ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к транспортной технике, а именно, к гидравлическим гасителям колебаний рельсового подвижного состава. Гидравлические гасители колебаний установлены в рессорном подвешивании транспортных средств и предназначены для ограничения амплитуд подрессоренных масс движущихся вагонов и локомотивов посредством вязкого трения. В процессе движения транспортного средства подрессоренные массы совершают пространственные колебательные перемещения, при этом проушины гасителя испытывают на себе воздействия по оси гасителя и различные боковые воздействия. При осевых воздействиях на проушины гасителя шток с поршнем совершает возвратно-поступательное перемещение относительно цилиндра. Боковые воздействия перекашивают гаситель и создают нагрузки на проушины, которые могут сместить втулки из проушин и тем самым существенно снизить его работоспособность.
Известен гидравлический гаситель транспортного средства (RU №41287, B61F 5/10, F16F 5/00, опубл. 20.10.2004), включающий шарнирные узлы крепления, расположенные в головке, отличающийся тем, что узлы крепления выполнены в виде шаровых пластикометаллических шарниров, содержащих внешнюю и внутреннюю втулки со сферической поверхностью контакта, одна из которых выполнена из износостойкой композиционной пластмассы. Внутренняя или внешняя втулка выполнена из полиамидного пластика, армированного - наполненного стекловолокном.
Недостатком известного технического решения является низкая надежность узлов крепления, т.к. внешняя втулка ничем не закреплена в головке и при функционировании гидравлического гасителя колебании в рессорном подвешивании транспортного средства в условиях пространственных колебаний внешняя втулка не будет держаться в узлах крепления, а сместится вдоль оси узла крепления, образуется люфт в креплении и гаситель колебаний существенно потеряет свою работоспособность. При статистических амплитудах колебаний поршня в эксплуатации от 5 до 10 мм смещение втулок приводит к люфту в креплении гасителя до 4-8 мм и, поэтому практически выключает гаситель из работы.
Известен гидравлический гаситель транспортного средства (RU №78539 F16F 5/00, опубл. 27.11.2008), содержащий резервуар для рабочей жидкости, рабочий цилиндр с закрепленным на штоке поршнем с клапанами отбоя и перепускным, направляющую с расположенной в верхней части манжетой, гайку, клапан сжатия в донной части, отличающийся тем, что он снабжен расположенной на направляющей цилиндрической обоймой с кольцевым выступом в нижней части и плоской поверхностью с противоположной стороны, на которой размещены опирающийся на выступ упругий уплотнительный элемент и контактирующая с ним торцевой поверхностью втулка, другая торцевая поверхность которой соприкасается с торцом гайки. Внутренняя поверхность проушины гидравлического амортизатора имеет форму однополостного гиперболоида вращения и в нее вставлена резиновая втулка
Недостатком известного гидравлического амортизатора является низкая надежность узла крепления, резиновая втулка вставленная в проушину, ничем не закреплена в ней. Практика эксплуатации показывает, что внутренние поверхности проушин с формой однополостного гиперболоида вращения в транспортных условиях не исключают осевого смещения резиновой втулки относительно проушины. Вследствие такого смещения частично или полностью теряется работоспособность гидравлического амортизатора. Кроме того, выполнение проушин с такой поверхностью увеличивает трудоемкость изготовления проушины.
Известен амортизатор гидравлический (RU №39662, F16F 5/00, опубл. 10.08.2004), содержащий резервуар, к которому приварен нижний узел крепления, который содержит проушину, на цилиндрической поверхности которой с натягом установлена упругая втулка, армированная внутренней цилиндрической втулкой, отличающийся тем, что наружная поверхность упругой втулки, до установления с натягом во внутреннее отверстие проушины, выполнена в виде двух, равных по высоте усеченных конусов, совмещенных основаниями торцами цилиндра, имеющих общую ось, и равные наружные диаметры у основания конуса и цилиндра, причем наружный диаметр у вершины усеченного конуса и внутренний диаметр цилиндрической проушины равны, а отношение высоты усеченного конуса к высоте цилиндра составляет 0,7-0,8, что отношение наружного диаметра цилиндрической части упругой втулки к внутреннему диаметру цилиндрической проушины составляет 1,08-1,11, причем цилиндрическая внутренняя втулка завулканизирована в упругую втулку, имеющие общую ось. Упругая втулка выполнена из резиновой смеси. Цилиндрическая внутренняя втулка выполнена стальной методом порошковой металлургии.
