Гидропневматическая рессора рельсового транспортного средства

 

Использование: железнодорожный транспорт. Сущность изобретения: гидропневматическая рессора содержит гидроцилиндр, размещенный в нем поршень со штоком, сообщенный с надпоршневой полостью гидроцилиндра гидропневмоаккумулятор с упругой диафрагмой, отделяющей жидкость от газа, и жесткой перегородкой с дроссельным каналом, установленной с возможностью раздела газовой полости на две камеры. Поддиафрагменная жидкостная полость гидропневмоаккумулятора сообщена с надпоршневой полостью гидроцилиндра посредством дроссельного канала. Золотниковый узел состоит из трех частей, из которых средняя фланцевая часть закреплена на упругой диафрагме по оси ее перемещения, нижняя часть выполнена в виде первого золотника, спрофилированного в виде двух обращенных вершинами друг к другу конусов, установленного с возможностью перемещения в дроссельном канале, а верхняя часть выполнена в виде стержня с упорами и установленного между упорами стержня с возможностью перемещения вдоль его оси второго золотника в виде двух обращенных вершинами наружу конусов, установленного с возможностью перемещения в дроссельном канале жесткой перегородки. Конец стержня электромагнитно связан с электрической обмоткой катушки узла измерения положения эолотников относительно дроссельных каналов. Клапанный узел установлен в дроссельном канале для отключения упругой части рессоры. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к гидропневматическим рессорам рельсовых транспортных средств.

Известен пневматический упругий элемент [1] содержащий резинокордную оболочку, образующую вместе с металлической арматурой газовую камеру переменного объема и постоянной по объему, выполненной заодно с упомянутой арматурой, камеры дополнительного резервуара, соединенных между собой в центре дроссельным отверстием, образованным посредством торообразного с внутренней камерой упругого элемента, в центральном отверстии которого размещен профилированный стержень, подпружиненный со стороны дополнительного резервуара.

Недостатками такого упругого элемента являются высокие габаритные размеры оболочки, недостаточный уровень демпфирования пневморессоры, невозможность жесткой фиксации подвески в заданном положении.

Известен, принятый за прототип, пневмогидравлический упругий элемент [2] содержащий гидроцилиндр, размещенные в нем поршень со штоком, сообщенный с гидроцилиндром пневмогидроаккумулятор, содержащий упругую диафрагму, охватывающие шток дополнительные жестко связанный с последним гидроцилиндр и размещенный в нем поршень с отверстием для сообщения полостей основного и дополнительного гидроцилиндров и хвостовиком для периодического взаимодействия с торцовой частью основного гидроцилиндра, причем полости основного и дополнительного гидроцилиндров посредством отверстия постоянно сообщены между собой.

Недостатками данного пневмогидравлического упругого элемента являются нелинейная характеристика демпфирования, которая в случае приложения ударной нагрузки, при проезде неровностей пути рельсовым транспортным средством, передает широкополосную вибрацию на обрессоренные массы, а также увеличение габаритов за счет размещения дополнительного гидроцилиндра на штоке. Невозможна жесткая фиксация подвески в заданном положении.

Техническим результатом изобретения является оптимизация характеристики демпфирования гидропневматической рессоры в окрестности собственных частот защищеность от высоких частот колебаний, расширение же функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что в гидропневматической рессоре рельсового транспортного средства, содержащей гидроцилиндр, размещенные в нем поршень со штоком, сообщенный с надпоршневой полостью гидроцилиндра гидропневмоаккумулятор с упругой диафрагмой, отделяющей жидкость от газа, она снабжена клапанным узлом и узлом измерения положения золотников, поддиафрагменная жидкостная полость гидропневмоаккумулятора сообщена с надпоршневой полостью гидроцилиндра посредством дроссельного канала, гидропневмоаккумулятор имеет жесткую перегородку с дроссельным каналом, установленную с возможностью раздела газовой полости на две камеры, и золотниковый узел, состоящий из трех частей, из которых средняя фланцевая часть закреплена на упругой диафрагме по оси ее перемещения, нижняя часть выполнена в виде первого золотника, спрофилированного в виде двух обращенных вершинами друг к другу конусов, установленного с возможностью перемещения в дроссельном канале между гидропневмоаккумулятором и гидроцилиндром, а верхняя часть выполнена в виде стержня с упорами, и установленного между упорами с термин, с возможностью перемещения вдоль его оси, второго золотника в виде двух обращенных вершинами наружу конусов, установленного с возможностью перемещения в дроссельном канале жесткой перегородки, причем коней стержня верхней части золотникового узла электромагнитно связан с электрической обмоткой катушки узла измерения положения золотников относительно дроссельных каналов, а клапанный узел установлен в дроссельном канале, сообщающим поддиафрагменную жидкостную камеру гидропневмоаккумулятора с гидроцилиндром и предназначен для отключения упругой части рессоры.

