Гидравлический лопастной амортизатор

Гидравлический лопастной амортизатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим лопастным амортизаторам, и может быть использовано в качестве демпфирующего устройства в системах подрессоривания транспортных средств.

Известен гидравлический лопастной амортизатор (см. Танк Т-72А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Кн.2, ч.1, стр.489-493. М.: Военное издательство, 1989 г.), выбранный в качестве прототипа, состоящий из корпуса с заправочным отверстием, перегородки, лопасти с пазами, в которых расположены бронзовые колодки, рычага с осью и пальцем, крышки.

Лопасть установлена на шлицах оси рычага и закреплена пробкой. Опорами лопасти служат игольчатый подшипник, установленный в перегородке, и бронзовая втулка, запрессованная в гнезде корпуса амортизатора.

Лопасть и два выступа перегородки, верхний и нижний, каждый из которых выполнен с двумя отверстиями, разделяют внутренний объем гидравлического лопастного амортизатора (далее - амортизатор) на две пары рабочих камер. При движении рычага амортизатора вверх или вниз (прямой или обратный ходы) лопасть поворачивается, изменяя объем рабочих камер и давление в них. В зависимости от направления движения рычага каждая пара рабочих камер попеременно становится или камерами высокого давления, или камерами низкого давления.

В выступах перегородки, в отверстиях, установлено по два клапанных устройства, каждое из которых состоит из клапана прямого хода, стаканов, клапана обратного хода и пружины.

Фланец перегородки и внутренняя поверхность крышки образуют компенсационную камеру, которая служит для сбора рабочей жидкости, просочившейся из рабочих камер через зазоры между деталями, и пополнения рабочих камер жидкостью. Компенсационная камера соединена с рабочими камерами двумя наклонными отверстиями, в каждом отверстии установлен шарик, удерживаемый от выпадения заглушкой. Аналогичное устройство, имеющееся на верхнем выступе перегородки, соединяя каналами полость между торцом лопасти и донышком корпуса амортизатора с рабочими камерами, служит для разгрузки лопасти от осевых усилий.

К недостаткам известного амортизатора следует отнести:

- снижение усилия на рычаге и уменьшение энергоемкости амортизатора из-за расхода рабочей жидкости через щелевые зазоры внутри амортизатора, увеличивающиеся в результате деформации корпуса амортизатора от воздействия давления рабочей жидкости;

- снижение усилия на рычаге и уменьшение энергоемкости амортизатора из-за расхода рабочей жидкости через щели между торцом лопасти и дном амортизатора, которые не перекрыты бронзовыми колодками;

- снижение усилия на рычаге и уменьшение энергоемкости амортизатора из-за дополнительного расхода рабочей жидкости через кольцевую щель между корпусом амортизатора и бронзовой втулкой, возникающую в процессе работы амортизатора при возможном повороте указанной втулки в гнезде корпуса амортизатора за счет различного температурного расширения деталей, изготовленных из материалов с различным коэффициентом теплового линейного расширения;

- замедленное перекрытие шариками наклонных отверстий из-за отсутствия принудительного поджатия шариков;

- невозможность регулировки и контроля определенной величины давления в рабочей камере повышенного давления амортизатора на прямом ходе рычага.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы амортизатора и, как следствие этого, - повышение плавности хода и увеличение средних скоростей движения транспортного средства по пересеченной местности.