Недостатком известного технического решения, является низкая надежность узла крепления, т.к. упругая втулка установлена с натягом, но ничем более не закреплена в проушине, вследствие этого в процессе эксплуатации при различных боковых воздействиях на амортизатор упругая втулка будет смещаться относительно проушины вдоль их осей и амортизатор будет терять свою эффективность. Практика эксплуатации гасителей колебаний гидравлических показывает, что установка "с натягом" без крепительных устройств не достаточно надежна. Понятие "завулканизирована" применительно к установке внутренней втулки нельзя употреблять в данном случае, ибо "вулканизация"- это технологический процесс, в котором пластичный каучук превращается в резину.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является гидравлический демпфер (RU №23415 B60G 13/08, опубл. 20.06.2002), содержащий корпус в виде резервуара, к которому приварен нижний узел крепления, а внутри расположен цилиндр с напрессованным на него впускным клапаном и надетой сверху направляющей, внутри которой расположен шток, к которому на верхнем конце приварена шайба и верхний узел крепления, а на нижнем конце штока закреплен поршень с дроссельным узлом и предохранительными клапанами, отличающийся тем, что каждый узел крепления содержит проушину, во внутреннее отверстие которой впрессована упругая втулка, надетая на цилиндрическую втулку, внутреннее отверстие проушины выполнено в виде двух совмещенных вершинами симметричных усеченных конусов, причем радиальное сечение упругой втулки по наружному контуру до запрессовки в проушину с каждой из внешних верхней или нижней сторон выполнено в виде двух симметричных выпуклостей и впадины между ними, а по внутреннему контуру и с боковых сторон - в виде двух взаимоперпендикулярных пар параллельных линий. Отношение объема упругой втулки к объему кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью проушины, внешней поверхностью цилиндрической втулки и внешними боковыми образующими проушины, составляет не менее 1,2. Радиус впадины сечения упругой втулки больше радиуса выпуклости. Упругая втулка выполнена из резины. Цилиндрическая втулка выполнена металлической.
Недостатком известного технического решения, является низкая надежность узла крепления т.к. упругая втулка ничем не зафиксирована в проушине и держится в отверстии проушины только натягом, что недостаточно для надежности в эксплуатации. Внутренняя поверхность проушины в виде двух совмещенных вершинами симметричных усеченных конусов не гарантирует надежности установки резиновой втулки в проушине, так как при функционировании в рессорном подвешивании транспортного средства амортизатор гидравлический испытывает на себе значительнее пространственные воздействия.
Металлическая втулка ничем не закреплена в резиновой втулке, вследствие этого металлическая втулка в процессе эксплуатации будет смещаться относительно резиновой втулки вдоль их осей и гидравлический демпфер будет терять свою эффективность. Смещение упругой или металлической втулок приводит к частичному или полному выходу из строя гидравлического демпфера.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности гидравлического гасителя колебаний транспортного средства при эксплуатации, когда на гаситель колебаний действуют нагрузки от пространственных перемещений подрессоренных масс вагонов или локомотивов и надежность гасителя в существенной мере зависит от надежности элементов его крепления в рессорном подвешивании.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен гаситель колебаний гидравлический, содержащий корпус и коаксиально размещенный в корпусе цилиндр, 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 цилиндро-поршневая группа деталей зафиксирована в корпусе кольцевой гайкой, в поршне имеются дроссели и перепускные отверстия, перекрытые наборами упругих кольцевых пластин с двух сторон, поджатыми стягивающим болтом, а в днище имеются дроссель, впускной клапан в виде диска, перекрывающего впускные отверстия днища и поджатого пружиной, и предохранительный клапан, в виде набора упругих кольцевых пластин, перекрывающих выпускные отверстия в днище, корпус и шток снабжены проушинами, в каждой из которых вставлены упругая и жесткая втулки, отличающийся тем, что вставленная в каждой проушине упругая втулка закреплена болтом, ввинченным с наружной поверхности каждой проушины с двух сторон, при этом резьбовая часть болтов входит частично в тело упругой втулки, а жесткая втулка вставлена с натягом в упругую втулку и снабжена наружными кольцевыми буртами.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре 1 представлен вид гасителя колебаний гидравлического в разрезе.
