ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР ШИММИ ДЛЯ ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2014 года по МПК B64C25/58 F16F9/18 F16F9/342 F16F9/44 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к демпферам шимми, в частности к демпферам шимми, используемым в шасси воздушных судов для гашения колебаний носового колеса.

Уровень техники

Шимми - это сложное колебательное явление, до такой степени влияющее на шасси некоторых воздушных судов, что оно может поставить под угрозу устойчивость шасси. В авиационной отрасли давно существует практика оснащения шасси демпферами шимми, предотвращающими возникновение расходящихся колебаний. Подобный демпфер шимми рассмотрен в US 5224668.

В нескольких авиационных происшествиях некоторые очень хорошо известные демпферы шимми показали себя неспособными компенсировать явление шимми. Считается, что подобные демпферы шимми страдают по меньшей мере одним из следующих недостатков:

- очень низкий коэффициент демпфирования вследствие недостаточного гидравлического дросселирования, поскольку для обеспечения более высокого дросселирования потребовалось бы защитить дроссельное отверстие экраном, что может быть трудноосуществимо в известных устройствах;

- гидравлическое дросселирование страдает от больших геометрических допусков, поскольку часто проделываются обычные высверленные отверстия вместо прецизионно калиброванного отверстия;

гидравлическое дросселирование страдает от значительных колебаний температуры масла;

- антикавитационные клапана часто изготавливаются под заказ, что затрудняет их замену в том случае, если после проведения испытаний потребуются высокочастотные характеристики;

- малый объем масла в гидравлической камере, при интенсивном шимми масло быстро нагревается, теряя демпфирующую способность;

- гидравлический компенсатор имеет резьбовое соединение с корпусом шимми, что ослабляет прочность механического соединения и может привести к вибрационной усталости, как в предыдущих инцидентах.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить демпфер шимми, у которого отсутствует кавитация, характеристики демпфирования которого крайне незначительно зависят от температуры масла и который легко настраивать.

Согласно изобретению предлагается гидравлический демпфер шимми, включающий в себя:

- полый корпус с цилиндрической поверхностью и двумя торцевыми стенками, определяющими внутренний функциональный объем;

- поршень с поршневой головкой, которая герметизирующе зацепляется с указанной внутренней цилиндрической поверхностью, образуя внутри функционального объема две активные гидравлические камеры, у указанного поршня имеется шток, выступающий от указанной поршневой головки, который герметизирующе перемещается вдоль одной из указанных торцевых стенок;

- отклоняющие средства для отклонения указанного поршня относительно указанного корпуса в направлении исходного положения, обеспечивая тем самым перемещение поршня вперед и назад относительно указанного исходного положения под действием внешних усилий;

- гидравлический компенсатор с имеющимся у него внутренним объемом текучей среды, который значительно больше объема текучей среды, удаляемой из корпуса когда поршень перемещается вперед и назад;

гидравлический манифольд, расположенный между указанным корпусом и указанным гидравлическим компенсатором и определяющий пропускной канал между указанными камерами, который соединен с указанным гидравлическим компенсатором и в который дополнительно помещаются взаимозаменяемые гидравлические клапана картриджного типа для дросселирования текучей среды, выходящей из указанных камер в указанный пропускной канал, позволяя текучей среде свободно проходить в указанные камеры из указанного пропускного канала.

У подобных гидравлических клапанов картриджного типа имеются внутренние экраны для их защиты от засорения крупными частицами.

За счет значительного объема компенсатора дросселируемая текучая среда, удаляемая из корпуса, создает лишь незначительное повышение температуры совокупного объема масла, находящегося внутри демпфера шимми. Это делает демпфер шимми значительно менее чувствительным к колебаниям температуры масла при интенсивном шимми.

Кроме этого, использование стандартных гидравлических клапанов картриджного типа упрощает замену указанных клапанов для настройки дроссельных характеристик демпфера шимми. Демпфер шимми по изобретению без труда может быть адаптирован для разных типов шасси и может модифицироваться во время срока службы шасси с учетом изменений характеристик шимми шасси вследствие старения и износа.

