Гидроамортизатор Советский патент 1984 года по МПК F16F5/00 

QO

О

|

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для гашения колебаний подресоренных частей железнодорожных экипажей.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр, размещенные в нем шток с поршнем, разделяющим цилиндр на две полости, сообщаемые -между собой через дроссельное отверстие, сечение которого изменяется с изменением температуры с помощью биметаллического элемента 1.

Недостатком данного амортизатора является то, что он не обеспечивает эффективного демпфирования колебаний амортизируемых объектов, так как его сила сопротивления не увеличивается при резонансных колебаниях. При длительной работе в режиме интенсивных резонансных колебаний возможен перегрев рабочей жидкости выше допустимого предела, что уменьшает надежность амортизатора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроамортизатор, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень, разделяющий цилиндр на две полости, шток, соединенный с поршнем и имеющий осевое и радиальные отверстия и пазы на цилиндрической поверхности, через которые полости цилиндра сообщены между собой, и подпружиненный с двух сторон в осевом направлении груз, установленный на штоке и имеющий кольцевую проточку и радиальные отверстия, взаимодействующие с пазами штока 2.

Недостатками его являются недостаточная надежность в эксплуатации и то, что он не обеспечивает эффективного демпфирования колебаний виброизолируемых объектов, обладающих несколькими собственными частотами колебаний при полигормоническом характере возбуждающего воздействия, вследствие того, что его клапанное устройство, выполненное в виде подпружиненного груза, не обеспечивает изменения силы сопротивления гидроамортизатора в зависимости от частоты возбуждения по требуемому закону.

Для эффективной виброизоляции объектов с несколькими собственными частотами гидроамортизатор должен создавать наибольшую силу сопротивления на частотах возбуждения, соответствующих собственным частотам колебаний виброизолируемого объекта, т.е. на резонансных частотах, в то время, как на частотах возбуждения, отличающихся от резонансных, его сила сопротивления должна быть минимальной, что позволит значительно уменьшить амплитуды перемещений и ускорений виброизолируемого объекта в значительном частотном диапазоне.

Целью изобретения является повышение эффективности демпфирования колебаний и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что

гидроамортизатор, содержащий цилиндр, размеиленный в нем поршень, разделяющий цилиндр на две полости, шток, соединенный с поршнем и и.меющий осевое и радиальные отверстия и пазы на цилиндрической поверхности, через которые полости цилиндра сообщены между собой, и подпружиненный с двух сторон в осевом направлении груз, установленный на штоке и имеющий кольцевую проточку и радиальные отверстия, взаимодействующие с пазами штока, снабжен до5 полнительными также подпружиненными с двух сторон в осевом направлении грузами, установленными коаксиально один относительно другого и основного груза с совмещением радиальных отверстий в исходном положении.

0 Кроме того, каждая пружина выполнеыа биметаллической.

На чертеже изображен общий вид гидроамортизатора, продольный разрез.

Гидроамортизатор содержит корпус 1,

5 размещенный в нем цилиндр 2, один конец которого закрыт фланцем 3 с отверстиями 4, закрытыми клапанным диско.м 5, поджатым пружиной 6. В отверстии фланца 3 размещен клапан 7, поджатый пружиной 8. Второй конец цилиндра закрыт колпаком 9.

0 Корпус 1 закрыт снизу колпаком 10, имеющим серьгу 11 для крепления амортизатора к неподрессоренной части транспортного средства (не показано). Другой конец корпуса 1 закрыт колпаком 12. Резиновое кольцо 13 с корпусом 14, поджатое пружиной 15,

служит для уплотнения штока 16. Серьга 17 служит для крепления а.мортизатора к подресоренной части транспортного средства. Уплотнение 18 позволяет герметизировать полость для жидкости между корпусом

0 1 и цилиндром 2.

