RU221859U1 - Устройство гашения колебаний с переменной характеристикой - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для гашения колебаний, в частности гидравлическим гасителям колебаний транспортных средств. Устройство гашения колебаний характеризуется тем, что конструкция устройства содержит рабочий цилиндр, шток, снабженный верхней и нижней ограничительными шайбами и плавающим поршнем с дроссельными отверстиями, подпружиненным на ходе сжатия и растяжения. Технический результат заключается в расширении возможностей гидравлических гасителей колебаний, а именно: реализации переменной характеристики сопротивления в зависимости от величины перемещения штока с плавающем поршнем и повышении эффективности гашения колебаний при низкочастотном нагружении. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для гашения колебаний, в частности гидравлическим гасителям колебаний транспортных средств.

Устройство гашения колебаний характеризуется тем, что конструкция устройства содержит рабочий цилиндр, шток, снабженный верхней и нижней ограничительными шайбами и плавающим поршнем с дроссельными отверстиями, подпружиненным на ходе сжатия и растяжения.

Технический результат заключается в расширении возможностей гидравлических гасителей колебаний, а именно: реализации переменной характеристики сопротивления в зависимости от величины перемещения штока с плавающем поршнем и повышении эффективности гашения колебаний при низкочастотном нагружении.

Известно устройство для демпфирования ударных и вибрационных нагрузок, состоящее из штока и поршня, гидравлической камеры, которая заполнена вязкой жидкость, составляющие элементы устройства заключены в цилиндрический патрон (Патент США №3875612, 1975 г. E05F 03/22).

Недостатком данного устройства является равенство сопротивлений перемещению поршня со штоком при прямом и обратном ходе, что снижает плавность торможения.

Из уровня техники известен амортизатор с функцией самоблокировки (CN 212616056, F16F 9/16, 2021), содержащий поршень с плавающей посадкой.

Недостатками данного устройства, помимо конструктивной сложности при изготовлении и обслуживании, является отсутствие возможности снятия напряжений, возникающих при ударах, с проушин крепления подрессоренной и неподрессоренной частей.

Известен гидравлический амортизатор с регулируемой характеристикой (RU 2316685 МПК F16F 942, 2008.02.10), у которого клапанные пластины перекрывают перепускные отверстия напорного клапана под воздействием пружин. Поскольку поверхности поршня лишены буртов и пластины прижимаются к гладкой поверхности поршня без преднатяга, то нет достаточной плотности перекрытия перепускных отверстий напорного клапана, и амортизатор не развивает требуемой работоспособности.

Известен гидравлический демпфер (RU 2435999, F16F 5/00, F16F 9/16, 10.12.2011), который включает в свою конструкцию основание, направляющее и амортизирующее устройства. Шток жестко закреплен в днище цилиндрической гильзы с образованием герметичной кольцевой полости. Днище цилиндрической гильзы закреплено во втулке, жестко связанной с основанием защищаемого объекта. В кольцевой полости расположена пружина, которая нижним торцом упирается в днище, а верхним - в поршень. Поршень выполнен в виде диска и расположен с дросселирующим зазором относительно штока. В верхней части штока расположена подвижная относительно штока крышка. Крышка состоит из кольцевого фланца с уплотнением и жестко связанной с фланцем втулки, охватывающей внешнюю поверхность цилиндрической гильзы через уплотнение. Коаксиально штоку расположена пружина, верхний торец которой упирается в крышку, а нижний - в поршень. На крышке фиксируется опорный элемент виброизолируемого объекта. Достигается повышение эффективности виброизоляции.

Данный гидравлический демпфер имеет недостаток, который заключается в том, конструкция рассматриваемого демпфера не позволяет воспринимать ударные воздействия, так как из-за неизменяемого дроссельного зазора необходимый объем рабочей жидкости не сможет перетечь из одной полости в другую. Последствием этого недостатка является жесткое восприятие подрессоренной массы ударных нагрузок.

Существует гидравлический демпфер первой ступени рессорного подвешивания транспортного средства (RU 131106 U1, F16F 9/16, 10.08.2013), содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе цилиндром, в котором установлен с возможностью перемещения поршень со штоком, при этом поршень установлен с возможностью перемещения относительно штока и подпружинен сверху и снизу пружинами.

