RU2258848C2

RU2258848C2 - Hydromechanical damper

Info

Publication number: RU2258848C2
Application number: RU2003119667/11A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Горюнов (RU); Н.Н. Горюнов; А.И. Батуркин (RU); А.И. Батуркин; В.И. Долгов (RU); В.И. Долгов; Н.В. Мухин (RU); Н.В. Мухин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиационный комплекс им. В.С. Ильюшина"
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: hydromechanical damper comprises housing which receives pistons that are rigidly interconnected and held in the neutral position with a spring and lids with connecting pipes for connecting the above-piston spaces with hydraulic lines. The housing receives the additional sleeve covered with the lid. The sleeve receives orifice of constant flow section and adjustable orifice connected in series. The flow section of the adjustable orifice depends on the pressure drop at it. The orifices define the throttling device between the above-piston space and hydraulic line. The spring that holds the pistons in the neutral position are made of flexible members that can change the shape and volume.

EFFECT: improved damping.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, более конкретно - к гидромеханическим демпферам, и может найти применение для гашения колебаний передней опоры шасси самолета.The invention relates to mechanical engineering, and more particularly to hydromechanical dampers, and can find application for damping the vibrations of the front landing gear of the aircraft.

Известно устройство для гашения колебаний передней опоры шасси в виде постоянного дросселя между полостями исполнительного цилиндра (Т.М. Башта «Гидравлические приводы летательных аппаратов». - М.: Машиностроение, 1967 г., стр.346).A device for damping oscillations of the front landing gear in the form of a constant throttle between the cavities of the Executive cylinder (TM Bashta "Hydraulic drives of aircraft". - M .: Mechanical Engineering, 1967, p. 346).

Недостатками этого устройства является то, что постоянный дроссель эффективно работает при достаточно больших амплитудах колебаний поршня исполнительного цилиндра, а проходная площадь дросселя подбирается (оптимизируется) под одну величину расхода через него (один перепад давления на нем). При других перепадах давления или малых амплитудах колебаний постоянный дроссель работает менее эффективно, кроме того, наличие перетока жидкости между полостями исполнительного цилиндра снижает рабочий перепад давления на поршне исполнительного цилиндра, снижает эффективность работы всей гидравлической системы за счет паразитного перетока жидкости между гидравлическими линиями нагнетания и слива.The disadvantages of this device is that the constant throttle works efficiently with sufficiently large oscillation amplitudes of the piston of the slave cylinder, and the passage area of the throttle is selected (optimized) for one flow rate through it (one pressure drop across it). With other pressure drops or small oscillation amplitudes, the constant throttle operates less efficiently, in addition, the presence of a fluid flow between the cavities of the actuating cylinder reduces the working differential pressure on the piston of the actuating cylinder, reduces the efficiency of the entire hydraulic system due to parasitic fluid flow between the hydraulic discharge and drain lines .

Наиболее близким устройством к заявляемому по совокупности признаков является гидромеханический демпфер, предназначенный для гашения колебаний «шимми» передней опоры шасси, устанавливаемый в системах управления передними опорами шасси самолета Ан-124, (кн. «Самолет Ан-124. Руководство по технической эксплуатации». Издание предприятия, 1982 г., см. раздел 032 шасси, раздел 032.50.01 рулевой механизм) и содержащий корпус с цилиндрами, внутри которых находятся поршни, соединенные стержнем, удерживаемые в нейтральном положении тарельчатой пружиной, крышки со штуцерами для соединения запоршневых полостей с гидравлическими линиями, причем поршни не позволяют жидкости перетекать из одной линии в другую. В этой конструкции за счет отсутствия перетока жидкости между гидравлическими линиями нагнетания и слива не уменьшается рабочий перепад давления на поршне исполнительного цилиндра, не ухудшается работа гидравлической системы самолета. Постоянное сопротивление в гидравлических линиях подвода жидкости к демпферу и тарельчатая пружина позволяют ему эффективно работать при больших амплитудах колебаний передней опоры и относительно небольших перепадах давления в гидравлических линиях исполнительного цилиндра.The closest device to the claimed combination of features is a hydromechanical damper designed to dampen the “shimmy” vibrations of the front landing gear, installed in the control systems of the front landing gear of the An-124 airplane (book. “An-124 airplane. Operation manual”. Enterprise edition, 1982, see section 032 of the chassis, section 032.50.01 steering gear) and comprising a housing with cylinders, inside of which are pistons connected by a rod, held in neutral by a Belleville spring, to yshki with fittings for connecting the cavities with zaporshnevyh hydraulic lines, the pistons prevent fluid flow from one line to another. In this design, due to the absence of fluid flow between the hydraulic discharge and discharge lines, the working pressure drop across the piston of the executive cylinder does not decrease, and the hydraulic system of the aircraft does not deteriorate. The constant resistance in the hydraulic lines for supplying fluid to the damper and the Belleville spring allow it to work effectively with large amplitudes of oscillations of the front support and relatively small pressure drops in the hydraulic lines of the actuating cylinder.