Краткое описание чертежей

Изобретение станет более понятно в свете подробного описания одного из конкретных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на следующие фигуры:

фиг.1, на которой показан вид в перспективе демпфера шимми по одному из вариантов осуществления изобретения;

фиг.2, на которой показан вид в сечении вдоль линии II-II по фиг.1;

фиг.3, на которой показана гидравлическая схема демпфера шимми по фиг.1.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на фиг.1 гидравлический демпфер шимми содержит корпус 10, в котором поршень 20 зацепляется для поступательного перемещения вдоль продольной оси X. Указанный корпус 10 закреплен к гидравлическому манифольду 30, который в свою очередь закреплен к гидравлическому компенсатору 40. Демпфер шимми устанавливается на шарнире между двумя относительно колеблющимися компонентами шасси, один компонент закреплен к указанному корпусу, тогда как другой компонент закреплен к указанному поршню 20. Например, демпфер шимми может быть установлен между двухзвенниками, проходящими между цилиндром шасси и поршнем шасси.

Со ссылкой на фиг.2 указанный корпус 10 содержит полый цилиндр 11, у которого имеется внутренняя цилиндрическая поверхность 12 и первая торцевая стенка 13. Указанный цилиндр 11 закрыт с его противоположной стороны второй торцевой стенкой 14, образуя внутреннюю функциональную камеру. У указанного поршня 20 имеется поршневая головка 21, которая герметизирующе зацепляется с указанной внутренней цилиндрической поверхностью 12, определяя две гидравлические камеры С1 и С2 внутри указанного функционального объема. Указанный поршень 20 также включает в себя шток 22, который выступает из указанной поршневой головки 21 и герметизирующе проходит вдоль указанной первой торцевой стенки 13.

Хотя это здесь не показано, у указанного корпуса 10 и указанного поршня 20 имеется соответствующий торцевой крепеж для крепления к относительно колеблющимся компонентам шасси.

Указанный поршень 20 полый, а плунжер 15, закрепленный к указанной второй торцевой стенке 14, проходит таким образом, чтобы он герметизирующе зацеплялся с внутренней поверхностью 23 указанного поршня 20. У указанного плунжера 15 имеется окружной выступ, образующий ограничитель 16 для муфты или держателя 17 пружины, установленный таким образом, чтобы он герметизирующе скользил вокруг указанного плунжера 15. Первая пружина 18 проходит между указанной первой торцевой стенкой 13 и указанной поршневой головкой 21, прижимая указанную поршневую головку в направлении указанного держателя 17 пружины. Вторая пружина 19 проходит между указанной второй торцевой стенкой 14 и указанным держателем 17 пружины, прижимая указанный держатель 17 пружины в направлении указанной поршневой головки 21. За счет этого указанная поршневая головка 21 и указанный держатель 17 пружины прижимаются друг к другу. Действие гидравлического давления в обе стороны от указанной поршневой головки 21 и действие указанных пружин 18, 19 приводит к тому, что указанный держатель 17 пружины упирается встык в указанный ограничитель 16, тогда как указанная поршневая головка 21 упирается встык в указанный держатель 17 пружины, тем самым образуя исходное, центральное положение указанного поршня 20 относительно указанного корпуса 10, как это показано на фиг.2. Указанный поршень 20 свободно перемещается вперед и назад вдоль продольной оси Х относительно указанного исходного положения каждый раз, когда внешнее усилие способно преодолеть давление и усилие пружин. Следует отметить, что в указанном исходном положении имеется определенное смещение между указанной поршневой головкой 21 и указанным ограничителем 16, обеспечивающее перемещение указанного поршня 20 в направлении указанного ограничителя 16.

Как наиболее наглядно показано на фиг.3, указанный корпус 10 сообщается по текучей среде с манифольдом 30 посредством коммуникационных отверстий H1, H2. Указанный манифольд 30 определяет канал между двумя камерами С1 и С2, проходящий через отверстия HI и H2, как это будет рассмотрено далее. На фиг.3 схожие элементы, показанные схематически, обозначены схожими ссылочными позициями.

