ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно к гидравлическим гасителям колебаний (демпферам) рельсового подвижного состава. Гидравлические гасители колебаний предназначены для ограничения перемещения деталей подвижного состава с упругими связями посредством вязкого трения. Гидравлические гасители колебаний соединены с подрессоренными массами подвижного состава и ограничивают их перемещение при эксплуатационных скоростях движения подвижного состава.
Известен гидравлический гаситель колебаний полезная модель RU 6418 МПК F16F 5/00, опубл. 16.04.98, содержащий корпус с основанием и размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком и имеется днище, опертое на основание, приваренное к нижней цилиндрической части корпуса гасителя. Корпус и шток уплотнены сильфоном - гофрированным резиновым чехлом. Шток пропущен с минимальным зазором в центральное отверстие направляющей, вставленной в цилиндр. В поршне с верхней и нижней фланцевых сторон установлены два напорных клапана, в верхней части днища имеется впускной клапан, а в нижней части днища установлен третий напорный клапан гасителя. Каждый напорный и впускной клапан имеет наружные и внутренние кольцевые бурты посадочных седел, между которыми имеются сквозные отверстия, перекрытые упругими клапанными пластинами с жесткими коническими шайбами, причем в обоих наружных буртах напорных клапанов в поршне и в наружном бурте впускного клапана днища имеются радиальные дроссельные щели. Опорные поверхности буртов выполнены плоскими. Цилиндр полностью, остальные внутренние полости гасителя частично заполнены рабочей жидкостью, как правило, минеральным маслом с низкой температурой застывания.
Корпус гасителя и шток снабжены проушинами, которыми гаситель прикрепляется к подрессоренным массам рельсового подвижного состава. При движении вагонов и локомотивов их подрессоренные массы совершают колебательные движения, при этом шток с поршнем возвратно-поступательно перемещаются относительно цилиндра и продавливают рабочую жидкость через дроссельные отверстия и напорные клапаны в поршне и днище в подпоршевую, надпоршневую полости цилиндра и в рекуперативную камеру. Работоспособность гасителя колебаний в существенной степени зависит от плотности напорных клапанов.
В гидравлическом гасителе колебаний полезная модель RU 6418 МПК F16F 5/00, опубл. 16.04.98, торцевые поверхности наружных кольцевых буртов напорных клапанов выполнены плоскими и на одном уровне по высоте. Из-за этого ухудшается прилегание упругих пластин, что снижает плотность напорных клапанов. Недостатком гидравлического гасителя колебаний полезная модель RU 6418 МПК F16F 5/00, опубл. 16.04.98, является малая работоспособность из-за недостаточной плотности напорных клапанов.
Известен гидравлический амортизатор по патенту RU 2333403 МПК F16F 5/00, опубл. 2007.02.10, содержащий гидроцилиндр, поршень с перепускными отверстиями напорных клапанов, соединяющими поршневую и подпоршневую полости гидроцилиндра, шток, пружину и тарелку напорного клапана с одним или несколькими отверстиями для пропуска масла. Тарелка оперта на внутренний и наружный кольцевые бурты, имеющими одинаковую высоту, а их торцевые поверхности выполнены плоскими, вследствие чего тарелка примыкает к наружному кольцевому бурту без преднатяга, что не обеспечивает плотности напорного клапана, а, значит, не обеспечивает расчетной работоспособности амортизатора.
Известен демпфер вязкого трения по патенту RU 2249734 МПК 7 F16F 5/00, опубл. 2004.04.27, который содержит корпус, перегородку с отверстиями и шток, проходящий через центральное отверстие в перегородке. Отверстия в перегородке, через которые под напором продавливается демпфирующая жидкость, перекрыты гибкой мембраной. Мембрана оперта на плоскую перегородку без преднатяга, что не обеспечивает плотности перекрытия отверстий, а следовательно не может обеспечить требуемую работоспособность демпфера вязкого трения.
Известен амортизатор гидравлический с регулируемой характеристикой по патенту RU 2316685 МПК F16F 942, F16F 5/00, опубл. 2008.02.10, у которого клапанные пластины перекрывают перепускные отверстия напорного клапана под воздействием пружин. Поскольку поверхности поршня лишены буртов и пластины прижимаются к гладкой поверхности поршня без преднатяга, то нет достаточной плотности перекрытия перепускных отверстий напорного клапана и амортизатор не развивает требуемой работоспособности.
