Амортизатор эластомерный
Изобретение относится к области машиностроения, в частности может быть использовано в буферах на железнодорожном транспорте. Амортизатор содержит полый корпус, заполненный эластомером, шток и подвижное уплотнение штока. Шток установлен с возможностью осевого перемещения. Подвижное уплотнение штока выполнено в виде последовательно расположенных секций, разделенных кольцевыми канавками. В корпусе установлены ступенчатые плунжеры. Ступени плунжеров меньшего диаметра сообщаются с полостью корпуса. Ступени плунжеров большего диаметра сообщаются с кольцевыми канавками, разделяющими секции подвижного уплотнения штока. Достигается повышение надежности и увеличение ресурса амортизатора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности может быть использовано в буферах на железнодорожном транспорте.
Известен поглощающий аппарат (Патент RU 2078706 С1, 6 F16F 5/00. Поглощающий аппарат / Долгов В.И.; Горюнов Н.Н. - №95105306/11; Заявлено 1995.05.10), содержащий двухполостной цилиндр, шток с поршнем и уплотнения. При работе устройства импульсы давления рабочей среды, возникающие в полостях цилиндра, воздействуют непосредственно на подвижные уплотнения штока, что приводит к их ускоренному износу и снижению надежности и ресурса устройства.
Наиболее близким по технической сущности является эластомерный амортизатор (Патент RU 2150620 С1, 7 F16F 5/00. Эластомерный амортизатор / Анджей Хмелевский и д.р. (PL) - №98103295/28; Заявлено 1998.02.26; Опубликовано 2000.06.10), содержащий полый корпус, заполненный эластомером, шток с поршнем и подвижное уплотнение штока. При работе устройства импульсы давления эластомера, возникающие в полости корпуса при сжатии амортизатора, воздействуют непосредственно на подвижное уплотнение штока, что приводит к его ускоренному износу и снижению надежности и ресурса амортизатора.
Заявленное изобретение направлено на повышение надежности и увеличение ресурса амортизатора за счет уменьшения нагрузок, воздействующих на подвижное уплотнение штока и шток.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в амортизаторе, содержащем полый корпус, заполненный эластомером, шток, установленный с возможностью осевого перемещения, и подвижное уплотнение штока, подвижное уплотнение штока выполнено в виде последовательно расположенных секций, разделенных кольцевыми канавками, а в корпусе установлены ступенчатые плунжеры, причем ступени плунжеров меньшего диаметра сообщаются с полостью корпуса, а ступени большего диаметра сообщаются с кольцевыми канавками, разделяющими секции подвижного уплотнения штока. Ступенчатые плунжеры снабжены пружинами. Плунжеры выполнены составными таким образом, что оси их ступеней могут быть смещены друг относительно друга. Корпус в областях, прилегающих к ступеням плунжеров, снабжен камерами, заполненными эластомером. В камерах установлены высокосжимаемые, например газонаполненные, упругие элементы.
Амортизатор показан на фиг.1, на фиг.2 показан выносной элемент А с фиг.1, на фиг.3 показан выносной элемент Б с фиг.2, где 1 - корпус с крышками; 2 - шток; 3, 4 и 5 - секции подвижного уплотнения штока; 6 и 7 - ступенчатые плунжеры; 8 и 9 - пружины, 10 - камеры; 11 - упругие элементы; 12 - полость корпуса.
Шток 2 установлен в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения. В передней крышке корпуса 1 установлены секции 3, 4 и 5 подвижного уплотнения штока. Ступенчатые плунжеры 6 и 7 установлены с возможностью осевого перемещения в обе стороны в передней крышке корпуса 1 и удерживаются в средних положениях пружинами 8 и 9. Ступени меньшего диаметра ступенчатых плунжеров 6 и 7 сообщаются с полостью 12 корпуса 1. Ступенчатый плунжер 6 имеет меньшее отношение диаметра большей ступени к диаметру меньшей ступени, и его ступень большего диаметра сообщается с канавкой, разделяющей секции 3 и 4 подвижного уплотнения штока. Ступень большего диаметра ступенчатого плунжера 7, имеющего большее отношение диаметров ступеней, сообщается с канавкой, разделяющей секции 4 и 5 подвижного уплотнения штока. Для обеспечения возможности самоустановки ступеней плунжеров 6 и 7 в отверстиях корпуса 1 плунжеры 6 и 7 выполнены составными. В областях корпуса 1, прилегающих к стыкам ступеней плунжеров 6 и 7, выполнены камеры 10, снабженные высокосжимаемыми упругими элементами 11.
