ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ Российский патент 1997 года по МПК B61G11/12 B61G11/16 B60G15/12 F16F5/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для поглощения и рассеивания энергии ударов в сцепных устройствах транспортных средств.

Известен поглощающий аппарат (Коломийченко В. В. и др. "Автосцепное устройство подвижного состава". М. Транспорт, 1980, с. 45, фиг. 42), содержащий цилиндр, имеющий три рабочие камеры две газовые, высокого и низкого давления, и одну гидравлическую. В цилиндре имеется жестко установленная перегородка, по одну сторону которой размещен основной плавающий поршень, образующий здесь газовую камеру высокого давления. Внутри основного плавающего поршня размещен дополнительный плавающий поршень, отделяющий газовую камеру высокого давления от гидравлической камеры и имеющий диафрагму с отверстиями постоянного сечения для дросселирования жидкости. Направляющей для основного поршня служит букса, жестко установленная в донышке цилиндра.

Этот поглощающий аппарат недостаточно удобен в эксплуатации, так как в процессе использования необходимо регулярно контролировать в нем уровень жидкости и давление газа из-за того, что отклонение этих параметров от расчетных существенно ухудшает характеристику работы аппарата. Кроме того, наличие нескольких камер усложняет конструкцию аппарата, требует обеспечения герметичности соединений при высокой точности сопрягаемых деталей, что усложняет процесс изготовления аппарата.

Известен также поглощающий аппарат жидкостный амортизатор (В.Н. Зайцев, В. Л. Рудаков "Конструкция и прочность самолетов", головное изд-во издательского объединения "Высшая школа", Киев, 1978). Этот амортизатор содержит толстостенный цилиндр, установленный в цилиндре поршень, имеющий отверстия небольшого диаметра для обеспечения перетекания рабочей жидкости, и шток, установленный в уплотнении донышка цилиндра. Кроме того, в поршне имеется пружинный клапан, увеличивающий сечение отверстий для перетекания жидкости на прямом ходе при большой скорости обжатия амортизатора. Поршень делит объем цилиндра на две части.

Недостатком конструкции этого поглощающего аппарата является то, что для обеспечения его работоспособности в условиях очень высоких давлений необходима большая толщина стенок цилиндра и мощные уплотнения. Этот недостаток обусловлен тем, что рабочая камера имеет форму цилиндра, которая при максимальном рабочем давлении требует большой толщины стенок, а также тем, что уплотнения работают при перепаде давлений, равном максимальному рабочему давлению.

Наиболее близким аналогом изобретения является поглощающий аппарат (а.с. СССР N 525581, МПК B 21 G 11/12, 1976), который содержит цилиндр, выполненный с двумя сообщающимися между собой цилиндрическими полостями. В одной из полостей установлен поршень с возможностью перетекания рабочей жидкости. В конструкции аппарата использованы уплотнения. Недостатком аппарата по указанному техническому решению является его значительная металлоемкость, а также сложность используемых уплотнений для поддержания работоспособности конструкции в условиях высоких давлений.

Задачей изобретения является уменьшение толщины стенок цилиндра путем более рационального распределения давлений в рабочей камере, а также улучшение условий работы уплотнений за счет уменьшения перепада давлений, действующего на них.

Задача обеспечивается тем, что в поглощающем аппарате, содержащем цилиндр, выполненный с двумя сообщающимися между собой полостями, в одной из которых установлено донышко цилиндра, и с возможностью обеспечения перетекания рабочей жидкости поршень, шток которого выполнен двухсторонним, причем между поверхностью одной из полостей и донышком установлено первое уплотнение, а одна сторона штока, выполненная большего диаметра, чем другая, расположена в донышке цилиндра и охвачена вторым уплотнением, согласно изобретению, одна из полостей цилиндра выполнена цилиндрической, а другая сферической, причем донышко расположено в цилиндрической полости, между которой и сферической полостью размещена гайка с третьим уплотнением, охватывающим другую сторону штока, при этом все уплотнения выполнены одинаково в виде двух колец, каждое из которых имеет с одной стороны коническую поверхность, а с другой плоскую, к которой примыкают две шайбы, а конические поверхности колец взаимодействуют с аналогичными поверхностями сопрягаемых деталей.

Таким образом, цилиндр выполнен двухкамерным. При этом в основной камере происходит динамическое дросселирование и частично статическое сжатие рабочего тела за счет того, что конец штока, установленный в уплотнении, разделяющем основную и дополнительную камеры, выполнен меньшего диаметра, чем конец штока, установленный в донышке цилиндра. При этом дополнительная камера несет основную статическую нагрузку, и давление в ней достигает максимального значений, в то время как в основной камере оно меньше примерно в два раза. А так как дополнительная камера выполнена сферической, то стенки ее могут быть выполнены меньшей толщины, чем в известных аппаратах, где рабочая камера имеет форму цилиндра. Кроме того, стенки основной камеры также могут быть выполнены меньшей толщины, так как давление в ней составляет примерно половину максимального рабочего значения. Что касается улучшения условий работы уплотнений, то уплотнение, установленное в донышке цилиндра, подвергается воздействию давления основной камеры, которое не превышает половины максимального рабочего значения, а уплотнение, разделяющее основную и дополнительную камеры, работает на перепад давлений между основной и дополнительной камерами, который составляет примерно половину максимального рабочего значения. При этом выполнение уплотнения в виде колец, имеющих коническую поверхность с одной стороны, а с другой плоское основание, к которому примыкают две шайбы, контактирующие с основанием другого кольца, опирающегося на коническую поверхность сопрягаемой детали, позволяет исключить возможность перетекания рабочего тела из одной камеры в другую и из основной камеры в атмосферу за счет того, что при высоких значениях рабочего давления при взаимодействии конических поверхностей уплотнения с сопрягаемыми с ними ответными поверхностями деталей происходит дополнительное поджатие уплотнения к уплотняемым поверхностям.

