Амортизатор

Полезная модель относится к области машиностроения и касается, применяемых преимущественно в железнодорожном транспорте аппаратов, предназначенных для поглощения энергии ударов. Задачей полезной модели является получение технического результата по повышению надежности и эффективности работы амортизатора путем уменьшения утечек жидкого эластомера через манжетное уплотнение в его крышке и за счет улучшения перетока жидкого эластомера между частями внутренней полости корпуса амортизатора при обратном ходе его штока. Амортизатор 1 (фиг. 1), содержит корпус 2, заполненный сжимаемым жидким эластомером 3, и погруженные в нем шток 4 с поршнем 5, который расположен в корпусе 2 с дроссельным зазором. Внутренняя полость корпуса 2 плотно закрыта с одной стороны посредством крышки 6 с отверстием 17 для предварительного заполнения жидкого эластомера 3, а с другой стороны - посредством крышки 7 с манжетным уплотнением 8, сквозь которое наружу пропущен шток 4 поршня 5. В корпусе 2, между поршнем 5 и крышкой 7, установлена вставка 9, направляющая ход поршня 5, в которой выполнен, как минимум, один сквозной канал 10, и сквозь которую пропущена часть 11 штока 4. В исходном положении штока 4 его поршнем 5 внутренняя полость корпуса 2 разделена на часть 12 между поршнем 5 и крышкой 7, и на часть 13 между поршнем 5 и крышкой 6, с возможностью изменения объема этих частей в зависимости от положения поршня 5. Со стороны вставки 9 расположен подвижный кольцевой клапан 14 и ограничитель хода этого клапана 15. В поршне 5 выполнено, как минимум, одно сквозное отверстие 16, сообщающее между собой упомянутые части 1, 13 внутренней полости корпуса. Целесообразно, чтобы часть внутренней полости корпуса 2 между поршнем 5 и крышкой 7 с манжетными уплотнениями 8 была выполнена объемом не менее 8% от внутренней полости корпуса 2. Для лучшего перетока жидкого эластомера 3 между частями 12 и 13 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1 рекомендуется выполнение, как минимум, одного сквозного отверстия 16 в поршне 5 коническим.

Полезная модель относится к области машиностроения и касается, применяемых преимущественно в железнодорожном транспорте аппаратов, предназначенных для поглощения энергии ударов.

Известен амортизатор [1], содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, в котором погружен шток с поршнем. При этом поршень снабжен каналами, сообщающими штоковую и безштоковую полости корпуса. Поршень оборудован также камерой с обратным клапаном, через который она наполняется эластомером. Обратный клапан выполнен в виде подвижного элемента, который расположен между торцом штока и ограничителем его движения. Обратный клапан закрывает вход и выход корпуса с различными задержками при прямом и обратном ходе поршневого штока.

Однако конструкция такого амортизатора недостаточно надежна и к тому же, он имеет малые возможности манипулирования своими выходными характеристиками по поглощению энергии ударов, что предопределяет недостаточную универсальность применения амортизатора.

Более надежным и универсальным является выбранный за прототип полезной модели амортизатор [2], содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, и погруженные в нем шток с поршнем, который расположен в корпусе с дроссельным зазором. Внутренняя полость корпуса такого амортизатора плотно закрыта с одной стороны посредством крышки с отверстием для предварительного заполнения жидкого эластомера, а с другой стороны - посредством крышки с манжетным уплотнением, сквозь которое наружу пропущен шток поршня. В корпусе, между крышкой с отверстием для предварительного заполнения жидкого эластомера и поршнем установлена вставка, направляющая ход поршня, в которой выполнены сквозные каналы, и сквозь которую пропущена часть штока. В исходном положении штока его поршнем внутренняя полость корпуса разделена на часть между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями, и на часть между поршнем и крышкой с отверстием для предварительного заполнения жидкого эластомера, с возможностью изменения объема этих частей в зависимости от положения поршня. Со стороны вставки направляющей ход поршня расположен подвижный кольцевой клапан и ограничитель хода этого клапана, а в поршне выполнены цилиндрические отверстия, сообщающие между собой упомянутые части внутренней полости корпуса.

