ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в основном к амортизаторам ходовых тележек рельсового транспорта для защиты подвижного состава от чрезмерных ударно-вибрационных воздействий, повышения срока службы и сохранности рельсовых путей.
Известен гидравлический телескопический двухтрубный демпфер подвески транспортного средства [1], 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.
Известен гидравлический амортизатор транспортного средства [2] (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 гидроамортизатора заключаются в том, что:
- конструкция 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 не обеспечивает реализацию оптимальных параметров гидроамортизатора в связи с отсутствием избыточного газового давления в рабочем объеме изделия.
Прототипом полезной модели по существу решаемой технической задачи и общих технических признаков является 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 полезной модели, 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 легкоиспаряемым жидким или твердым веществом, превращающимся в газ и не вступающим в химическую реакцию с рабочей жидкостью.
Конструкция прототипа обладает следующими недостатками:
- гидроамортизатор предназначен для установки на различных объектах (локомотивы, вагоны, электропоезда и т.д.), что требует регулировки силовых характеристик в широком диапазоне. При регулировании усилия на переливном дроссельном клапане одной лишь пружиной не всегда возможно и удобно, тем более в эксплуатационных условиях;
- входящая в узел крепления опорная втулка с внутренней продольно-профилированной поверхностью при максимальных расчетных нагрузках прогибается до касания с силовым пальцем, что резко изменяет распределение нагрузки на болт и, как следствие, ухудшает виброизоляционные и прочностные свойства этого узла;
- расположенный в центре конструкции дроссельный узел при работе гидроамортизатора является источником повышенного нагрева рабочей жидкости, что изменяет ее свойства и ухудшает рабочую эффективность гидроамортизатора, особенно в жарком климате.
Решаемой технической задачей полезной модели является повышение уровня эксплуатационных (силовых, виброизоляционных, ресурсных) характеристик гидроамортизатора и повышение удобства его эксплуатации на всех видах рельсового транспорта.
Решение поставленной задачи достигается тем, что гидравлический амортизатор транспортного средства 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 клапанами, 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 в поршне с уплотнением и закреплена одним концом неподвижно с поршневой крышкой, крепление к транспортному средству гидроамортизатора обеспечивается двумя узлами крепления, один из которых неподвижно закреплен на свободном конце штока, пропущенного через уплотненное центральное отверстие в штоковой крышке корпуса, а другой узел крепления установлен на торцевой крышке корпуса, при этом каждый из узлов крепления имеет заушину со сквозным цилиндрическим отверстием с размещенным в нем разрезным вкладышем со сферической поверхностью и опорной втулкой с ответной сферической внешней поверхностью, имеющей центральное продольно-профильное отверстие для крепления через него посредством силового пальца к транспортному средству, при этом узел крепления, совмещенный с торцевой крышкой корпуса, имеет сквозное резьбовое отверстие с установленной в нем герметичной резьбовой пробкой. Это отверстие используется для регулирования переливного клапана и/или заполнения полостей гидроамортизатора рабочей жидкостью, ось резьбового отверстия совпадает с осью переливной трубки, отличающийся тем, что переливной клапан выполнен в виде соосного с переливной трубкой находящегося внутри нее золотника с продольными профилированными пазами, причем для каждого вида транспорта подобран свой профиль, обеспечивающий необходимые характеристики работы клапана, а профиль внутренней поверхности опорной втулки выполнен так, что обеспечивает постоянство мест опирания о силовой палец, не касаясь его середины, при любой нагрузке, кроме того, корпус гидроамортизатора выполнен снаружи оребренным, преимущественно в окружном направлении.
Преимущество предлагаемой полезной модели перед известными аналогами и прототипом заключается в следующем:
- для любого транспортного средства, на который будет установлен гидроамортизатор, известные требуемые параметры амортизации реализуются сменными золотниками с соответственно профилированными пазами, вставляемые в сливную трубку, что при оттарированной пружине требует минимальной регулировки или исключает ее вовсе. Кроме того, сменными золотниками можно обеспечить больший диапазон характеристик, чем одним дроссельным клапаном;
- продольно-профилированная внутренняя поверхность опорной втулки обеспечивает необходимую степень динамической податливости (частотную фильтрацию) и не допускает касания силового пальца по всей поверхности, что повышает его прочностной ресурс;
- эксплуатация гидроамортизатора на тяжелых участках пути и при высокой температуре окружающей среды вызывает перегрев рабочей жидкости и, как следствие, ухудшение эксплуатационных характеристик, поэтому для эффективного теплоотвода корпус выполнен оребренным снаружи, а из соображений прочности целесообразно ребра ориентировать в окружном направлении.
Таким образом, изложенные в предлагаемой полезной модели признаки обладают новизной, являются существенными и обеспечивают устройству его промышленную применимость, т.к. позволяют:
- упростить технологию обеспечения рабочих характеристик устройства при эксплуатации и значительно расширить диапазон объектов применения гидроамортизатора;
- повысить прочностной ресурс опорных узлов конструкции при предельных нагрузках;
- обеспечить постоянство рабочих характеристик за счет увеличения теплоотвода при экстремальных условиях работы гидроамортизатора в жарком климате.
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 оребренный в окружном направлении 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 золотником с профилированными под требуемый вид транспорта продольными пазами 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 золотник 33 с профилированными каналами и пружина 34, поджатая регулировочной гайкой 35 и контровочной гайкой 36, с образованными в них шлицами 37 и 38, 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 33 силовым пальцем 21. Втулка 20 охвачена разрезным вкладышем 19, имеющим сопряженную с втулкой 20 сферическую поверхность 49 и поджатым с двух сторон вкладышами 41, зафиксированными разжимными кольцами 42, установленными в проточках заушины 18. Центральное отверстие 39 имеет продольно-профилированную внутреннюю поверхность 43.
Особенностью предлагаемой конструкции гидроамортизатора является:
- расширение эксплуатационных возможностей гидроамортизатора за счет золотникового вкладыша с требуемым для данного транспортного средства профилированными пазами, что устраняет или сводит к минимуму регулировку переливного клапана;
- повышение ресурса и улучшение динамических характеристик за счет корректировки профиля отверстия в опорной втулке;
- улучшение рабочих характеристик за счет охлаждения рабочей жидкости оребренным корпусом гидроамортизатора.
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 золотник 33 в резервуар 6. Усилие на штоке 8 определяется при этом перепадом давления, возникающим на профилированных каналах золотника 33 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 каналы золотника 33 в резервуар 6.
Таким образом, заявленная конструкция гидравлического амортизатора работает как поршневой насос, перемещая рабочую жидкость в одном направлении через профилированные каналы золотника 33, 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.
Источники информации
1. Гидравлический телескопический двухтрубный демпфер подвески транспортного средства. Полезная модель № RU 76410, МПК F16F 9/18. Опубл. 20.09.2008, Бюл. №26.
2. Полезная модель № RU 44158 U1, МПК7 F16F 5/00. Опубл. 27.02.2005 г. Бюл. №6.
3. Полезная модель № RU 106324 U1, МПК7 F16F 9/32. Опубл. 10.07.2011 г. Бюл. №19 (Прототип полезной модели).