АМОРТИЗАТОР

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно к гидравлическим амортизаторам для гашения колебаний транспортных средств.
Известен электромагнитный амортизатор автомобиля (RU 133231, F16F 6/00, F16F 15/03, опубл. 10.10.2013), содержащий поршень с цилиндром и электрически соединенные между собой блок управления с выводами управления, усилители сигналов датчиков, датчики неровности дорожного полотна. Поршень выполнен полым и расположен с возможностью перемещения в зазоре между двумя Ш-образными электромагнитами, установленными в цилиндре противоположно относительно друг друга, и механически соединен с колесом автомобиля, а блок управления силовым выводом электрически соединен с обоими выводами Ш-образных электромагнитов.
Недостатком известного электромагнитного амортизатора автомобиля является недостаточная надежность, т.к. он имеет очень сложную систему, включающую блок управления, который соединен с каждым амортизатором, датчики неровности каждого колеса, усилители сигналов датчиков. Все элементы соединены электропроводкой и требуют электропитания.
Известна система демпферов для рекуперации энергии (RU 111222, F16F 15/03, В60П 13/04, опубл. 08.07.2011), содержащая демпферы, снабженные устройством регулирования коэффициента сопротивления, источник электропитания, соединенный с входами блока управления, который обеспечивает автоматическую подачу требуемого электрического сигнала необходимой величины в соответствии с запрограммированной зависимостью значения коэффициента сопротивления демпфера, обеспечивающей минимизацию ускорений. Демпферы, состоящие из упругих элементов, соединены единым рычажно-реечным механизмом, установленным с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения, который кинематически связан с электрогенератором, передающим электрический сигнал в блок управления, в котором определяется рациональный коэффициент сопротивления и доля рекуперации энергии. Блок управления и электрогенератор снабжены устройством обратной связи.
Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность, т.к. для обеспечения запрограммированной зависимости значения коэффициента сопротивления демпферов устройство содержит электрогенератор, блок управления и, ненадежный в эксплуатации, рычажно-реечный механизм, при этом еще введено устройство обратной связи. Вследствие повышенной сложности это техническое решение становится недостаточно надежным в транспортных средствах.
Известен, принятый за прототип, гидравлический амортизатор с регулируемыми характеристиками (RU 2502902, F16F 9/19, F16F 5/00, опубл. 27.12.2013), содержащий корпус, цилиндр, шток с поршнем и дополнительный поршень, разделяющие цилиндр на три полости. В каждой полости устанавливается пружина с разной жесткостью. Полости соединены между собой трубопроводами через регулируемые дроссели и электромагнитные клапаны. Трубопровод соединен с питающей магистралью, а также со сливом. Дроссели и клапаны управляются блоком управления, который получает сигнал от задающего устройства.
Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность, т.к. гидравлический амортизатор с регулируемыми характеристиками имеет весьма усложненную конструкцию, включающую регулируемые дроссели и электромагнитные клапаны, внешний блок управления и внешнее задающее устройство. При этом регулируемые дроссели и электромагнитные клапаны соединены трубопроводами с корпусом амортизатора и сливным устройством, с подключенным к нему гидромотором и редукционным клапаном, причем уплотняющая манжета штока установлена в крышке амортизатора без необходимой направляющей втулки.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности амортизатора путем саморегулирования амортизатором сил сопротивления в зависимости от режима колебаний подрессоренных частей транспортного средства.
Поставленная задача достигается тем, что амортизатор, содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, внутренние полости цилиндра разделены поршнем на надпоршневую и подпоршневую полости и 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 круглой гайкой, корпус и шток снабжены проушинами, в поршне и днище смонтированы впускные клапаны, при этом в направляющей втулке выполнено отверстие, соединяющее надпоршневую полость цилиндра с радиальным каналом в направляющей втулке, имеющим торцевой выход в промежуточную полость, которая соединена с переливной трубкой, размещенной в кольцевой полости между цилиндром и корпусом. В направляющей втулке соосно радиальному каналу размещен сердечник, установленный в электромагнитной катушке, при этом конец сердечника напротив торца радиального канала выполнен конусным, а другой конец соединен с возвратной пружиной, при этом электромагнитная катушка проводами электрически соединена с другой электромагнитной катушкой, которая установлена на круглой гайке корпуса и охватывает шток с минимальным зазором, при этом шток состоит из колец постоянного магнита и колец из немагнитного материала, соединенных между собой поочередно стягивающим стержнем с резьбовым креплением. Электромагнитная катушка, установленная на круглой гайке размещена в обойме из немагнитного материала, которая прикреплена к кольцевой гайке.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где представлен вид гидравлического амортизатора в разрезе.