На фигуре 1 обозначены:
1 - корпус;
2 - проушина корпусная;
3 - цилиндр;
4 - днище;
5 - направляющая втулка;
6 - поршень;
7 - поршневое кольцо;
8 - шток;
9 - отверстия перепускные;
10 - прушина штоковая;
11- набор упругих кольцевых пластин надпоршневых;
12 - набор упругих кольцевых пластин подпоршневых;
13 - болт штоковый;
14 - диск;
15 - отверстия впускные;
16 - пружина малой жесткости;
17 - набор упругих кольцевых пластин;
18 - отверстия разгрузочные;
19 - болт;
20 - гайка;
21 - рабочая жидкость;
22 - манжета;
23 - резиновое кольцо;
24 - чехол гофрированный упругий;
25 - втулка упругая;
26 - втулка жесткая цилиндрическая;
27 - болты крепительные;
28 - наружный бурт жесткой втулки;
"А" - подпоршневая полость цилиндра;
"Б" - надпоршневая полость цилиндра;
"В" - компенсационная полость.
Заявленный гаситель колебаний гидравлический транспортного средства содержит корпус 1 с проушиной корпусной 2. В корпусе коаксиально размещен цилиндр 3, закрытый снизу днищем 4, а сверху - направляющей втулкой 5. В цилиндре с возможностью перемещения вставлен поршень 6 с поршневым кольцом 7 и со штоком 8. В поршне выполнены наклонные отверстия перепускные 9. Шток с возможностью перемещения пропущен в центральном отверстии направляющей втулки и на конце имеет проушину штоковую 10. Наклонные перепускные отверстия в поршне перекрыты с обеих сторон поршня наборами упругих кольцевых пластин надпоршневых 11 и упругих кольцевых пластин подпоршневых 12, прижатых к буртам поршня болтом штоковым 13. Под наборами пластин в буртах поршня имеются дроссели - калиброванные щели очень малых размеров. Днище цилиндра снабжено клапанами впусккым и предохранительным. Впускной клапан, содержит диск 14, перекрывающий отверстия впускные 15 и прижатый к бурту днища пружиной малой жесткости 16. В бурте днища под диском имеется дроссель - калиброванная щель очень малых размеров. Предохранительный клапан содержит набор упругих кольцевых пластин 17, перекрывающие отверстия разгрузочные 18 в днище и прижатые к нему болтом 19. Вся цилиндро-поршневая группа закреплена в корпусе гайкой 20.
В гаситель колебаний заправлена рабочая жидкость 21, как правило, минеральное масло. Шток гасителя уплотнен манжетой 22, а корпус гасителя уплотнен резиновым кольцом 23. Гаситель колебаний гидравлический герметизирован упругим гофрированным чехлом 24. В каждую проушину гасителя колебаний гидравлического вставлена втулка упругая 25, например резиновая, а в нее с натягом вставлена жесткая цилиндрическая втулка 26, например, металлическая. В проушины с двух сторон ввинчен болт крепительный 27, резьбовая часть которого частично входит в тело втулки упругой. По торцам каждой жесткой втулки выполнены наружные кольцевые бурты 28.
Внутренняя часть цилиндра разделена поршнем на полости: поршневая полость "А" и штоковая полость "Б". Обе полости полностью заполнены рабочей жидкостью. Кольцевая полость между цилиндром и корпусом - компенсационная полость обозначена буквой "В" и заполнена рабочей жидкостью лишь частично.
Гаситель колебаний гидравлический функционирует следующим образом.
На транспортном средстве гаситель колебаний гидравлический прикреплен своими проушинами корпусной 2 и штоковой 10 к подрессоренным массам подвижного состава - к кузову и к тележке вагона или локомотива параллельно упругим элементам рессорного подвешивания.
В процессе движения транспортного средства упругие элементы рессорного подвешивания деформируются под воздействием колебаний подрессоренных масс вагонов или локомотивов. При этом гаситель колебаний соответственно этим деформациям сжимается и растягивается.
