортного средства проушины дополнительно к пространственным воздействиям испытывают инерционные нагрузки от вибрации массы самого гасителя колебаний. Поскольку упругая втулка ничем, кроме натяга, не закреплена относительно проушины, то проушина при этом будет смещаться относительно упругой втулки, что приведет к потере работоспособности амортизатора. В известном амортизаторе гидравлическом отсутствует элемент, которым проушина с вставленными в нее втулками прикрепляется к подрессоренным частям транспортного средства.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является 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. Отношение объема упругой втулки к объему кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью проушины, внешней поверхностью цилиндрической втулки и внешними боковыми образующими проушины, составляет не менее 1,2. Радиус впадины сечения упругой втулки больше радиуса выпуклости. Упругая втулка выполнена из резины. Проушина и цилиндрическая втулка выполнены металлическими.
Недостатком известного технического решения является недостаточная работоспособность вследствие малой надежности крепления гидравлического демпфера при установке «в боковом положении» продольно относительно продольных балок рам тележек современных вагонов, локомотивов для гашения виляния тележки. В этом случае оси проушин и вставленных в них втулок находятся в вертикальном положении. Такие гидравлические демпферы в ГОСТ Р 52279-2004 «Демпферы гидравлические рельсового подвижного состава» обозначены как тип ДВЛ. "Боковое положение" гидравлических демпферов виляния обусловлено габаритными требованиями к тележке. При движении транспортного средства проушины дополнительно к пространственным воздействиям испытывают инерционные нагрузки от вибрации самого демпфера. Поскольку упругая резиновая втулка ничем, кроме натяга, не закреплена относительно проушины, а цилиндрическая металлическая втулка ничем, кроме натяга, не закреплена в резиновой втулке, то проушина демпфера под воздействием пространственных и инерционных нагрузок будет смещаться вниз относительно резиновой втулки, а резиновая втулка будет смещаться относительно цилиндрической металлической втулки, что создаст ослабление узла крепления, образование люфта и приведет к потере работоспособности демпфера. В проушине известного гидравлического демпфера отсутствует элемент, которым проушина с вставленной в нее втулками прикрепляется к тележке транспортного средства
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение работоспособности гидравлического демпфера виляния тележки транспортного средства путем повышения надежности крепления проушин относительно вставленных в них деталей крепления, когда гидравлический демпфер установлен на тележке «в боковом положении» продольно, а оси его проушин и вставленных в них внутренних деталей крепления находятся в вертикальном положении.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен гидравлический демпфер виляния тележки транспортного средства, содержащий корпус и коаксиально размещенный в корпусе цилиндр с днищем, имеющим дроссель, впускной и разгрузочный клапаны, в цилиндре установлен с возможностью перемещения шток с поршнем, имеющим дроссели, надпоршневой и подпоршневой клапаны, компенсационную полость между корпусом и цилиндром, причем надпоршневая и подпоршневая полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью полностью, а компенсационная полость заполнена рабочей жидкостью частично, цилиндр сверху закрыт направляющей втулкой, при этом шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке, вся цилиндро-поршневая группа деталей зафиксирована в корпусе гайкой, на конце штока и корпуса имеются проушины, в которых размещены упругий элемент крепления в виде резиновой втулки и вставленный в нее средней цилиндрической частью жесткий элемент крепления в виде металлической цапфы. Средняя цилиндрическая часть каждой металлической цапфы с одной стороны имеет опорную тарель, на которую оперта резиновая втулка с этой стороны, а каждая проушина с другой стороны имеет кольцевой выступ, которым проушина оперта на резиновую втулку. Концы металлических цапф выполнены плоскими и имеют установочные отверстия.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен вид гидравлического демпфера виляния тележки транспортных средств в разрезе, а на фигуре 2 представлена в сборе проушина гидравлического демпфера виляния тележки, установленного в рабочем "боковом положении".
