Гидропневматический амортизатор с безинерционным гасителем

Изобретение относится к области машиностроения для гашения ударных и вибрационных нагрузок, которые воздействуют на основание фундамента. Амортизатор содержит промежуточную массу с упругой связью. Промежуточная масса установлена на основании и гидравлически связана с гасителем колебаний. Гаситель выполнен в виде струйного элемента, содержащего крышку и корпус. В корпусе выполнены тангенциальный и осевой каналы. Осевой канал связан с упругой связью, а тангенциальный - с гидропневмоаккумулятором. Достигается повышение эффективности гашения ударной нагрузки, передаваемой на основание объекта. 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения для гашения ударных и вибрационных нагрузок, воздействующих на основание фундамента.

Известна гидропневматическая подушка (А.С. СССР №706613, F16F 9/44, Б.И. 1979 г. №48). Устройство содержит корпус, размещенные в нем поршень, скрепленный с последним полый шток с компенсационной полостью, сообщенный с надпоршневой и подпоршневой полостями, и закрепленный на корпусе элемент с каналом, соединяющий надпоршневую и подпоршневую полости. Устройство также снабжено регулируемым предельным клапаном, установленным в канале, и обратным клапаном, установленным в отверстии поршня и соединяющим компенсационную и подпоршневую полости.

Основным недостатком является недостаточная эффективность устройства при изменении уровня воздействующей ударной нагрузки.

Известен амортизатор для защиты от вибраций различных объектов (А.С. СССР №823703, F16F 15/04, 1981 г. Б.И. №15), который содержит промежуточную массу, включающий гидроцилиндр, соединяющие ее с объектом и основанием упругие связи, гаситель колебаний, выполненный в виде поршня с осевыми каналами и помещенными в полость, заполненную рабочей средой и упругий элемент, связывающий промежуточную массу с гасителем колебаний. Промежуточная масса связана со вторым гидроцилиндром и двумя поршнями разных диаметров, помещенных в соответствующих гидроцилиндрах, над и подпоршневые полости которых связаны каналами. При этом поршень большего диаметра связан с объектом и основанием упругими связями, а поршень меньшего диаметра через упругий элемент - с гасителем.

Основным недостатком является относительно узкий частотный диапазон гашения колебаний из-за постоянства соотношений диаметров поршней большого и малого гидроцилиндров и одинаковая скорость движения поршня в обоих направлениях.

Близким по технической сущности является гидропневмоавтоматический амортизатор (Патента №2298122 от 30.11.2005), который содержит промежуточную массу с упругой связью, установленную на основании и связанную гидравлически с гасителем колебаний и гидропневмоаккумулятором. Упругая связь выполнена из сдеформированных в радиальном направлении рукавов высокого давления, которые гидравлически связанны с гасителем колебаний, состоящим из параллельно соединенного обратного клапана и регулируемого дросселя, а далее с гидропневмоаккумулятором.

Основной недостаток - недостаточный частотный диапазон работы из-за подвижных механических элементов, входящих в состав обратного клапана.

Задача изобретения - повышение эффективности гашения ударной нагрузки, передаваемой на основание объекта, за счет повышения частотного диапазона.

Поставленная задача достигается тем, что гидропневматический амортизатор содержит промежуточную массу с упругой связью, установленную на основание и связанную гидравлически с гасителем колебаний, выполненным в виде струйного элемента, далее с гидропневмоаккумулятором. Упругая связь выполнена из сдеформированных в радиальном направлении рукавов высокого давления, гидравлически связанных с осевым каналом струйного элемента, который через тангенциальный канал связан с гидропневмоаккумулятором.

На фиг.1 изображен гидропневматический амортизатор, на фиг.2 - схема работы сдеформированного в радиальном направлении рукава высокого давления, на фиг.3 - схема струйного элемента, на фиг.4 - струйный элемент в разрезе.

Гидравлический амортизатор на фиг.1 состоит из промежуточной массы 1, перемещающейся в направляющих 2. Упругая связь 3 установлена между промежуточной массой 1 и основанием 4. Полости упругих связей 3 выполнены из рукавов высокого давления, заполнены жидкостью и трубопроводом 5 соединены с гасителем, состоящим из струйного элемента 6. Гасител соединен с жидкостной полостью гидропневмоаккумулятора 7, а газовая полость камеры - с зарядным клапаном 8 и предохранительным клапаном 9.

На фиг.2 представлена схема деформации в радиальном направлении рукава высокого давления 3, имеющим первоначальный внутренний диаметр d, изменяющийся на величину х при действии веса объекта и промежуточной массы 1. При этом в рукавах высокого давления 3 давление жидкости Р₀ соответствует зарядке гидропневмоаккумулятора 7.

На фиг.3 и 4 представлен гаситель, состоящий из струйного элемента, включающий крышку 10 и корпус 11, в котором выполнен тангенциальный канал 12 и осевой канал 13.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском гидропневматического амортизатора в работу гидропневмоаккумулятор 7 через зарядное устройство 8 устанавливает давление Р₀. Это же давление Р₀ будет в сдеформированных рукавах высокого давления, заполненных жидкостью. Рукава высокого давления сдеформируются на величину х, а площадь А, на которую опирается промежуточная масса, будет

,

где L - длина рукавов высокого давления, взаимодействующих с промежуточной массой 1 и основанием 4.

Внешнее усилие F₀, которое воздействует на сдеформированные в радиальном направлении рукава 3 на промежуточную массу 1, будет F₀=P₀А.

При воздействии F(t) объекта на промежуточную массу 1, последняя перемещается в направляющих 2 и деформирует рукава высокого давления 3 на величину x₁. Площадь A увеличивается до величины A₁. Жидкость из полостей рукавов высокого давления 3 по трубопроводу 5 поступает в осевой канал 13 струйного элемента 6 поступает через тангенциальный канал 12 и гидропневмоаккумулятор 7 без сопротивления, при этом система поддерживает давление Р₀, так как сжимаемость газа во много газ больше сжимаемости жидкости. Перемещение величины x₁ будет увеличиваться до тех пор, пока величина амплитудного значения воздействующего усилия F(t) не станет меньше или равно усилию со стороны рукавов высокого давления, сдеформированных в радиальном направлении Р₀A₁≥F(t).

В дальнейшем сила F(t) снимается, а жидкость из гидропневмоаккумулятора 7 через тангенциальный канал 12 струйного элемента 6 и осевой канал 13 поступает в полость сдеформированных рукавов высокого давления. Энергия воздействия от усилия F(t) гасится на струйном элементе 6 за счет закручивания потока жидкости, тем самым создается сопротивление потока. При последующих воздействиях усилия F(t) процесс повторяется. Клапан 9 предохраняет амортизатор от перегрузок.

Использование струйного элемента исключает промежуточные массы деталей и повышает частотный диапазон гашения воздействующей нагрузки.

Гидропневматический амортизатор с безинерционным гасителем, содержащий промежуточную массу с упругой связью, установленную на основании и гидравлически связанную с гасителем колебаний, отличающийся тем, что гаситель выполнен в виде струйного элемента, содержащего крышку, корпус, в котором выполнены тангенциальный и осевой каналы, причем осевой канал связан с упругой связью, а тангенциальный - с гидропневмоаккумулятором.