ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ ДЕМПФЕР Российский патент 1996 года по МПК F16F9/04 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается устройств для гашения механических колебаний, в частности, рам тележек и кузовов тепловозов, электровозов и пассажирских вагонов.

Известен пневматический демпфер (1) содержащий цилиндр с крышками, жестко связанный с поршнем полый с внутреннего торца шток, выполненный с центральным дроссельным и боковыми транзитными отверстиями, через которые сообщаются между собой штоковая и бесштоковая полости цилиндра, установленный в дроссельном отверстии с возможностью продольного перемещения между упорами на направляющем стержне, соединенном шарнирно с верхней крышкой, цилиндродвухконусный золотник / цилиндродвухконусная игла/, сальниковое уплотнение штока, циркуляционную систему смазки трущихся деталей и штуцер с обратным клапаном, сообщающий внутреннюю полость цилиндра с источником сжатого газа.

Недостатком его является сальникове уплотнение штока, через которое возможна утечка сжатого воздуха.

Известен амортизатор /демпфер/ (2), выбранный в качестве прототипа, содержащий два соосных обращенных друг к другу сильфона, заполненных рабочей жидкостью и сообщенных между собой клапаннодроссельной системой, промежуточный элемент с осевым отверстием, соединенный с торцами сильфонов, крышки, прикрепленные к другим торцам сильфонов, шток, прикрепленный к крышкам и проходящий через осевое отверстие.

Недостатками известной конструкции являются, во-первых, то, что при сжатии сильфонов внутри их остаются значительные мертвые объемы, в результате чего перекачка рабочей жидкости из одного сильфона в другой ограничена, а также то, что клапаннодроссельная система, широко используемая в гидравлических амортизаторах, как известно, создает нелинейную характеристику демпфирования, что не позволяет получить оптимальной виброзащиты обрессоренных масс транспортных систем. Эти недостатки известной конструкции ведут к снижению энергоемкости и эффективности работы демпферов.

Целью настоящего изобретения является повышение энергоемкости и эффективности работы демпфера путем замены рабочей среды, изменения клапаннодроссельной системы и уменьшения мертвого внутреннего объема.

Указанная цель достигается тем, что в демпфере /амортизаторе/, содержащем заполненные рабочей средой резинокордные оболочки /сильфоны/, расположенную между ними перегородку /промежуточный элемент/ с калиброванным отверстием и шток с головкой, проходящий через калиброванное отверстие и связанный концами с противолежащими торцами резинокордных оболочек, в качестве рабочей среды выбран сжатый воздух, шток выполнен с уступом, а демпфер снабжен расположенными со стороны перегородки в соответствующих внутренних полостях резинокордных оболочек и присоединенными к ним торообразными эластичными кольцами, поперечное сечение каждого из которых выполнено эллипсообразным, и установленными на штоке дистанционной втулкой и размещенной между последней и уступом штока двухконусной втулкой, расположенной в калиброванном отверстии перегородки с возможностью осевого перемещения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид демпфера в разрезе.

Демпфер содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 резинокордные оболочки, близлежащие буртики которых зажаты с помощью перегородки 3 и двух прижимных дисков 4 и 5 болтами 6, а внешние буртики закреплены с помощью нижней и верхней круглых гаек 7 и 8, нажимных колец 9 и 10 и стаканов 11 и 12, нижний из которых напрессован на шток 13, а верхний прикреплен к хвостовику штока корончатой гайкой 14. Стык стакана 11 со штоком 13 уплотнен отожженным медным кольцом 15. На верхнем конце штока 13 установлена дистанционная втулка 16, упирающаяся снизу в буртик штока 13, а в средней его части помещена двухконусная втулка 17, имеющая возможность свободного перемещения вдоль штока 13 до упоров сверху и снизу, образованных дистанционной втулкой 16 и уступом на штоке 13.

Двухконусная втулка 17 помещена в центре калиброванного отверстия, образованного дроссельным кольцом 18, средняя часть которого имеет цилиндрическое отверстие, расширяющееся к обоим торцам по конусам. Шток 13 центрирован верхней 19 и нижней 20 бронзовыми направляющими втулками, запрессованными в отверстие перегородки 3. Направляющие втулки 19 и 20 снабжены каналами "а" и "б", сообщающими верхнюю и нижнюю полости резинокордных оболочек 1 и 2 через автоматически регулируемое потоком сжатого воздуха калиброванное отверстие. Во внутренних полостях верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочек со стороны перегородки 3 размещены и присоединены к ним торообразные эластичные кольца 21 и 22, поперечное сечение каждого из которых выполнено эллипсообразным.