Результат достигается тем, что амортизатор, включающий корпус амортизатора с заправочным отверстием, крышку, рычаг, закрепленную на шлицах рычага лопасть с двумя пазами, в которых установлены бронзовые колодки, и уступом со стороны шлицевой части, с которым сопряжена бронзовая втулка, запрессованная в корпус амортизатора, перегородку с двумя выступами, каждый из которых выполнен с двумя отверстиями, в которых размещены клапанные устройства, две пары рабочих камер, образованных лопастью и двумя выступами перегородки, компенсационную камеру, полость между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора, содержит жестко закрепленный на лопасти со стороны ее шлицевой части с возможностью одновременного перекрытия полости между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора и части торцевой поверхности каждой бронзовой колодки уплотнительный элемент, выполненный, например, в виде двухступенчатой втулки, сопряженной внутренней поверхностью и одной из торцевых частей ступени большего диаметра с соответствующими поверхностями упомянутого уступа лопасти, а наружной поверхностью ступени большего диаметра и одной из ее торцевых поверхностей - с соответствующими поверхностями уступа, выполненного в бронзовой втулке, при этом наружная поверхность ступени меньшего диаметра сопряжена с внутренней поверхностью бронзовой втулки, зафиксированной от поворота штифтами, запрессованными в перегородку; в каждом выступе перегородки на внутренней поверхности одного из отверстий выполнена кольцевая канавка, при этом вспомогательное клапанное устройство, размещенное в этом отверстии, выполнено в виде соосно установленных один внутри другого двух ступенчатых цилиндрических стаканов, причем наружный стакан, имеющий расположенные по периметру его меньшей ступени сквозные радиальные отверстия, продольные оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной продольной оси стакана, смонтирован таким образом, что упомянутая плоскость совпадает с осью симметрии сечения кольцевой канавки, кроме того, каждый из упомянутых цилиндрических стаканов выполнен с периферийными отверстиями в донной части, при этом суммарная площадь проходных сечений отверстий каждого из стаканов составляет не менее 0,8 суммарной площади проходных сечений упомянутых радиальных отверстий, а через центральные осевые отверстия стаканов проходит шток, подпружиненный конец которого расположен в рабочей камере повышенного давления на обратном ходе рычага, на котором с возможностью поочередного открытия периферийных отверстий наружного и внутренних стаканов и постоянного отбора рабочей жидкости из компенсационной камеры и полости между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора в рабочие камеры низкого давления при перемещении рычага на прямом и обратном ходах установлены запорные элементы, а рабочее клапанное устройство, размещенное в другом отверстии упомянутого выступа перегородки, выполнено с возможностью обеспечения контроля определенного давления в рабочей камере повышенного давления на прямом ходу рычага, соединенной посредством образованного кольцевого зазора между наружной поверхностью наружного стакана и поверхностью этого отверстия с заправочным отверстием в корпусе амортизатора.

Анализ отличительных признаков изобретения показал, что выполнение лопасти с жестко закрепленным уплотнительным элементом, позволяющим одновременно перекрыть полость между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора, и части торцевой поверхности каждой бронзовой колодки, фиксация от поворота бронзовой втулки штифтами, запрессованными в перегородку, установка подпружиненной части штока вспомогательного клапана в рабочей камере повышенного давления на обратном ходе рычага, выполнение клапанного устройства с возможностью обеспечения контроля величины давления в рабочей камере повышенного давления на прямом ходе рычага амортизатора, обеспечило:

- снижение последствий температурных расширений деталей на эффективность работы амортизатора;

- снижение зависимости эффективности работы амортизатора от жесткости его корпуса;

- снижение времени срабатывания вспомогательных клапанов;

- возможность регулировки и контроля определенной величины давления в рабочей камере повышенного давления амортизатора на прямом ходе рычага.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображена установка амортизатора на транспортное средство; на фиг.2 изображен амортизатор в разрезе; на фиг.3 изображено сеч. А-А фиг.2; на фиг.4 изображено рабочее клапанное устройство (выносной элемент Б фиг.3); на фиг.5 вспомогательное клапанное устройство (выносной элемент В фиг.3); на фиг.6 изображено сопряжение лопасти с корпусом амортизатора (выносной элемент Г фиг.2); на фиг 7. изображено сопряжение бронзовой колодки и бронзовой втулки с корпусом амортизатора (сеч. Д-Д фиг.3).

Амортизатор 1 установлен на корпус транспортного средства и соединен с балансиром 2 при помощи тяги 3. На оси балансира 2 установлен опорный каток 4. Амортизатор 1 содержит корпус 5 с заправочным отверстием «а», крышку 6, рычаг 7 амортизатора 1, закрепленную на шлицах рычага 7 лопасть 8 с пазами «б», в которых расположены бронзовые колодки 9. На лопасти 8 жестко закреплен уплотнительный элемент 10, перегородка 11 с двумя выступами «в», в каждом из которых расположены: рабочее клапанное устройство (в прототипе - клапанное устройство), состоящее из клапана 12 и пружины 13, размещенных внутри стаканов - наружного 14 и внутреннего 15, и вспомогательное клапанное устройство (в прототипе - наклонное отверстие, в котором установлен шарик, удерживаемый от выпадения заглушкой), состоящее из двух соосно выполненных цилиндрических стаканов - наружного 16 и внутреннего 17, штока 18 и запорных элементов 19. Лопасть 8 соединена с корпусом 5 амортизатора 1 через бронзовую втулку 20, сопряженную с запрессованными в перегородку 11 штифтами 21. Амортизатор 1 имеет две пары рабочих камер «г» и «д», компенсационную камеру «е» и полость «ж» между торцом лопасти 8 и донышком «и», дно «л».