Таким образом, недостатком известных гидравлических гасителей колебаний-аналогов является неудовлетворительная работоспособность вследствие неплотности напорных клапанов. Эта неплотность вызвана недостаточным поджатием клапанных пластин к наружным кольцевым буртам поршня и днища и плоской формой опорной поверхности самих буртов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является гидрогаситель транспортный полезная модель RU №17208 7 F16F 5/00, опубл. 26.07.2000, выбранный за прототип, содержащий корпус с основанием, и с размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, пропущенным с минимальным зазором через центральное отверстие направляющей гайкой, вставленной в цилиндр, и имеется днище. Цилиндр в корпусе закреплен направляющей гайкой. Резьбовой частью гайка завинчена в корпус и жестко поджимает цилиндр. Гайка снабжена периферийными отверстиями, соединяющими внутреннюю полость сильфона с рекуперативной полостью между цилиндром и корпусом, при этом сопрягаемые части днища и основания гасителя выполнены шаровой формы для лучшего соответствия при сборке и работе при возможных перекосах. Сверху и снизу поршня выполнены два напорных клапана, в днище - третий напорный клапан и один впускной клапан- на верхней части днища. В поршне между кольцевыми буртами имеются наклонные сквозные отверстия, перекрытые упругими пластинами, которые через жесткие конические шайбы и прижаты поршневым болтом к кольцевым буртам в поршне с двух сторон, а в днище - днищевым болтом к кольцевым буртам нижнего напорного клапана с нижней стороны через коническую жесткую шайбу, при этом оба кольцевых бурта впускного клапана выполнены в одном уровне между собой и к ним конической пружиной под действием фигурной гайки днищевого болта прижат диск впускного клапана. Наружные кольцевые бурты напорных клапанов снизу и сверху поршня и внешний бурт впускного клапана днища снабжены радиальными дроссельными щелями - калиброванными отверстиями. В дроссельном режиме функционирования гасителя до скорости поршня 6…7 см/с, когда подрессоренные детали подвижного состава функционируют в штатном режиме движения подвижного состава, рабочая жидкость под воздействием поршня продавливается только через радиальные дроссельные отверстия и гидравлический гаситель колебаний должен развивать силы вязкого сопротивления, пропорциональные скорости поршня гидравлического гасителя колебаний. Торцевые поверхности наружных кольцевых буртов напорных клапанов выполнены прямыми. При форсированном режиме функционирования гасителя при скорости поршня более 7 см/с давлением рабочей жидкости отгибаются клапанные пластины и открывают проход жидкости через напорный клапан. Из-за того, что внутренний и наружный кольцевые бурты выполнены на одном уровне, а торцевая поверхность наружного бурта выполнена плоской не обеспечивается плотность клапанов, как в дроссельном и клапанном режимах функционирования гасителя колебаний, что снижает его работоспособность.
Недостатком гидравлического гасителя колебаний, принятого прототипом, является малая работоспособность из-за низкой плотности напорных клапанов.
Задачей настоящего технического предложения является создание гидравлического гасителя колебаний повышенной работоспособности путем увеличения плотности напорных клапанов.
Поставленная задача достигается тем, что в гидравлическом гасителе колебаний подвижного состава, содержащем корпус с основанием и размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком и днище, цилиндр полностью, а корпус частично заполнены рабочей жидкостью и уплотнены гофрированном резиновым чехлом, основание корпуса и шток снабжены проушинами, шток пропущен с минимальным зазором через центральное отверстие в направляющей, которая гайкой с периферийными отверстиями прижата к цилиндру, в верхней части днища имеется впускной клапан в виде двух концентрически расположенных в одном уровне кольцевых буртов, между которыми выполнены сквозные впускные отверстия, перекрытые диском, поджатым к кольцевым буртам винтовой пружиной с фигурной гайкой днищевого болта, при этом внешний кольцевой бурт впускного клапана снабжен радиальной дроссельной щелью, а в поршне с двух сторон выполнены напорные клапаны в виде концентрически расположенных наружных и внутренних кольцевых буртов со сквозными наклонными отверстиями между буртами, перекрытыми наборами клапанных упругих пластин, прижатых через жесткие конусные шайбы штоковым болтом, причем наружные кольцевые бурты снабжены радиальными дроссельными щелями, в нижней части днища выполнен третий напорный клапан в виде двух концентрически расположенных кольцевых буртов, между которыми имеются выпускные отверстия, перекрытые набором клапанных упругих пластин, поджатых к кольцевым буртам этого клапана через жесткую коническую шайбу днищевым болтом, отличающийся тем, что наружные кольцевые бурты всех трех напорных клапанов выполнены выше, чем внутренние кольцевые бурты, при этом торцевые поверхности этих буртов выполнены конусными.
