АМОРТИЗАТОР ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно к гидравлическим амортизаторам подвижного состава, содержащим устройства для контроля их работоспособности.
Известно устройство для гашения колебаний (SU №798384, B60G 11/28, 22.09.1980), содержащее гидроцилиндр, крепительные головки и индикатор работоспособности в виде валиков, установленных в крепительных головках, при этом, в валике одной из крепительных головок выполнены две диаметрально расположенные продольные канавки, соединенные между собой с одной стороны пазом, с другой - сквозным отверстием, при этом устройство снабжено расположенными в продольных канавках эллиптическими пружинами, каждая из которых имеет на одном из концов сигнальный флажок, а другой конец ее закреплен в сквозном отверстии. При движении транспортного средства на устройство для гашения колебаний воздействуют подрессоренные массы, при этом устройство для гашения колебаний развивает силы неупругого сопротивления, которые ограничивают колебания подрессоренной массы и одновременно воздействуют на эллиптические пружины в продольных канавках крепительных головок. Происходит деформация этих эллиптических пружин и соответствующее перемещение сигнального флажка, свидетельствующее о работоспособности устройства для гашения колебаний.
Недостатком известного устройства для гашения колебаний является малая контролепригодность, так как индикатор работоспособности, в виде сигнального флажка, перемещается только тогда, когда устройство для гашения колебаний испытывает воздействие от подрессоренных частей при движении подвижного состава или от тестового воздействия на испытательном стенде. Оценить работоспособность устройства для гашения колебаний по перемещению сигнального флажка в движении визуально невозможно из-за высоких скоростей движения, а при стоянке вагона или локомотива невозможно из-за отсутствия силового воздействия на устройство для гашения колебаний. Контроль работоспособности устройства для гашения колебаний по перемещению сигнального флажка от тестового воздействия на испытательном стенде недостаточен, так как стендовая проверка работоспособности этих устройств проводится лишъ при плановых видах ремонта с периодичностью не чаще одного раза в год.
Известен регулируемый однотрубный газонаполненный амортизатор (RU 2263238, F16F 9/50, B60G 11/26, опубл. 27.10.2005), который содержит цилиндр, шток, неподвижно смонтированный на нем поршень, гидравлическую полость цилиндра, заполненную рабочей жидкостью и поделенную поршнем на верхнюю и нижнюю части, и байпас, соединяющий верхнюю и нижнюю части гидравлической полости цилиндра. Амортизатор снабжен индуктивным датчиком перемещения поршня, выполненным в виде верхней и нижней обмоток, размещенных в цилиндре и соединенных с управляющим устройством сопротивления амортизатора, автопреобразователем постоянного напряжения в переменное высокой частоты, соединенным с управляющим устройством сопротивления амортизатора, и выпрямителем, соединенным с пьезоэлектрическим элементом, установленным в байпасе для изменения его пропускной способности. В неработоспособном амортизаторе, когда из-за отсутствия сопротивления перемещение штока будет наибольшим, байпас имеет минимальную пропускную способность.
Недостатком известного регулируемого однотрубного газонаполненного амортизатора является его малая контролепригодность при стоянке подвижного состава. В этом случае подрессоренные части подвижного состава не колеблются и поршень амортизатора не перемещается, поэтому индуктивный датчик перемещения вообще не дает никаких сигналов на пьезоэлектрические элементы и отсюда нельзя определить работоспособность амортизатора.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является принятый за прототип арктический амортизатор подвески транспортного средства (RU 2263835, F16F 9/44, B60G 11/26, опубл. 20.11.2005). Этот амортизатор содержит корпус, шток, неподвижно установленный на нем поршень с дросселирующей системой, а также гидравлическую полость, заполненную рабочей жидкостью и поделенную поршнем на верхнюю и нижнюю части. У амортизатора имеется переключатель и связанные с ним электромагнитный клапан, сигнальная лампа и датчик температуры рабочей жидкости, управляющий включением и выключением сигнальной лампы и электромагнитного клапана. На корпусе закреплен кожух, снабженный легкосъемным теплоизолирующим чехлом. Полость между корпусом и кожухом соединена посредством упомянутого электромагнитного клапана с системой охлаждения тягового двигателя транспортного средства. В нижней части гидравлической полости амортизатора установлен буфер сжатия с размещенным в нем компенсатором.
