EA027200B1 - Амортизатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и применяется преимущественно в железнодорожном транспорте. Задача - улучшить работоспособность амортизатора. Амортизатор 1 (фиг. 1) содержит корпус 2, заполненный сжимаемым жидким эластомером 3, в котором погружен шток 4 с поршнем 5. Внутренняя полость корпуса плотно закрыта с одной стороны посредством крышки 6, а с другой стороны - посредством крышки 7 с манжетным уплотнением 8. В корпусе установлена направляющая хода 9 поршня, в которой выполнены сквозные каналы 10 и сквозь которую пропущена часть 11 штока 4. Поршнем внутренняя полость корпуса разделена на часть 12 между поршнем и крышкой 7 и на часть 13 между поршнем и направляющей его хода с возможностью изменения объема этих частей в зависимости от положения поршня. Имеется также подвижный кольцевой клапан 14 и ограничитель его хода 15. В поршне выполнены сквозные конические каналы 16, сообщающие между собой упомянутые части 12 и 13 внутренней полости корпуса. На торце крышки 7 выполнен буртик 17. На части 11 штока выполнены шлицы 18. В поршне выполнены углубления 19 в виде кольцевой полости с конической поверхностью. Буртик 17 формирует там такое же углубление 20. Амортизатор может быть установлен, например, в конструкции аппарата, поглощающего энергию удара для системы демпфирования железнодорожного состава. Он обычно расположен на упорной плите и охвачен тяговым хомутом железнодорожной сцепки. При этом амортизатор выполнен с возможностью регулировки и установки объема жидкого эластомера 3 в части 12 в исходном положении штока путем упора крышки 6 амортизатора в упорную плиту поглощающего аппарата, ход которой ограничен тяговым хомутом железнодорожной сцепки.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и касается применяемых преимущественно в железнодорожном транспорте аппаратов, предназначенных для поглощения энергии ударов.

Известен амортизатор [1], содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, в котором погружен шток с поршнем. При этом поршень снабжен каналами, сообщающими штоковую и бесштоковую полости корпуса. Поршень оборудован также камерой с обратным клапаном, через который она наполняется эластомером. Обратный клапан выполнен в виде подвижного элемента, который расположен между торцом штока и ограничителем его движения. Обратный клапан закрывает вход и выход корпуса с различными задержками при прямом и обратном ходе поршневого штока.

Однако конструкция такого амортизатора недостаточно надежна и к тому же он имеет малые возможности манипулирования своими выходными характеристиками по поглощению энергии ударов, что предопределяет недостаточную универсальность применения амортизатора.

Более надежным и универсальным является выбранный за прототип изобретения амортизатор [2], содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, и поршневой шток, погруженный в нем. Внутренняя полость корпуса такого амортизатора плотно закрыта с двух сторон посредством крышек. Внутренняя полость корпуса заполнена наполнителем в виде предварительно сжатого эластомера, в котором погружен поршневой шток со своим поршнем. Поршневой шток направлен наружу через крышку, оснащенную направляющей и уплотнительной манжетой.

В корпусе данного амортизатора установлена направляющая хода поршня, сквозь которую пропущена нижняя часть штока и в которой выполнены сквозные каналы. В исходном положении штока его поршень разделяет внутреннюю полость корпуса амортизатора на две части: между поршнем и крышкой, снабженной манжетой, а также между поршнем и направляющей хода поршня. Данные части меняют свой объем в зависимости от положения поршня, в расточке которого со стороны направляющей хода поршня расположен подвижный кольцевой клапан и ограничитель его хода, закрепленный внутри упомянутой расточки поршня.

Кроме того, в поршне выполнены сквозные отверстия, сообщающие через свои дроссельные участки части внутренней полости корпуса. Сквозные отверстия через перпендикулярные им каналы сообщены с цилиндрической канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса. Одна из частей внутренней полости амортизатора может иметь торовый или конический участок, расположенный рядом с крышкой, снабженной манжетой, или комбинированный участок, который состоит из двух полых конусов, соединенных кольцевой выточкой.

Также возле крышки, снабженной манжетой, могут отсутствовать упомянутые части внутренней полости. Их функцию в этом случае осуществляет выполненный в корпусе проточный продолговатый канал, сообщенный через радиальный разрез в поршне с дроссельным участком сквозного отверстия.

