ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно к гидравлическим демпферам рельсового подвижного состава.
Известен гидравлический демпфер (RU 2435999, F16F 5/00, F16F 9/16, опубл. 10.12.2011), который содержит основание, направляющее и амортизирующее устройства. Шток жестко закреплен в днище цилиндрической гильзы с образованием герметичной кольцевой полости. Днище цилиндрической гильзы закреплено во втулке, жестко связанной с основанием защищаемого объекта. В кольцевой полости расположена пружина, которая нижним торцом упирается в днище, а верхним - в поршень. Поршень выполнен в виде диска и расположен с дросселирующим зазором относительно штока. В верхней части штока расположена подвижная относительно штока крышка. Крышка состоит из кольцевого фланца с уплотнением и жестко связанной с фланцем втулки, охватывающей внешнюю поверхность цилиндрической гильзы через уплотнение. Коаксиально штоку расположена пружина, верхний торец которой упирается в крышку, а нижний - в поршень.
Недостатком известного гидравлического демпфера является низкая работоспособность вследствие малой надежности уплотнения в виде уплотнительного кольца, установленного между крышкой и внешней поверхностью цилиндрической гильзы. Это уплотнение ничем не защищено от абразивных частиц наружной среды и, потому, интенсивно изнашивается, происходит разгерметизация внутренних полостей, рабочая жидкость вытекает из гидравлического демпфера и он полностью теряет работоспособность.
Известен пневмогидравлический амортизатор (RU 2261381, F16F 5/00, F16F 9/00, опубл. 27.09.2005), который содержит цилиндр, шток, плунжер, подвижную и неподвижную буксы, гидравлические уплотнения, газовые и гидравлические камеры и профилированную иглу. Амортизатор оснащен оптимизирующим гидравлическим регулятором двухстороннего действия, состоящим из внутренней втулки с отверстиями, которая неподвижно закреплена на стенке, разделяющей две полости в гидравлической камере и связанной с плунжером пневмогидравлического амортизатора, соединенным с цилиндром пневмогидравлического амортизатора, на которую одета, с возможностью перемещения относительно внутренней втулки внешняя втулка с отверстиями. Обе втулки соединены между собой многозаходной резьбой с углом подъема витков больше угла трения и они соединены также упругим элементом. Профилированная игла, соединенная со штоком пневмогидравлического амортизатора, входит в отверстие во внешней втулке оптимизирующего гидравлического регулятора двухстороннего действия. Между внешней втулкой и цилиндром установлено уплотнительное кольцо, герметизирующее пневмогидравлический амортизатор от утечек рабочей жидкости. Это уплотнительное кольцо размещено во внутреннем борте внешней втулки, которая фиксирует уплотнительное кольцо и служит скребком для наружной поверхности цилиндра.
Недостатком известного пневмогидравлического амортизатора является малая работоспособность вследствие ненадежности уплотнительного кольца, установленного во внутреннем борте внешней втулке. Внутренний борт имеет прямоугольное сечение, что не позволяет эффективно выполнять роль скребка - удалять грязь и наледь с наружной поверхности цилиндра. Отсюда происходит интенсивный износ уплотнительного кольца, разгерметизации внутренних полостей, утрата рабочей жидкости из внешней и внутренней втулок и потеря работоспособности пневмогидравлического амортизатора. Внутренний борт выполнен заодно с внешней втулкой, не является съемным и, потому, для замены уплотнения в случае его износа в эксплуатации, требуется практически полная разборка известного пневмогидравлического амортизатора.
Известен гидропневматический упругий элемент (RU 2338647, B60G 11/26, F16F 5/00, опубл. 20.11.2008), который содержит основной цилиндр с поршнем и штоком и дополнительный цилиндр. В поршневой полости основного цилиндра выполнена пневматическая камера, а в штоковой - гидравлическая камера, ограниченная стаканом. Дополнительный цилиндр размещен в стакане и заполнен жидкостью. На свободном конце штока основного цилиндра в гидравлической камере установлен торцевой поршень. Дополнительный цилиндр выполнен с двойной стенкой. Во внутренней стенке дополнительного цилиндра выполнен канал, а на ее торце установлен дополнительный поршень. Основной и дополнительный поршни, шток, гидравлическая камера и стакан имеют от одного до трех уплотнительных колец. Между основным цилиндром и стаканом размещено металлическое кольцо, во внутреннюю канавку которого вставлено уплотнительное кольцо. Металлическое кольцо служит съемным скребком для наружной поверхности стакана.