Недостатком известного арктического амортизатора подвески транспортного средства является отсутствие контролепригодности при стоянке транспортного средства. В этом случае амортизатор не функционирует, его электромагнитный клапан бездействует и сигнальная лампочка не горит, так как поршень не перемещается, поэтому при стоянке транспортного средства не возможно методами контроля выявить работоспособен или нет амортизатор.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в повышении контролепригодности амортизатора гидравлического при стоянке подвижного состава для своевременного выявления и замены неработоспособных демпфирующих устройств.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен амортизатор гидравлический, который содержит корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, при этом внутренняя полость цилиндра разделена поршнем на надпоршневую и подпоршневую полости, которые заполнены рабочей жидкостью, кольцевая полость между цилиндром и корпусом заполнена рабочей жидкостью частично. Цилиндр снизу закрыт днищем, а сверху закрыт направляющей втулкой, при этом в поршне имеются пластинчатые клапаны сжатия и растяжения, в днище имеется впускной клапан, а в направляющей втулке выполнен дроссель, который соединен через радиальный канал с переливной трубкой, выходящей в кольцевую полость между цилиндром и корпусом, шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке, а вся цилиндропоршневая группа деталей зафиксирована в корпусе кольцевой гайкой, корпус и шток снабжены проушинами, шток уплотнен манжетой и закрыт защитным кожухом, жестко прикрепленным к штоку. Амортизатор гидравлический снабжен индикатором работоспособности, выполненным в виде светодиода, соединенного проводами с аккумулятором, подключенным через токоограничивающий резистор и контроллер заряда к пьезоэлектрическому элементу.
Пьезоэлектрический элемент установлен во внутренней полости штока, которая соединена отверстиями с надпоршневой полостью цилиндра.
Светодиод, токоограничивающий резистор, контроллер заряда с аккумулятором, прикреплены к плате, закрыты герметично коробкой и размещены с внутренней стороны защитного кожуха, который снабжен смотровым окном.
Проводная связь с контроллером заряда осуществлена через резьбовое отверстие в проушине, которое уплотнено упругим кольцом, поджатым гайкой.
Смотровое окно в защитном кожухе закрыто прозрачным материалом, который прижат к смотровому окну по резьбе гайкой.
Технический результат - повышение контролепригодности амортизатора гидравлического, так как аккумулятор предлагаемого устройства, заряженный в процессе движения вагона или локомотива, в течение не менее двух часов будет обеспечивать свечение светодиода. По этому признаку через смотровое окно визуальным осмотром контролируется работоспособность амортизатора гидравлического, что способствует своевременному выявлению и замене неработоспособных амортизаторов гидравлических при штатном техническом обслуживании осмотрщиками на пунктах технического обслуживания по прибытию транспортной единицы в составе поезда после выполнения рейса. Отсутствие свечения светодиода в этот период свидетельствует о неработоспособности амортизатора гидравлического, такой амортизатор гидравлический подлежит замене.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен вид амортизатора гидравлического в разрезе, на фигуре 2 - структурная блок-схема индикатора работоспособности амортизатора гидравлического.
На фигурах обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпусная;
3 - цилиндр;
4 - поршень;
5 - шток;
6 - кольцо уплотнительное;
7 - днище;
8 - впускной клапан;
9 - направляющая втулка;
10 - гайка корпуса;
11 - кольцо резиновое;
12 - наклонные отверстия;
13 - наклонные отверстия;
14 - пластинчатый клапан сжатия;
15 - пластинчатый клапан растяжения;
16 - гайка;
17 - дроссель;
18 - канал радиальный;
19 - трубка переливная;
20 - рабочая жидкость;
21 - манжета штока;
22 - уплотнительное кольцо;
23 - радиальный канал;
24 - осевой канал;
25 - резьбовое отверстие;
26 - проушина штоковая;
27 - кожух защитный;
28 - болт;
29, 30 - изоляционные прокладки;
31 - пьезоэлектрический элемент;
32, 33 - электроды;
34 - провода;
35 и 36 - отверстия в проушине;
37 - упругое кольцо;
38 - гайка;
39 - контроллер заряда;
40 - аккумулятор;
41 - токоограничивающий резистор;
42 - светодиод;
43 - плата;
44 - коробка;
45 - болт;
46 - прозрачный материал;
47 - гайка;
“А” - подпоршневая полость цилиндра;
“Б” - надпоршневая полость цилиндра;
“В” - кольцевая полость;
“Г” - подкожуховая полость.