На чертеже изображен общий вид гидропневматической рессоры рельсового транспортного средства в разрезе.

Гидропневматическая рессора рельсового транспортного средства содержит гидроцилиндр 1, выполненный заодно с гидропневмоаккумулятором 2, крышку 3 гидроцилиндра 1, поршень 4 со штоком 5, поршневые 6 и штоковые 7 уплотнения. Поршень 4 делит гидроцилиндр 1 на надпоршневую полость 8 и подпоршневую 9. Рабочая жидкость находится только в надпоршневой полости 6. Подпоршневая полость 9 служит для сбора жидкости, просачивающейся через поршневое уплотнение 6.

Гидропневмоаккумулятор 2, содержит крышку 10, жесткую перегородку 11, гибкую диафрагму 12, с закрепленным на ней средней фланцевой частью 13 золотникового узла, включающего нижнюю часть золотник 14, спрофилированный в виде двух конусов вершинами внутрь, и верхнюю часть, выполненную в виде стержня 15 с установленным между упорами стержня 15 с возможностью перемещения вдоль его оси двухконусным, вершинами наружу, вторым золотником 16.

Расстояние между упорами на стержне 15 для перемещения золотники 16 рассчитывается из условия обеспечение максимума дисспативной энергоемкости гидропневматической рессоры.

Конец стержня 15 электромагнитно связан с электрической обмоткой катушки 17, установленной в крышке 10, гидропневмоаккумулятора 2, образуя узел измерения (датчик) положения золотников 14 и 16 относительно дроссельных каналов.

Узел измерения (датчик) положения золотников 14 и 16 связан со следящей системой, которая не показана на черт. и которая не является предметом изобретения.

Гибкая диафрагма 12 делит гидропневмоаккумулятор 2 на поддиафрагменную полость 18, заполненную жидкостью и газовую полость, разделенную жесткой перегородкой 11 на две примерно равного объема камеры 19 и 20, сообщающиеся дроссельным каналом 21.

Жидкостные полости 8 гидроцилиндра 1 и 18 гидропневмоаккумулятора 2 сообщены между собой дроссельным каналом 22 со сменной шайбой 23 и клапанным узлом 24 для отключения упругой части рессоры.

Гидропневматическая рессора оборудована также клапанами подпитки жидкости 25, газа 26 и установочным фланцем 27.

Вместо установочного фланца 27 рессора может выполняться с присоединительными головками на штоке 5 и крышке 10.

Работает гидропневматическая рессора рельсового транспортного средства следующим образом: При перемещении штока 5 с поршнем 4 вверх жидкость из надпоршневой полости 8 по дроссельному каналу 22 с шайбой 23 вытесняется в поддиафрагменную полость 18 гидропневмоаккумулятора 2. Гибкая диафрагма 12 с закрепленной на ней фланцевой частью 13 золотникового узла, а также верхней частью, в виде стержня 15 с золотником 16, и нижней частью золотником 14 перемещается вверх, сжимая газ в камере 19 газовой полости, который под действием изменения давления по дроссельному каналу 21 в жесткой перегородке 11 перетекает в камеру 20.

При этом газ подхватывает легкий полый золотник 16 и перебрасывает его на стержне 15 вверх до упора. Золотник 16 вначале почти полностью перекроет дроссельный канал 21, а затем по мере схода кромки отверстия за нисходящий конус полого золотника 16, проходное сечение дроссельного канала 21 будет увеличиваться. В результате при наиболее вероятном значении амплитуды колебаний давление газа в камерах 10 и 20 сравняется.

