Гидравлический демпфер двустороннего действия

 

Использование: машиностроение, в частности для двустороннего гашения колебаний различных объектов. Сущность изобретения: гидравлический демпфер состоит из корпуса, размещенного в нем поршня со штоком, делящим корпус на две полости. Поршень может быть подпружинен в осевом направлении пружинами. Корпус заполнен рабочей средой. Полости сообщаются между собой через встречно-направленные каналы и кольцевую расточку, выполненную на внутренней поверхности корпуса. При этом встречно-направленные каналы при нейтральном положении поршня сообщены между собой через кольцевую расточку корпуса в окружном направлении. Встречно-направленные каналы выполнены на внешней поверхности поршня, соответственно в виде двух рядов каналов с расположением каждого канала одного ряда между двумя каналами другого ряда на внешней поверхности поршня в средней его зоне. Каждый ряд каналов включает по меньшей мере два равномерно расположенных канала, при этом высоты каналов изменяются по их длине в радиальном направлении "от нуля" до "максимума". Максимальные сечения каналов расположены на противоположных торцах поршня. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим демпферам двустороннего действия.

Известно гидравлическое устройство для плавного останова движущихся масс, содержащее цилиндр с крышками, источник давления, сообщенный посредством клапанной системы с цилиндром, и размещенный в нем шток с поршнем, имеющим на цилиндрической поверхности по меньшей мере два встречно-направленных паза, имеющий каждый длину, меньшую длины поршня, и максимальное поперечное сечение у торцов поршня, при этом длина пазов больше половины длины поршня, а устройство снабжено регулируемыми упорами, установленными на штоке, и образующими с поршнем плунжерную группу неподвижными гильзами длиной, большей длины поршня, две из которых установлены у крышек, и по крайней мере одна - между ними и на расстоянии от них, меньшем длины поршня, и имеет калиброванный продольный канал [1].

В известном устройстве снижена эффективность его работы, так как при нейтральном положении поршня встречно-направленные пазы сообщаются через калиброванный канал постоянного сечения (его площадь поперечного сечения значительно меньше площади поперечного сечения пазов), обуславливающий жесткое демпфирование при незначительном перемещении поршня в ту или иную сторону.

Кроме того, при перемещении поршня из-за возрастающего сопротивления дроссельной щели между пазом и торцом втулки повышается давление рабочей среды в этом пазе, обуславливающее радиальное воздействие на поршень силы давления этой рабочей среды, что снижает надежность работы известного устройства.

Известен гидравлический демпфер двустороннего действия, содержащий корпус, размещенный в нем и подпружиненный в осевом направлении с обеих сторон поршень с штоком, делящим корпус на две полости, сообщенные между собой посредством связанных друг с другом радиальных и продольных каналов, выполненных в поршне, входы последних расположены на его торцах, а на внутренней поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка, точки кромок которой в продольном сечении при нейтральном положении поршня сопряжены с ближайшими к торцам поршня точками кромок радиальных каналов [2].

В известном гидравлическом демпфере встречно-направленные каналы при нейтральном положении поршня сообщены через кольцевую проточку корпуса в осевом его направлении, обуславливая выполнение диаметра каждого радиального канала меньше половины длины поршня. Поэтому для обеспечения эффективного демпфирования при достаточной длине рабочего хода поршня (длина хода поршня меньше ширины кольцевой проточки корпуса) последний будет иметь повышенный осевой габарит, а следовательно, и гидравлический демпфер в целом также будет иметь повышенный осевой габарит.

Кроме того, при перемещении поршня из-за возрастающего сопротивления дроссельной щели между радиальным каналом и торцом кольцевой проточки корпуса повышается давление рабочей среды в этом радиальном канале, обуславливающее радиальное воздействие на поршень силы давления этой рабочей среды, что снижает надежность работы известного гидравлического демпфера двустороннего действия.

Целью изобретения является сокращение габаритов и повышение надежности работы демпфера.

Это достигается тем, что гидравлический демпфер двустороннего действия, содержащий корпус с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, размещенный в нем поршень со штоком, делящий корпус на две полости, сообщенные между собой посредством связанных друг с другом кольцевой расточкой встречно-направленных каналов, выполненных в поршне, согласно изобретению встречно-направленные каналы при нейтральном положении поршня сообщены между собой через кольцевую расточку в окружном направлении и выполнены в виде двух рядов каналов с расположением каждого канала одного ряда между двумя каналами другого ряда на внешней поверхности поршня.

На фиг.1 изображен гидравлический демпфер двустороннего действия, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - узел I на фиг.1 (в процессе работы); на фиг.5 - вариант выполнения поршня со штоком.