Однако недостатком такого устройства является то, что в реальной конструкции выпускаемых амортизаторов по прототипу [2] в упомянутой малой части внутренней полости корпуса имеется менее 5% жидкого эластомера. Поэтому при низких температурах окружающей среды жидкий эластомер, находящийся в малой части внутренней полости корпуса, при исходном положении штока может значительно снизить свою текучесть, что приведет к неполному возвращению штока в исходное положение и соответственно к нарушению рабочей характеристики амортизатора при приложении к его штоку нагрузки.

Кроме того, из-за описанного выше конструктивного выполнения элементов внутри поршня, увеличивающего сопротивление протоку жидкого эластомера, затрудняется его течение при обратном ходе штока, что снижает энергоемкость амортизатора и усугубляет описанный выше недостаток, ухудшающий рабочую характеристику амортизатора при минусовых температурах.

Например, шток такого аппарата, выработавшего более 50% ресурса, на морозе при - 60°С после приложения ударной значительной нагрузки на его полный ход возвращается в исходное положение менее чем на 90%.

Еще одним недостатком амортизатора [2] является недостаточная герметичность нахождения его штока в крышке из-за короткой базы ее манжетного уплотнения, что может привести к утечке жидкого эластомера амортизатора и к ухудшению его работы, и даже привести к неработоспособности другого изделия, в котором такой амортизатор установлен.

Поэтому задачей изобретения является получение технического результата по улучшению его работоспособности за счет увеличения объема жидкого эластомера между поршнем и крышкой с манжетными уплотнениями амортизатора в исходном его положении, за счет уменьшения сопротивления протоку жидкого эластомера через конструктивные элементы корпуса и за счет удлинения манжетной части упомянутой крышки.

Поставленная задача решается тем, что амортизатор, содержащий корпус, заполненный сжимаемым жидким эластомером, и погруженные в нем шток с поршнем, при этом внутренняя полость корпуса плотно закрыта с одной стороны посредством крышки, а с другой стороны - посредством крышки с манжетным уплотнением, причем в корпусе установлена вставка, направляющая ход поршня, в которой выполнены сквозные каналы и сквозь которую пропущена часть штока, кроме того, в исходном положении штока его поршнем внутренняя полость корпуса разделена на часть между поршнем и крышкой с ман- 1 027200 жетным уплотнением и на часть между поршнем и вставкой, направляющей ход поршня, с возможностью изменения объема этих частей в зависимости от положения поршня, при этом между поршнем и вставкой, направляющей ход поршня, расположены подвижный кольцевой клапан и ограничитель его хода, закрепленный на поршне, обеспечивая расположение подвижного кольцевого клапана между ограничителем его хода и выполненными в поршне сквозными каналами, сообщающими между собой упомянутые части внутренней полости корпуса, с возможностью перекрытия этого сообщения путем закрытия подвижным кольцевым клапаном сообщения сквозных каналов с частью внутренней полости корпуса между поршнем и вставкой, направляющей ход поршня, кроме того, в поршне со стороны крышки с манжетным уплотнением выполнено как минимум одно углубление, дополняющее объем жидкого эластомера в части внутренней полости корпуса между поршнем и крышкой с манжетным уплотнением, имеет отличительные признаки: в крышке с манжетным уплотнением со стороны поршня выполнено как минимум одно углубление, при этом в исходном положении штока этим углублением, частью внутренней полости корпуса между поршнем и крышкой с манжетным уплотнением и углублением в поршне со стороны этой крышки образован суммарный объем жидкого эластомера не менее 5% от общего его объема во внутренней полости корпуса, между крышками, включающий упомянутый суммарный объем.

Упомянутое выполнение углубления во внутренней полости корпуса направлено на увеличение количества и соответственно объема жидкого эластомера при его сжатии в стадии обратного хода штока амортизатора. Это облегчит переток жидкого эластомера при низких температурах, так как формирование путей перетока загустевшего и комкующегося эластомера при низких температурах будет происходить лучше из полости перед крышкой с манжетным уплотнением, чем в аналогичной полости корпуса амортизатора по прототипу [2], у которого такая полость получается меньшего объема.

Кроме того, данный отличительный признак в совокупности с другими отличительными признаками позволит также улучшить переток жидкого эластомера из одной части внутренней полости в другую. Все это улучшит работоспособность амортизатора, особенно при низких температурах окружающей среды.