В донной части стаканов 16 и 17 выполнены периферийные отверстия «м», а в стакане 16 радиальные отверстия «н». При этом суммарная площадь проходных сечений отверстий «м» каждого из стаканов составляет не менее 0,8 суммарной площади проходных сечений радиальных отверстий «н».

Амортизатор работает следующим образом.

При наезде транспортного средства на неровность опорный каток 4, установленный на оси балансира 2, поднимается относительно корпуса транспортного средства, балансир 2 поворачивается и через тягу 3 поворачивает рычаг 7 амортизатора 1 вверх (прямой ход). При этом поворачивается лопасть 8, соединенная с осью рычага 7. В камерах «г» создается давление, при достижении которого до величины в 65⁺²⁵ кгс/см² открываются клапаны 12. Жидкость под давлением перетекает в камеры «д» через кольцевые щели между клапанами 12 и стаканами 14. При меньшем давлении клапаны 12 закрыты, и жидкость перетекает только через щелевые зазоры внутри амортизатора 1. При перемещении опорного катка вниз относительно корпуса транспортного средства (обратный ход) лопасть 8 поворачивается в обратном направлении, и давление создается в камерах «д». Под действием силы давления и пружины 13 клапаны 12 закрыты, и жидкость из камер «д» перетекает в камеры «г» только через щелевые зазоры внутри амортизатора.

При возникновении высокого давления в рабочих камерах «д» и «г» амортизатора 1 деформируется дно «л» корпуса 5 амортизатора 1. В результате этого между деформированным дном «л» корпуса 5 и торцом лопасти 8 амортизатора 1 образуется щель. В результате образования щели увеличивается расход рабочей жидкости. Уплотнительный элемент 10 одновременно перекрывает полость «ж» и часть торцевых поверхностей бронзовых колодок 9, что в совокупности позволяет полностью перекрыть щель между дном корпуса 5 и торцом лопасти 8.

При высокотемпературной эксплуатации вследствие различных коэффициентов линейного теплового расширения бронзовой втулки 20 и корпуса 5 указанная втулка 20 может проворачиваться в гнезде корпуса 5. Для предотвращения этого явления в каждый выступ «в» перегородки 11 установлены по два фиксирующих штифта 21, которые сопрягаются с четырьмя отверстиями в бронзовой втулке 20 и фиксируют ее от поворота в гнезде корпуса 5.

Вспомогательное клапанное устройство работает следующим образом.

При движении рычага 7 амортизатора 1 вверх (в направлении прямого хода) давление в рабочих камерах «г» ограничено срабатыванием рабочего клапанного устройства на уровне 65⁺²⁵ кгс/см², поэтому расход рабочей жидкости во вспомогательные полости «е» и «ж» также ограничен. Вспомогательный клапан открывается за счет разницы давлений во вспомогательных полостях «е» или «ж» и рабочей камере «д» низкого давления, воздействующих на площадь запорного элемента 19. Расход рабочей жидкости из полостей «е» и «ж» осуществляется через отверстия «н», а расход рабочей жидкости в рабочие камеры «д» низкого давления через отверстия «м».

При движении рычага 7 амортизатора 1 вниз (в направлении обратного хода) давление в рабочих камерах «д» ничем не ограничивается, поэтому и расход рабочей жидкости и связанное с ним давление во вспомогательных полостях «е» и «ж» также ничем не ограничены. Вспомогательный клапан открывается за счет разницы давлений во вспомогательных полостях «е» или «ж» и рабочей камере «г» низкого давления, воздействующих на площадь запорного элемента 19, и дополнительно - за счет поперечной площади штока 18, на которую при обратном ходе рычага 7 воздействует высокое давление в камере «д». Таким образом, расположение подпружиненной части штока 18 в рабочей камере «д» повышенного давления на обратном ходе рычага 7 увеличивает быстродействие вспомогательного клапана на обратном ходе рычага 7 амортизатора 1, что повышает эффективность работы амортизатора. Расход рабочей жидкости из полостей «е» и «ж» осуществляется через отверстия «н», а расход в рабочие камеры «г» низкого давления через отверстия «м».

