ГИДРОДЕМПФЕР ТРАНСПОРТНЫЙ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к гидравлическим демпферам рельсового подвижного состава. Гидравлические демпферы установлены в рессорном подвешивании транспортных средств и предназначены для ограничения амплитуд перемещения подрессоренных масс движущихся вагонов и локомотивов посредством вязкого трения.
Известен гидравлический телескопический демпфер подвески транспортного средства (RU 21558, B60G 13/08, опубл. 27.01.2002), содержащий резервуар с проушиной, размещенный в нем цилиндр с поршнем и штоком с уплотнением, проходящим через направляющую, закрывающую цилиндр и закрепленную гайкой в резервуаре, впускной клапан с подводящим каналом в резервуаре, дроссельное отверстие в направляющей и трубку, соединяющие штоковую полость цилиндра с кольцевой полостью резервуара, дроссельное отверстие в поршне с обратным клапаном, соединяющее поршневую полость цилиндра со штоковой, и разгрузочный клапан в поршне, внутри направляющей запрессована втулка с наружной кольцевой проточкой, которая соединена радиальным каналом с одной стороны с отводной трубкой, и с диаметрально противоположной стороны с дроссельным отверстием.
Недостатком известного гидравлического телескопического демпфера подвески транспортного средства является малая надежность вследствие повышенной сложности конструкции, так как он содержит, поршень, упругий диск и дроссель, расположенный в торцевом отверстии штока и выполненный в виде шарикового клапана и с посадочным седлом, ввернутым в резьбовую часть торцевого отверстия штока. В поршне выполнены перепускные отверстия. Между заплечиком штока и упругим диском установлены регулировочные проставки. Поршень снабжен уплотнительным кольцом в виде полимерной ленты. Повышенная сложность конструкции снижает ее эксплуатационную надежность и повышает стоимость при изготовлении и ремонте гидродемпфера.
Известен клапанный блок, например, гидравлического гасителя колебаний (RU 6858, F16F 5/00, опубл. 16.06.1998), содержащий установленные в общем корпусе с возможностью перекрытия перепускных каналов предохранительный клапан и обратный клапан с подпружиненными запорными органами. Обратный клапан снабжен фиксатором пружины в корпусе. Фиксатор выполнен в виде упорной шайбы, закрепленный на корпусе замковым кольцом, расположенным в проточке, выполненной на поверхности корпуса, а пружина обратного клапана установлена между запорным органом, выполненном в виде диска и упорной шайбой. В запорном органе обратного клапана выполнено дроссельное отверстие с возможностью постоянного сообщения с одним из перепускных каналов обратного клапана. Запорный орган предохранительного клапана выполнен коническим. При этом по меньшей мере, один из перепускных каналов предохранительного клапана расположен под углом к оси корпуса.
Недостатком известного клапанного блока является малая надежность вследствие повышенной сложности конструкции, так как он содержит большое количество прецезионных деталей сложной конфигурации с трудновыполнимыми отверстиями и посадочными местами для клапанов. Повышенная сложность конструкции снижает ее эксплуатационную надежность и повышает стоимость при изготовлении и ремонте гидродемпфера.
Известен гидродемпфер (RU 90155, F16F 5/00, F16F 9/00, опубл. 27.12.2009), содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, внутренние полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью, кольцевая полость между цилиндром и корпусом частично заполнена рабочей жидкостью, цилиндр снизу закрыт днищем, а сверху закрыт направляющей втулкой, при этом шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке. Вся цилиндропоршневая группа деталей зафиксирована в корпусе кольцевой гайкой, корпус и шток снабжены проушинами, к штоковой проушине жестко присоединен защитный кожух, между корпусом и защитным кожухом имеется уплотнительное кольцо, в поршне смонтированы предохранительные клапаны сжатия и растяжения в виде упругих кольцевых пластин, перекрывающих отверстия в поршне с двух сторон и поджатые к посадочным местам поршня стягивающим болтом с несквозным отверстием. В днище смонтирован впускной клапан в виде диска, поджатого пружиной к седлу впускного клапана и перекрывающего впускные отверстия в днище, и дроссели сжатия и растяжения, при этом дроссель растяжения размещен в направляющей втулке и соединен через радиальный канал в направляющей втулке с переливной трубкой, выходящей в кольцевую полость, а дроссель сжатия размещен в стягивающем болте и перекрыт обратным клапаном. Несквозное отверстие в стягивающем болте соединено с дросселем сжатия, который выходит в диаметральную канавку на торце стягивающего болта, а обратный клапан, перекрывающий дроссель сжатия, выполнен в виде упругих прямоугольных пластин, прижатых ко дну диаметральной канавки на торце стягивающего болта болтом меньшего размера.