Заявленный амортизатор гидравлический содержит корпус 1 с проушиной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, в который с возможностью перемещения вставлен поршень 4 со штоком 5. Поршень уплотнен кольцом 6, например, чугунным. 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 цилиндропоршневая группа закреплена в корпусе гайкой 10 с резиновым кольцом 11. В поршне выполнены наклонные отверстия 12 и 13, перекрытые пластинчатым клапаном сжатия 14 и пластинчатым клапаном растяжения 15 соответственно, прижатыми к поршню гайкой 16. В направляющей втулке имеются 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 заполнена рабочей жидкостью частично. Шток уплотнен манжетой 21. На наружной поверхности корпуса имеется круговая канавка, в которую установлено уплотнительное кольцо корпусное 22, например, из фторопласта. Это кольцо установлено неподвижно относительно корпуса. В штоке выполнены соединенные между собой радиальный канал 23 и осевой канал 24, при этом осевой канал выходит в резьбовое отверстие 25 на конце штока. В это резьбовое отверстие ввинчена по резьбе штоковая проушина 26, которая своим наружным пояском жестко прижимает к наружному заплечику штока защитный кожух 27. На торце штоковой проушины болтом 28 через изоляционные прокладки 29 и 30 прикреплен пьезоэлектрический элемент 31 с электродами 32 и 33. Электроды соединены с проводами 34, которые выходят из проушины через отверстия 35 и 36 в проушине. Выход проводов из отверстия уплотнен упругим кольцом 37, например, из резины, поджатым гайкой 38. Провода подключены через контроллер заряда 39 к аккумулятору 40, далее, через токоограничивающий резистор 41 к светодиоду 42. Контроллер заряда, аккумулятор, токоограничивающий резистор прикреплены к плате 43, герметично закрыты коробкой 44, которая болтами 45 закреплена на защитном кожухе демпфера таким образом, чтобы они входили внутрь подкожуховой полости “Г”. Светодиод закреплен на коробке снаружи. Защитный кожух снабжен смотровым окном. Смотровое окно в защитном кожухе закрыто прозрачным материалом 46, который прижат к смотровому окну по резьбе гайкой 47.
Амортизатор гидравлический работает следующим образом.
На транспортном средстве амортизатор гидравлический прикреплен своими проушинами 2 и 26 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 амортизатор гидравлический 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 20 отжимается пластинчатый клапан сжатия 14 от поршня 4 и она поступает через отверстия 12 поршня 4 в надпоршневую полость “Б”, под давлением 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 20 через дроссель 17 и через пластинчатый клапан сжатия 14 в амортизаторе гидравлическом реализуются силы вязкого сопротивления, которые на ходе сжатия препятствуют перемещению поршня 4 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 9, 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 9 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 демпфера гидравлического на следующем ходе сжатия. При форсированном режиме хода растяжения рабочая жидкость 20 отжимает пластинчатый клапан 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 амортизатора гидравлического на ходе растяжения на расчетном уровне. При прохождении рабочей жидкости 20 через дроссель 17 и через пластинчатый клапан растяжения 15 в амортизаторе гидравлическом реализуются силы вязкого сопротивления, которые на ходе растяжения препятствуют перемещению поршня 4 и, тем самым ограничивают на этом ходе амплитуды колебаний подрессоренных масс подвижного состава. Наибольшее значение сил неупругого сопротивления амортизатора гидравлического определяется из условий прочности присоединительных элементов амортизатора гидравлического, условий безопасности движения транспортного средства и обеспечения плавности хода конкретного вагона или локомотива.
Таким образом, на ходе сжатия и на ходе растяжения в надпоршневой полости "Б" возникает высокое давление рабочей жидкости до 4-5 МПа. Этим давлением рабочая жидкость по радиальному каналу 18 и осевому каналу 19 воздействует на пьезоэлектрический элемент 31, в котором реализуется э.д.с. Возникшее напряжение на электродах 32 и 33 передается по проводам 34, проходящим по отверстиям 35 и 36 в проушине штоковой 26 через контроллер заряда 39 на аккумулятор 40 и через токоограничивающий резистор 41 на светодиод 42. Свечение светодиода 42 визуально наблюдается через прозрачный материал 46 смотрового окна в защитном кожухе 27 в процессе функционирования амортизатора гидравлического после его остановки за счет энергии зарядившегося аккумулятора в течение определенного времени - не менее двух часов. За этот период по наличию или отсутствию свечения обслуживающий персонал выявляет неработоспособные амортизаторы гидравлические, у которых нет свечения светодиода 42 вследствие отсутствия зарядки аккумулятора 40, поскольку из-за внутренних дефектов в поездке не реализуется высокое давление рабочей жидкости 20 в надпоршневой полости “А”, а следовательно амортизатор гидравлический не выполняет свои функции, т.е. является неработоспособным и подлежит замене.
Кожух защитный 27 и уплотнительное кольцо 22 предохраняют подкожуховую полость “Г” от абразивных и снежных частиц. Недопущение абразивных частиц защищает поверхность штока 5 и манжеты 21 от преждевременного износа или повреждения, а недопущение снежных частиц устраняет подкожуховое льдообразование. Манжета 21 уплотняет шток 5 против утечек рабочей жидкости 20, резиновое кольцо 11 защищает от утечек рабочей жидкости 20 резьбовое соединение гайки 10 и корпуса 1, упругое кольцо 37, поджатое по резьбе гайкой 38 устраняет утечки рабочей жидкости 20 по отверстиям 35, 36 в проушине штоковой 26.
Предлагаемый амортизатор гидравлический может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях, на автомобильном и гусеничном транспорте.