Гидравлический амортизатор Советский патент 1987 года по МПК F16F5/00 

ти корпуса 1, из которых полость А высокого давления отделена в нем пе- регородКой 4, а полость Б низкого .давления образована плавающим поршнем 6,. связаны между собой зазором мезкду отверстием 5 в перегородке 4 и тарелью 13. Последняя установлена с возможностью осевого перемещения в отверстии 5 перегородки 4 и их относительное положение зависит от равновесного состояния подвижных частей демпферного клапана, включающих проходящую через полость А высокого давления иглу 9 и расположенные на ее противоположнь1Х концах тарель 13 и

Изобретение относится к машиностроению и касается средств защиты объектов, имеющих ограниченный уровень допустимых механических нагрузок, от действия интенсивных ударно- вибрационных воздействий и сейсмических колебаний.

Целью изобретения является обеспечение восприятия высокоскоростных нагрузок, постоянства отслеживания реакции амортизатора в широком диапазоне изменения нагрузок, устранения эффектов пульсаций давлений в гидравлическом тракте амортизатора,увеличение полноты диаграммы энергопоглощения и уменьшение габаритов за счет постоянства восстанавливающей силы в клапане амортизатора.

На фиг.1 показана схема гидравлического амортизатора, продольный раз рез; на фиг.2 - схема узла демпфирующего клапана амортизатора; на фиг.З демпфирующая составляющая рабочей характеристики амортизатора, реализуемой при работе на растяжение - выдвижении плунжера из исходного положения .

Амортизатор содержит коаксиально расположенные корпус 1, цилиндр 2, размещенный в последнем с возможностью поступательного перемещения польй плунжер 3, жестко закрепленную в корпусе 1 перегородку 4 с отверстием 5, образующую с корпусом 1 по10543

дополнительный поршень 12, При этом подпоршневая полость Г клапана гидравлически связана с полостью Б низкого давления корпуса 1 через осевой канал и радиальное отверстие иглы 9. Зависимость перемещения тарели 13 только от перепада давлений, площади дополнительного поршня 12 и давления, действующего на него, обеспечивает стабильность реакции амортизатора. Постоянная восстанавливающая сила в клапане амортизатора существенно расширяет диапазон скоростей воспринимаемых внешних нагрузок. 3 ил.

лость А высокого давления, и плавающий поршень 6, образующий с перегородкой 4 и корпусом 1 гидравлическую полость Б низкого давления. В торце 7 корпуса 1 со стороны плунжера 3 размещен демпфирующий клапан, включающий обойму 8, пропущенную через рабочую полость А высокого давления и от-. верстие 5 в перегородке 4, иглу 9 с осевым каналом 10 и радиальным отверстием 11, дополнительный поршень 12 и тарель 13, закрепленные на противоположных концах иглы 9. В полом плунере 3 выполнено отверстие 14, соединяющее его полость В с рабочей полос- тью высокого давления.

Дополнительный поршень 12 расположен в обойме 8 и его подпоршневая

полость Г связана осевым каналом 10 и радиальным отверстием 1 Г иглы 9 с гидравлической полостью Б низкого :: давления корпуса 1, а тарель 13 установлена с возможностью осевого перемещения относительно отверстия 5 в перегородке 4. Демпфирующий клапан снабжен также упругими элементами 15 и 16, регулировочной гайкой 17, шток 18 которой посредством упругого элемента 15 поджат в исходном состоянии амортизатора к дополнительному поршню 12. В полом плунжере 3 с возможностью осевого перемещения относительно него размещен следящий шток 19,

связанный с амортизируемым объектом

20, На конце следящего штока 19, помещенном в полом плунжере 3, выполнен дроссельный узел, состоящий из перекидной шайбы 21, дроссельного отверстия 22 и канала 23 свободного перетока жидкости. Между плунжером 3 и аккумулятором давления, состоящим из корпуса 1, плавающего поршня 6, размещенного вокруг цилиндра 2, и упруполости А ограничивается. Это обеспечивается тем, что система сил, действующих на подвижные части клапана, находится в равновесии, так как давление Р в полости А на площадь, равную разности площадей тарели 13 и иглы 9, уравнивается давлением Р, на площадь тарели 13 и площадь поршня 12 соответственно в полостях Б и Г.

гого элемента (пружина или газ) в по- О При увеличении скорости движения плун- лости 24, образована цилиндрическая кольцевая полость Д, сообщенная с рабочей полостью А высокого давления. Упругий элемент полости 24 подпружинивает плавающий поршень 6 в сторону f5 перегородки 4. Амортизатор снабжен также узлами 25 крепления к основанию или сооружению.

