Гидравлический демпфер

 

Изобретение относится к виброзащитной технике, предназначено для установки с упругими элементами подвески транспортного средства, в частности, может быть использовано в сиденьях машин для защиты водителя от случайных колебаний. Демпфер содержит резервуар, расположенный в нем цилиндр с двумя радиальными отверстиями в средней части. В цилиндре установлен шток с закрепленным на нем поршнем, а в торцы цилиндра встроены клапаны, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар. В демпфере имеется дросселирующее устройство, соединяющее над- и подпоршневую полости цилиндра и содержащее дросселирующую трубку с отводами ее по длине и гидрораспределитель. Один конец дросселирующей трубки подсоединен к надпоршневой полости цилиндра, а другой конец и все отводы подсоединены через гидрораспределитель к подпоршневой полости цилиндра. Техническим результатом такого выполнения демпфера является его адаптация к изменениям параметров возмущающих воздействий за счет регулировки его вязкого сопротивления. 3 ил.

Предлагаемый гидравлический демпфер относится к виброзащитной технике и предназначен для установки совместно с упругими элементами подвески транспортного средства, в частности, может использоваться в сиденьях тракторов, дорожных и сельскохозяйственных машин для защиты человека-оператора от действия случайных колебаний.

Известен гидравлический демпфер [1], содержащий цилиндр, установленный в цилиндре шток, закрепленный на штоке поршень, дросселирующее устройство и два клапана, один из которых встроен в торцовую часть цилиндра.

Данная конструкция гидравлического демпфера не позволяет осуществлять регулировку вязкого сопротивления. Кроме того, поскольку включение в работу и выключение из работы дросселирующего устройства происходит соответственно на прямом и обратном ходе поршня, то изменение диссипативной силы во времени не является оптимальным, т.е. на обратном ходе поршня активная составляющая диссипативной силы, как компенсационное воздействие, не реализуется.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гидравлический демпфер [2], содержащий резервуар, расположенный в резервуаре цилиндр с двумя радиальными отверстиями в средней части, установленный в цилиндре шток с закрепленным на нем поршнем, встроенные в торцы цилиндра клапаны, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, и дросселирующее устройство, соединяющее над- и подпоршневую полости цилиндра.

Недостатком указанного гидравлического демпфера является то, что его вязкое сопротивление, рассчитанное на определенное возмущающее воздействие со стороны основания, остается относительно неизменным, тогда как само возмущающее воздействие колебательного характера изменяется по частоте и амплитуде и, например, для сельскохозяйственных машин зависит от скорости движения, вида и состояния грунта, наличия навесных агрегатов.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в адаптации гидравлического демпфера к изменениям условий его работы и обеспечении максимальной эффективности виброзащиты объекта за счет ступенчатой регулировки его вязкого сопротивления.

Поставленная задача достигается тем, что в гидравлическом демпфере, содержащем резервуар, расположенный в резервуаре цилиндр с двумя радиальными отверстиями в средней части, установленный в цилиндре шток с закрепленным на нем поршнем, встроенные в торцы цилиндра клапаны, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, и дросселирующее устройство, соединяющее над- и подпоршневую полости цилиндра, дросселирующее устройство содержит дросселирующую трубку с отводами ее по длине и гидрораспределитель, причем один конец дросселирующей трубки подсоединен к надпоршнсвой полости цилиндра, а другой конец и все отводы подсоединены через гидрораспределитель к подпоршневой полости цилиндра.

На фиг. 1 изображена общая схема гидравлического демпфера с гидрораспределителем; на фиг. 2 - схема расположения гидравлического демпфера совместно с упругим элементом подвески между объектом и основанием, являющимся источником колебаний; на фиг.3 изображены графики перемещений и скоростей объекта и основания при кинематическом возбуждении последнего.

Гидравлический демпфер содержит резервуар 1, заполненный жидкостью, расположенный в резервуаре 1 цилиндр 2 с двумя клапанами 3 и 4, установленный в цилиндре поршень 5, делящий цилиндр 2 на над- и подпоршневую полости, соединенный с поршнем 5 шток 6, два радиальных отверстия 7 и 8, выполненных в средней части цилиндра 2, и дросселирующее устройство 9, состоящее из вынесенных за пределы резервуара 1 дросселирующей трубки 10 с отводами 11 по ее длине и гидрораспределителя 12. Один конец дросселирующей трубки 10 подсоединен к надпоршневой полости цилиндра 2 через отверстие 13, а другой и все отводы 11 подсоединены к "входам" гидрораспределителя 12, "выход" которого соединен с отверстием 14.

Клапаны 3 и 4 встроены в торцы цилиндра 2 и имеют отверстия 15 и 16, перекрываемые разомкнутыми упругими кольцами 17 и 18.

Гидравлический демпфер посредством проушины 19 и кронштейна 20 соединяется соответственно с объектом 21 и основанием 22. Объект 21 перемещается относительно основание 22 по направляющей 23 и опирается на упругий элемент 24.