С другой стороны, соотношение суммарной площади проходных сечений каждой из групп периферийных отверстий «м» в донной части каждого из стаканов 17 и 16 с суммарной площадью проходных сечений радиальных отверстий «н», равное или более 0,8, обеспечивает оптимальный расход рабочей жидкости между полостью «ж», компенсационной камерой «е» и камерами «д» и «г» низкого давления на прямом и обратном ходах рычага 7 соответственно.

Рабочее клапанное устройство позволяет производить замеры давления на прямом ходе рычага 7 амортизатора 1 через заправочное отверстие «а», которое сопряжено с кольцевым зазором, образованным наружной поверхностью наружного стакана 14 и поверхностью отверстия «к» перегородки 11.

Давление на прямом ходе обусловлено регулировкой рабочего клапанного устройства.

Гидравлический лопастной амортизатор, включающий корпус амортизатора с заправочным отверстием, крышку, рычаг, закрепленную на шлицах рычага лопасть с двумя пазами, в которых установлены бронзовые колодки, и уступом со стороны шлицевой части, с которым сопряжена бронзовая втулка, запрессованная в корпус амортизатора, перегородку с двумя выступами, каждый из которых выполнен с двумя отверстиями, в которых размещены клапанные устройства, две пары рабочих камер, образованных лопастью и двумя выступами перегородки, компенсационную камеру, полость между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора, отличающийся тем, что он содержит жестко закрепленный на лопасти со стороны ее шлицевой части с возможностью одновременного перекрытия полости между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора и части торцевой поверхности каждой бронзовой колодки уплотнительный элемент, выполненный, например, в виде двухступенчатой втулки, сопряженной внутренней поверхностью и одной из торцевых частей ступени большего диаметра с соответствующими поверхностями упомянутого уступа лопасти, а наружной поверхностью ступени большего диаметра и одной из ее торцевых поверхностей - с соответствующими поверхностями уступа, выполненного в бронзовой втулке, при этом наружная поверхность ступени меньшего диаметра сопряжена с внутренней поверхностью бронзовой втулки, зафиксированной от поворота штифтами, запрессованными в перегородку; в каждом выступе перегородки на внутренней поверхности одного из отверстий выполнена кольцевая канавка, при этом вспомогательное клапанное устройство, размещенное в этом отверстии, выполнено в виде соосно установленных один внутри другого двух ступенчатых цилиндрических стаканов, причем наружный стакан, имеющий расположенные по периметру его меньшей ступени сквозные радиальные отверстия, продольные оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной продольной оси стакана, смонтирован таким образом, что упомянутая плоскость совпадает с осью симметрии сечения кольцевой канавки, кроме того, каждый из упомянутых цилиндрических стаканов выполнен с периферийными отверстиями в донной части, при этом суммарная площадь проходных сечений отверстий каждого из стаканов составляет не менее 0,8 суммарной площади проходных сечений упомянутых радиальных отверстий, а через центральные осевые отверстия стаканов проходит шток, подпружиненный конец которого расположен в рабочей камере повышенного давления на обратном ходе рычага, на котором с возможностью поочередного открытия периферийных отверстий наружного и внутренних стаканов и постоянного отбора рабочей жидкости из компенсационной камеры и полости между торцевой поверхностью лопасти и донышком корпуса амортизатора в рабочие камеры низкого давления при перемещении рычага на прямом и обратном ходах установлены запорные элементы, а рабочее клапанное устройство, размещенное в другом отверстии упомянутого выступа перегородки, выполнено с возможностью обеспечения контроля определенного давления в рабочей камере повышенного давления на прямом ходе рычага, соединенной посредством образованного кольцевого зазора между наружной поверхностью наружного стакана и поверхностью этого отверстия с заправочным отверстием в корпусе амортизатора.