Гидравлический амортизатор работает следуюш,им образом. 20

При движении следящего штока 19 внутрь полости В рабочая жидкость через отверстие 14 вытесняется в кольцевую полость Д, из которой поступает в рабочую полость А высокого дав- 25 ления и оттуда через зазор между отверстием 5 и тарелью 13 в гидравлическую полость Б низкого давления. Увеличение объема полости Б вследстжера 3 возрастает расход жидкости через клапан, за счет чего тарель 13 с поршнем 12 перемещаются вниз.

Таким образом, смещение иглы 9 клапана будет ограничивать практически величину перемещения поршня 12 во втулке 18. Роста демпфирующей ре- акции при этом не происходит. В результате достигается строгое ограничение реакции демпфирования за счет постоянной восстанавливающей силу, не зависящей от хода клапана, как показано на фиг.З, где участок нелинейной зависимости реализуется при перетоке жидкости через постоянную площадь f зазора в отверстии 5 (ЛР меньше расчетного), а горизонтальный участок соответствует переменной площади f после открытия клапана вие поступления в нее жидкости приво-30 смещения тарели 13 при достижении

дит к перемещению плавающего поршня 6 и обжатию упругого элемента полости 24, например газа. Давление жидкости в полости Б и связан-ной с ней каналом 10 и отверстием 11 полости Г возрас- 35 тает.

Площади тарели 13 и отверстия 5 выбирают таким образом, чтобы получить требуемый закон демпфирующей рерасчетного перепада давлений. Далее плунжер 3 совершает рабочий ход и перемещается на величину, необходимую для восприятия внешнего нагружения.

После .уменьшения внешней нагрузки i скорость о плунжера снижается, расход жидкости и перепад давлений йР падает, тарель 13 возвращается в исакции на участке до выхода на ограни-40 положение. Далее под действием чение. При этом зазор может быть равен нулю в случае полного перекрытия тарелью 13 отверстия 5. Площадь f зазора для свободного перетока жидкости из полости А в полость Б зависит от 45 жидкостью. Жидкость поступает

давления Р в гидравлической полости Б, создаваемым рабочим упругим элементом полости 24 (жидкостью или газом) , происходит запитка полостей А

через кольцевой зазор площадью f между отверстием 5 и тарелью 13, в случае исполнения амортизатора с нулевой площадью зазора - через обратные клаперепада 7 давлений Р, и Рд соответчерез кольцевой зазор площадью f между отверстием 5 и тарелью 13, в случае исполнения амортизатора с нулевой площадью зазора - через обратные клаственно в полостях А и Б. При равенстве давлений Р, и Р в полости А и Б результирующая сила давления на кла- пан воспринимается пружиной 15 и гай-50 п (не показаны),которые обеспечи-.

кой 17. Ввиду ограниченной площади перетока жидкости в исходном положении перед тарелью 13 давление будет

повышаться.

внешняя нагрузка, прикладываемая в

При достижении расчетного перепа- направлении возврата плунжера 3, сра- да давления игла 9 клапана перемеща- батывает шток 19. При работе амортивают заполнение освобождающихся в амортизаторе полостей А и Д жидкостью В случае, если при возврате плунжера 3 в исходное положение возрастает

ется вниз, тарель 13 открывает переток увеличенной площади и давление в

полости А ограничивается. Это обеспечивается тем, что система сил, действующих на подвижные части клапана, находится в равновесии, так как давление Р в полости А на площадь, равную разности площадей тарели 13 и иглы 9, уравнивается давлением Р, на площадь тарели 13 и площадь поршня 12 соответственно в полостях Б и Г.

При увеличении скорости движения плун-

жера 3 возрастает расход жидкости через клапан, за счет чего тарель 13 с поршнем 12 перемещаются вниз.

Таким образом, смещение иглы 9 клапана будет ограничивать практически величину перемещения поршня 12 во втулке 18. Роста демпфирующей ре- акции при этом не происходит. В результате достигается строгое ограничение реакции демпфирования за счет постоянной восстанавливающей силу, не зависящей от хода клапана, как показано на фиг.З, где участок нелинейной зависимости реализуется при перетоке жидкости через постоянную площадь f зазора в отверстии 5 (ЛР меньше расчетного), а горизонтальный участок соответствует переменной площади f после открытия клапана расчетного перепада давлений. Далее плунжер 3 совершает рабочий ход и перемещается на величину, необходимую для восприятия внешнего нагружения.