В положении статического равновесия поршень 5 находится в средней части цилиндра 2 между радиальными отверстиями 7 и 8. Соответствующие положения объекта 21 и основания 22 определяются точками a, b, с на графиках перемещений.

В начале промежутка a...b, от a до a*, объект 21 и основание 22 сближаются друг с другом и При этом поршень 5 перемещается от средней части цилиндра 2 вниз. Давление в подпоршневой полости возрастает и жидкость через отверстие 16 в клапане 4, отжимая упругое кольцо 18, поступает в резервуар 1 и далее через отверстия 7 и 8 в надпоршневую полость. Поскольку основной объем жидкости свободно выдавливается через клапан 4, то дросселирующее устройство 9 выключено из работы и диссипативная сила равна нулю.

В конце промежутка a...b, от a* до b, объект 21 и основание 22 удаляются друг от друга и При этом поршень 5 начинает перемещаться вверх к средней части цилиндра 2. Давление в надпоршневой полости и резервуаре 1 возрастает и упругое кольцо 17 перекрывает отверстие 15. Поскольку клапан 3 перекрыт, то жидкость из надпоршневой полости выдавливается в подпоршневую полость только через дросселирующее устройство 9, т.е. дросселирующее устройство 9 включено в работу и развиваемая диссипативная сила уменьшает скорость объекта 21.

В начале промежутка b...с, от b до b*, объект 21 и основание 22 удаляются друг от друга и При этом поршень 5 продолжает перемещаться от средней части цилиндра 2 вверх. Давление в надпоршневой полости возрастает и жидкость через отверстие 15 в клапане 3, отжимая упругое кольцо 17, поступает в резервуар 1 и далее через отверстия 7 и 8 в подпоршневую полость. Поскольку основной объем жидкости свободно выдавливается через клапан 3, то дросселирующее устройство 9 выключено из работы и диссипативная сила равна нулю.

В конце промежутка b...с, от b* до с, объект 21 и основание 22 сближаются друг с другом и При этом поршень 5 начинает перемещаться вниз к средней части цилиндра 2. Давление в подпоршневой полости и резервуаре 1 возрастает и упругое кольцо 18 перекрывает отверстие 16. Поскольку клапан 4 перекрыт, то жидкость из подпоршневой полости выдавливается в надпоршневую полость только через дросселирующее устройство 9, т.е. дросселирующее устройство 9 включено в работу и развиваемая диссипативная сила уменьшает скорость объекта 21.

При дальнейшем движении объекта 21 и основания 22 гидравлический демпфер работает аналогично.

Описанная последовательность работы дросселирующего устройства 9 обеспечивает оптимальный релейный (включено - выключено) режим работы гидравлического демпфера, при котором диссипативная сила всегда направлена только против движения объекта 21 и уменьшает его скорость. Неблагоприятные ситуации, когда диссипативная сила подталкивает объект 21, увеличивая его скорость, исключаются.

Гидрораспределитель 12 позволяет пропускать поток выдавливаемой жидкости непосредственно по всей длине дросселирующей трубки 10 или через один из отводов 11 и далее по участку дросселирующей трубки 10 меньшей длины. Чем длиннее участок дросселирующей трубки 10, включенный в "дросселирующую цепь", тем больше вязкое сопротивление гидравлического демпфера и, следовательно, больше (при всех прочих равных условиях) развиваемая диссипативная сила.

На фиг. 1 гидрораспределитель 12 показан в крайнем положении, когда в "дросселирующую цепь" закоммутирован минимально возможный участок дросселирующей трубки 10. В этом случае величина вязкого сопротивления минимальна и, соответственно, уменьшается развиваемая в процессе работы гидравлического демпфера диссипативная сила.

Таким образом, предлагаемое дросселирующее устройство 9 позволяет осуществлять ступенчатую регулировку вязкого сопротивления гидравлического демпфера в зависимости от условий работы, например при изменении интенсивности колебаний основания, обеспечивая тем самым максимальную эффективность виброзащиты объекта.

Источники информации 1. Авт.св. N 511446, кл. F 16 F 5/00, 1975 (аналог).

2. Патент РФ N 2002983, кл. F 16 F 9/48, 1993 (прототип).

Формула изобретения

Гидравлический демпфер, содержащий резервуар, расположенный в резервуаре цилиндр с двумя радиальными отверстиями в средней части, установленный в цилиндре шток с закрепленным на нем поршнем, встроенные в торцы цилиндра клапаны, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, и дросселирующее устройство, соединяющее над- и подпоршневую полости цилиндра, отличающийся тем, что дросселирующее устройство содержит дросселирующую трубку с отводами ее по длине и гидрораспределитель, причем один конец дросселирующей трубки подсоединен к надпоршневой полости цилиндра, а другой конец и все отводы подсоединены через гидрораспределитель к подпоршневой полости цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3