Заполнение внутреннего объема демпфера сжатым воздухом осуществляется через штуцер 23 по каналу "в". Крепится демпфер к раме тележки с помощью кронштейна 24, а к буксе колесной пары с помощью головки 25.

Демпфер работает следующим образом: при движении штока 13 в бронзовых направляющих втулках 19 и 20, например, вверх, верхняя резинокордная оболочка 1 сжимается, нижняя 2 растягивается. Давление воздуха в верхней резинокордной оболочке 1 демпфера становится выше, чем в нижней и сжатый воздух перетекает через регулируемое калиброванное отверстие, образуемое дроссельным кольцом 18, двухконусной втулкой 17 и каналами "а" и "б", из верхней резинокордной оболочки 1 в нижнюю 2, создавая при этом демпфирующую силу. Под действием перепада давления и потока сжатого воздуха двухконусная втулка 17 переместится вдоль штока 13 вниз до упора, образованного уступом на штоке 13. При сходе нижнего среза цилиндрической части дроссельного кольца 18 с наибольшего диаметра двухконусной втулки 17 начнется резкое увеличение проходного сечения для перетекания сжатого воздуха, в результате чего к началу обратного движения штока 13 давления воздуха в верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочках сравняются. При обратном движении штока 13 поток сжатого воздуха изменит направление и устремится из нижней резинокордной оболочки 2 через регулируемое калиброванное отверстие, образуемое дроссельным кольцом 18, двухконусной втулкой 17 и каналами "а", "б" в верхнюю резинокордную оболочку 1. При этом легкая двухконусная втулка 17 перебросится вдоль штока 13 вверх до упора, образованного дистанционной втулкой 16, что приведет к резкому уменьшению проходного сечения калиброванного отверстия, росту перепада давлений между полостями и, следовательно, росту демпфирующей силы демпфера. С ростом пройденного штоком 13 расстояния верхний срез цилиндрической части дроссельного кольца 18 начнет сползать с нижнего конуса двухконусной втулки 17. Проходное сечение для перетекания воздуха снова увеличится, в результате чего к началу обратного движения штока 13 давления воздуха в верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочках сравняются, а, значит, демпфирующая сила в крайнем положении будет равна нулю.

Далее этот процесс повторяется.

Регулировка проходного сечения калиброванного отверстия расчитана таким образом, чтобы демпфирующая сила, создаваемая разностью давления воздуха в резинокордных оболочках, достигала максимума при нейтральном положении штока 13 демпфера.

Торообразные эластичные кольца 21 и 22, размещенные в верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочках, имеющие эллипсообразное сечение в поперечнике с целью заполнения внутреннего объема резинокордных оболочек 1 и 2 при сжатом их состоянии, при работе демпфера позволяют избавиться от вредного "мертвого" объема, благодаря чему при больших амплитудах колебаний большая часть сжатого воздуха перетекает из одной резинокордной оболочки в другую, что наряду с использованием в качестве рабочей среды сжатого воздуха и изменения клапаннодроссельной системы прототипа позволяет значительно повысить энергоемкость демпфера и эффективность его работы.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения демпфер содержит заполненные сжатым воздухом резинокордные оболочки, расположенную между ними перегородку с калиброванным отверстием. Шток с уступом проходит через калиброванное отверстие, концы которого связаны с противолежащими торцами резинокордных оболочек, торообразные эластичные кольца каждой из которых выполнены в поперечном сечении эллипсообразными и расположены в соответствующих полостях резинокордных оболочек. На штоке установлены дистанционная втулка и размещенная между втулкой и уступом штока двухконусная втулка с возможностью осевого перемещения в калиброванном отверстии перегородки. 1 ил.

Демпфер, содержащий заполненные рабочей средой резинокордные оболочки, расположенную между ними перегородку с калиброванным отверстие и шток с головкой, проходящий через калиброванное отверстие и связанный концами с противолежащими торцами резинокордных оболочек, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды выбран сжатый воздух, шток выполнен с уступом, а демпфер снабжен расположенными со стороны перегородки в соответствующих внутренних полостях резинокордными оболочками и присоединенными к ним торообразными эластичными кольцами, поперечное сечение каждого из которых выполнено эллипсообразным, и установленными на штоке дистанционной втулкой и размещенной между последней и уступом штока двухконусной втулкой, расположенной в калиброванном отверстии перегородки с возможностью осевого перемещения.