Гидравлический амортизатор (варианты)

 

Гидравлический амортизатор относится к машиностроению и может быть использован в подвижных транспортных средствах для гашения колебаний. Амортизатор содержит корпус, установленный в нем цилиндр с образованием резервуара с рабочей жидкостью. Поршень со штоком установлен в цилиндре с образованием над- и подпоршневой полостей. Штоковая крышка имеет перепускные клапаны и дроссельный канал. Один из перепускных клапанов выполнен с камерой управления. Дроссельный канал выполнен из ламинарной части на входе рабочей жидкости из надпоршневой полости и турбулентной части на выходе в резервуар, переходная зона между которыми соединена каналом с камерой управления перепускного клапана. Предусмотрен вариант выполнения гидравлического амортизатора. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в подвижных транспортных средствах для гашения колебаний.

Известен гидравлический гаситель колебаний (телескопический гидроамортизатор), содержащий корпус, цилиндр, шток с поршнем, штоковую и поршневую крышки, клапаны, установленные в поршне и поршневой крышке, и дроссельный канал, который соединяет надпоршневую полость цилиндра с резервуаром с рабочей жидкостью, образованным между корпусом и цилиндром (см. авт. св. СССР N 362958, B 61 F 5/10, 1972 г.; авт. св. СССР N 1006819, кл. F 16 F 5/00, 1983 г.; авт. св. СССР N 1325225, кл. F 16 F 5/00, 1987 г.).

Основными недостатками такого амортизатора являются нестабильность характеристики и быстрый перегрев рабочей жидкости вследствие ее циркуляции из надпоршневой полости в подпоршневую полость через клапаны в поршне в двух направлениях.

Наиболее близким к изобретению является амортизатор, содержащий цилиндр, внутри которого с образованием надпоршневой (штоковой) и подпоршневой (поршневой) рабочих полостей установлен поршень со штоком, штоковую и поршневую крышки, резервуар с рабочей жидкостью между корпусом и цилиндром, впускные клапаны в поршне и поршневой крышке, перепускные клапаны и дроссельный канал в штоковой крышке, соединяющие резервуар с надпоршневой полостью (см. кн. А.Д.Дербаремдикера. Гидравлические амортизаторы автомобилей. - М.: Машиностроение, 1969, с. 132, рис. 70).

Данный амортизатор имеет более стабильные характеристики, так как поток жидкости в нем всегда движется в одну сторону и лучше охлаждается за счет использования в качестве нагружающих элементов при ходе сжатия и растяжения одних и тех же перепускных клапанов и дросселя в штоковой крышке, однако чрезмерное увеличение сил сопротивления при отрицательных температурах, когда вязкость рабочей жидкости резко возрастает, обуславливает нестабильность работы амортизатора на морозе и возможность поломки от перегрузки.

Изобретение направлено на повышение надежности работы гидравлического амортизатора и обеспечение стабильности характеристик, особенно при отрицательных температурах окружающей среды.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в гидравлическом амортизаторе, содержащем корпус, цилиндр, поршень со штоком, штоковую и поршневую крышки, резервуар с рабочей жидкостью, образованный между корпусом и цилиндром, впускные клапаны, установленные в поршне и поршневой крышке, перепускные клапаны и дроссельный канал в штоковой крышке, соединяющие резервуар с надпоршневой полостью, согласно изобретению, штоковая крышка снабжена дополнительным перепускным клапаном с камерой управления, а дроссель выполнен состоящим из ламинарной части на входе рабочей жидкости из надпоршневой полости и турбулентной части на выходе в резервуар, переходная зона между которыми соединена каналом с камерой управления дополнительного перепускного клапана.

Возможно выполнение ламинарной и турбулентной части дроссельного канала непосредственно в затворе дополнительного перепускного клапана, при этом переходная зона совмещена с камерой управления.

При этом длина ламинарной части дроссельного канала превышает его диаметр в 2-10 раз, а турбулентная часть выполнена в виде набора шайб со смещенными отверстиями, диаметр которых больше толщины шайб.

