Гидравлический амортизатор

Гидравлический амортизатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области транспортных машин и может быть использовано в подвесках транспортных устройств (автомобилей, тракторов, тележек и т.д.), которые работают при больших перепадах температур, и особенно в зимних условиях с низкими температурами окружающей среды.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр с гидравлической полостью и установленный в нем поршень (см. книгу В.Л.Роговцев, А.Г.Пузанков, В.Д.Олфилд. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. М.: Транспорт, 1994, стр.257, рис.15.11).

Известен также гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр с гидравлической полостью, установленный в нем поршень и перепускные отверстия, перекрытые обратными клапанами, имеющими подвижный запорный орган (см. А.С. СССР №746142, М.кл. F 16 F 5/00, опубл. 07.07.1980).

Недостатком известных конструкций является их низкая работоспособность при работе в зимних условиях, когда жидкость, заполняющая гидравлическую полость, при низких температурах имеет высокую вязкость, в связи с чем при трогании транспортной машины с места после длительной стоянки перепускные отверстия, выполняющие функции дросселей, имеют слишком большое гидравлическое сопротивление, и амортизатор длительное время, пока жидкость не разогреется от трения, оказывается практически неработоспособным.

Кроме того, в связи с излишне большим гидравлическим сопротивлением перепускных отверстий в гидравлической полости амортизатора во время колебаний транспортного средства возникает излишне большой перепад давления на поршне, приводящий к катастрофическому износу и разрушению уплотнительных элементов амортизатора, разрушению его корпусных элементов и быстрому выходу его из строя, т.е. к снижению работоспособности и ресурса работы амортизатора.

Задачей изобретения является повышение ресурса и работоспособности гидравлического амортизатора при работе в зимних условиях с низкой температурой окружающей среды.

Указанная задача решается тем, что в известной конструкции амортизатора, по крайней мере, часть обратных клапанов снабжена ограничителями подъема, содержащими две жестко соединенные по плоскости пластины, причем пластина, обращенная в сторону запорного элемента, изготовлена из материала, имеющего коэффициент линейного расширения меньший, чем пластина, обращенная в обратную сторону, а сами ограничители подъема могут иметь форму диска с центральным отверстием.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично показано сечение гидравлического амортизатора при отсутствии действия на него нагрузки.

На фиг.2 схематично показан увеличенный фрагмент гидравлического амортизатора к зоне его поршня с ограничителем запорного элемента, имеющего форму, соответствующую низкой температуре гидравлической жидкости амортизатора.

На фиг.3 показан этот же фрагмент амортизатора при нормальной температуре гидравлической жидкости.

На фиг.4 схематично показано сечение гидравлического амортизатора при действии на него сжимающей нагрузки (ход сжатия), на фиг.5 - при действии растягивающей нагрузки (ход отдачи), на обоих чертежах положение ограничителей запорных элементов соответствует низкой температуре гидравлической жидкости.

Амортизатор состоит (фиг.1) из верхнего крепления 1, соединенного с защитным кожухом 2 и штоком 3, входящим в корпус 4. Пружина 5 прижимает клапан 6 к цилиндру 7, имеющему гидравлический резервуар 8. Клапан 6 служит для перелива избытка жидкости из резервуара 8. Ограничитель подъема 9 установлен над гибкой пластиной клапана 10, перекрывающей отверстие 11. Дроссельное отверстие 12 перекрыто подпружиненным клапаном 13 и расположено в поршне 14 вместе отверстием 12. Поршень 14 делит резервуар 8 на надпоршневое и подпоршневое пространство. Ограничитель подъема 15, выполненный в виде диска с центральным отверстием, расположен над гибкой пластиной клапана 16, также выполненной в виде плоской тарелки с центральным отверстием, перекрывающей отверстия 17. Клапан 18, поджатый пружиной 19, отсекает гидравлический резервуар 8 от нижней полости 20, соединенной с цилиндрической полостью 21. Ограничитель 9 (фиг.2 и 3) выполнен в виде биметаллической пластины, имеющей нижнюю пластину 22, обращенную в сторону пластины клапана 10, изготовленную из материала с низким коэффициентом линейного расширения α, например из нержавеющей стали - α=(10-12)·10-6 мм/мм·К, и верхнюю 23, выполненную из материала с высоким α, например из дюралюминия - α=(22-24)·10-6 мм/мм·К. Аналогично устроен и ограничитель подъема 15. Поршень 14 снабжен уплотнительными кольцами 24 (фиг.2 и 3).