Указанный гидравлический демпфер обладает двумя недостатками. Одним из них является сложность изготовления поршня, так как изготовление круговой канавки является достаточно сложной технологической операцией. Другим недостатком является то, что при воздействии на демпфер ударными нагрузками может произойти несовпадение круговой проточки в поршне и радиального отверстия в штоке, тем самым не осуществится процесс перетекания рабочей жидкость и конструкция гидродемпфера подвергнется перегрузке.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является гидравлический гаситель колебаний для одноступенчатого рессорного подвешивания (RU 2098688 C1, F16F 5/00, 10.12.1997), содержащий корпус, кожух, рабочий цилиндр, резервуар, резиновые и металлические втулки, шток с поршнем, поршень выполнен в виде верхней и нижней ограничительных шайб с перепускными каналами и перемещающейся между ними шайбы с дроссельными отверстиями, ограниченной с обеих сторон витыми пружинами. Недостатком гасителя колебаний является: использование сварных соединений для фиксации верхней ограничительной шайбы к штоку, что резко снижает ремонтопригодность изделия и делает затрудненным техническое обслуживание, так как поршневой узел становится неразборным, а также использование нескольких параллельно соединенных пружин малого диаметра, вертикальная стабилизация которых может быть нарушена в случае возможного поворота поршня относительно оси штока.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения ремонтопригодности и надежности устройства гашения колебаний с переменной характеристикой путем исключения из конструкции устройства сварных соединений в поршневом узле и замены параллельно соединенных пружин на последовательно соединенные пружины.

Предлагаемое устройство гашения колебаний с переменной характеристикой, содержащее рабочий цилиндр, плавающий поршень со штоком, снабженным верхней и нижней ограничительными шайбами и пластинчатым клапаном, отличающееся тем, что последний фиксируется на поршне упором и фасонной втулкой, обеспечивающей опирание верхней пружины, с внешней резьбой, а поршень штока, размещенный между верхней и нижней ограничительными шайбами устройства, зеркально расположенными относительно срединной поперечной плоскости симметрии поршня, образует с опорными поверхностями ограничительных шайб упругую связь посредством цилиндрических пружин.

Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг. 1 - устройство гашения колебаний с переменной характеристикой;

Конструкцией устройства гашения колебаний с переменной характеристикой предусмотрена круговая циркуляция рабочей жидкости. Фиксация устройства осуществляется с помощью проушины 2 с серьгой 1 и резьбового хвостовика корпуса 23 с гайкой 24, которые располагаются на днище корпуса 29. К проушине с помощью резьбового соединения присоединяется защитный кожух 34.

В рабочем цилиндре 20 размещен шток 8, образующий единую конструкцию с верхней 21 и нижней 15 ограничительными шайбами, между которыми расположен плавающий поршень 12 с дроссельными каналами 26, закрытыми пластинчатым клапаном 11, ограниченный сверху и снизу пружинами 10 и 13. Нижняя ограничительная шайба 15 соединена со штоком 8 резьбовым соединением.

Конструкция пластинчатого клапана 11 предполагает жесткую фиксацию внутренней части клапанной пластины к поршню 12 для обеспечения его прогиба при высоком давлении в полости под поршнем и создания кольцевого зазора по внешней части пластинчатого клапана. Таким образом, для обеспечения работы конструкции с плавающим поршнем при сохранении функционала пластинчатого клапана, необходимо прижать упор клапана к поршню, не связывая его со штоком.

Фиксация упора пластинчатого клапана реализуется при помощи втулки 30, на внешней части которой наносится резьба; прижатие упора клапана к поршню осуществляется за счет проточки, расположенной выше резьбы.

Верхняя часть втулки имеет плоскую уширенную поверхность для обеспечения упора верхней пружины.

Нижняя пружина упирается в подпоршневое кольцо, которое может быть изготовлено как при помощи токарных операций, так и при помощи штамповки. В нижней части нижняя пружина упирается на нижнюю ограничительную шайбу, накрученную на шток, при этом резьба на штоке имеет запас длины для обеспечения предварительного сжатия пружин.