Заявленная конструкция амортизатора обеспечивает стабильность характеристик и надежность работы на морозе благодаря тому, что дополнительный управляемый перепускной клапан в сочетании с дроссельным каналом, имеющим ламинарную и турбулентную части, образуют вязкочувствительную систему, в которой давление открытия перепускного клапана понижается с ростом вязкости рабочей жидкости. В результате исключается чрезмерный рост давления в рабочих полостях и перегрузка гидроамортизатора при отрицательных температурах как на дроссельном участке характеристики, так и при выходе на режим работы основных переливных клапанов.

Размещение ламинарной и турбулентной частей дроссельного канала непосредственно упрощает конструкцию и снижает габариты амортизатора.

На фиг. 1 представлен общий вид амортизатора.

На фиг. 2 изображен узел I на фиг. 1 с дополнительным перепускным клапаном и дроссельным каналом.

На фиг. 3 - то же, что и на фиг. 2 при совмещенной конструкции дополнительного перепускного клапана и дроссельного канала.

На фиг. 4 представлены рабочие характеристики прототипа и предложенного амортизатора при плюсовых и минусовых температурах на фоне поля оптимальных характеристик.

Амортизатор содержит корпус 1, цилиндр 2 со штоковой крышкой 3 и поршневой крышкой 4, внутри которого установлен поршень 5 со штоком 6 с образованием надпоршневой (штоковой) полости 7 и подпоршневой (поршневой) полости 8, резервуар 9 с рабочей жидкостью, расположенный между корпусом 1 и цилиндром 2. В штоковой крышке 3 размещены основной перепускной клапан 10, дополнительный перепускной клапан 11 с подпружиненным затвором 12 и камерой управления 13, а также дроссельный канал с ламинарной частью 14 и турбулентной частью 15, переходная зона 16 между которыми соединена каналом 17 с камерой 13 управления. В варианте конструкции (см. фиг. 3) ламинарная часть 14 и турбулентная часть 15 дроссельного канала выполнены непосредственно в затворе 12 дополнительного перепускного клапана 11, что позволяет совместить переходную зону с камерой управления 13, упрощает конструкцию и сокращает габариты.

Ламинарная часть 14 дроссельного канала представляет собой протяженный канал, длина которого более его диаметра в 2-10 раз, а входные и выходные кромки скруглены, и обращена к надпоршневой (штоковой) полости 7.

Турбулентная часть 15 дроссельного канала выполнена в виде набора шайб 18 со смещенными отверстиями 19, диаметр которых больше толщины шайб 18, а кромки выполнены острыми. Рабочая жидкость из турбулентной части 15 сливается в резервуар 9. Подбором соотношения параметров ламинарной и турбулентной частей 14 и 15 и элементов перепускного клапана 11 последний настраивают на давление срабатывания при нормальной температуре, равное давлению срабатывания основного перепускного клапана 10.

В поршне 5 установлен впускной клапан 20, а впускной клапан 21 размещен в поршневой крышке 4.

Гидравлический амортизатор работает следующим образом.

При ходе сжатия поршень 5 опускается, впускной клапан 21 закрывается, а рабочая жидкость из подпоршневой полости 8 свободно перетекает через впускной клапан 20 в надпоршневую полость 7 и нагнетается через ламинарную и турбулентную части 14 и 15 дроссельного канала в резервуар 9, т.к. суммарный объем полостей 7 и 8 уменьшается на объем штока 6, входящего в цилиндр 2. Усилие "N" на штоке 6 при этом определяется практически перепадом давления, возникающим на дроссельном канале, и примерно пропорционально расходу "Q" рабочей жидкости или скорости "V" (см. фиг. 4). С увеличением скорости "V" и давления "P" рабочей жидкости в подпоршневой полости 7 в работу вступают перепускные клапаны 10 и 11, ограничивающие предельную нагрузку на амортизатор.