Предлагаемый гаситель имеет следующие конструктивные отличия:
- наружные кольцевые бурты напорных клапанов выполнены выше внутренних кольцевых буртов;
- торцевые поверхности наружных кольцевых буртов напорных клапанов выполнены конусными.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен вид гасителя колебаний в разрезе:
1 - корпус;
2 - цилиндр;
3 - поршень;
4 - шток;
5 - поршневое кольцо;
6 - основание;
7 - проушина штоковая;
8 - проушина корпусная;
9 - направляющая;
10 - гайка;
11 - периферийные отверстия гайки;
12 - днище;
13, 44 - сквозные наклонные отверстия в поршне;
14. 15 - наружные кольцевые бурты поршня;
16, 17 - внутренние кольцевые бурты поршня;
18 - нижний набор клапанных упругих пластин в поршне;
19 - верхний набор клапанных упругих пластин в поршне;
20, 21 - жесткие конические шайбы в напорных клапанах поршня;
22 - болт поршневой;
23, 24 - дроссельные отверстия в кольцевых буртах напорных клапанов в поршне;
25 - выпускные отверстия напорного клапана в днище;
26 - пластины, перекрывающие выпускные отверстия напорного клапана в днище;
27 - кольцевой наружный бурт напорного клапана в днище;
28 - кольцевой внутренний бурт напорного клапана в днище;
29 - днищевый болт;
30 - коническая шайба;
31 - дроссельная щель в наружном бурте впускного клапана;
32 - впускное отверстие впускного клапана в днище;
33 - диск впускного клапана;
34 - винтовая пружина;
35 - фигурная гайка днищевого болта;
36 - кольцевой наружный бурт впускного клапана;
37 - кольцевой внутренний бурт впускного клапана;
38 - выточка круговая в корпусе гасителя;
39 - выточка круговая в штоке;
40 - сильфон (гофрированный резиновый чехол);
41 - хомут корпусный;
42 - хомут штоковый;
43 - канал соединительный;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - рекуперативная полость;
"Г" - сливная полость;
"Д" - полость под сильфоном.
На чертеже конические шайбы 20, 21, 30 клапанные упругие пластины и диск условно показаны в разрезе.
Предлагаемый гидравлический гаситель колебаний подвижного состава содержит корпус 1 с цилиндром 2, в котором с возможностью перемещения вставлен поршень 3 со штоком 4 и поршневым кольцом 5. К корпусу приварено основание 6. К штоку жестко присоединена проушина штоковая 7, а к основанию - проушина корпусная 8. Шток с минимальным зазором пропущен в центральное отверстие направляющей 9, прижатой гайкой 10 с периферийными отверстиями 11 к цилиндру. Снизу цилиндр имеет днище 12, включающее впускной и напорный клапана. В поршне имеются два напорных клапана, включающие сквозные отверстия 13 и седла клапанов в виде наружных кольцевых буртов 14, 15 и внутренних кольцевых буртов 16, 17. Сквозные наклонные отверстия 13 и 44 между буртами нижнего и верхнего напорных клапанов в поршне перекрыты наборами клапанных упругих пластин 18 и 19, которые через жесткие конические шайбы 20, 21 прижаты поршневым болтом 22. При этом наружные кольцевые бурты напорных клапанов в поршне выполнены выше внутренних кольцевых буртов. В днище наружный кольцевой бурт напорного клапана выполнен выше внутреннего кольцевого бурта. Разница высот буртов обеспечивает преднатяг клапанных пластин. В напорном клапане днища сквозные выпускные отверстия 25 перекрыты набором клапанных упругих пластин 26, прижатыми к кольцевым буртам 27, 28 этого напорного клапана днищевым болтом 29 через коническую шайбу 30. Торцевые поверхности наружных кольцевых буртов напорных клапанов выполнены конусными для лучшего прилегания клапанных пластин. Впускные отверстия 32 впускного клапана перекрыты диском 33 с винтовой пружиной 34, поджатой фигурной гайкой 35 днищевого болта, кольцевые бурты седла впускного клапана 36 и 37 расположены в одном уровне по высоте, а наружный бурт впускного клапана снабжен радиальным дроссельным отверстием 31. На верхней части корпуса гасителя выполнена круговая выточка 38, а на верхней части штока - круговая выточка 39. Цилиндр полностью, а остальные полости - частично заполнены рабочей жидкостью. Корпус и шток уплотнены сильфоном (резиновым гофрированным чехлом) 40. Сильфон с нижней стороны натянут на корпус, а с другой стороны - натянут на шток в местах круговых выточек зажат хомутами: корпусным 41 и штоковым 42, стянутыми болтами. Внутренняя часть цилиндра разделена поршнем на полости "А" и "Б".. Кольцевая полость между цилиндром и корпусом - рекуперативная полость обозначена буквой "В", промежуточная полость под днищем - буквой "Г", а полость под сильфоном - буквой "Д". В основании имеется канал 43, соединяющий полости "Г" и "В". Канал направлен таким образом, чтобы исключить попадание воздуха в полость "А" цилиндра при работе гасителя в горизонтальном (наклонном) положении. С наружной стороны гасителя на корпусе со стороны соединительного канала имеется отметка "НИЗ".