Однако при увеличении перепада поршни демпфера становятся на упор и демпфер не гасит колебания передней опоры. Тарельчатая пружина, как и любая другая металлическая пружина, не позволяет создать конструкцию гидромеханического демпфера в разумных размерах, работающего во всем диапазоне перепадов давления в гидравлических линиях нагнетания и слива исполнительных цилиндров при колебаниях передней опоры. Кроме того, в этой конструкции гидромеханического демпфера, как и в предыдущей, наличие постоянного дросселя не позволяет гасить колебания передней опоры с малой амплитудой.However, with an increase in the differential, the damper pistons stop and the damper does not dampen the oscillations of the front support. A Belleville spring, like any other metal spring, does not allow creating a design of a hydromechanical damper in a reasonable size, working in the entire range of pressure drops in the hydraulic lines for discharge and discharge of the executive cylinders during oscillations of the front support. In addition, in this design of the hydromechanical damper, as in the previous one, the presence of a constant throttle does not allow damping the oscillations of the front support with a small amplitude.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание конструкции гидромеханического демпфера, которая бы позволяла эффективно демпфировать колебания передней опоры шасси как при больших амплитудах перемещения опоры, так и при малых, сохраняла бы работоспособность и эффективность во всем диапазоне изменения давления в гидравлических линиях нагнетания и слива исполнительного цилиндра, была бы проста в изготовлении и эксплуатации и обладала бы небольшими габаритами и массой.The task to which the claimed technical solution is directed is to create a hydromechanical damper design that would allow effectively damping the vibrations of the front landing gear both at large amplitudes of movement of the support and at small amplitudes, while maintaining operability and efficiency over the entire range of pressure changes in hydraulic lines discharge and discharge of the executive cylinder would be simple to manufacture and operate and would have small dimensions and weight.

Указанная цель достигается тем, что гидромеханический демпфер, содержащий корпус, внутри которого размещены жестко соединенные между собой и удерживаемые в нейтральном положении пружиной поршни, крышки со штуцерами для соединения запоршневых полостей с гидравлическими линиями, согласно изобретению в корпусе размещен закрытый упомянутой крышкой дополнительный стакан, в котором последовательно установлены постоянный дроссель и переменный дроссель, проходная площадь которого находится в зависимости от перепада давления в нем, образующие дросселирующее устройство между запоршневой полостью и гидравлической линией, а пружиной, удерживающей поршни в нейтральном положении, служат упругие элементы, обладающие возможностью изменять как форму, так и объем.This goal is achieved by the fact that the hydromechanical damper containing the housing, inside of which are placed rigidly interconnected and held in a neutral position by a spring pistons, caps with fittings for connecting the piston cavities with hydraulic lines, according to the invention, an additional cup closed by said cap is placed in the housing, which consistently installed constant throttle and variable throttle, the passage area of which is dependent on the pressure drop in it, Suitable zaporshnevoy expansion device between the cavity and the hydraulic line, and a spring holding the piston in a neutral position, serve as elastic members having the ability to change both the shape and volume.