При обратном ходе штока 5 с поршнем 4 под действием сжатого газа гибкая диафрагма 12 с золотниковым узлом опускается, вытесняя жидкость из полости 18 в надпоршневую полость 8 по дроссельному каналу 22 с шайбой 23, при этом газ вследствие перепада давления, перетекает из камеры 20 в камеру 19. Через дроссельный канал 21.

При этом золотник 16 будет переброшен вниз до упора на стержне 15 и он сначала уменьшит проходное сечение дроссельного канала 21, а затем увеличит его, в результате чего давление газа в камерах 19 и 20 снова сравняется. При этом диссипативная сила будет иметь максимум значения при проходе среднего положения фланцем 13.

Перетекание жидкости и газа через дроссельные каналы 21 и 22 обеспечивает комбинированное демпфирование рессоры, величина которого подбирается профилированием золотникового узла в его верхней, с золотником 16 и нижней, с золотником 14 частях.

Максимальный эффект демпфирования достигается при условии среднего положения профильных частей золотникового узла относительно дроссельных каналов 21 и 22, что контролируется посредством встроенного в крышку 11 узла измерения (датчика) положения золотников 14 и 16, образованного коньком стержня 15 золотникового узла обмоткой катушки 17. Оптимальное положение обеспечивается изменением количества либо жидкости через клапан 25, либо газа через клапан 26 следящей системой, сформированной отдельно от рессоры.

Перераспределение доли демпфирования в большую сторону газовой составляющей обеспечивает защиту гидропневматической рессоры от высокочастотных воздействий, позволяет полнее линеаризовать диссипативную характеристику гидравлической составляющей.

В отдельных случаях, используя клапанный узел 24, данную гидропневматическую рессору можно использовать как жесткую связь между необрессоренными и обрессоренными частями рельсовых транспортных средств, либо как гидроцилиндры для выравнивания обрессоренных частей в плане (для крановых операций).

Предлагаемая гидропневматическая рессора может быть использована для рельсовых транспортных средств различного рода службы, охватывая широкий диапазон упругих и диссипативных характеристик, хорошо сочетается с автоматизированными системами управления рессорным подвешиванием.

Формула изобретения

Гидропневматическая рессора рельсового транспортного средства, содержащая гидроцилиндр, размещенные в нем поршень со штоком, сообщенный с надпоршневой полостью гидроцилиндра, гидропневмоаккумулятор с упругой дифрагмой, отделяющей жидкость от газа, отличающаяся тем, что она снабжена клапанным узлом и узлом измерения положения золотников, поддиафрагменная жидкостная полость гидропневмоаккумулятора сообщена с надпоршневой полостью гидроцилиндра посредством дроссельного канала, гидропневмоаккумулятор имеет жесткую перегородку с дроссельным каналом, установленную с возможностью раздела газовой полости на две камеры, и золотниковый узел, состоящий из трех частей, из которых средняя фланцевая часть закреплена на упругой диафрагме по оси ее перемещения, нижняя часть выполнена в виде первого золотника, спрофилированного в виде двух обращенных вершинами друг к другу конусов, установленного с возможностью перемещения в дроссельном канале между гидропневмоаккумулятором и гидроцилиндром, а верхняя часть выполнена в виде стержня с упорами и установленного между упорами стержня с возможностью перемещения вдоль его оси второго золотника в виде двух обращенных вершинами наружу конусов, установленного с возможностью перемещения в дроссельном канале жесткой перегородки, причем конец стержня верхней части золотникового узла электромагнитно связан с электрической обмоткой катушки узла измерения положения золотников относительно дроссельных каналов, а клапанный узел установлен в дроссельном канале, сообщающим поддиафрагменную жидкостную камеру гидропневмоаккумулятора с гидроцилиндром и предназначен для отключения упругой части рессоры.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации

(73) Патентообладатель:Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава"

Договор № РД0041905 зарегистрирован 10.10.2008

Извещение опубликовано: 20.11.2008        БИ: 32/2008