На фигурах 1 и 2 обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпуса;
3 - цилиндр;
4 - днище;
5 - направляющая втулка;
6 - поршень;
7 - поршневое кольцо;
8 - шток;
9 - отверстия перепускные;
10 - проушина штока;
11 - клапан надпоршневой;
12 - клапан подпоршневой;
13 - болт штоковый;
14 - клапан впускной;
15 - клапан разгрузочный;
16 - гайка;
17 - рабочая жидкость;
18 - манжета;
19 - резиновое кольцо;
20 - кожух;
21 - втулка резиновая в проушине корпуса;
22 - втулка резиновая в проушине штока;
23 - цапфа металлическая в проушине корпуса;
24 - цапфа металлическая в проушине штока;
25 - концы цапф плоские;
26 - отверстия установочные;
27 - тарель;
28 - кольцевые выступы;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - компенсационная полость.
Заявленный гидравлический демпфер виляния тележки транспортного средства содержит корпус 1 с проушиной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, закрытый снизу днищем 4, а сверху - направляющей втулкой 5. В цилиндре с возможностью перемещения вставлен поршень 6 с поршневым кольцом 7 и со штоком 8. В поршне выполнены наклонные отверстия перепускные 9. Шток с возможностью перемещения пропущен в центральном отверстии направляющей втулки и на конце имеет проушину 10. Наклонные перепускные отверстия в поршне перекрыты с обеих сторон поршня клапаном надпоршневым 11 и клапаном подпоршневым 12, прижатыми к поршню с помощью болта штокового 13. Под клапанами в поршне имеются дроссели - калиброванные щели весьма малых размеров. Днище цилиндра снабжено клапанами впускным 14 и разгрузочным 15. Вся цилиндро-поршневая группа в сборе закреплена в корпусе гайкой 16. В демпфер заправлена рабочая жидкость 17, как правило, минеральное масло. Шток демпфера уплотнен манжетой 18, а корпус гасителя уплотнен резиновым кольцом 19. Шток демпфера и манжета защищены от внешнего воздействия кожухом 20, прикрепленным к проушине штока. В днище под клапаном впускным имеется дроссель - калиброванная щель весьма малых размеров. В проушинах корпуса и штока вставлены упругие элементы крепления - резиновые втулки 21, 22, например резиновые, в которые средней частью запрессованы жесткие элементы крепления - цапфы металлические 23, 24. Цапфы металлические в средней части имеют цилиндрическою форму, а по концам 25 выполнены плоскими и имеют отверстия установочные 26 для закрепления болтами или шпильками на подрессоренных деталях тележки транспортного средства. С одной стороны цапф металлических между цилиндрической частью и плоской частью выполнена тарель 27 диаметром большим, чем диаметр средней цилиндрической части цапфы, и на эту тарель оперта резиновая втулка в проушине. Проушина корпуса и проушина штока с другой стороны имеют внутренние кольцевые выступы 28, диаметр которых меньше внутреннего диаметра проушин, и этими кольцевыми выступами проушины оперты на резиновые втулки 21, 22.
Внутренняя часть цилиндра разделена поршнем на полости: поршневую полость "А" и надпоршневую полость "Б". Обе полости полностью заполнены рабочей жидкостью. Кольцевое пространство между наружной поверхностью цилиндра и внутренней поверхностью корпуса образует компенсационную полость, обозначено буквой "В" и заполнено рабочей жидкостью частично.
Заявленный гидравлический демпфер виляния тележек транспортных средств функционирует следующим образом.
В процессе движения транспортного средства при вилянии тележки подрессоренные детали тележки перемещаются между собой и соответственно перемещаются прикрепленные к ним проушины 2 и 10, при этом гидравлический демпфер виляния сжимается или растягивается и пропорционально скорости перемещения развивает силы вязкого трения, ограничивающие виляние тележки на расчетном уровне. На ходе сжатия гидравлического демпфера поршень 6 перемещается в цилиндре 3 к днищу 4, впускной клапан 14 в днище закрыт, рабочая жидкость 17 под воздействием поршня 6 из поршневой полости "А" цилиндра через дроссели в поршне и клапан надпоршневой 11 с сопротивлением перетекает в надпоршневую полость "Б". Часть жидкости, равная объему входящего на ходе сжатия в цилиндр 3 штока 8, через дроссель в днище 4 и клапан разгрузочный 15 поступает в компенсационную полость "В". При прохождении рабочей жидкости через дроссели и клапаны реализуется вязкое трение и гидравлический демпфер развивает силы неупругого сопротивления. Эти силы сопротивления, развиваемые гидравлическим демпфером, через проушины корпуса 2 и штока 10, через вставленные в них резиновые втулки 21, 22 и металлические цапфы 23, 24 передаются к подрессоренным деталям тележки и ограничивают виляние тележки транспортного средства на ходе сжатия демпфера.
