ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК F16F5/00 

Изобретение относится к области защиты объектов, машин, приборов, аппаратуры и т.п. допускающих ограниченный уровень механических нагрузок от действия интенсивных ударно-вибрационных воздействий, возникающих при взрывных и др. работах и сейсмических колебаниях. Главнейшими такими устройствами являются пневмогидравлические амортизаторы с демпфирующими элементами конструкции.

Известно устройство амортизации объектов, в корпусе амортизатора которого размещены полости с рабочей жидкостью и сжатым газом, сообщенные между собой демпфирующим и обратными клапанами [1]
Недостатком указанного устройства является низкая энергоемкость и большие габариты амортизатора вследствие органической возможности перетока рабочей жидкости через демпфирующий клапан.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий упругий элемент, коаксиально расположенные корпус, шток, плунжер, перегородку с отверстиями и дросселем, демпфирующий клапан с пружиной, тарелью и поршнем, закрепленных на противоположных концах иглы с осевым отверстием [2]
По отношению к заявленному данный амортизатор является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и принято за прототип.

Недостатком указанного амортизатора является сложность конструкции, выразившаяся в фактическом включении в него трех самостоятельных элементов: шток с полым плунжером рабочий элемент конструкции, отдельно вынесенный объем полость высокого давления с демпфирующим клапаном исполнительный элемент конструкции и связующий элемент конструкции канал высокого давления, связывающий полость плунжера и полость высокого давления, такое разделение элементов конструкции одновременно и увеличивает габариты амортизатора.

Другим серьезным недостатком конструкции является размещение рабочего клапана в обойме, где дополнительный поршень одновременно выполняет функции рабочего элемента клапана и функции герметизирующей буксы амортизатора. Стояночное трение такого элемента конструкции клапана очень высоко и нестабильно. Полость низкого давления и полости высокого давления расположены таким образом, что создается дополнительное нестабильное сопротивление перемещению иглы с тарелью за счет трения в уплотнении и разницы давления в этих полостях. В целом такое конструктивное выполнение делает низкой стабильности в работе и невысокой надежности.

Настоящее изобретение устраняет указанные недостатки, повышает энергоемкость амортизатора, уменьшает его габариты, упрощает конструкцию, повышает стабильность работы и надежность.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневмогидравлическом амортизаторе, содержащем корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер, перегородку с отверстиями, демпфирующий клапан в виде иглы с осевым каналом, тарели, установленной на одном конце иглы с возможностью перекрытия отверстия перегородки, и поршня, закрепленного на другом конце иглы, перегородка установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей и имеет камеру для размещения в ней поршня демпфирующего клапана, делящего последнюю на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал иглы с пневматической полостью. Плунжер может быть выполнен двухступенчатым. Тарель клапана может быть выполнена большего диаметра, чем поршень клапана.

Изложенная сущность приведена на чертеже фиг. 1 показан общий вид амортизатора, на фиг. 2 показан выносной элемент 1.

Амортизатор содержит коаксиально расположенные корпус 1, шток 2 с упором "г", полый плунжер 3 с упором "д", перегородку 4 с отверстиями 5, демпфирующий клапан 6 в виде иглы 7 с осевым каналом 8, тарели 9, установленной на одном конце иглы 7 с возможностью перекрытия отверстия 5 перегородки 4, и поршня 10, закрепленного на другом конце иглы 7. Перегородка 4 установлена в полости плунжера 3 с образованием пневматической "а" с сжатым газом и гидравлической "б" полостей с рабочей гидросмесью и имеет камеру 11 для размещения в ней поршня 10 демпфирующего клапана 6, который делит камеру 11 на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической "б" полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал 8 с пневматической "а" полостью. Полый плунжер 3 может быть выполнен двухступенчатым. Тарель 9 клапана 6 может быть выполнена большего диаметра, чем поршень 10 клапана. Поршень 10 клапана подпружинен пружиной 12. Полости "а" и "б" сообщены между собой через демпфирующий клапан 6.