Недостатком известного гидропневматического упругого элемента является малая работоспособность вследствие недостаточной надежности уплотнения между основным цилиндром и стаканом. Съемный скребок имеет прямоугольное сечение, что не позволяет эффективно удалять грязь и наледь с наружной поверхности стакана. Отсюда будет происходить интенсивный износ уплотнения, разгерметизации гидропневматического упругого элемента, утрата рабочей жидкости из стакана и дополнительного цилиндра и, как следствие, потеря работоспособности гидропневматического упругого элемента.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является принятый за прототип 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. В отверстия проушин установлены с натягом эластичные втулки и жесткое кольцо с наружным диаметром меньшим, чем диаметр отверстия проушин, внутрь эластичных втулок и жесткого кольца вставлена жесткая втулка, по наружным торцам эластичных втулок установлены упругие диски, ограниченные упорными кольцами, вставленными в круговые канавки на наружных поверхностях жестких втулок. Уплотнительное кольцо между корпусом и защитным кожухом вставлено в круговую канавку на наружной поверхности корпуса.
Недостатком известного гидродемпфера является малая работоспособность вследствие недостаточной надежности уплотнения между корпусом и защитным кожухом в виде одного уплотнительного корпусного кольца, установленного в канавку верхней части корпуса между корпусом и кожухом. В эксплуатации на внутренней поверхности кожуха и на наружной поверхности корпуса скапливаются абразивные частицы и наледь в зимнее время. Поскольку в известном гидродемпфере отсутствует скребок, препятствующий повреждению уплотнительного корпусного кольца, то эти абразивные частицы и наледь воздействуют на уплотнительное кольцо и повреждают его. Вследствие повреждения уплотнительное кольцо перестает выполнять свои функции по герметизации подкожуховой полости. Абразив и, снежные частицы проникают в подкожуховую полость, накапливаются в ней, повреждают манжету и шток, что ведет к утечкам рабочей жидкости и потере работоспособности гидродемпфера. Снежные частицы, проникшие в подкожуховую полость известного гидродемпфера, могут преобразовываться в ледяные наросты, которые способны блокировать ход штока и, тем самым, создать аварийную ситуацию. Защитный кожух выполнен тонкостенным, поэтому его свободный конец может деформироваться, вследствие чего увеличивается проникновение абразивных и снежных частиц к уплотнительному кольцу, которые изнашивают его, проникают в подкожуховую полость и портят манжету, что приводит к утечкам и снижению работоспособности гидродемпфера.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение работоспособности гидравлического демпфера путем повышения надежности герметизации подкожуховой полости от проникновения в нее абразивных или снежных частиц.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен гидравлический демпфер, содержащий корпус с проушиной, в котором коаксиально размещен цилиндр и вставленный в цилиндр поршень со штоком, цилиндр закрыт снизу днищем, а сверху направляющей втулкой, в поршне и днище выполнены клапаны, а в направляющей втулке имеются дроссель и переливная трубка, при этом шток пропущен через центральное отверстие направляющей втулки и имеет на конце проушину, к которой прикреплен защитный кожух, расположенный коаксиально с корпусом и снабженный съемным скребком, причем в зазоре между корпусом и защитным кожухом имеется, по меньшей мере, одно уплотнительное корпусное кольцо, вставленное в наружную канавку корпуса и, по меньшей мере, одно уплотнительное кожуховое кольцо размещено во внутренней канавке съемного скребка, который выполнен в виде металлического кольца. Съемный скребок разрезан по образующей, при этом торцы скребка по разрезу имеют соосные отверстия, в которые вставлен стягивающий болт с гайкой, и имеет по верхней фланцевой поверхности L-образную канавку, в которую вставлен конец защитного кожуха. На конце защитного кожуха выполнен наружный кольцевой борт. Нижняя фланцевая поверхность съемного скребка выполнена конусной. Съемный скребок имеет минимальный зазор с корпусом.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен вид демпфера гидравлического в разрезе, а на фигуре 2 - скребок: вид сверху и в двух сечениях.