На фигуре обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпусная;
3 - цилиндр;
4 - поршень;
5 - шток;
6 - кольцо уплотнительное;
7 - днище;
8 - клапан впускной;
9 - направляющая втулка;
10 - кольцо резиновое;
11 - круглая гайка корпуса;
12 - впускной клапан в поршне;
13 - отверстие;
14 - канал радиальный;
15 - сердечник;
16 - трубка переливная;
17 - электромагнитная катушка в направляющей втулке;
18 - пружина возвратная;
19 - электромагнитная катушка штока;
20 - обойма электромагнитной катушки штока;
21 - провода электрические;
22 - кольцо постоянного магнита;
23 - кольцо из немагнитного материала;
24 - стержень стягивающий;
25 - поршневая гайка;
26 - проушина штоковая;
27 - рабочая жидкость;
28 - манжета штока;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - кольцевая полость;
"Г" - промежуточная полость в направляющей.
Заявленный амортизатор гидравлический содержит корпус 1 с проушиной корпусной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, в который с возможностью перемещения вставлен поршень 4 со штоком 5. Поршень снабжен кольцом уплотнительным 6, например, чугунным. Цилиндр снизу опирается на днище 7 с клапаном впускным 8, а сверху закрыт направляющей втулкой 9 с уплотнительным резиновым кольцом 10. Шток с возможностью перемещения пропущен в центральное отверстие направляющей втулки. Вся цилиндропоршневая группа закреплена в корпусе круглой гайкой 11. В поршне установлен впускной клапан 12. В направляющей втулке имеется отверстие 13 и несквозной радиальный канал 14, имеющий торцевой выход в промежуточную полость "Г". Соосно радиальному каналу в направляющей втулке установлен сердечник 15. Промежуточную полость "Г" соединена с переливной трубкой 16, прикрепленной к направляющей втулке и размещенной в кольцевой полости "В". Сердечник размещен в электромагнитной катушке 17, при этом со стороны радиального канала он выполнен конусным, а с противоположной стороны скреплен с возвратной пружиной 18. Другая электромагнитная катушка 19 установлена на фланцевой поверхности круглой гайки и размещена в обойме 20, прикрепленной к круглой гайке болтами. Эта катушка охватывает шток с минимальным зазором и связана электрическими проводами 21 с электромагнитной катушкой, установленной в направляющей втулке. Шток состоит из колец постоянного магнита 22 и колец из немагнитного материала 23, например, из стали 60Х3Г8Н8В или из стали 50Х4Г18, закрепленных жестко между собой поочередно на стягивающем стержне 24 из немагнитного материала с помощью поршневой гайки 25 по резьбе через поршень на нижнем конце стягивающего стержня. Верхний конец стягивающего стержня жестко соединен, например, сваркой с проушиной штоковой 26.
Подпоршневая "А" и надпоршневая "Б" полости цилиндра заполнены рабочей жидкостью 27, а кольцевая полость "В" между цилиндром и корпусом заполнена рабочей жидкостью частично. Шток уплотнен манжетой 28.
Амортизатор работает следующим образом.
На транспортном средстве амортизатор прикреплен своими проушинами корпусной 2 и штоковой 26 к подрессоренным частям транспортного средства, в основном, к кузову и раме ходовой тележки. При движении транспортного средства подрессоренные части совершают колебательные движения, при этом шток 5 с поршнем 4 перемещаются возвратно-поступательно относительно цилиндра 3 и амортизатор совершает ходы сжатия и растяжения.
На ходе сжатия амортизатора, когда поршень 4 перемещается к днищу 7, повышается давление рабочей жидкости 27 в подпоршневой полости "А". Давлением рабочей жидкости 27 открывается впускной клапан 12 в поршне 4, и рабочая жидкость 27 поступает в надпоршневую полость "Б", под давлением перетекает через отверстие 13 в радиальный канал 14 в направляющей втулке 9, далее, в зазор между торцом радиального канала 14 и конусным концом сердечника 15 и поступает сначала в промежуточную полость "Г", затем в переливную трубку 16 и в кольцевую полость "В". Зазор между конусным концом сердечника 15 и торцом радиального канала 14 образует дроссель - проходное сечение, гидравлическое сопротивление которого зависит от положения конусного конца сердечника 15 относительно торца радиального канала 14. При прохождении рабочей жидкости 27 через этот зазор-дроссель в амортизаторе реализуются силы вязкого трения, которые на ходе сжатия сопротивляются перемещению поршня 4 со штоком 5 и, тем самым, ограничивают на ходе сжатия амортизатора амплитуду колебания подрессоренных частей транспортного средства.
На ходе растяжения амортизатора поршень 4 перемещается к направляющей втулке 9, впускной клапан 12 в поршне 4 закрыт, при этом повышается давление рабочей жидкости 27 в надпоршневой полости "Б". Рабочая жидкость 27 под давлением перетекает из надпоршневой полости "Б" через отверстие 13 в радиальный канал 14 в направляющей втулке 9, далее, в зазор между торцом радиального канала 14 и конусным концом сердечника 15, поступает в промежуточную полость "Г", затем, в переливную трубку 16 и в кольцевую полость "В". При прохождении рабочей жидкости 27 через зазор-дроссель между конусным концом сердечника 15 и торцом радиального канала 14 в амортизаторе реализуются силы вязкого трения, которые на ходе растяжения сопротивляются перемещению поршня 4 и, тем самым, ограничивают на ходе растяжения амортизатора амплитуду колебания подрессоренных частей транспортного средства. Одновременно на ходе растяжения понижается давление в подпоршневой полости "А" и перепадом давлений в этой полости "А" и в кольцевой полости "В" открывается впускной клапан 8 в днище 7, рабочая жидкость 27 через этот впускной клапан 8 из кольцевой полости "В" перетекает в подпоршневую полость "А" и заполняет ее для эффективного функционирования амортизатора на следующем ходе сжатия.