Дополнительные отличительные признаки изобретения, позволяющие также улучшить работоспособность амортизатора:

на торце крышки с манжетным уплотнением со стороны поршня выполнен буртик, формирующий углубление;

в поршне со стороны подвижного кольцевого клапана также выполнено как минимум одно углубление;

углубление в поршне выполнено в виде кольцевой полости с конической поверхностью в поперечном ее сечении;

подвижный кольцевой клапан и ограничитель хода поршня размещены на штоке со стороны вставки, направляющей ход поршня;

подвижный кольцевой клапан и ограничитель хода поршня размещены на поршне в его углублении со стороны вставки, направляющей ход поршня;

сквозные каналы в поршне выполнены коническими;

на части штока, пропущенной сквозь вставку, направляющую ход поршня, выполнена как минимум одна продольная канавка;

в случае установки амортизатора в аппарат, поглощающий энергию удара, который расположен на плите и охвачен тяговым хомутом железнодорожной сцепки, амортизатор выполнен с возможностью регулировки и установки объема жидкого эластомера в части полости между поршнем и крышкой с манжетным уплотнением в исходном положении штока путем упора крышки амортизатора в плиту аппарата, поглощающего энергию удара, ход которой ограничен тяговым хомутом железнодорожной сцепки.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 и 2 показаны общие виды вариантов выполнения амортизатора в исходном положении его штока; на фиг. 3 - общий вид амортизатора по фиг. 1 в конструкции аппарата, поглощающего энергию удара; на фиг. 4 - то же, что и на фиг. 3, но в конечном положении штока амортизатора под действием приложенной к нему нагрузки; на фиг. 5 - общий вид установки поглощающего аппарата по фиг. 3 в системе демпфирования железнодорожного состава.

Амортизатор 1 (фиг. 1 и 2) содержит корпус 2, заполненный сжимаемым жидким эластомером 3, в котором погружен шток 4 с поршнем 5. При этом внутренняя полость корпуса 1 плотно закрыта с одной стороны посредством крышки 6, а с другой стороны - посредством крышки 7 с манжетным уплотнением

8. В корпусе 2 установлена направляющая хода 9 поршня 5, в которой выполнены сквозные каналы 10 и сквозь которую пропущена часть 11 штока 4. В исходном положении штока 4 его поршнем 5 внутренняя полость корпуса 2 разделена на часть 12 между поршнем 5 и крышкой 7 с манжетными уплотнениями 8 и на часть 13 между поршнем 5 и направляющей его хода 9 с возможностью изменения своего объема в зависимости от положения поршня 5 (фиг. 3, 4).

Со стороны направляющей хода 9 поршня 5 расположен подвижный кольцевой клапан 14 и ограничитель его хода 15. В поршне 5 выполнены сквозные конические каналы 16, сообщающие между собой упомянутые части 12 и 13 внутренней полости корпуса 2.

Со стороны поршня 5 на торце крышки 7 с манжетными уплотнениями 8 выполнен буртик 17.

- 2 027200

На части 11 штока 4, пропущенной сквозь ограничитель хода 9 поршня 5, выполнена как минимум одна продольная канавка 18, например, в виде шлица в составе других таких же шлицев.

В поршне 5 со стороны подвижного кольцевого клапана 14 выполнено углубление 19, которое также выполнено и в поршне 5 со стороны крышки 7 с манжетным уплотнением 8, что дополняет объем жидкого эластомера 3 в части 12 внутренней полости корпуса между поршнем 5 и крышкой 7 с манжетным уплотнением 8. При этом буртик 17, выполненный со стороны поршня 5 на торце крышки 7 с манжетными уплотнениями 8, формирует там такое углубление 19.

Это позволяет создать объем находящегося там жидкого эластомера 3 в исходном положении поршня 5 не менее чем 5% от его общего объема в амортизаторе 1.

Такой объем жидкого эластомера 3 может быть увеличен тем, что в крышке с манжетным уплотнением со стороны поршня будет выполнено как минимум также одно углубление 20.

Упомянутые углубления 19 в поршне 5 и углубление 20 в крышке 7 с манжетным уплотнением 8 выполнены в виде кольцевой полости с конической поверхностью.

Вместо углубления 20 в крышке 7 могут быть выполнены отдельные отверстия (не показано). Причем углубление 20 может быть как дополнением полости 12, так и самой этой полостью (не показано) в исходном положении поршня 5, формирующей весь запоршневой объем эластомера 3 в данном месте корпуса 2 амортизатора 1.

Жидкий эластомер 3 закачен под давлением внутрь корпуса 2 амортизатора 1 (фиг. 1 и 2) через шариковый клапан 21.

Амортизатор 1 может быть установлен в различных изделиях, воспринимающих ударные нагрузки. Например, в конструкции аппарата 22 (фиг. 3), поглощающего энергию удара в системе демпфирования железнодорожного состава (фиг. 5). Причем корпус 2 амортизатора 1 закреплен на плите 23 корпуса аппарата 22, которая с помощью шпилек 24 и гаек 25 соединена с нажимным поршнем 26, с возможностью свободного прохождения отверстий 27 этого поршня сквозь шпильки 24.

