Гидравлический амортизатор

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции гидравлических амортизаторов.
Известен гидравлический амортизатор, который содержит рабочий цилиндр, снабженный направляющей штока с уплотнительными элементами, штоком и клапаном сжатия, причем шток содержит поршень с дросселирующими элементами, который закреплен гайкой штока. [Патент на полезную модель №RU2279582, дата приоритета: 11.01.2005 г. дата публикации: 10.07.2006 г. МПК: F16F 9/06].
Известен гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, снабженный поршнем с дросселирующими элементами и гайкой штока, клапан сжатия и дно резервуара. [Патент на полезную модель №RU118000, дата приоритета: 29.09.2011 г. дата публикации: 10.07.2012 г. МПК: F16F 9/16, F16F 9/36].
В качестве прототипа выбран гидравлический амортизатор, который содержит резервуар, снабженный рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, клапан сжатия и дно резервуара, при этом шток содержит поршень с дросселирующими элементами, закрепленный гайкой штока. [Патент на полезную модель №RU2409777, дата приоритета: 06.11.2009 г. дата публикации: 20.01.2011 г. МПК: F16F 9/06, F16F 9/16, F16F 9/34].
Основной недостаток известных гидравлических амортизаторов заключается в том, что вследствие воздействия вибрационных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора, может произойти самопроизвольное отвинчивание гайки штока. Это может привести к срыву поршня со штока, что приведет к выходу из строя гидравлического амортизатора.
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности гидравлического амортизатора.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является снижение вероятности самопроизвольного отвинчивания гайки штока в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар с размещенным в нем рабочим цилиндром, содержащим направляющую штока, шток, клапан сжатия и дно резервуара, причем шток снабжен поршнем с дросселирующими элементами и гайкой штока. В отличие от прототипа шток имеет глухое отверстие, выполненное в нижней торцевой части, которое после установки на шток поршня и гайки штока обработано кернением.
Резервуар имеет цилиндрическую форму и изготовлен из металла, выполняет конструкционные и защитные функции. Внутри резервуара располагаются основные конструктивные узлы и элементы, а также рабочая жидкость или газ. Для правильной работы гидравлического амортизатора резервуар должен быть герметичен и не иметь перегибов, обладать прочностью и жесткостью.
Рабочий цилиндр имеет форму, обусловленную формой выбранного поршня гидравлического амортизатора, и может быть изготовлен из металла. В рабочем цилиндре последовательно расположены: направляющая штока, шток, поршень, гайка штока, клапан сжатия. В рабочем цилиндре происходит процесс поглощения колебаний, создаваемых поршнем гидравлического амортизатора, рабочей жидкостью и преобразование их в тепловую энергию. Излишки рабочей жидкости перетекают в резервуар через клапан сжатия, установленный в нижней части рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр расположен внутри резервуара, при этом в верхней части он фиксируется направляющей штока.
Направляющая штока содержит корпус цилиндрической формы, который может быть изготовлен из металла, керамики или из металлокерамики. В центре корпуса выполнено сквозное осевое отверстие, оснащенное уплотнительными и антифрикционными элементами. В отверстие установлен шток, поверхность которого образует с поверхностью осевого отверстия подшипник скольжения, выполняющий направляющие функции и обеспечивающий вращательную и возвратно - поступательную подвижность штока, необходимую для работы гидравлического амортизатора. Направляющая штока устанавливается в верхней части резервуара, обеспечивает неподвижность рабочего цилиндра относительно резервуара и герметизирует гидравлический амортизатор.
Шток имеет цилиндрическую форму и представляет собой металлический стержень, покрытый снаружи слоем хрома, уменьшающего силы трения, возникающие между поверхностью штока и поверхностью осевого сквозного отверстия направляющей штока. Длина штока обусловлена конструктивными особенностями крепления к неподрессоренным массам транспортного средства, а также областью применения гидравлического амортизатора.
В нижней части штока выполнено посадочное место для поршня с дросселирующими элементами, а на конце нанесена резьба для установки гайки штока, неподвижно фиксирующей поршень с дросселирующими элементами на посадочном месте. В нижней торцевой части штока выполнено глухое осевое отверстие, которое в дальнейшем обрабатывается кернением.
Кернение производится кернером, оснащенным четырьмя вертикальными выступами на этапе, когда на шток установлены поршень и гайка штока. Диаметр отверстия может составлять от 60 до 80% диаметра нижней части штока, а глубина отверстия не должна превышать 3% длины штока. Отверстие, имеющее диаметр менее 60% диаметра нижней части штока, образует с наружной поверхностью штока твердую стенку, которая, вследствие воздействия ударной нагрузки, возникающей в процессе кернения, не поддается деформации и может получить дефект в виде трещины, что приведет к браку штока амортизатора. Отверстие, имеющее диаметр более 80% диаметра нижней части штока, образует с наружной поверхностью штока тонкую стенку, которая после проведения процесса кернения не обеспечивает надежной фиксации гайки штока и может отделиться от штока амортизатора. Глубина отверстия, превышающая 3% от длины штока, может привести к тому, что в процессе кернения высокие стенки отверстия, получившие ударную нагрузку, отделятся от штока вместе с гайкой штока, что приведет к браку штока.