Амортизатор работает следующим образом (фиг.2-5).

При действии нагрузки сверху вниз (ход сжатия, фиг.4, направление нагрузки показано стрелкой С) его поршень 14 движется вниз, давление в подпоршневом пространстве повышается, что приводит к поднятию пластины 10 и открытию клапана 18. Величина поднятия пластины 10 ограничена ограничителем подъема 9, положение которого зависит от его температуры, которая практически равна температуре окружающей его жидкости. На фиг.2 показано положение ограничителя подъема при низкой температуре, т.е. в момент трогания автотранспортного средства при низкой температуре окружающей среды. Возможная величина поднятия пластины велика и обозначена на фиг.2 буквой а. На ходе сжатия жидкость из подпоршневого пространства перетекает в надпоршневое пространство через отверстия 11 и через клапан 18 в цилиндрическую полость 21. При движении жидкости через отверстие 11 и проходное сечение клапана 18 происходят потери энергии на трение, работа которого превращается в теплоту и затем частично отводится в окружающую среду через стенки корпуса 4, а частично идет на нагрев жидкости.

При растяжении амортизатора (ход отдачи, фиг.5, направление действия усилия показано стрелкой Д) в подпоршневом пространстве создается разрежение, давление в нем падает, что приводит к опусканию пластины 10, закрытию клапана 18, поднятию пластины 16 и открытию клапана 13. При этом жидкость совершает обратное движение с тем же эффектом преобразования энергии трения жидкости в теплоту и частичной передачи теплоты в окружающую среду.

Таким образом, при низкой температуре жидкости в амортизаторе открытие части клапанов в прямом и обратном направлении происходит на большую величину (размер а на фиг.2), а поскольку отверстия 11 и 17 имеют достаточно большое сечение, холодная и поэтому очень вязкая жидкость не встречает при прохождении через эти отверстия излишне большого сопротивления, что не приводит к излишне большому перепаду давления на уплотнении 24 поршня 14 и к угрозе разрушения тонкостенного цилиндра 7.

По мере движения транспортного средства и работы установленного на нем амортизатора температура заполняющей амортизатор жидкости постепенно растет, ее вязкость падает. Одновременно происходит нагрев ограничителей подъема 9 и 15 и их прогиб в сторону контролируемых ими пластин - соответственно 10 и 16. При этом сопротивление отверстий 11 и 17 начинает все больше зависеть не от их проходного сечения, а от сечения щели, образуемой окружностью этих отверстий и расстоянием б (фиг.3). Эта щель выполняет функцию дросселя, сопротивление которого обратно пропорционально расстоянию б. Чем выше температура жидкости, тем ниже ее вязкость, но тем меньше расстояние б и тем выше сопротивление клапанной системы "отверстие - пластина клапана - ограничитель подъема".

По достижении теплового равновесия амортизатора при продолжающемся движении транспортного средства, на котором он установлен, процесс изменения сопротивления протеканию жидкости через клапанные системы в амортизаторе заканчивается, и амортизатор работает в штатной ситуации.

В предложенной конструкции амортизатора условия перетекания в нем жидкости организованы таким образом, что как при увеличении вязкости жидкости при низкой температуре, так и при снижении вязкости при прогреве амортизатора перепад давления на поршне не зависит от температуры окружающей среды и соответствующей ей вязкости жидкости. Такая работа амортизатора обеспечивает отсутствие излишне большого перепада давления на поршне, приводящего к разрушению его уплотнительных устройств и корпусных деталей, т.е. повышает его ресурс и работоспособность.

1. Гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр с гидравлической полостью, установленный в нем поршень и перепускные отверстия, перекрытые обратными клапанами, имеющими подвижный запорный орган, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть обратных клапанов снабжена ограничителями подъема, содержащими две жестко соединенные по плоскости пластины, причем пластина, обращенная в сторону запорного элемента, изготовлена из материала, имеющего коэффициент линейного расширения меньший, чем пластина, обращенная в обратную сторону.

2. Гидравлический амортизатор по п.1, отличающийся тем, что ограничители подъема, выполненные в виде двух жестко соединенных пластин и изготовленные из материалов с разными коэффициентами линейного расширения, имеют форму диска с центральным отверстием.