Однако недостатком такого устройства является то, что в реальной конструкции выпускаемых амортизаторов по прототипу [2], часто наблюдается значительная течь жидкого эластомера через манжетное уплотнение крышки, что снижает надежность работы амортизатора.

Кроме того, в нем, в процессе эксплуатации при минусовых температурах, ухудшается переток жидкого эластомера между частями внутренней полости корпуса амортизатора (между поршнем и крышкой, снабженной направляющим отверстием с манжетным уплотнением, а также между поршнем и направляющей хода поршня) при обратном ходе штока, что отрицательно сказывается на эффективности работы амортизатора.

Поэтому задачей полезной модели является получение технического результата по повышению надежности и эффективности работы амортизатора путем уменьшения утечек жидкого эластомера через манжетное уплотнение в его крышке и за счет улучшения перетока жидкого эластомера между частями внутренней полости корпуса амортизатора при обратном ходе его штока.

Поставленная задача решается тем, что амортизатор, содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, и погруженные в нем шток с поршнем, который расположен в корпусе с дроссельным зазором, при этом внутренняя полость корпуса плотно закрыта с одной стороны посредством крышки с отверстием для предварительного заполнения жидкого эластомера, а с другой стороны - посредством крышки с манжетным уплотнением, сквозь которое наружу пропущен шток поршня, причем в корпусе, установлена вставка, направляющая ход поршня, в которой выполнен, как минимум, один сквозной канал, и сквозь которую пропущена часть штока, кроме того, в исходном положении штока его поршнем внутренняя полость корпуса разделена на часть между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями, и на часть между поршнем и крышкой с отверстием для предварительного заполнения жидкого эластомера, с возможностью изменения объема этих частей в зависимости от положения поршня, при этом со стороны вставки направляющей ход поршня расположен подвижный кольцевой клапан и ограничитель хода этого клапана, а в поршне выполнено, как минимум, одно сквозное отверстие, сообщающее между собой упомянутые части внутренней полости корпуса, имеет отличительный признак: вставка, направляющая ход поршня, установлена в корпусе между поршнем и крышкой с манжетным уплотнением.

Введение такого отличительного признака направлено на значительное увеличение, в сравнении с прототипом [2] части внутренней полости корпуса амортизатора между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями. Поэтому можно увеличить, соответственно, длину такой крышки, а значит, и длину манжетного уплотнения, что, приведет к улучшению герметичных свойств амортизатора и значительно уменьшит утечки жидкого эластомера наружу амортизатора. Это повысит надежность его эксплуатации.

Кроме того, при обратном ходе поршня, более свободнее будет перетекать жидкий эластомер в часть конструктивно увеличенного исходного объема внутренней полости корпуса амортизатора между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями. Это положительно скажется на эффективности работы амортизатора при минусовых температурах, когда будет осуществляться более быстрый и легкий возврат штока амортизатора, в сравнении с прототипом [2], в исходное положение при морозе, причем на большую величину. Например, известно, что для качественной работы амортизатора, необходимо, что бы шток амортизатора на морозе минус 60°C, после приложения к нему нагрузки на полный ход поршня, возвращался бы в свое исходное положение не менее чем на 85%. Шток же амортизатора, с описанным выше отличительным признаком, сможет возвращается на ход не менее 90% от своего исходного положения.

Для этого целесообразно, чтобы часть внутренней полости корпуса между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями была выполнена объемом не менее 8% от внутренней полости корпуса.

Для лучшего перетока жидкого эластомера между частями внутренней полости корпуса амортизатора рекомендуется выполнение, как минимум, одного сквозного отверстия в поршне коническим.

Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан общий вид выполнения амортизатора в исходном положении его штока; на фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, но в конечном положении штока амортизатора под действием приложенной к нему нагрузки; на фиг. 3 - общий вид амортизатора по фиг. 1 в конструкции аппарата, поглощающего энергию удара, в исходном положении штока амортизатора; на фиг. 4 - общий вид установки поглощающего аппарата по фиг. 3 в системе демпфирования железнодорожного состава.

Амортизатор 1 (фиг. 1 и 2), содержит корпус 2, заполненный сжимаемым жидким эластомером 3, в котором погружен шток 4 с поршнем 5, расположенным с дроссельным зазором (из-за малости не обозначен) в корпусе 1. При этом внутренняя полость корпуса 1 плотно закрыта с одной стороны посредством крышки 6, а с другой стороны - посредством крышки 7 с манжетными уплотнениями 8, собранными в пакет длиной L. В корпусе 2 установлена направляющая хода 9 поршня 5, в которой выполнен, как минимум, один сквозной канал 10 (в качестве примера, показано два), и сквозь которую пропущена часть 11 штока 4.

В исходном положении штока 4 (фиг. 1), его поршнем 5, внутренняя полость корпуса 2 разделена на часть 12 между поршнем 5 и крышкой 7 с манжетными уплотнениями 8, и на часть 13 между поршнем 5 и крышкой 6. При этом имеется возможность изменения объема этих частей 12 и 13 в зависимости от положения поршня 5 (фиг. 2).

Со стороны направляющей хода 9 поршня 5 расположен подвижный кольцевой клапан 14 и ограничитель его хода 15. В поршне 5 выполнены сквозные конические каналы 16, сообщающие между собой упомянутые части 12 и 13 внутренней полости корпуса 2.

Крышка 6 снабжена отверстием 17 для предварительной закачки под давлением во внутреннюю полость корпуса 2 амортизатора 1 жидкого эластомера 13, через обратный шариковый клапан 18. Манжетное уплотнение 8 крышки 7 расположено в ступенчатом отверстии 19, сквозь которое наружу амортизатора 1 пропущена часть 20 штока 4.

Для различных конструкций амортизатора 1 можно выбирать предварительно конкретное место расположения направляющей хода 9 поршня 5. Она фиксируется в корпусе 1 с помощью, например, стопорного кольца 21. Тем самым задается исходное положение поршня 5 (фиг. 1) и величина исходного объема части 12 внутренней полости корпуса 2 между поршнем 5 и крышкой 7 с манжетными уплотнениями 8. Рекомендуется, чтобы такой объем был не менее 8% от всего объема внутренней полости корпуса 2 амортизатора.

Амортизатор 1 может быть установлен в различных изделиях, воспринимающих ударные нагрузки. Например, в конструкции аппарата 22 (фиг. 3), поглощающего энергию удара в системе демпфирования железнодорожного состава (фиг. 4). Причем корпус 2 амортизатора 1 закреплен на плите 23 корпуса аппарата 22, которая с помощью шпилек 24 и гаек 25 соединена с нажимным поршнем 26, с возможностью свободного прохождения отверстий 27 этого поршня сквозь шпильки 24.

Исходное положение штока 4 с поршнем 5 амортизатора 1 в этом случае (фиг. 3), а значит и объем части 12 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1, от которой зависит исходное количество жидкого эластомера 3 в этой части 12, настраивается с помощью гаек 25 на шпильках 24.

Аппарат 22 (фиг. 3), поглощающий энергию удара, может быть установлен (фиг. 4) через упорный штифт 28 в тяговом хомуте 29 автосцепки 30 вагона 31 системы демпфирования железнодорожного состава. Причем клин 32 этой сцепки через упорную плиту 33 контактирует с нажимным поршнем 26 аппарата 22.

Амортизатор (фиг. 1) в составе аппарата 22 поглощающего энергию удара (фиг. 3), который установлен в тяговом хомуте 29 (фиг. 4) автосцепки 30 вагона 31, работает следующим образом.

