Пневмогидравлический амортизатор

 

Использование: защита объектов от механических нагрузок. Сущность изобретения: амортизатор содержит корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер. Перегородка с отверстиями и камерой установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей. Демпфирующий клапан имеет иглу с осевым каналом, тарелью на одном ее конце и поршнем на другом. Поршень клапана размещен в камере перегородки с образованием подпоршневой полости, сообщенной с гидравлической полостью, и надпоршневой полости, сообщенной через осевой канал иглы с пневматической полостью. Плунжер может быть выполнен двухступенчатым, а тарель клапана может быть выполнена с диаметром большим поршня клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области защиты объектов, машин, приборов, аппаратуры и т.п. допускающих ограниченный уровень механических нагрузок от действия интенсивных ударно-вибрационных воздействий, возникающих при взрывных и др. работах и сейсмических колебаниях. Главнейшими такими устройствами являются пневмогидравлические амортизаторы с демпфирующими элементами конструкции.

Известно устройство амортизации объектов, в корпусе амортизатора которого размещены полости с рабочей жидкостью и сжатым газом, сообщенные между собой демпфирующим и обратными клапанами [1] Недостатком указанного устройства является низкая энергоемкость и большие габариты амортизатора вследствие органической возможности перетока рабочей жидкости через демпфирующий клапан.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий упругий элемент, коаксиально расположенные корпус, шток, плунжер, перегородку с отверстиями и дросселем, демпфирующий клапан с пружиной, тарелью и поршнем, закрепленных на противоположных концах иглы с осевым отверстием [2] По отношению к заявленному данный амортизатор является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и принято за прототип.

Недостатком указанного амортизатора является сложность конструкции, выразившаяся в фактическом включении в него трех самостоятельных элементов: шток с полым плунжером рабочий элемент конструкции, отдельно вынесенный объем полость высокого давления с демпфирующим клапаном исполнительный элемент конструкции и связующий элемент конструкции канал высокого давления, связывающий полость плунжера и полость высокого давления, такое разделение элементов конструкции одновременно и увеличивает габариты амортизатора.

Другим серьезным недостатком конструкции является размещение рабочего клапана в обойме, где дополнительный поршень одновременно выполняет функции рабочего элемента клапана и функции герметизирующей буксы амортизатора. Стояночное трение такого элемента конструкции клапана очень высоко и нестабильно. Полость низкого давления и полости высокого давления расположены таким образом, что создается дополнительное нестабильное сопротивление перемещению иглы с тарелью за счет трения в уплотнении и разницы давления в этих полостях. В целом такое конструктивное выполнение делает низкой стабильности в работе и невысокой надежности.

Настоящее изобретение устраняет указанные недостатки, повышает энергоемкость амортизатора, уменьшает его габариты, упрощает конструкцию, повышает стабильность работы и надежность.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневмогидравлическом амортизаторе, содержащем корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер, перегородку с отверстиями, демпфирующий клапан в виде иглы с осевым каналом, тарели, установленной на одном конце иглы с возможностью перекрытия отверстия перегородки, и поршня, закрепленного на другом конце иглы, перегородка установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей и имеет камеру для размещения в ней поршня демпфирующего клапана, делящего последнюю на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал иглы с пневматической полостью. Плунжер может быть выполнен двухступенчатым. Тарель клапана может быть выполнена большего диаметра, чем поршень клапана.

Изложенная сущность приведена на чертеже фиг. 1 показан общий вид амортизатора, на фиг. 2 показан выносной элемент 1.