В торце штока выполнено дроссельное отверстие 9, перекрытое шариком 14, поджатым пружиной 25. В дроссельное отверстие ввинчивается втулка 31. Рабочий цилиндр снизу закрыт днищем 22 с обратным клапаном в виде диска 16, поджатого к седлу 17 днища. Клапан подпружинен лепестковой пружиной 32. Для фильтрации рабочей жидкости предусмотрена сетка-фильтр 28.

Сверху рабочий цилиндр закрыт направляющей 27, в которой размещены уплотнения штока 19 с гайкой 18. В направляющей имеется дроссельное отверстие 5, регулируемое дроссельной иглой 4, ввинченной по резьбе в направляющую и имеющей резиновые кольца 3 на хвостовике.

Направляющая соединена переливной трубкой 6 с рекуперативной камерой 33. Цилиндро-поршневая группа в сборе закреплена в корпусе 7.

Устройство гашения колебаний с переменной характеристикой может работать в дроссельном, клапанном и виброизоляционном режиме.

Работа предлагаемого устройства гашения колебаний с переменной характеристикой в дроссельном и клапанном режиме при ходе растяжения и ходе сжатия аналогична работе используемых в настоящий момент подобных устройств.

В дроссельном режиме масло перетекает из полости под поршнем в полость над поршнем через втулку с дроссельным отверстием, открывшийся шариковый клапан дроссельного отверстия, клапанную полость и дроссельные каналы. При этом жидкость, перетекая по дроссельным отверстиям, создает необходимую величину вязкого трения, обеспечивая оптимальные параметры демпфирования вертикальных колебаний.

Введением упругой пружинной связи между поршнем и штоком демпфера снижается жесткое ударное действие на шток и проушину, уменьшая напряжение в них.

При увеличении скорости движения поршня в результате ударных нагрузок возрастает давление масла под поршнем до величины деформации пластинчатого клапана, он изгибается и начинает пропускать масло через кольцевой зазор, что снижает силу сопротивления движению поршня.

При виброизоляционном режиме происходит гашение низкочастотных колебаний. Указанный процесс реализуется сжатием и растяжением пружин, расположенных над и под поршнем.

Причем при применении плавающего поршня, подпружиненного сверху и снизу, возникает упругая связь между поршнем и штоком устройства. Данная техническая особенность позволяет обеспечить снижение воздействия ударных нагрузок на конструкцию устройства и обеспечить плавность хода. С помощью применения метода конечных элементов при исследовании компьютерной модели предлагаемого устройства были подтверждены заявляемые свойства полезной модели. Плавность хода обеспечивается преобразованием механической энергии вертикальных низкочастотных колебаний в энергию упругой деформации пружин в тепловую энергию, образующуюся в результате вязкого трения при прохождении рабочей жидкости через дроссельные отверстия и рассеивающуюся во внешнюю среду.

Источники информации

1. Устройство для демпфирования ударных и вибрационных нагрузок (патент США №3875612, 1975 г. E05F 03/22).

2. Амортизатор с функцией самоблокировки (патент CN 212616056, F16F 9/16, 2021).

3. Амортизатор гидравлический с регулируемой характеристикой (патент RU 2316685 МПК F16F 942, 2008.02.10).

4. Гидравлический демпфер (патент RU 2435999 С1, F16F 5/00, F16F 9/16, 10.12.2011).

5. Гидравлический демпфер первой ступени рессорного подвешивания транспортного средства (патент RU 131106 U1 МПК F16F 9/16, F16F 9/512, 10.08.2013).

6. Гидравлический гаситель колебаний для одноступенчатого рессорного подвешивания (патент RU 2098688 C1, F16F 5/00, 10.12.1997).

Claims (1)

1. Устройство гашения колебаний с переменной характеристикой, содержащее рабочий цилиндр, плавающий поршень с пластинчатым клапаном, прижимную втулку, шток, снабженный верхней и нижней ограничительными шайбами, отличающееся тем, что поршень, размещенный между верхней и нижней ограничительными шайбами устройства, зеркально расположенными относительно поперечной плоскости поршня, образует с опорными поверхностями ограничительных шайб упругую связь посредством цилиндрических пружин, причем пластинчатый клапан фиксируется на поршне прижимной втулкой, обеспечивающей опирание верхней пружины.