Можно различить указанный корпус 10 и указанный поршень 20. Также можно заметить, что гидравлический компенсатор 40 содержит корпус 41, в котором поршень 42, отклоняемый пружиной 43, герметизирующе скользит в корпусе, поддерживая избыточное давление во всем демпфере шимми таким образом, чтобы не возникало никаких кавитаций. Указанная пружина 43 может быть механической пружиной, как это показано, либо значительно более легким газовым упором. У указанного компенсатора 40 имеется внутренний объем, который значительно превышает объем, удаляемый из камер С1, С2 во время движения указанного поршня 20.

Между указанным корпусом 10 и указанным компенсатором 40 проходит указанный гидравлический манифольд 30, который определяет пропускной канал между указанными отверстиями H1 и Н2, обеспечивающий сообщение по текучей среде между указанными камерами Cl, C2 и указанным компенсатором 40. На выходе каждого отверстия HI, H2 в указанном манифольде 30 имеется параллельная комбинация из запорного клапана и дроссельного клапана (соответственно CV1, RV1 и CV2, RV2), расположенных таким образом, чтобы текучая среда, удаляемая из одной камеры, нагнеталась через соответствующий дроссельный клапан по мере того как сопряженный запорный клапан переводится в режим отсутствия течения, а текучая среда, поступающая в другую камеру, проходила через запорный клапан по мере того, как запорный клапан переводится в режим течения.

Поэтому когда указанный поршень 20 перемещается в одном направлении, объем в одной из камер уменьшается, вследствие чего текучая среда удаляется из этой камеры в указанный пропускной канал 31, преодолевая давление, поддерживаемое указанным компенсатором 40, при этом объем в другой камере увеличивается, заставляя текучую среду поступать в эту камеру за счет избыточного давления, поддерживаемого указанным компенсатором 40 в указанном пропускном канале 31. Текучая среда, удаляемая из одной камеры, дросселируется соответствующим дроссельным клапаном, тогда как жидкость, поступающая в другую камеру, испытывает лишь незначительное сопротивление, поскольку запорный клапан в режиме течения имеет большое проходное сечение. Любой перепад расхода между удаляемой текучей средой и поступающей текучей средой выравнивается указанным компенсатором 40.

Можно легко догадаться, что когда под действием внешних усилий указанный корпус 10 и указанный поршень 20 начинают периодическое относительное перемещение вперед и назад, текучая среда удаляется из одной из указанных камер и, следовательно, дросселируется дважды, обеспечивая демпфирование подобного периодического перемещения.

Указанные пружины 18, 19 также определяют жесткость пружины, за счет чего демпфер шимми противодействует внешним усилиям, которая пропорциональна величине перемещения указанного поршня 20 относительно указанного корпуса 10. Следует отметить, что в изображенном варианте осуществления указанная жесткость пружины имеет конкретную величину при перемещении указанного поршня 20 в том или ином направлении относительно указанного корпуса 10.

Указанные клапана CV1, CV2, RV1, RV2 являются стандартными гидравлическими клапанами картриджного типа и при необходимости подстройки демпфера шимми могут быть легко заменены.

Указанный манифольд 30 оснащен дополнительным запорным клапаном СV3 для соединения указанного пропускного канала 31 с подающим отверстием 32, обеспечивающим при необходимости подачу масла в демпфер шимми.

Настоящее изобретение не ограничено представленным выше подробным описанием и включает в себя любые варианты, не выходящие за границы, определяемые формулой изобретения.

В частности, несмотря на то, что указанный корпус и указанный компенсатор предпочтительно крепятся на указанном манифольде разъемным образом, указанный манифольд может быть выполнен как единое целое с указанным корпусом, но при этом выполнен с возможностью установки в нем стандартных клапанов картриджного типа.