Недостатком известного гидродемпфера является малая надежность вследствие повышенной сложности конструкции, так как его поршневой узел содержит большое количество трудновыполнимых деталей. Повышенная сложность конструкции снижает ее эксплуатационную надежность и повышает стоимость при изготовлении и ремонте гидродемпфера.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявленной полезной модели является принятый за прототип гидравлический телескопический двухтрубный демпфер подвески транспортного средства (RU 2128302, F16F 9/16, F16F 9/34, B60G 13/08, опубл. 27.03.1999). Этот гидродемпфер состоит из резервуара с проушиной, цилиндра с поршнем, имеющим дроссельное отверстие, обратный и разгрузочный клапаны, штоки, выпускаемого клапана с подводящим клапаном, направляющей с дроссельным отверстием, закрепленной гайкой в резервуаре. Разгрузочный клапан выполнен в виде упругого диска двустороннего действия: на ходе растяжения открывает переток жидкости между упором штока и диском по периметру отверстия, а на ходе сжатия - между упором поршня и диском по наружному периметру.
Недостатком известного гидравлического демпфера является повышенная сложность конструкции, так как его поршневой узел содержит большое количество трудновыполнимых деталей. Повышенная сложность конструкции снижает ее эксплуатационную надежность и повышает стоимость при изготовлении и ремонте гидродемпфера.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности гидродемпфера транспортного путем упрощения конструкции.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен гидродемпфер транспортный, содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, внутренние полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью, кольцевая полость между цилиндром и корпусом заполнена рабочей жидкостью частично, цилиндр снизу закрыт днищем, а сверху закрыт направляющей втулкой, при этом шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке, вся цилиндропоршневая группа деталей зафиксирована в корпусе кольцевой гайкой, корпус и шток снабжены проушинами, в днище смонтирован впускной клапан. Дроссель растяжения размещен в направляющей втулке и соединен через радиальный канал в направляющей втулке с переливной трубкой, выходящей в кольцевую полость. Поршень выполнен в виде поршневого упругого диска, в котором имеется дроссель, перекрытый пластинчатой пружиной изгиба, прикрепленной к поршневому упругому диску.
Поршневой упругий диск по наружному диаметру снабжен уплотнительным кольцом, при этом периферийная часть поршневого упругого диска вставлена в круговую канавку на внутреннем диаметре уплотнительного кольца.
Уплотнительное кольцо с верхней и нижней сторон имеет фаски. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид гидродемпфера транспортного в разрезе, на фигуре 2 - поршневой упругий диск, на фигуре 3 - уплотнительное кольцо в разрезе.
На фигурах обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпусная;
3 - цилиндр;
4 - поршневой упругий диск;
5 - шток;
6 - кольцо уплотнительное;
7 - фаска верхняя;
8 - фаска нижняя;
9 - днище;
10 - впускной клапан;
11 - направляющая втулка;
12 - гайка корпуса;
13 - кольцо резиновое;
14 - дроссель сжатия;
15 - пластинчатая пружина изгиба;
16 -болт с гайкой;
17 -гайка штока;
18 - шайба упорная верхняя;
19 - шайба упорная нижняя;
20 - дроссель растяжения;
21 - канал радиальный;
22 - трубка переливная;
23 - рабочая жидкость;
24 - манжета штока;
25 - проушина штоковая;
26 - кожух;
27 - кольцо защитное;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - кольцевая полость;
"Г" - подкожуховая полость.