Удар от автосцепки 30 (фиг. 4) вагона 31 передается через клин 32 автосцепки на упорную плиту 33. В результате происходит перемещение нажимного поршня 26 в корпус аппарата 22, одновременно с перемещением штока 4 с поршнем 5 (фиг. 3) амортизатора 1 до упора в его корпус 2. При этом подвижный кольцевой клапан 14 (фиг. 2) закрывает сообщение частей 12 и 13 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1 под действием мгновенного нарастания давления сжимаемого жидкого эластомера 3 в полости 13 и в пространстве за ней через сквозные каналы 10 направляющей хода 9 поршня 5.

Гашение энергии такого удара происходит за счет перетекания жидкого эластомера 3 из полости 13 в полость 12 только через дроссельный зазор (не обозначен из-за своей малой величины) между поршнем 5 и корпусом 2 амортизатора 1.

В конце хода штока 4 (фиг. 2) с поршнем 5 амортизатора 1 остаточное воздействие демпфированного амортизатором 1 удара, уже значительно уменьшенной силы, в случае сверхнормативного удара, передается непосредственно на раму вагона 31 (фиг. 4).

После этого, за счет снятия нагрузки на шток 4 (фиг. 2), под действием остаточного давления жидкого эластомера 3 на поршень 5, шток 4 возвращается в исходную позицию (фиг. 1). Причем за счет открытия кольцевого клапана 14 при выравнивании давлений эластомера в частях 12, 13 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1, происходит возврат поршня 5 со штоком 4 в исходную позицию, при которой нажимной поршень 26 аппарата 22 (фиг. 3) также перемещается в исходную позицию.

Упомянутое распределение жидкого эластомера 3, не менее чем 8% в части 12 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1, позволяет увеличить количество жидкого эластомера 3 при его сжатии в стадии обратного хода штока 4 амортизатора 1. Это облегчит переток данной текучей среды при низких температурах окружающей среды и обеспечит, в конечном итоге, улучшенное демпфирование ударной нагрузки, приходящейся на раму вагона 31 (фиг. 4).

Источники информации:

1. Патент PL 122000 (B1), МПК F16F 7/12; F16F 9/30; F16F 9/516, приоритет 1979.11.08, опубликован 1982.06.30.

2. Патент PL 170036 (B1), МПК F16F 9/30; F16F 9/346, приоритет 1993.04.28, опубликован 1996.10.31 /прототип/.

1. Амортизатор, содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, и погруженные в него шток с поршнем, который расположен в корпусе с дроссельным зазором, при этом внутренняя полость корпуса плотно закрыта с одной стороны посредством крышки с отверстием для предварительного заполнения жидкого эластомера, а с другой стороны - посредством крышки с манжетным уплотнением, сквозь которое наружу пропущен шток поршня, причем в корпусе, установлена вставка, направляющая ход поршня, в которой выполнен, как минимум, один сквозной канал и сквозь которую пропущена часть штока, кроме того, в исходном положении штока его поршнем внутренняя полость корпуса разделена на часть между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями и на часть между поршнем и крышкой с отверстием для предварительного заполнения жидким эластомером с возможностью изменения объема этих частей в зависимости от положения поршня, при этом со стороны вставки направляющей ход поршня, расположены подвижный кольцевой клапан и ограничитель хода этого клапана, а в поршне выполнено, как минимум, одно сквозное отверстие, сообщающее между собой упомянутые части внутренней полости корпуса, отличающийся тем, что вставка, направляющая ход поршня, установлена в корпусе между поршнем и крышкой с манжетным уплотнением.

2. Амортизатор, по п.1, отличающийся тем, что часть внутренней полости корпуса между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями выполнена объемом не менее 8% от объема внутренней полости корпуса.

3. Амортизатор, по п.1, отличающийся тем, что, как минимум, одно сквозное отверстие в поршне выполнено коническим.