Гидравлический гаситель колебаний подвижного состава работает следующим образом:
На транспортном средстве гидрогаситель прикреплен своими проушинами 7, 8 к взаимно колеблющимся частям подвижного состава. При движении подвижного состава шток 4 с поршнем 3 возвратно-поступательно перемещается относительно цилиндра 2 и корпуса 1.
В штатном режиме функционирования гидравлического гасителя колебаний на ходе сжатия при нормативных скоростях перемещения поршня рабочая жидкость из полости "А" гасителя, проходя по наклонным отверстиям 13 и 44, продавливается поршнем через дроссельные отверстия 23 и 24 в наружных кольцевых буртах напорных клапанов в поршне и дроссельное отверстие 31 в наружном бурте 36 впускного клапана.
В форсированном режиме колебаний подвижного состава (повышенная скорость движения подвижного состава, проход кривых малого радиуса, проход стрелок, нестандартных неровностей рельсового пути и др.) увеличившимся давлением рабочей жидкости через наклонные отверстия 44 отжимаются клапанные уругие пластины 19 верхнего напорного клапана в поршне 3 и через выпускные отверстия 25 клапанные пластины 26 в напорном клапане днища 12. Рабочая жидкость увеличенным потоком поступает из подпоршневой полости "А" в надпоршневую полость "Б" и в промежуточную полость "Г" и, оттуда - через соединительный канал 43 в рекуперативную полость "В", ограничивая тем самым гидравлическое сопротивление гидрогасителя на расчетном уровне, установленном в технической документации на данный подвижной состав. Гидравлическое сопротивление гидрогасителя зависит от плотности прилегания напорных клапанов.
На ходе растяжения при нормативных скоростях перемещения штока с поршнем рабочая жидкость продавливается (дросселируются) через дроссельные отверстия 23 и 24 в наружных кольцевых буртах 14 и 15 из полости "Б" цилиндра в полость "А" по наклонным отверстиям 13 и 44, при этом реализуются силы вязкого сопротивления гасителя колебаний, пропорциональные скорости штока с поршнем, а следовательно пропорциональные динамическим колебаниям подрессоренных частей транспортного средства, что обеспечивает расчетную плавность хода подвижного состава. При этом в подпоршневой полости цилиндра "А" понижается давление рабочей жидкости. Диск 33 впускного клапана в цилиндре под воздействием перепада давления между полостями "А" и “Г” преодолевает усилие винтовой пружины 34 и рабочая жидкость через впускные отверстия 32 пополняет подпоршневую полость "А", подготавливая гаситель колебаний к рабочему ходу на ходе сжатия.
В форсированном режиме работы на ходе растяжения гасителя возрастающим давлением жидкости в полости "Б" через наклонные отверстия 13 отжимаются клапанные упругие пластины 18, увеличивается поток жидкости проходящей через нижний напорный клапан в поршне, чем ограничивается рост вязкого сопротивления гасителя. Жидкость, просочившаяся по минимальному зазору между штоком 4 и направляющей 10 стекает через периферийные отверстия 11 в рекуперативную полость "В". Утечке жидкости наружу препятствует сильфон (резиновый гофрированный чехол) зажатый хомутами 41 и 42 на корпусе и штоке в проточках 38 и 39..
В заявленном гасителе вследствие превышения наружных кольцевых буртов против внутренних кольцевых буртов возникает преднатяг клапанных пластин, что повышает плотность напорных клапанов. Конусность торцевых поверхностей наружных кольцевых буртов также повышает плотность клапанов вследствие лучшего прилегания преднатянутых пластин к конусным торцевым поверхностям. В результате повышается работоспособность гасителя колебаний.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышенную работоспособность гасителя колебаний, что улучшает плавность хода и безопасность движения подвижного состава.
Предлагаемая полезная модель может быть применена на трамваях и вагонов метро, на автомобильном и гусеничном транспорте.