э
Заявленный гидродемпфер транспортный содержит корпус 1 с проушиной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, в который с возможностью перемещения вставлен поршень в виде поршневого упругого диска 4 со штоком 5. Поршневой упругий диск 4 выполнен из пружинной стали, например, 60С2А, и закален до твердости 48-62 HR-С и снабжен уплотнительным полимерным кольцом 6, например, из фторопласта, при этом периферийная часть поршневого упругого диска вставлена в круговую канавку на внутреннем диаметре уплотнительного диска. Уплотнительное кольцо с верхней и нижней сторон по наружному диаметру имеет фаски: верхнюю 7 и нижнюю 8. Цилиндр снизу опирается на днище 9 с впускным клапаном 10, а сверху закрыт направляющей втулкой 11. Шток с минимальным зазором пропущен в центральное отверстие направляющей втулки. Вся цилиндропоршневая группа закреплена в корпусе гайкой 12 с резиновым кольцом 13. В поршневом упругом диске выполнен дроссель сжатия 14, закрытый с верхней стороны пластинчатой пружиной изгиба 15, прижатой к поршневому диску болтом с гайкой 16. Пластинчатую пружину изгиба выполняют, как правило, из холоднокатаной ленты стали 65Г. Поршневой упругий диск закреплен на штоке гайкой 17 через шайбу верхнюю 18 и шайбу нижнюю 19. В направляющей втулке имеется дроссель растяжения 20 и несквозной радиальный канал 21, соединенный с переливной трубкой 22, которая прикреплена к направляющей втулке и имеет выход в кольцевую полость "В". Надпоршневая "А" и подпоршневая "Б" полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью 23, а кольцевая полость "В" между цилиндром и корпусом заполнена рабочей жидкостью частично. Шток уплотнен манжетой 24 и снабжен проушиной штоковой 25, к которой жестко присоединен кожух 26. На наружной поверхности корпуса имеется круговая канавка, в которую установлено защитное кольцо 27, предохраняющее подкожуховую полость "Г" от попадания в нее абразивных частиц и снега.
Гидродемпфер транспортный работает следующим образом. На транспортном средстве гидродемпфер прикреплен своими проушинами 2 и 25 к подрессоренным массам подвижного состава. При движении подвижного состава подрессоренные массы транспортного средства совершают колебательные движения, проушины 2 и 25 перемещаются между собой, шток 5 с поршневым упругим диском 4 перемещаются возвратно-поступательно относительно цилиндра 3 и демпфер совершает ходы сжатия и растяжения.
На ходе сжатия, когда поршневой упругий диск 4 перемещается к днищу 9, повышается давление рабочей жидкости 23 в подпоршневой полости "А". Давлением рабочей жидкости отжимается пластинчатая пружина изгиба 14 от поршневого упругого диска 4 и рабочая жидкость поступает через дроссель сжатия 14 в надпоршневую полость "Б", далее, перетекает через дроссель растяжения 20 в радиальный канал 21 в направляющей втулке 11, затем в переливную трубку 22 и в кольцевую полость "В". В форсированном режиме колебаний подрессоренных масс транспортного средства возрастает скорость перемещения поршневого упругого диска 4 и, соответственно, возрастает давление рабочей жидкости 23 в подпоршневой полости "А". Давлением рабочей жидкости изгибается поршневой упругий диск 4, при этом образуется круговая щель между стенкой цилиндра 3 и уплотнительным кольцом 6, и в эту щель начинает протекать рабочая жидкость 23 в объеме, существенно большем, чем только через дроссель сжатия 14 и, тем самым, ограничивается рост давления рабочей жидкости 23 в подпоршневой полости "А". Фаска 8 на нижней стороне уплотнительного кольца 6 способствует эффективному перетеканию рабочей жидкости 23 в образовавшуюся кольцевую щель из подпоршневой полости "А" в надпоршневую полость "Б". Из-за ограничения давления рабочей жидкости 23 ограничивается нарастание сил сопротивления на допускаемом максимальном уровне. Этот уровень определяется расчетным методом, задается толщиной и твердостью поршневого упругого диска 4 и наружным диаметром верхней упорной шайбы 18. Шайба 18 является сменной, что позволяет регулировать давление, при котором изгибается поршневой упругий диск 4. При увеличении наружного диаметра верхней упорной шайбы 18 повышается жесткость поршневого упругого диска 4 на ходе сжатия и наоборот, установка верхней упорной шайбы 18 с меньшим наружным диаметром уменьшает жесткость поршневого упругого диска 4 на ходе сжатия. Таким образом, в предлагаемом демпфере можно регулировать давление рабочей жидкости и, следовательно, максимальную силу неупругого сопротивления демпфера. Наибольшее значение сил неупругого сопротивления демпфера определяется из условий прочности присоединительных элементов демпфера, условий безопасности движения транспортного средства и обеспечения плавности хода конкретного вагона или локомотива.