Изобретение относится к машиностроению. Демпфер содержит полый корпус (10), поршень (20) с поршневой головкой, которая образует две активные гидравлические камеры, шток и отклоняющие средства. Гидравлический компенсатор (40) выполнен с внутренним объемом текучей среды, который значительно больше объема текучей среды, удаляемой из корпуса. Гидравлический манифольд (30) расположен между корпусом и гидравлическим компенсатором. Манифольд соединен с гидравлическим компенсатором и определяет пропускной канал между камерами. В манифольд помещены взаимозаменяемые гидравлические клапаны (CV1, RV1; CV2, RV2) картриджного типа для дросселирования текучей среды, выходящей из камер в пропускной канал, позволяя текучей среде свободно проходить в камеры из пропускного канала. Достигается уменьшение чувствительности к изменениям температуры масла, отсутствие кавитации, упрощение настройки демпфера. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гидравлический демпфер шимми, включающий в себя:
полый корпус (10) с внутренней цилиндрической поверхностью и двумя торцевыми стенками (13, 14), определяющими внутренний функциональный объем;
- поршень (20) с поршневой головкой (21), которая герметизирующе зацепляется с указанной внутренней цилиндрической поверхностью, образуя внутри функционального объема две активные гидравлические камеры (С1, С2), у указанного поршня имеется шток (22), выступающий от указанной поршневой головки, который герметизирующе перемещается вдоль одной из указанных торцевых стенок;
- отклоняющие средства (16, 17, 18, 19) для отклонения указанного поршня относительно указанного корпуса в направлении исходного положения, обеспечивая таким образом перемещение поршня вперед и назад относительно указанного исходного положения под действием внешних усилий;
- гидравлический компенсатор (40) с имеющимся у него внутренним объемом текучей среды, который значительно больше объема текучей среды, удаляемой из корпуса, когда поршень перемещается вперед и назад;
- гидравлический манифольд (30), который расположен между указанным корпусом и указанным гидравлическим компенсатором и определяет пропускной канал (31) между указанными камерами, соединенный с указанным гидравлическим компенсатором, в указанный манифольд дополнительно помещаются взаимозаменяемые гидравлические клапаны (CV1, RV1; CV2, RV2) картриджного типа для дросселирования текучей среды, выходящей из указанных камер в указанный пропускной канал, позволяя текучей среде свободно проходить в указанные камеры из указанного пропускного канала.

2. Гидравлический демпфер шимми по п.1, в котором отклоняющие средства включают в себя:
- плунжер (15), выступающий из другой из указанных торцевых стенок, для герметизирующего зацепления с внутренней цилиндрической поверхностью указанного поршня, у указанного плунжера имеется окружной выступ (16);
- держатель (17) пружины, герметизирующе скользящий вокруг указанного плунжера, указанный окружной выступ указанного плунжера образует ограничитель для указанного держателя пружины и указанного поршня (20);
- первые пружинные средства (18), проходящие между указанным корпусом и указанным поршнем и прижимающие указанный поршень к указанному держателю (17) пружины;
- вторые пружинные средства (19), проходящие между указанным корпусом и указанным держателем пружины и прижимающие указанный держатель пружины к указанному ограничителю;
указанные первые и вторые пружинные средства (18, 19) выполнены таким образом, чтобы они отклоняли указанный поршень (20) в направлении указанного исходного положения, при котором указанный держатель (17) пружины упирается встык в указанный ограничитель, а указанный поршень упирается встык в указанный держатель пружины.

3. Гидравлический демпфер шимми по п.1, в котором указанные гидравлические клапаны картриджного типа включают в себя запорный клапан (CV1; CV2) и дроссельный клапан (RV1; RV2), расположенные параллельно в месте каждого соединения по текучей среде между указанным манифольдом и указанными камерами.

4. Гидравлический демпфер шимми по п.1, в котором указанный манифольд дополнительно включает в себя дополнительный запорный клапан (СV3), расположенный между указанным пропускным каналом (31) и подающим отверстием (32).