Таким образом, на ходе сжатия и на ходе растяжения, в основном, сопротивление амортизатора зависит от давления рабочей жидкости 27 и зазора между торцом радиального канала 14 и конусным концом сердечника 15. Этот зазор меняется в зависимости от положения сердечника 15, который перемещается под действием электродвижущей силы в электромагнитной катушке 17, установленной в направляющей втулке 9 соосно радиальному каналу 14. Эта электродвижущая сила передается по электрическим проводам 21 от электромагнитной катушки 19, установленной на фланцевой поверхности круглой гайки 11 и охватывающей шток 5 с минимальным зазором. При этом электромагнитная катушка 19 размещена в обойме 20 и прикреплена к круглой гайке 11. Электродвижущая сила в электромагнитной катушке 19 возникает при перемещении штока 5 относительно этой электромагнитной катушки 19, так как при этом кольца постоянных магнитов 22 и их магнитные поля пересекают витки электромагнитной катушки 19, установленной на фланцевой поверхности круглой гайки 11 и размещенной в обойме 19 из немагнитного материала, прикрепленной к круглой гайке 11. Чем больше скорость колебания подрессоренных масс транспортного средства и, соответственно, чем больше скорость колебания штока 5 с кольцами из постоянного магнита 22 вдоль электромагнитной катушки 19, тем большая электродвижущая сила индуктируется в этой электромагнитной катушке 19 и подается по проводам 21 в электромагнитную катушку 17 с сердечником 15. Эта электродвижущая сила заставляет переместиться сердечник 15 к отверстию радиального канала 14 и уменьшить зазор между конусным концом сердечника 15 и торцом радиального канала 14 для прохождения рабочей жидкости 27 на ходах сжатия и растяжения. Уменьшение зазора повышает гидравлическое сопротивление проходу рабочей жидкости 27 из радиального канала 14 в промежуточную полость "Г", переливную трубку 16 и, далее, в кольцевую полость "В". Вследствие повышения гидравлического сопротивления проходу под давлением рабочей жидкости 27 повышаются силы неупругого сопротивления и, следовательно, повышается сопротивление амортизатора колебаниям вагона или локомотива. Поэтому улучшается плавность хода транспортного средства. При нормативной плавности хода подвижного состава уменьшается скорость перемещения штока 5 с поршнем 4 относительно цилиндра 3 и относительно электромагнитной катушки 19. Поэтому в электромагнитной катушке 19 будет индуктироваться меньшая электродвижущая сила, подающаяся по проводам 21 на электромагнитную катушку 17 и воздействующая на сердечник 15. Сердечник 15 под воздействием возвратной пружины 18 переместится от торца радиального канала 14. При этом увеличится зазор для прохождения рабочей жидкости 27 на ходах сжатия и растяжения. Увеличение зазора понизит его гидравлическое сопротивление проходу рабочей жидкости из радиального канала 18 в промежуточную полость "Г", в переливную трубку 16 и, далее, в кольцевую полость "В". Вследствие понижения гидравлического сопротивления проходу рабочей жидкости 27 снижаются силы неупругого сопротивления перемещению штока 5 относительно цилиндра 3 и, следовательно, снижается до нормативного сопротивление амортизатора колебаниям вагона или локомотива. Таким образом, амортизатор изменяет свои силы неупругого сопротивления в зависимости от скорости перемещения штока 5 относительно цилиндра 3 амортизатора, т.е. силы неупругого сопротивления изменяются в зависимости от скорости колебаний подрессоренных частей подвижного состава. При больших скоростях колебаний подрессоренных частей амортизатор будет увеличивать силы сопротивления, а при малых скоростях колебаний подрессоренных частей амортизатор будет уменьшать силы сопротивления, что в результате будет обеспечивать требуемую плавность хода транспортного средства. Манжета 28 уплотняет шток 5 против утечек рабочей жидкости 27, резиновое кольцо 10 защищает от утечек рабочей жидкости 27 из корпуса 1, уплотнительное кольцо 6 уплотняет поршень 4.
Техническим результатом предлагаемого амортизатора является повышение надежности амортизатора путем саморегулирования сил его сопротивления без дополнительных внешних устройств в зависимости от режима колебаний подрессоренных частей вагона или локомотива. Предлагаемый амортизатор может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях, на автомобильном и гусеничном транспорте.