При работе амортизатора шток 2 перемещается, сжимая эластомер в полости 12 корпуса 1. Возрастающее давление эластомера воздействует на ступени меньшего диаметра плунжеров 6 и 7 и секцию 3 подвижного уплотнения штока. Упругие деформации секций 3 и 4 подвижного уплотнения штока, а также возможные утечки эластомера через секции 3 и 4 подвижного уплотнения штока приводят к сжатию эластомера в канавках, разделяющих секции 3, 4 и 5 подвижного уплотнения штока. Поскольку канавки сообщаются со ступенями большего диаметра плунжеров 6 и 7, а плунжеры 6 и 7 имеют возможность осевого перемещения в обе стороны, в канавках установится давление, определяемое в долях от давления в полости 12 главным образом отношением площадей ступеней сообщающихся с ними плунжеров. Влияние пружин 8 и 9 при давлениях в сотни мегапаскалей, имеющих место в эластомерных амортизаторах при ударах, носит второстепенный характер. Влияние сил в месте стыков ступеней плунжеров 6 и 7 также невелико, поскольку относительное изменение объема камер 10, вызываемое смещением плунжеров 6 и 7, незначительно. Кроме того, изменение объема камер 10 не приводит к существенному изменению давления за счет наличия в них высокосжимаемых упругих элементов 11. При возврате штока 2 в исходное положение давление в полости корпуса 1 уменьшается до зарядного, и ступенчатые плунжеры 6 и 7 под воздействием пружин 8 и 9 стремятся вернуться в среднее положение. Поскольку за время двойного хода штока 2 эластомер за счет утечек через секции уплотнения 3 и 4 и зазоры в посадках ступенчатых плунжеров 6 и 7 перераспределяется между полостями, возврат ступенчатых плунжеров 6 и 7 в среднее положение происходит постепенно по мере восстановления исходного распределения эластомера. Так как восстановление исходного распределения эластомера происходит значительно медленнее, чем его нарушение, для обеспечения нормальной работы амортизатора необходим запас хода плунжеров 6 и 7, достаточный для восприятия давления при нескольких двойных ходах штока 2 (ударах).
В предлагаемом амортизаторе импульсы давления, возникающие в полости корпуса при ударах, распределяются между секциями 3, 4 и 5 подвижного уплотнения штока 2 в долях от давления в полости корпуса 1, определяемых соотношениями площадей ступеней соответствующих плунжеров. Выбором соотношения между площадями ступеней плунжеров 6 и 7 можно, например, разгрузить наружную секцию уплотнения 5, определяющую утечки эластомера из амортизатора, а остаток давления равномерно распределить между остальными секциями.
1. Амортизатор эластомерный, содержащий полый корпус, заполненный эластомером, шток, установленный с возможностью осевого перемещения, и подвижное уплотнение штока, отличающийся тем, что подвижное уплотнение штока выполнено в виде последовательно расположенных секций, разделенных кольцевыми канавками, а в корпусе установлены ступенчатые плунжеры, причем ступени плунжеров меньшего диаметра сообщаются с полостью корпуса, а ступени плунжеров большего диаметра сообщаются с кольцевыми канавками, разделяющими секции подвижного уплотнения штока.
2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что ступенчатые плунжеры снабжены пружинами.
3. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что плунжеры выполнены составными таким образом, что оси их ступеней могут быть смещены друг относительно друга.
4. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что корпус в областях, прилегающих к стыкам ступеней плунжеров, снабжен камерами, заполненными эластомером.
5. Амортизатор по п.4, отличающийся тем, что в камерах установлены высокосжимаемые, например газонаполненные, упругие элементы.