На ходе растяжения при нормативных скоростях колебания шток 5 с поршневым упругим диском 4 перемещается к направляющей 11, при этом дроссель сжатия 14 в поршневом упругом диске 4 закрыт пластинчатой пружиной изгиба 15, поэтому в надпоршневой полости "Б" повышается давление рабочей жидкости 23. Рабочая жидкость из надпоршневой полости "Б" под давлением перетекает через дроссель растяжения 20 в радиальный канал 21 в направляющей втулке 11, далее, в переливную трубку 22 и в кольцевую полость "В". При этом реализуются силы неупругого сопротивления демпфера на ходе растяжения. Одновременно понижается давление в подпоршневой полости "А" и перепадом давлений в этой полости и в кольцевой полости "В" открывается впускной клапан 10 в днище 9 и рабочая жидкость 23 через этот клапан из кольцевой полости "В" перетекает в подпоршневую полость "А" и заполняет ее для эффективного функционирования демпфера на следующем ходе сжатия. В форсированном режиме колебаний подрессоренных масс транспортного средства на ходе растяжения возрастает скорость перемещения штока 5 с поршневым упругим диском 4 и, отсюда, возрастает давление рабочей жидкости 23 в надпоршневой полости "Б". Давление рабочей жидкости 23 в этой полости будет нарастать до начала изгиба поршневого упругого диска 4. При деформации поршневого упругого диска 4 образуется круговая щель между стенкой цилиндра 3 и уплотнительным кольцом 6 поршневого упругого диска 4 и в эту щель начинает протекать рабочая жидкость 23 в объеме, существенно большем, чем только через дроссель растяжения 20 и, тем самым, ограничивается рост давления рабочей жидкости 23 в надпоршневой полости "Б". Наличие фаски 7 на верхней стороне уплотнительного кольца 4 увеличивает количество рабочей жидкости 23, проходящей в эту щель из надпоршневой полости "Б" в подпоршневую полость "А". Увеличение количества рабочей жидкости, проходящей в круговую щель при изгибе поршневого упругого диска 4 из надпоршневой полости "Б" в подпоршневую полость "А", ограничивает нарастание давления и, следовательно, нарастание сил сопротивления на ходе растяжения на допускаемом максимальном уровне. Этот допускаемый максимальный уровень определяется расчетным методом и задается толщиной поршневого упругого диска 4, его твердостью и постановкой нижней упорной шайбы 19 с соответствующим наружным диаметром. Изменяя наружный диаметр нижней упорной шайбы 19 можно изменять жесткость поршневого упругого диска 4, а значит влиять на давление рабочей жидкости 23, при котором будет изгибаться поршневой упругий диск 4 на ходе растяжения.
Максимальное значение сил неупругого сопротивления гидродемпфера транспортного ограничивается из условии прочности присоединительных элементов демпфера, условий безопасности движения транспортного средства и обеспечения плавности хода вагона или локомотива.
Кожух 26 и защитное кольцо 27 предохраняют подкожуховую полость "Г" от абразивных и снежных частиц. Недопущение абразивных частиц защищает поверхность штока 5 и манжеты 24 от преждевременного износа или повреждения, а недопущение снежных частиц устраняет подкожуховое льдообразование. Манжета 24 уплотняет шток 5 против утечек рабочей жидкости 23, а резиновое кольцо 13 защищает от утечек рабочей жидкости 23 резьбовое соединение гайки 21 и корпуса 1.
Конструктивными отличиями предлагаемого гидродемпфера транспортного является то, что поршень выполнен в виде поршневого упругого диска, в котором имеется дроссель сжатия, перекрытый пластинчатой пружиной изгиба, прикрепленной к диску болтом с гайкой. Поршневой упругий диск по наружному диаметру снабжен уплотнительным кольцом, при этом периферийная часть поршневого упругого диска вставлена в круговую канавку на внутреннем диаметре уплотнительного диска. Уплотнительное кольцо с верхней и нижней сторон имеет фаски. Дроссель сжатия выполнен в упругом диске и перекрыт пластинчатой пружиной изгиба, закрепленной болтом с гайкой на поршневом упругом диске.
Вследствие конструктивных отличий предлагаемый гидродемпфер транспортный имеет более простую конструкцию без снижения работоспособности против прототипа и аналогов, что повышает эксплуатационную надежность гидродемпфера транспортного. Технический результат - повышение надежности гидродемпфера транспортного путем упрощения конструкции.
Предлагаемый гидродемпфер транспортный может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях, на автомобильном и гусеничном транспорте.