На фигурах обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпусная;
3 - цилиндр;
4 - поршень;
5 - шток;
6 - кольцо поршневое;
7 - днище;
8 - впускной клапан;
9 - направляющая втулка;
10 - гайка корпуса;
11 - кольцо резиновое;
12, 13 - отверстия в поршне;
14 - клапан пластинчатый сжатия;
15 - клапан пластинчатый растяжения;
16 - гайка штока;
17 -дроссель;
18 - канал радиальный;
19 - трубка переливная;
20 - рабочая жидкость;
21 - манжета штока;
22 - проушина штоковая;
23 - защитный кожух;
24 - кольцо уплотнительное корпусное;
25 - наружный кольцевой борт;
26 - скребок съемный;
27 - канавка внутренняя в скребке;
28 - кольцо уплотнительное кожуховое;
29 - отверстия по торцам скребка;
30 - стягивающий болт с гайкой;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - кольцевая полость;
"Г" - подкожуховая полость.
Заявленный демпфер гидравлический содержит корпус 1 с проушиной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, в который с возможностью перемещения вставлен поршень 4 со штоком 5 и поршневым кольцом 6. Цилиндр снизу опирается на днище 7 с впускным клапаном 8, а сверху закрыт направляющей втулкой 9. Шток с минимальным зазором пропущен в центральное отверстие направляющей втулки. Вся цилиндро-поршневая группа закреплена в корпусе гайкой 10 с резиновым кольцом 11. В поршне выполнены наклонные отверстиями 12 и 13, перекрытые пластинчатыми клапанами сжатия 14 и растяжения 15 соответственно, прижатыми к поршню гайкой 16, навинченной на резьбу конца штока. В направляющей втулке имеется дроссель 17 и несквозной радиальный канал 18, соединенный с переливной трубкой 19, которая прикреплена к направляющей втулке и имеет выход в кольцевую полость "В". Надпоршневая "А" и подпоршневая "Б" полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью 20, а кольцевая полость "В" между цилиндром и корпусом наполнена рабочей жидкостью частично. Шток уплотнен манжетой 21 и снабжен проушиной 22, к которой жестко присоединен защитный кожух 23. На наружной поверхности корпуса имеется круговая канавка, в которую установлено уплотнительное кольцо корпусное 24. Это кольцо установлено неподвижно относительно корпуса. На конце защитного кожуха имеется наружный кольцевой борт 25, на который опирается съемный скребок 26, имеющий внутреннюю канавку 27 и вставленное в нее уплотнительное кольцо кожуховое 28. Это кольцо неподвижно относительно кожуха. Съемный скребок выполнен в виде кольца с разрезом по образующей, торцы скребка по разрезу имеют соосные отверстия 29, в которые вставлен стягивающий болт 30 с гайкой. Съемный скребок по верхней фланцевой поверхности имеет L-образную канавку, в которую вставлен конец защитного кожуха с наружным кольцевым бортом. Нижняя фланцевая поверхность съемного скребка выполнена конусной и имеет минимальный зазор с корпусом. Пространство, ограниченное защитным кожухом и гайкой корпуса, образует подкожуховую полость "Г".
Гидравлический демпфер работает следующим образом. На транспортном средстве гидравлический демпфер прикреплен своими проушинами 2 и 22 к подрессоренным массам подвижного состава. При движении подвижного состава подрессоренные массы транспортного средства совершают колебательные движения, при этом шток 5 с поршнем 4 перемещаются возвратно-поступательно относительно цилиндра 3 и гидравлический демпфер совершает ходы сжатия и растяжения.
На ходе сжатия, когда поршень 4 перемещается к днищу 7, повышается давление рабочей жидкости 20 в подпоршневой полости "А". Давлением рабочей жидкости отжимаются пластины клапана сжатия 14 от поршня 4 и она поступает через отверстия 12 поршня 4 в надпоршневую полость "Б", перетекает через дроссель 17 в радиальный канал 18 в направляющей втулке 9, далее, в переливную трубку 19 и в кольцевую полость "В". При прохождении рабочей жидкости через дроссель 17 и через пластинчатый клапан сжатия 14 в поршне 4 реализуются силы вязкого сопротивления, которые на ходе сжатия гидравлического демпфера препятствуют перемещению поршня и, тем самым, ограничивают на этом ходе амплитуды колебаний подрессоренных масс подвижного состава.