положение. Далее под действием жидкостью. Жидкость поступает

давления Р в гидравлической полости Б, создаваемым рабочим упругим элементом полости 24 (жидкостью или газом) , происходит запитка полостей А

положение. Далее под действием жидкостью. Жидкость поступает

через кольцевой зазор площадью f между отверстием 5 и тарелью 13, в случае исполнения амортизатора с нулевой площадью зазора - через обратные клап (не показаны),которые обеспечи-.

п (не показаны),которые обеспечи-.

вают заполнение освобождающихся в амортизаторе полостей А и Д жидкостью В случае, если при возврате плунжера 3 в исходное положение возрастает

затора на сжатие из исходного положения (в направлении верх), следящий

51310543

ток 19 входит в полость в плунжера 3, работу амортизатора происходит анаогично указанному выше режиму.

При перетекании жидкости через заор мезкду тарелыо 13 и отверстием 5 перегородке 4 величина смещения та- ели 13 и иглы 9 зависит только от ерепада давлений дР, площади дополпоро

Ф

де ко с ме от бо ва ро ко ко вк пу чу ве ка по со по ч об ны ни ди не в ув по пе 35 пу со те ны до

нительного поршня 12 и давления Р , действующего на поршень 12. Давление Рр в полости Б при максимальном расходе жидкости через клапан практически не изменяется. Это связано с тем, что при максимальном расходе смещение плунжера 3 не превышает, как пра вило, 10-15% от максимального, и рос давления Р не превосходит .1-1,5% от номинального. Величина перепада давления ДР оказывается строго ограниченной, так как восстанавливающая сила, действующая на тарель 13, не зависит от величины смещения ее. Соответственно достигается строгое ограничение демпфирующей составляющей реакции амортизатора.

Постоянная восстанавливающая сила в клапане амортизатора существенно расширяет диапазон скоростей эффективно воспринимаемых внешних нагрузок, а непосредственная связь рабо- чих полостей Д и А высокого давления позволяет с высокой стабильностью локализовать рабочие гидравлические сопротивления амортизатора в одном узле - демпфирующем клапане. Одновременно обеспечивается устранение колебательных процессов жидкости и внуренних элементов амортизатора и связанных с этим явлением пульсаций дав

лений в гидродинамическом тракте 40 обойме и его подпоршневая полость свя- амортизатора.зана осевым каналом и радиальным отверПрименение гидравлического аморти- стием иглы с гидравлической полостью затора позволяет решать задачу амор- низкого давления корпуса, а тарель тизационной защиты в з словиях качест- установлена с возможностью осевого веяно более высокого уровня нагрузок 45 перемещения относительно отверстия в и вограниченных объемах пространств перегородке.

под размещение амортизирующих устройств и защищаемых объектов.

Формула изобретения

Ш

J5

30 20

25

Гидравлический аморуизатор, содержащий коаксиапьно расположенные корпус, цилиндр и размещенный в нем с возможностью поступательного перемещения полый плунжер, перегородку с отверстием, образующую с корпусом рабочую полость высокого давления, плавающий поршень, подпружиненный в сторону перегородки и образующий с ней и корпусом гидравлическую полость низкого давления,демпфирующий клапан, включающий установленную в торце корпуса обойму и пропущенную через рабочую полость высокого давления и отверстие в перегородке иглу с осевым каналом и радиальным отверстием, а в полом плунжере выполнено отверстие, соединяющее его полость с рабочей полостью высокого давления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения восприятия высокоскоростных нагрузок, постоянства отслеживания реакции амортизатора в широком диапазоне изменения нагрузок, устранения динамических эффектов пульсаций в гидравлическом тракте амортизатора, увеличения полноты диаграммы энергопоглощения и уменьшения габаритов, перегородка жестко закреплена на кор- 35 пусе, демпфирующий клапан расположен со стороны плунжера и имеет дополнительный поршень и тарель, закрепленные на противоположных концах иглы, дополнительный поршень расположен в

77Х

4

efrus.2

РНЛ

Cffopocfn /j/ruMffeoa

и

5

нл

Фае.З

Редактор Э.Слиган

Составитель Г.Смирнова

Техред М.Ходанич Корректор А. Тяско

Заказ 1876/31 Тираж 812Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение касается средств защиты объектов от действия ударных нагрузок и сейсмических колебаний. Цель - обеспечение возможности восприятия высокоскоростных нагрузок и постоянства отслеживания реакции амортизатора в широком диапазоне изменяемых нагрузок. Для этого полосУЗ 2Q (Л САЭ СП . с