На фиг. 1 показан общий вид поглощающего аппарата в разрезе; на фиг. 2 - конструкция уплотнения.

Поглощающий аппарат содержит цилиндр 1 (фиг. 1), установленный в цилиндре 1 поршень 2, выполненный заодно со штоком 3. Цилиндр 1 имеет две камеры
основную 4 и дополнительную 5. Внутренняя поверхность дополнительной камеры выполнена сферической. В донышке 6 цилиндра 1 основной камеры 4 установлены уплотнения 7, зафиксированные стопорным кольцом 8. Уплотнения 7 и стопорное кольцо 8 крепятся к донышку 6 винтами 9. В донышке 6 цилиндра 1 установлен один конец штока 3, а другой конец его установлен в гайке 10, поджимающей уплотнения 11. Гайка контрится фиксатором 12 и винтом 13. Донышко 6 удерживается в цилиндре 1 с помощью кольца 14.

Кроме того, уплотнения 7 и 11 имеют аналогичную конструкцию и содержат кольцо 15 (фиг. 2), коническая поверхность которого контактирует с конической поверхностью канавки, выполненной в донышке 6 цилиндра 1 (фиг. 1), а плоское основание его опирается на набор шайб 16 (фиг. 2), на который с другой стороны опирается кольцо 17, сопряженное по конической поверхности с кольцом 18, опирающимся плоским основанием на стопорное кольцо 8.

Перед началом работы поглощающий аппарат заполняют вязкоупругим рабочим телом, устанавливают поршень 2 (фиг. 1) и фиксируют его в заданном положении с помощью стопорного кольца 13, обеспечивая расчетное начальное усилие затяжки поглощающего аппарата. При этом шток 3 находится в крайнем положении и упирается поршнем 2 в донышко 6 цилиндра 1.

При обжатии поглощающего аппарата шток 3 перемещается, и давление в дополнительной камере 5 возрастает за счет сокращения ее объема, в основной камере 4 давление также возрастает, так как диаметр перемещающегося в ней штока больше диаметра штока, перемещающегося в дополнительной камере.

В случае быстрого перемещения поршня 2 в основной камере между полостями возникает перепад давлений, величина которого зависит от площади кольцевой щели, образованной внутренней поверхностью цилиндра 1 и наружной поверхностью поршня 2. В дополнительной камере 5 при этом происходит только сжатие рабочего тела без его дросселирования, максимальное рабочее давление в ней примерно в два раза выше, чем в основной камере 4. А так как внутренняя поверхность этой камеры выполнена сферической, то стенки ее могут быть выполнены меньшей толщины, чем в том случае, если бы внутренняя поверхность ее была цилиндрической. При этом уплотнения 11 подвергаются воздействию перепада давлений между основной 4 и дополнительной камерами, величина которого примерно в два раза меньше, чем давление в дополнительной камере 5, а уплотнение 7 подвергается воздействию давления, возникающего в основной камере 4, которое составляет примерно половину максимального рабочего давления. При этом происходит взаимодействие конических поверхностей колец 15 и 17 с сопрягаемыми деталями, в результате чего возникает дополнительное усилие, которое поджимает кольца к уплотняемой поверхности цилиндра 1.

Таким образом, при обеспечении максимального рабочего давления обеспечена возможность уменьшения толщины стенок цилиндра и улучшены условия работы уплотнений.

Использование: в устройствах, поглощающих и рассеивающих энергию ударов. Сущность изобретения: позволяет уменьшить толщину стенок цилиндра поглощающего аппарата и улучшить условия работы его уплотнений за счет рационального перераспределения давлений в рабочей камере. Это обеспечивается тем, что поглощающий аппарат, содержащий цилиндр 1, в котором с возможностью обеспечения перетекания рабочей жидкости установлен поршень 2, снабжен дополнительной сферической камерой 5, отделенной от основной гайкой с уплотнением. Все уплотнения выполнены в виде колец, имеющих коническую поверхность с одной стороны, а с другой - плоское основание, к которому примыкают две шайбы, контактирующие с основанием другого кольца, которое опирается на коническую поверхность сопрягаемой детали. 2 ил.

Поглощающий аппарат, содержащий цилиндр, выполненный с двумя сообщающимися между собой полостями, в одной из которых установлено донышко цилиндра, и с возможностью обеспечения перетекания рабочей жидкости поршень, шток которого выполнен двусторонним, причем между поверхностью одной из полостей и донышком установлено первое уплотнение, а одна сторона штока, выполненная большего диаметра, чем другая, расположена в донышке цилиндра и охвачена вторым уплотнением, отличающийся тем, что одна из полостей цилиндра выполнена цилиндрической, а другая сферической, причем донышко расположено в цилиндрической полости, между которой и сферической полостью размещена гайка с третьим уплотнением, охватывающим другую сторону штока, при этом все уплотнения выполнены одинаково в виде двух колец, каждое из которых имеет с одной стороны коническую поверхность, а с другой плоскую, к которой примыкают две шайбы, а конические поверхности колец взаимодействуют с аналогичными поверхностями сопрягаемых деталей.