На ходе растяжения при нормативных скоростях перемещения штока 5 с поршнем 4, когда поршень 4 перемещается к направляющей 8, повышается давление рабочей жидкости 20 в надпоршневой полости "Б". Рабочая жидкость 20 под давлением из надпоршневой полости "Б" перетекает через дроссель 17 в радиальный канал 18 в направляющей втулке 9, далее, в переливную трубку 19 и в кольцевую полость "В". Одновременно понижается давление в подпоршневой полости "А" и перепадом давлений в этой полости и в кольцевой полости "В" открывается впускной клапан 8 в днище 7 и рабочая жидкость 20 через этот клапан из кольцевой полости "В" перетекает в подпоршневую полость "А" и заполняет ее для эффективного функционирования гидравлического демпфера на следующем ходе сжатия. При форсированном режиме хода растяжения рабочая жидкость отжимает пластины клапана растяжения 15 от поршня 4 и одновременно с потоком жидкости через дроссель 17, но в существенно большем объеме, поступает через отверстия 13 поршня 4 в подпоршневую полость "А". Этим ограничивается сопротивление гидравлического демпфера на ходе растяжения на расчетном уровне. При прохождении рабочей жидкости через дроссель 17 и через пластинчатый клапан растяжения 15 в поршне 4 реализуются силы вязкого сопротивления, которые на ходе растяжения препятствуют перемещению поршня и, тем самым, ограничивают на этом ходе амплитуды колебаний подрессоренных масс подвижного состава. Для сохранения работоспособности гидравлического демпфера путем предотвращении повреждения манжеты, сохраняющей рабочую жидкость в гидравлическом демпфере, применено, по меньшей мере, одно уплотнительное кольцо корпусное 24, вставленное в канавку на наружной поверхности корпуса 1. Это уплотнительное кольцо неподвижно относительно корпуса и подвижно относительно внутренней поверхности защитного кожуха. Установленный на конце защитного кожуха 23 съемный скребок 26 на ходе сжатия гидравлического демпфера нижним конусным фланцем срезает грязь и наледь с наружной поверхности корпуса 1. Качество очистки наружной поверхности корпуса повышается уплотнительным кольцом кожуховым 28, по меньшей мере одним, вставленным во внутреннюю канавку съемного скребка 26. Это уплотнительное кольцо неподвижно относительно защитного кожуха и подвижно относительно корпуса. Для удобства замены уплотнительного кольца кожухового 28 в случае его износа, скребок 26 выполнен съемным. Для этого скребок 26 имеет разрез по образующей и отверстия 29 на торцах разреза, в отверстия вставлен стягивающий болт 30. Необходимый зазор в разрезе, натяг скребка относительно кожуха и минимальный зазор с корпусом гидравлического демпфера регулируется болтом 30 с гайкой, вставленным в эти отверстия. Для закрепления съемного скребка на защитном кожухе по верхней фланцевой поверхности выполнена круговая L-образная канавка, в которую вставлен конец защитного кожуха с наружным бортом. Нижняя фланцевая поверхность скребка 26 выполнена конусной, что при минимальном зазоре с корпусом демпфера гидравлического позволяет эффективно срезать грязь и наледь с наружной поверхности корпуса 1. Быстрый съем скребка 26 производится отвинчиванием болта 30, это устраняет сжатие торцов скребка по разрезу, ослабляет крепление скребка на конце защитного кожуха 23 и позволяет снять скребок для замены в нем уплотнительного кольца кожухового 28 при его износе или повреждении.
Конструктивными отличиями предлагаемого демпфера гидравлического является то, что съемный скребок 26 разрезан по образующей, при этом торцы скребка по разрезу имеют соосные отверстия, в которые вставлен стягивающий болт с гайкой. Для закрепления съемного скребка на конце защитного кожуха имеется наружный бурт, а на верхней фланцевой поверхности съемного скребка выполнена круговая L-образная канавка, в которую входит конец защитного кожуха с наружным бортом. Нижняя фланцевая поверхность выполнена конусной, что при минимальном зазоре скребка с корпусом позволяет эффективно удалять грязь и наледь на корпусе. Уплотнительное кожуховое кольцо, вставленное во внутреннюю канавку съемного скребка, дополнительно к уплотнительному корпусному уплотнительному кольцу предотвращает попадание абразива и снега в подкожуховую полость. При этом скребок исключает деформации конца защитного кожуха. Вследствие этого снижается износ и повреждения манжеты, уплотняющей шток, отсюда дольше сохраняется рабочая жидкость в гидравлическом демпфере и обеспечивается его работоспособность. Исключение попадания снежных частиц в подкожуховую полость устраняет образование в ней ледяных наростов, способных блокировать ход штока с поршнем.
Вследствие конструктивных отличий заявленный гидравлический демпфер имеет повышенную против прототипа и аналогов работоспособность, что способствует обеспечению нормируемой плавности хода транспортного средства в межремонтные периоды эксплуатации.
Предлагаемый гидравлический демпфер может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях, на автомобильном и гусеничном транспорте.