Упругие элементы, например резиновые кольца, способные изменять форму и размеры, позволяют при небольших габаритах работать до максимального перепада давления между полостями исполнительного цилиндра.Elastic elements, such as rubber rings, capable of changing shape and dimensions, allow for small dimensions to work up to a maximum pressure drop between the cavities of the actuating cylinder.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет эффективно демпфировать колебания передней опоры шасси как при больших амплитудах перемещения опоры, так и при малых, сохраняет при этом работоспособность и эффективность во всем диапазоне изменения давления в гидравлических линиях нагнетания и слива исполнительного цилиндра. Конструкция также проста в изготовлении и эксплуатации и обладает небольшими габаритами и массой.Thus, the proposed design allows you to effectively damp the vibrations of the front landing gear both at large amplitudes of movement of the support and at small, while maintaining operability and efficiency over the entire range of pressure changes in the hydraulic discharge and discharge lines of the slave cylinder. The design is also simple to manufacture and operate and has small dimensions and weight.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 дан общий вид передней опоры шасси с установленными на ней гидромеханическими демпферами;- figure 1 is a General view of the front landing gear with hydromechanical dampers installed on it;

- на фиг.2 - вид сбоку в разрезе на гидромеханический демпфер;- figure 2 is a side view in section of a hydromechanical damper;

- на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2;- figure 3 is a section along aa in figure 2;

- на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.2.- figure 4 is a section along BB in figure 2.

Гидромеханический демпфер 1 (фиг.1) установлен на передней опоре, соединен гидравлическими линиями с полостями исполнительного цилиндра. Состоит из корпуса 1 (фиг.2) с установленными в нем на резьбе цилиндрами 2 и 3, внутри которых размещены поршни 4, закрепленные с помощью резьбы на концах стержня 6. По наружному диаметру поршни имеют уплотнения 5. Между внутренними торцами поршней 4 размещены кольцевые шайбы 7, опирающиеся одновременно на торцевые поверхности поршней 4 и торцевые поверхности цилиндров 2, 3 через упругие резиновые кольцевые шайбы 8. Между кольцевыми шайбами 7 поочередно установлены упругие элементы, например резиновые кольца 9 и кольцевые шайбы 10. С наружного конца цилиндра 2 на резьбе крепится стакан 11 с уплотнением 12, являющийся корпусом дросселирующего устройства, состоящего из установленного в крышке 17 постоянного дросселя 18, последовательно к которому установлен переменный дроссель, состоящий из буксы 13 с уплотнением 14, двух пружинящих пластин 15 и двух упоров 16, закрепленных на буксе 13 (фиг.2, 3, 4), причем в буксе 13 выполнены два сквозных отверстия, которые, одно со стороны донышка стакана 11, другое с противоположной стороны, закрыты пружинящими пластинами 15. С внешней стороны стакан 11 закрыт установленной на резьбе крышкой 17 (фиг.2), в которой установлен штуцер подвода жидкости 19. Цилиндр 3 с внешней стороны закрыт установленной на резьбе крышкой 20 со штуцером 21. Крышки 17 и 20 по наружной цилиндрической поверхности имеют уплотнения 22. Внутренний объем цилиндра 2 (фиг.2), ограниченный донышком стакана 11 и торцевой поверхностью поршня 4, образует полость "В". Внутренний объем цилиндра 3, ограниченный торцевой поверхностью крышки 20 и торцевой поверхностью поршня 4, образует полость "Г".The hydromechanical damper 1 (Fig. 1) is mounted on the front support, connected by hydraulic lines to the cavities of the actuating cylinder. It consists of a housing 1 (Fig. 2) with cylinders 2 and 3 mounted on it on the thread, inside of which pistons 4 are placed, fastened with a thread at the ends of the rod 6. The pistons have seals 5 on the outer diameter. O-rings are located between the inner ends of the pistons 4 washers 7, supported simultaneously on the end surfaces of the pistons 4 and the end surfaces of the cylinders 2, 3 through elastic rubber ring washers 8. Between the ring washers 7, elastic elements, for example rubber rings 9 and ring washers, are alternately mounted 10. From the outer end cylinder 2 on the thread is attached a cup 11 with a seal 12, which is the body of the throttling device, consisting of a fixed throttle 18 installed in the cover 17, sequentially to which a variable throttle is installed, consisting of an axle box 13 with a seal 14, two spring plates 15 and two stops 16, mounted on the axle box 13 (figure 2, 3, 4), and in the axle box 13 there are two through holes, which, one from the bottom of the cup 11, the other from the opposite side, are closed by spring plates 15. From the outside, the cup 11 is closed the cap 17 mounted on the thread (FIG. 2), in which the fluid supply fitting 19 is installed. The cylinder 3 is closed from the outside by the cap 20 mounted on the thread with the fitting 21. The caps 17 and 20 have seals 22 on the outer cylindrical surface. The inner volume of the cylinder 2 (figure 2), limited by the bottom of the cup 11 and the end surface of the piston 4, forms a cavity "B". The internal volume of the cylinder 3, limited by the end surface of the cover 20 and the end surface of the piston 4, forms the cavity "G".

Возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата заключается в следующем.The possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result is as follows.

При движении поршня исполнительного цилиндра, вызванном перемещением нагрузки, или при изменении положения запорно-регулирующего элемента, например золотника, системы управления, вызванном управляющим сигналом, происходит изменение давления в гидравлических линиях, к которым подключен демпфер.During the movement of the piston of the actuating cylinder caused by the movement of the load, or when the position of the locking-regulating element, for example, the slide valve, of the control system caused by the control signal changes, the pressure in the hydraulic lines to which the damper is connected is changed.

При повышении давления рабочей жидкости (далее просто жидкости) в гидравлической линии, подсоединенной к штуцеру 19 (фиг.2), по сравнению с давлением жидкости в гидравлической линии, подсоединенной к штуцеру 21, жидкость проходит через постоянный дроссель 18, проходит через отверстие, выполненное в буксе 13, отжимает пружинящую пластину 15 (при этом вторая пластина 15 закрывает другое отверстие в буксе 13), проходит через щель, образованную торцевой поверхностью буксы вокруг выхода из отверстия и поверхностью пружинящей пластины 15, и поступает в полость «В» в цилиндре 2. При этом давление жидкости в полости «В» повышается по сравнению с давлением жидкости в полости «Г». Образовавшийся перепад давлений жидкости преодолевает усилие пружинящих колец 9 и вызывает перемещение поршней 4. Поршень 4, находящийся в цилиндре 3, вытесняет жидкость из полости «Г» в магистраль, подсоединенную к штуцеру 21.When the pressure of the working fluid (hereinafter simply referred to as the fluid) in the hydraulic line connected to the nozzle 19 (FIG. 2) is increased, compared with the fluid pressure in the hydraulic line connected to the nozzle 21, the fluid passes through a constant throttle 18, passes through an opening made in the axle box 13, wring out the spring plate 15 (while the second plate 15 closes another hole in the axle box 13), passes through the gap formed by the end surface of the axle box around the outlet from the hole and the surface of the spring plate 15, and enters smallness "B" in the cylinder 2. At the same time fluid pressure in the space "B" is increased as compared with the pressure of fluid in the cavity "T". The resulting differential pressure of the liquid overcomes the force of the spring rings 9 and causes the pistons to move 4. The piston 4, located in the cylinder 3, displaces the fluid from the cavity "G" to the line connected to the fitting 21.

При повышении давления жидкости в магистрали, подсоединенной к штуцеру 21, по сравнению с давлением жидкости в магистрали, подсоединенной к штуцеру 19, жидкость поступает в полость «Г». При этом повышается давление жидкости в полости «Г» по сравнению с давлением жидкости в полости «В». Образовавшийся перепад давления жидкости преодолевает усилие пружинящих колец 9 и вызывает перемещение поршней 4. Поршень 4, находящийся в цилиндре 2, вытесняет жидкость из полости «В». Жидкость проходит через отверстие, выполненное в буксе 13, отжимает пружинящую пластину 15 (при этом вторая пластина 15 закрывает другое отверстие в буксе 13), проходит через щель, образованную торцевой поверхностью буксы вокруг выхода из отверстия и поверхностью пружинящей пластины 15, проходит через постоянный дроссель 18 и уходит в магистраль, подсоединенную к штуцеру 19.With increasing pressure of the liquid in the line connected to the nozzle 21, compared with the pressure of the liquid in the line connected to the nozzle 19, the fluid enters the cavity "G". In this case, the pressure of the liquid in the cavity "G" increases compared with the pressure of the liquid in the cavity "B". The resulting differential pressure of the liquid overcomes the force of the spring rings 9 and causes the pistons to move 4. The piston 4, located in the cylinder 2, displaces the liquid from the cavity "B". The fluid passes through an opening made in the axle box 13, squeezes the spring plate 15 (while the second plate 15 closes another hole in the axle box 13), passes through a slot formed by the end surface of the axle box around the outlet from the opening and the surface of the spring plate 15, passes through a constant throttle 18 and goes into the highway connected to the fitting 19.