В рабочем режиме колебаний на ходе сжатия, когда поршень 6 перемещается в цилиндре 3 к днищу 4, впускной клапан в днище закрыт, рабочая жидкость 21 под воздействием поршня 6 из поршневой полости "А" цилиндра через дроссели в поршне 6 с сопротивлением перетекает в надпоршневую полость "Б". При дросселировании рабочей жидкости гаситель реализует силы неупругого сопротивления в зависимости от скорости перемещения поршня. Эти силы сопротивления, развиваемые гасителем, через проушины корпусную 2 и штоковую 10 передаются на кронштейны подрессоренных масс транспортного средства и ограничивают амплитуды колебаний транспортного средства. В форсированном режиме колебаний при завышенных скоростях перемещения поршня и, следовательно, завышенных давлениях рабочей жидкости на ходе сжатия под воздействием поршня 6 рабочая жидкость, отжимает набор упругих кольцевых пластин надпоршневых 11 и набор упругих кольцевых пластин 17 предохранительного клапана в днище 4 и в увеличенном количестве поступает в полость надпоршневую "Б" цилиндра 3 и через разгрузочные отверстия 18 в компенсационную полость "В", вследствие чего происходит эффективное ограничение развиваемых гасителем сил сопротивления на расчетном уровне. На ходе растяжения в рабочем режиме поршень 6 перемещается в цилиндре 3 к направляющей втулке 5, рабочая жидкость с сопротивлением перетекает через дроссели в поршне из надпоршневой полости "Б" цилиндра 3 в подпоршневую полость "А". При этом гаситель колебаний развивает силы неупругого сопротивления, пропорциональные скорости перемещения поршня. Эти силы сопротивления через проушины корпусную 2 и штоковую 10 передаются на кронштейны кузова и тележки транспортного средства и ограничивают амплитуды колебаний его подрессоренных масс. В форсированном режиме колебаний при завышенных скоростях перемещения поршня и, следовательно, завышенных давлениях рабочей жидкости на ходе растяжения под воздействием поршня 6 рабочая жидкость, отжимает набор упругих кольцевых пластин подпоршневых 12 и в увеличенном количестве поступает в полость подпоршневую "А" цилиндра 3, вследствие чего происходит эффективное ограничение развиваемых гасителем сил сопротивления на расчетном уровне. При этом на ходе растяжения в рабочем и форсированном режимах в подпоршневой полости "А" понижается давление. Под воздействием перепада давлений в полостях "А" и "В" открывается впускной клапан в днище 4 - диск 14, преодолевая малое сопротивлении пружины 16, поднимается и рабочая жидкость из компенсационной полости "В" поступает в подпоршневую полость "А" и заполняет ее, подготавливая реализацию сил сопротивления на следующем ходе сжатия. Развиваемые гасителем силы неупругого сопротивления на ходах сжатия и растяжения через проушины передаются на подрессоренные массы транспортного средства и ограничивают амплитуды их колебаний на нормируемом уровне в рабочем и форсированном режимах. Установленные в проушинах гасителя колебаний упругие втулки 25 надежно закреплены болтами крепительными 27 и не могут переместиться по оси проушины, а жесткая цилиндрическая втулка 26, вставленная с натягом внутрь упругой втулки удерживается в ней наружными кольцевыми буртами 28 и не может сместиться вдоль оси проушины. Вследствие надежной фиксации упругой и жесткой втулок происходит расчетная передача сил неупругого сопротивления на подрессоренные массы и, следовательно, обеспечивается работоспособность гасителя колебаний гидравлического.
Поршневое кольцо 7 уплотняет полости "А" и "Б" цилиндра 4 при перемещении поршня 6. Резиновое кольцо 23 уплотняет резьбу гайки 20, а манжета 22 уплотняет шток 8. Резиновый чехол 24 герметизирует гаситель колебаний от утечек рабочей жидкости и от попадания внутрь гасителя инородных частиц и влаги.
В заявленном гасителе колебаний гидравлическом отличительными признаками, способствующими повышению работоспособности, является закрепление упругой втулки крепительными болтами, ввинченными с наружную поверхность каждой проушины с двух сторон, при этом резьбовая часть болтов входит частично в тело упругой втулки. Цилиндрическая жесткая втулка вставлена с натягом в упругую втулку и снабжена наружными кольцевыми буртами по торцам.
Упругая втулка не может сместиться вдоль оси проушины, т.к. закреплена в ней винтами с двух сторон, а жесткая цилиндрическая втулка не может сместиться, т.к. вставлена с натягом в упругую втулку и удерживается в ней наружными кольцевыми буртами, выполненными по торцам жесткой цилиндрической втулки.
В результате надежного закрепления упругой и жесткой втулок исключено их смещение по оси проушин даже при воздействии на гаситель различных боковых нагрузок при пространственных колебаниях подрессоренных масс транспортного средства и, поэтому, в проушине не образуется люфт. Отсюда развиваемые гасителем гидравлическим силы неупругого сопротивления обеспечивают требуемое ограничение амплитуд колебаний подрессоренных частей в эксплуатации. Таким образом, заявленный гаситель колебаний гидравлический имеет повышенную против прототипа и аналогов надежность, а, следовательно, более работоспособен в эксплуатации, что способствует обеспечению нормируемой плавности хода транспортного средства в межремонтные периоды эксплуатации.
Предлагаемый гаситель колебаний гидравлический может быть применен на железнодорожных вагонах, локомотивах, трамваях и вагонах метро, на автомобильном и гусеничном транспорте.