Под действием давления сжатого газа в полости "а" шток 2 выдвинут из полого плунжера 3, а полый плунжер 3 вдвинут в корпус 1 за счет своей двухступенчатой конструкции, в которой диаметры D₁ > D₂, где разность площадей этих диаметров (при наличии давления в полости "а") -определяет усилие по плунжеру 3, а при получении разных усилий по штоку 2 и плунжеру 3 выполняется условие:
,
где
площадь диаметра D₁;
площадь диаметра D₂;
площадь диаметра D₃;
В своем первоначальном положении шток 2 удерживается от перемещения упором "г", а плунжер 3 упором "д".

Под действием повышенного давления гидросмеси в полости "б" возбужденного динамическим перемещения штока 2 или плунжера 3 поршень 10 с иглой 7 и тарелью 9 имеет возможность осевого перемещения относительно дроссельного отверстия 5. Тарель 9 выполнена большего диаметра, чем поршень 10.

Амортизатор работает следующим образом.

При движении штока 2 внутрь полости "б" рабочая гидросмесь поступает в камеру 11 и вытесняется в полость "а" через кольцевой зазор, образующийся между тарелью 9 и отверстием 5.

При выдвижении плунжера 3 из корпуса 1 за счет двухступенчатости плунжера 3 гидросмесь из полости "б" вытесняется в полость "а" аналогично предыдущему.

Расчетные усилия по штоку 2 и плунжеру 3 обеспечиваются усилием затяжки пружины 12 и величиной площади зазора между тарелью 9 и отверстием 5, образующегося при обжатии пружины 12 для свободного перетока гидросмеси из полости "б" в полость "а" и практически не зависят от малой жесткости пружины 12.

В предложенной конструкции используется пружина 12, замкнутая только на величину некомпенсированной площади тарели 9, равной разности площадей тарели 9 и поршня 10, на которые одновременно воздействует динамическое давление гидросмеси. Это позволяет использовать малогабаритную пружину 12 с пологой характеристикой и в то же время обеспечить свободный переток гидросмеси при расчетной величине площади зазора в отверстии 5 с тарелью 9, что позволяет иметь оптимальное динамическое давление в полости амортизатора при его работе.

Установка поршня 10 с поршневым уплотнением улучшает стабильность работы клапана 6.

Применение предложенного амортизатора позволяет упростить конструкцию за счет объединения полостей плунжера и высокого давления, исключения соединительной полости, плавающего поршня. Установка клапана в перегородке исключило одно подвижное наружное уплотнение, выполнение клапан с компенсированной площадью позволило уменьшить габариты, улучшить эксплуатационные и рабочие характеристики, повысить надежность и увеличить энергоемкость амортизатора на 20-25%
Применение двухступенчатого плунжера позволяет иметь одинаковые двухсторонние динамические характеристики амортизатора как при обжатии штока, так и при его выдвижении.

Использование: защита объектов от механических нагрузок. Сущность изобретения: амортизатор содержит корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер. Перегородка с отверстиями и камерой установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей. Демпфирующий клапан имеет иглу с осевым каналом, тарелью на одном ее конце и поршнем на другом. Поршень клапана размещен в камере перегородки с образованием подпоршневой полости, сообщенной с гидравлической полостью, и надпоршневой полости, сообщенной через осевой канал иглы с пневматической полостью. Плунжер может быть выполнен двухступенчатым, а тарель клапана может быть выполнена с диаметром большим поршня клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневмогидравлический амортизатор, содержащий корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер, перегородку с отверстиями, демпфирующий клапан в виде иглы с осевым каналом, тарели, установленной на одном конце иглы с возможностью перекрытия отверстия перегородки, и поршня, закрепленного на другом конце иглы, отличающийся тем, что перегородка установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей и имеет камеру для размещения в ней поршня демпфирующего клапана, делящего последнюю на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал иглы с пневматической полостью. 2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что плунжер выполнен двухступенчатым. 3. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что тарель клапана выполнена большего диаметра, чем поршень клапана.