Амортизатор содержит коаксиально расположенные корпус 1, шток 2 с упором "г", полый плунжер 3 с упором "д", перегородку 4 с отверстиями 5, демпфирующий клапан 6 в виде иглы 7 с осевым каналом 8, тарели 9, установленной на одном конце иглы 7 с возможностью перекрытия отверстия 5 перегородки 4, и поршня 10, закрепленного на другом конце иглы 7. Перегородка 4 установлена в полости плунжера 3 с образованием пневматической "а" с сжатым газом и гидравлической "б" полостей с рабочей гидросмесью и имеет камеру 11 для размещения в ней поршня 10 демпфирующего клапана 6, который делит камеру 11 на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической "б" полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал 8 с пневматической "а" полостью. Полый плунжер 3 может быть выполнен двухступенчатым. Тарель 9 клапана 6 может быть выполнена большего диаметра, чем поршень 10 клапана. Поршень 10 клапана подпружинен пружиной 12. Полости "а" и "б" сообщены между собой через демпфирующий клапан 6.

Под действием давления сжатого газа в полости "а" шток 2 выдвинут из полого плунжера 3, а полый плунжер 3 вдвинут в корпус 1 за счет своей двухступенчатой конструкции, в которой диаметры D₁ > D₂, где разность площадей этих диаметров (при наличии давления в полости "а") -определяет усилие по плунжеру 3, а при получении разных усилий по штоку 2 и плунжеру 3 выполняется условие: , где площадь диаметра D₁; площадь диаметра D₂; площадь диаметра D₃; В своем первоначальном положении шток 2 удерживается от перемещения упором "г", а плунжер 3 упором "д".

Под действием повышенного давления гидросмеси в полости "б" возбужденного динамическим перемещения штока 2 или плунжера 3 поршень 10 с иглой 7 и тарелью 9 имеет возможность осевого перемещения относительно дроссельного отверстия 5. Тарель 9 выполнена большего диаметра, чем поршень 10.

Амортизатор работает следующим образом.

При движении штока 2 внутрь полости "б" рабочая гидросмесь поступает в камеру 11 и вытесняется в полость "а" через кольцевой зазор, образующийся между тарелью 9 и отверстием 5.

При выдвижении плунжера 3 из корпуса 1 за счет двухступенчатости плунжера 3 гидросмесь из полости "б" вытесняется в полость "а" аналогично предыдущему.

Расчетные усилия по штоку 2 и плунжеру 3 обеспечиваются усилием затяжки пружины 12 и величиной площади зазора между тарелью 9 и отверстием 5, образующегося при обжатии пружины 12 для свободного перетока гидросмеси из полости "б" в полость "а" и практически не зависят от малой жесткости пружины 12.

В предложенной конструкции используется пружина 12, замкнутая только на величину некомпенсированной площади тарели 9, равной разности площадей тарели 9 и поршня 10, на которые одновременно воздействует динамическое давление гидросмеси. Это позволяет использовать малогабаритную пружину 12 с пологой характеристикой и в то же время обеспечить свободный переток гидросмеси при расчетной величине площади зазора в отверстии 5 с тарелью 9, что позволяет иметь оптимальное динамическое давление в полости амортизатора при его работе.

Установка поршня 10 с поршневым уплотнением улучшает стабильность работы клапана 6.

Применение предложенного амортизатора позволяет упростить конструкцию за счет объединения полостей плунжера и высокого давления, исключения соединительной полости, плавающего поршня. Установка клапана в перегородке исключило одно подвижное наружное уплотнение, выполнение клапан с компенсированной площадью позволило уменьшить габариты, улучшить эксплуатационные и рабочие характеристики, повысить надежность и увеличить энергоемкость амортизатора на 20-25% Применение двухступенчатого плунжера позволяет иметь одинаковые двухсторонние динамические характеристики амортизатора как при обжатии штока, так и при его выдвижении.

Формула изобретения

1. Пневмогидравлический амортизатор, содержащий корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер, перегородку с отверстиями, демпфирующий клапан в виде иглы с осевым каналом, тарели, установленной на одном конце иглы с возможностью перекрытия отверстия перегородки, и поршня, закрепленного на другом конце иглы, отличающийся тем, что перегородка установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей и имеет камеру для размещения в ней поршня демпфирующего клапана, делящего последнюю на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал иглы с пневматической полостью.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что плунжер выполнен двухступенчатым.

3. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что тарель клапана выполнена большего диаметра, чем поршень клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2