При прохождении рабочей жидкости через постоянный дроссель 18 и щели, образованные торцевыми поверхностями буксы вокруг выходов отверстий и поверхностями пружинящих пластин 15, происходит преобразование механической энергии жидкости в тепловую энергию, и таким образом происходит демпфирование движения нагрузки на поршень исполнительного цилиндра.When the working fluid passes through the constant throttle 18 and the slots formed by the end surfaces of the axle box around the outlet openings and the surfaces of the spring plates 15, the mechanical energy of the liquid is converted into thermal energy, and thus the damping of the load on the piston of the actuating cylinder occurs.

При малых значениях перепада давления жидкости между полостью «В» цилиндра 2 и гидравлической линией, подсоединенной к штуцеру 19, высота подъема пружинящей пластины 15 над поверхностью буксы пропорциональна перепаду давлений жидкости на пружинящей пластине 15, и большая часть механической энергии жидкости срабатывается при прохождении жидкости через щель, образованную торцевой поверхностью буксы вокруг выхода из сквозного отверстия и поверхностью пружинящей пластины 15.For small values of the differential pressure of the fluid between the cavity "B" of the cylinder 2 and the hydraulic line connected to the fitting 19, the lift height of the spring plate 15 above the axle box is proportional to the differential pressure of the fluid on the spring plate 15, and most of the mechanical energy of the fluid is triggered when the fluid passes through a gap formed by the end surface of the axle box around the exit from the through hole and the surface of the spring plate 15.

По мере роста перепада давления жидкости между полостью «В» цилиндра 2 и гидравлической линией, подсоединенной к штуцеру 19, увеличивается доля механической энергии жидкости, которая рассеивается при прохождении жидкости через постоянный дроссель.As the differential pressure of the fluid increases between the cavity "B" of the cylinder 2 and the hydraulic line connected to the fitting 19, the proportion of the mechanical energy of the fluid increases, which is dissipated when the fluid passes through a constant throttle.

При дальнейшем увеличении перепада давления жидкости между полостью цилиндра 2 и гидравлической линией, подсоединенной к штуцеру 19, перепад давления жидкости на пружинящей пластине 15 достигает значения, при котором пружинящая пластина становится на упор 16, и дальнейшего увеличения высоты подъема пружинящей пластины 15 не происходит.With a further increase in the differential pressure of the fluid between the cylinder cavity 2 and the hydraulic line connected to the fitting 19, the differential pressure of the fluid on the spring plate 15 reaches a value at which the spring plate becomes on the stop 16, and there is no further increase in the lifting height of the spring plate 15.

Таким образом предлагаемая конструкция гидромеханического демпфера позволяет эффективно демпфировать колебания передней опоры шасси как при больших амплитудах перемещения опоры, так и при малых, сохраняет при этом работоспособность и эффективность во всем диапазоне изменения давления в гидравлических линиях нагнетания и слива исполнительного цилиндра, проста в изготовлении и эксплуатации и обладает небольшими габаритами и массой.Thus, the proposed design of the hydromechanical damper allows you to effectively damp the vibrations of the front landing gear both at large amplitudes of movement of the landing gear and at small ones, while maintaining operability and efficiency over the entire range of pressure changes in the hydraulic discharge and discharge lines of the slave cylinder, and is simple to manufacture and operate and has small dimensions and weight.

Claims

A hydromechanical damper comprising a housing, inside of which are placed pistons rigidly connected to each other and held in a neutral position by a spring, caps with fittings for connecting the piston cavities with hydraulic lines, characterized in that an additional cup closed by said cap is placed in the housing, in which a permanent throttle and variable throttle, the passage area of which is dependent on the pressure drop in it, forming a throttling device between the piston cavity and the hydraulic line, and the spring holding the pistons in the neutral position, are elastic elements with the ability to change both shape and volume.