На ходе растяжения поршень 6 перемещается в цилиндре 3 к направляющей втулке 5, рабочая жидкость 17 с сопротивлением перетекает через дроссели в поршне 6 и подпоршневой клапан 12 из надпоршневой полости "Б" цилиндра 3 в подпоршневую полость "А". При этом гидравлический демпфер развивает силы неупругого сопротивления, пропорциональные скорости перемещения поршня. Эти силы сопротивления через проушины корпусную 2 и штоковую 10, через вставленные в них упругие резиновые втулки 21, 22 и металлические цапфы 23, 24 передаются на подрессоренные детали тележки и ограничивают виляние тележки транспортного средства на ходе растяжения гидравлического демпфера. При этом на ходе растяжения в подпоршневой полости "А" гидравлического демпфера виляния понижается давление. Под воздействием перепада давлений в полостях "А" и "В" открывается впускной клапан 14 в днище 4 и рабочая жидкость 17 из компенсационной полости "В" поступает в подпоршневую полость "А" и заполняет ее, подготавливая реализацию сил сопротивления на последующем ходе сжатия. Поршневое кольцо 7 уплотняет полости "А" и "Б" цилиндра 3 при перемещении поршня 6. Резиновое кольцо 19 уплотняет резьбу гайки 16, а манжета 18 уплотняет шток 8. Кожух 20 предохраняет шток и манжету от возможных повреждений в эксплуатации.
Силы сопротивления, развиваемые гидравлическим демпфером виляния тележки на ходах сжатия и растяжения, пространственные колебания демпфера виляния и инерционные силы от транспортной вибрации при движении транспортного средства воздействуют на резиновые втулки и металлические цапфы в проушинах демпфера. Поскольку в "боковом положении" оси проушин гидравлического демпфера и деталей, вставленных в проушины, расположены вертикально, то инерционные силы и пространственные воздействия стремятся сместить проушины относительно внутренних деталей.
В заявленном гидравлическом демпфере виляния тележки исключено взаимное смещение проушин, резиновых втулок и металлических цапф. Проушины корпуса 2 и штока 10 не могут сместиться относительно резиновых втулок, поскольку оперты кольцевыми выступами 28 на резиновые втулки 21 и 22, а смещение резиновых втулок относительно металлических цапф невозможно, так как резиновые втулки оперты на тарели 27 металлических цапф 23 и 24. Металлические цапфы через отверстия установочные 26 болтами или шпильками крепятся к подрессоренным деталям тележки, которые перемещаются между собой при вилянии тележки.
В заявленном гидравлическом демпфере виляния тележки отличительными признаками, способствующими повышению работоспособности, являются то, что средняя цилиндрическая часть каждой металлической цапфы с одной стороны имеет опорную тарель, на которую оперта резиновая втулка с этой стороны, а каждая проушина с другой стороны имеет кольцевой выступ, которым проушина оперта на резиновую втулку. Для закрепления гидравлического демпфера виляния на тележке концы металлических цапф выполнены плоскими и имеют установочные отверстия, через которые болтами или шпильками демпферы жестко прикрепляются к подрессоренным деталям тележки, которые перемещаются между собой при вилянии тележки.
Исключение смещения проушин относительно деталей, установленных в проушинах, повышает надежность крепления демпфера виляния тележки транспортного средства, а следовательно, обеспечивает работоспособность демпфера виляния в эксплуатации при установке его на тележке в «боковом положении».
Предлагаемый гидравлический демпфер виляния тележки может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях и вагонах метро, на автомобильных сцепах и гусеничном транспорте.
Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. ГОСТ Р 52279-2004 «Демпферы гидравлические рельсового подвижного состава». 2. Патент на полезную модель RU 78539 F16F 5/00 опубл. 27.11.2008. 3. Патент на полезную модель RU 41287 B61F 5/10, F16F 5/00 опубл. 20.10.2004. 4. Патент на полезную модель RU 39662 F16F 5/00 опубл. 10.08.2004. 5. Патент на полезную модель RU 23415 B60G 13/08 опубл. 20.06.2002.