Поршень имеет преимущественно цилиндрическую форму, его размеры обусловлены конструктивными особенностями и областью применения гидравлического амортизатора. Поршень может быть изготовлен из металла или композитных материалов. Поршень имеет сквозное осевое отверстие, в которое вставляется шток, а также содержит концентрические сквозные отверстия, которые играют роль дросселирующих элементов. Часть рабочего цилиндра, находящаяся над поршнем, является надпоршневой, а часть рабочего цилиндра, находящаяся под поршнем, является подпоршневой. Поршень, прикрепленный к штоку амортизатора, совершает возвратно поступательные движения в рабочем цилиндре, а рабочая жидкость, перетекающая через сквозные концентрические отверстия дросселирующей системы поршня, поглощает колебания, создаваемые поршнем, совершая тем самым работу по превращению поступательных движений в тепловую энергию.
Гайка штока гидравлического амортизатора предназначена для фиксации поршня с дросселирующими элементами на посадочном месте, выполненном на штоке гидравлического амортизатора.
Клапан сжатия гидравлического амортизатора содержит корпус, форма которого повторяет форму рабочего цилиндра, и может быть выполнен из металла или композитных материалов. Корпус может содержать одно или несколько сквозных отверстий или каналов. Клапан сжатия обеспечивает центрирование рабочего цилиндра в резервуаре гидравлического амортизатора.
Дно резервуара гидравлического амортизатора может быть отдельным элементом или иметь единую, с корпусом резервуара, конструкцию. Дно резервуара обеспечивает герметичность и точку опоры для узлов гидравлического амортизатора, расположенных внутри резервуара. Форма дна резервуара может варьироваться в зависимости от области применения гидравлического амортизатора и особенностей конструкции смежных с дном резервуара элементов гидравлического амортизатора.
Заявляемая полезная модель обладает новыми существенными отличительными признаками, которые заключаются в том, что шток имеет глухое отверстие, выполненное в нижней торцевой части, которое после установки поршня с дросселирующими элементами и гайки штока на шток обработано кернением. В результате кернения глухого отверстия происходит увеличение диаметра отверстия, а следовательно, увеличение диаметра посадочного места гайки штока. Расширение металла в месте соединения штока и гайки штока обеспечивает неподвижность элементов относительно друг друга, а отвинчивание гайки штока возможно только при приложении крутящего момента посредством инструмента. Таким образом достигается технический результат, заключающийся в снижении вероятности самопроизвольного отвинчивания гайки штока в процессе эксплуатации гидравлического амортизатора, тем самым повышается надежность гидравлического амортизатора.
Наличие нового отличительного существенного признака свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - Общий вид гидравлического амортизатора.
Фиг. 2 - Общий вид штока
Фиг. 3 - Шток с гайкой штока в сборе после кернения.
Гидравлический амортизатор содержит резервуар 1 с размещенным в нем рабочим цилиндром 2, содержащим направляющую 3 штока, шток 4, клапан 5 сжатия и дно 6 резервуара, причем шток 4 снабжен поршнем 7 с дросселирующими элементами 8 и гайкой 9 штока. Шток 4 имеет глухое отверстие 10, выполненное в нижней торцевой части, которое после установки на шток 4 поршня 7 и гайки 9 штока обработано кернением.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Шток 4 вместе с поршнем 7 при эксплуатации гидравлического амортизатора совершают возвратно-поступательные движения в рабочем цилиндре 2. При перемещении штока 4 с поршнем 7 вниз (ход сжатия) рабочая жидкость под давлением поршня 7 через дросселирующие элементы 8 перетекает из подпоршневой части в надпоршневую часть рабочего цилиндра 2. Часть объема рабочей жидкости при ходе сжатия перетекает через клапан 5 сжатия в полость резервуара 1. При движении штока 4 вверх (ход отбоя) рабочая жидкость под давлением поршня 7 через дросселирующие элементы 8 перетекает из надпоршневой часть в подпоршневую, а созданное поршнем 7 разрежение в рабочем цилиндре 2, затягивает через клапан 5 сжатия рабочую жидкость из полости резервуара 1. Таким образом, работа, которую выполняет рабочая жидкость, гасит колебания, возникающие при эксплуатации гидравлического амортизатора.
В процессе эксплуатации гидравлического амортизатора шток 4 воспринимает ударные и вибрационные нагрузки, которые передаются на все навесные элементы штока, в частности на гайку 9 штока, которая установлена в нижней части. В процессе изготовления штока 4 с торца его нижней части выполняется глухое отверстие 10, которое на этапе сборки гидравлического амортизатора, после установки на шток 4 поршня 7 и гайки 9 штока, кернится. Кернение расширяет посадочное место 11 гайки штока, вызывая тем самым ее заклинивание, что снижает вероятность самопроизвольного отвинчивания гайки 9 штока.