Гидроамортизатор также содержит подвижный в осевом направлении поршень 19, уплотняемый по внутренней поверхности цилиндра 2 кольцом 20. В поршне 19 выполнена полость 21, закрытая кольцом 22. Полость 21 соединена с надпоршневой по.аостью 23 цилиндра 2 отверстиями 24 и 25. Отверстия 24 закрыты клапанным кольцом 26, поджатым пружиной 27, опирающейся на кольцо 28. Отверстия 25 закрыты кла0 панным кольцом 29, поджатым пружиной 30. Шток 16 выполнен составным и имеет осевое 3 и радиальные 32 и 33 отверстия и пазы 34, через которые надпоршневая 23 и подпоршневая 35 полости а.мортизатора сообщаются между собой. .На штоке 16 ко5 аксиально относительно друг друга установлены основной груз 36 и дополнительные грузы 37 и 38, подпружиненные с двух сторон биметаллическими пружинами 39-44. На грузах выполнены кольцевые проточки 45-47 и радиальные отверстия 48-50, совмещенные между собой в исходном положении. Гидроамортизатор работает следующим образом. При движении штока 16 вверх жидкость из надпорщневой полости 23, отжимая пружину 30, открывает клапанное кольцо 29 и попадает в полость 21. Из этой полости 21 через отверстия 32, 31 и 33 жидкость попадает в пазы 34. Из пазов 34 жидкость через кольцевые проточки 45-47 и радиальные отверстия 48-50 попадает в подпорщневую полость 35 цилиндра 2. При движении щтока 16 вниз жидкость из подпоршневой полости 35 движется в обратном направлении и из полости 21 попадает в надпоршневую полость 23, отжи.мая пружину 27 и открь1вая клапанное кольцо 26. При движении щтока 16 вниз излищний объем жидкости, определяемый различием надпорщневой и подпорщневой полостей, отжимая пружину 8, открывает клапан 7 и попадает в полость между корпусом 1 и цилиндром 2. При движении щтока 16 ввер.х жидкость отжимает пружину 6 и, открывая клапанный диск 5, попадает из полости между корпусо.м 1 и цилиндро.м 2 в подпорщневую полость 35. Работа гидроамортизатора в случае, когда динамическая система имеет три собственные частоты колебаний и работает в частотном диапазоне, перекрывающем все три указанные собственные частоты колебаний, осуществляется следующим образом. Известно , что при совпадении частоты возбуждающего воздействия с собственной частотой колебаний виброизолируемого объекта наступает явление резонанса. Поэтому для обеспечения эффективной виброизоляции динамических систем с несколькими собственными частотами гидроамортизатор должен и.меть значительную демпфирующую силу в резонансных частотных зонах, а в дорезонансной, межрезонансных и зарезонансной частотных областях демпфирующая сила гидроамортизатора должна быть незначительной. Жесткость пружин 39-44 подбирается такой, чтобы собственная частота колебаний каждого груза. 36-38 совпадала с одной из частот собственных колебаний виброизолируемого объекта, то есть с одной из резонансных частот подвески транспортного средства. В этом случае, при совпадении частоты возмущения с одной из частот собственных колебаний виброизолируемой системы, один из грузов, собственная частота колебаний которого -также совпадала с частотой возбуждения, напри.мер груз 38 начинает работать в резонансном режиме, что приводит к значительным отклонениям последнего от положения статического равновесия. Поэтому начиная с некоторы.х положений, груз 38 перекрывает радиальное отверстие 49. Сечение дроссельного отверстия 49 при этом изменяется обратно пропорционально перемещению груза 38, чем обеспечивается плавное увеличение силы демпфирования, что позволяет снизить на резонансной частоте амплитуды перемещений и ускорений виброизолируемого объекта. Аналогичным образом в работу включаются грузы 36 и 37 ири совпадении частоты возбуждения со второй и третьей собственными частотами виброизолируемого объекта. Таким образом, осуществляется плавное увеличение демпфирующей силы на втором и третьем резонансах. На частотах, отличающихся от резонансных, все грузы колеблются с незначительными амплитудами и не перекрывают радиальных отверстий 48-50 и паза 34. Поэтому в указанных частотных областях демпфирующей силы не происходит, что повышает эффективность виброизоляции на этих частотах. Работа гидроамортизатора при недопустимо высокой теспературе рабочей жидкости осуществляется следующим образом. При длительной работе гидроамортизатора в режиме резонанса, когда амплитуды перемещений виброизолируемого объекта максимальны, рабочая жидкость в нем нагревается. При достижении заданной температуры каждая биметаллическая пружина 39- 44 начинает скручиваться относительно продольной оси, так как в витках иружин возникают внутренние напряжения. Скручивание пружин сопровождается уменьшением их диаметров d(, dj, da и увеличением их высоты. Однако вследствие того, что биметаллические пружины 39-44 поджимают грузы 36-38 с двух сторон, высота пружин остается постоянной, а увеличивается лищь степень закручивания пружин. Это приводит к еще больщему увеличению внутренних напряжений в витках и повышению жесткости пружин. Причем жесткость всех пружин увеличивается до такой степени, что грузы 36-38 выключаются из работы и не колеблются на всех частотах, оставаясь в среднем положении, и не перекрывают радиальных отверстий 33 и 49 и паза 34. Рабочая жидкость в этом случае протекает из надпоршневой полости 23 в подпорщневую 35 и обратно через указанные отверстия с минимальным сопротивлением. Это снижает сопротивление гидроа.мортизатора в целом и уменьщает поглощаемую им энергию, и, следовательно, приводит к ограничению температуры жидкости. Таки-м образом, клапанное устройство гидроамортизатора, состоящее из подпру

1. ГИДРОАМОРТИЗАТОР, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень, разделяющий цилиндр на две полости, шток соединенный с поршнем и имеющий осе вое и радиальные отверстия и пазы на цилиндрической поверхности, через которые полости цилиндра сообщены между собой, и подпружиненный с двух сторон в осевом направлении груз, установленный на штоке и имеющий кольцевую проточку и радиальные отверстия, взаимодействующие с пазами штока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, гидроамортизатор снабжен дополнительными также подпружиненными с двух сторон в осевом направлении грузами, установленными коаксиально один относительно другого и основного груза с совмещением радиальных отверстий в исходном положении. 2. Гидроамортизатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности при нагреве рабочей жидкости выше допустимого предела, каждая пружина выя полнена биметаллической.