При ходе растяжения поршень 5 с закрытым впускным клапаном 20 всасывает рабочую жидкость через впускной клапан 21 в подпоршневую полость 8 и одновременно вытесняет рабочую жидкость из надпоршневой полости 7 в резервуар 9 через ламинарную и турбулентную части 14 и 15 дроссельного канала.

Таким образом, заявленный амортизатор, перемещая рабочую жидкость в одном направлении, работает как поршневой насос и при положительных температурах имеет рабочую характеристику 22, представленную на фиг. 4 в виде зависимости силы сопротивления (усилия на штоке 6) "N" или давления "P" рабочей жидкости в надпоршневой полости 7 от скорости "V" движения штока 6 или суммарного расхода "Q" рабочей жидкости через перепускные клапаны 10 и 11 и ламинарную и турбулентную части 14 и 15 дроссельного канала, близкую к рабочей характеристике 23 известного амортизатора, принятого в качестве прототипа (см. рис. 70, с. 132 в кн.: А.Д.Дербаремкидера. Гидравлические амортизаторы автомобилей. М., Машиностроение, 1969 г.).

При выполнении амортизатора с площадью поршня 5, в два раза большей, чем площадь штока 6, рабочая характеристика не зависит от направления движения штока 6, поскольку в обоих случаях при ходе сжатия и ходе растяжения расходы "Q" и скорости "V" рабочей жидкости одинаковы.

При отрицательных температурах вязкость рабочей жидкости резко возрастает, что приводит к увеличению перепада давления на дроссельном канале, причем на ламинарной части 14 перепад давления увеличивается интенсивнее, чем на турбулентной части 15, и поэтому давление в камере 13 управления дополнительного перепускного клапана 11, становится, соответственно, меньше, чем давление при положительной температуре и таком же расходе "Q" (скорости "V") рабочей жидкости. В результате дополнительный перепускной клапан 11 открывается при более низком давлении "P_д", чем основной клапан 10, который настроен на давление "P_о", а рабочая характеристика 24 заявленного амортизатора в отличие от рабочей характеристики 25 прототипа не выходит из поля 26 оптимальных значений и амортизатор не перегружается.

Формула изобретения

1. Гидравлический амортизатор, содержащий корпус, установленный в нем цилиндр с образованием резервуара с рабочей жидкостью, поршень со штоком, установленный в цилиндре с образованием над- и подпоршневой полостей, штоковую крышку с перепускным клапаном и дроссельным каналом, соединяющие резервуар с надпоршневой полостью, поршневую крышку и впускные клапаны, установленные в поршне и поршневой крышке, отличающийся тем, что штоковая крышка снабжена дополнительным перепускным клапаном с камерой управления, а дроссельный канал выполнен состоящим из ламинарной части на входе жидкости из надпоршневой полости и турбулентной части на выходе в резервуар, переходная зона между которыми соединена каналом с камерой управления дополнительного перепускного клапана.

2. Гидравлический амортизатор, содержащий корпус, установленный в нем цилиндр с образованием резервуара с рабочей жидкостью, поршень со штоком, установленный в цилиндре с образованием над- и подпоршневой полостей, штоковую крышку с перепускным клапаном и дроссельным каналом, соединяющие резервуар с надпоршневой полостью, поршневую крышку и впускные клапаны, установленные в поршне и поршневой крышке, отличающийся тем, что штоковая крышка снабжена дополнительным перепускным клапаном с затвором и камерой управления, при этом дроссельный канал выполнен в затворе дополнительного перепускного клапана и состоит из ламинарной части на входе рабочей жидкости из надпоршневой полости и турбулентной части на выходе в резервуар, между которыми выполнена переходная зона, совмещенная с камерой управления дополнительного перепускного клапана.

3. Амортизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что длина ламинарной части дроссельного канала превышает его диаметр в 2 - 10 раз, а турбулентная часть выполнена в виде набора шайб со смещенными отверстиями, диаметр которых больше толщины шайб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4