Гидравлический демпфер содержит корпус 1 с кольцевой расточкой 2 на внутренней поверхности, в котором размещен поршень 3 со штоком 4, делящим корпус на две полости 5, 6. Поршень 2 может быть подпружинен в осевом направлении пружинами 7. Корпус заполнен рабочей средой. Полости 5, 6 сообщены между собой посредством связанных друг с другом кольцевой расточкой 2 встречно-направленных каналов 8, 9, выполненных в поршне 3. При этом встречно-направленные каналы при нейтральном положении поршня 3 сообщены между собой через кольцевую расточку 2 в окружном направлении и выполнены в виде двух рядов каналов с расположением каждого канала 8 (или 9) одного ряда между двумя каналами 9 (или 8) другого ряда на внешней поверхности поршня 3.

Каждый ряд каналов включает по меньшей мере два равномерно расположенных канала 8 или 9, при этом высоты каналов изменяются по их длине в радиальном направлении от "нуля" до "максимума". Максимальные сечения каналов 8 и 9 расположены на противоположных торцах поршня 3, а длина этих каналов больше половины длины этого поршня.

Поршень 3 также может быть выполнен с односторонним штоком 4 (см. фиг. 5). В этом случае в корпусе 1 выполняют канал 10, сообщающий полость 5 посредством клапанной системы с источником давления (на чертеже не показаны). Канал 10 также может сообщать полость 5 с баком (на чертеже не показан) или с атмосферой.

Внутри корпуса 1 могут быть жестко закреплены гильзы 11 или 12, выполненные из сплава цветного металла, тонкий слой которого нанесен на внутреннюю поверхность корпуса.

Гидравлический демпфер работает следующим образом.

При наличии нагрузок на корпус или шток 4 поршень 3 будет перемещаться, например, в сторону полости 6 и из-за перемещения каналов 9 между ними и торцом расточки 2 образуются дроссельные щели глубиной h, через которые рабочая среда перетекает через расточку 2 и каналы 8 в ненагруженную полость 5.

По мере роста нагрузок уменьшаются глубины h дроссельных щелей (см. фиг.3), обуславливая повышение сопротивления перетекающей через них рабочей среды вплоть до полной остановки поршня 3. При этом также будет повышаться давление рабочей среды в полости 6 и каналах 9, однако сила давления рабочей среды в этих каналах будет гидростатически разгружаться, не вызывая при этом радиальных сил, воздействующих на поршень 3. При приложении нагрузок в обратную сторону демпфер работает аналогичным образом.

В случае сообщения полости 5 посредством канала 10 с атмосферой (или с баком) гидравлический демпфер также работает аналогичным образом (см. фиг. 5) с той лишь разницей, что при перемещении поршня 3 в сторону канала 10 в полости 6 возникает разряжение рабочей среды за счет повышения сопротивления перетекающей рабочей среды через дроссельные щели, образованные между перемещающимися каналами 8 и торцом расточки 2.

При сообщении полости 5 посредством канала 10 с атмосферой (см. фиг.5) гидравлический демпфер выполняют таким образом, чтобы при максимальном верхнем положении поршня 3 рабочая среда, находящаяся в полости 5, не вытекала через канал 10.

При восприятии демпфером значительных внешних нагрузок его поршень 3 подпружинивают пружинами 7. В этом случае регулируют характеристику демпфера за счет выбора площадей поперечного сечения каналов 8 и 9, хода поршня 3 и жесткости пружин 7.

В зависимости от роста внешних нагрузок гидравлический демпфер двустороннего действия обуславливает постепенное повышение его гидравлического сопротивления за счет уменьшения дроссельных щелей при значительном ходе поршня 3 (величина хода поршня превышает ширину кольцевой расточки 2), что позволяет обеспечить эффективную работу демпфера при его пониженном осевом габарите. При этом сила давления рабочей среды в каналах 8 (или 9) будет гидростатически разгружаться, не вызывая при этом радиальных сил, воздействующих на поршень 3, что позволяет повысить надежность работы демпфера.

Формула изобретения

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР ДВУСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий корпус с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, размещенный в нем поршень со штоком, делящий корпус на две полости, сообщенные между собой посредством связанных друг с другом кольцевой расточкой встречно направленных каналов, выполненных в поршне, отличающийся тем, что встречно направленные каналы при нейтральном положении поршня сообщены между собой через кольцевую расточку в окружном направлении и выполнены в виде двух рядов каналов с расположением каждого канала одного ряда между двумя каналами другого ряда на внешней поверхности поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5