Исходное положение штока 4 с поршнем 5 амортизатора 1 в этом случае (фиг. 3), а значит и объем части 12 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1, от которой зависит исходное количество жидкого эластомера 3 в этой части 12, настраивается с помощью вращения и фиксации гаек 25 по шпилькам 24.

Аппарат 22 (фиг. 3), поглощающий энергию удара, может быть установлен (фиг. 5) через упорный штифт 28 в тяговом хомуте 29 автосцепки 30 вагона 31 системы демпфирования железнодорожного состава. Причем клин 32 этой сцепки через упорную плиту 33 контактирует с нажимным поршнем 26 аппарата 22.

Амортизатор (фиг. 1) в составе аппарата 22, поглощающего энергию удара (фиг. 3,4), который установлен в тяговом хомуте 29 (фиг. 5) автосцепки 30 вагона 31, работает следующим образом.

Удар от автосцепки 30 (фиг. 5) вагона 31 передается через клин 3 автосцепки на упорную плиту 33. В результате происходит перемещение нажимного поршня 26 в корпус аппарата 22 одновременно с перемещением штока 4 с поршнем 5 (фиг. 4) амортизатора 1 до упора в его корпус 2. При этом подвижный кольцевой клапан 14 (фиг. 4) закрывает сообщение частей 12 и 13 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1 под действием мгновенного нарастания давления сжимаемого жидкого эластомера 3 в полости 13 и в пространстве за ней через сквозные каналы 10 направляющей хода 9 поршня 5.

Гашение энергии такого удара происходит за счет перетекания жидкого эластомера 3 из полости 12 в полость 13 только через дроссельный зазор (не обозначен из-за своей малой величины) между поршнем 5 и корпусом 2 амортизатора 1.

В конце хода штока 4 (фиг. 4) с поршнем 5 амортизатора 1 остаточное воздействие демпфированного амортизатором 1 удара, уже значительно уменьшенной силы, передается непосредственно на раму вагона 31 (фиг. 5).

После этого за счет снятия нагрузки на шток 4 (фиг. 4) под действием остаточного давления жидкого эластомера 3 на поршень 5 шток 4 возвращается в исходную позицию, причем за счет открытия кольцевого клапана 14 (фиг. 3) при выравнивании давлений эластомера в частях 12, 13 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1 происходит возврат поршня 5 со штоком 4 в исходную позицию, при которой нажимной поршень 26 аппарата 22 также перемещается в исходную позицию (фиг. 3).

Упомянутое распределение жидкого эластомера 3, не менее 5% в части 12 внутренней полости корпуса 2 амортизатора 1, позволяет увеличить количество эластомера 3 при его сжатии в стадии обратного хода штока 4 амортизатора 1. Это облегчит такой переток данной текучей среды при низких температурах окружающей среды и обеспечит в конечном итоге улучшенное демпфирование ударной нагрузки, приходящейся на раму вагона 31 (фиг. 5).

Источники информации:

1. Патент РЬ 122000 (В1), МПК Р16Р7/12; Р16Р9/30; Р16Р9/516, приоритет 1979.11.08, опубликован 1982.06.30.

2. Патент РЬ 170036 (В1), МПК Р16Р9/30; Р16Р9/346, приоритет 1993.04.28, опубликован 1996.10.31 (прототип).

Claims (9)

1. Амортизатор (1), содержащий корпус (2), заполненный сжимаемым жидким эластомером (3), и погруженные в нем шток (4) с поршнем (5), при этом внутренняя полость корпуса (2) плотно закрыта с одной стороны посредством крышки (6), а с другой стороны - посредством крышки (7) с манжетным уплотнением (8), причем в корпусе (2) установлена вставка (9), направляющая ход поршня (5), в которой выполнены сквозные каналы (10) и сквозь которую пропущена часть (11) штока (4), кроме того, в исходном положении штока (4) его поршнем (5) внутренняя полость корпуса (2) разделена на часть (12) между поршнем (5) и крышкой (7) с манжетным уплотнением (8) и на часть (13) между поршнем (5) и вставкой (9), направляющей ход поршня (5), с возможностью изменения объема этих частей (12, 13) в зависимости от положения поршня (5), при этом между поршнем (5) и вставкой (9), направляющей ход поршня (5), расположены подвижный кольцевой клапан (14) и ограничитель (15) его хода, закрепленный на поршне (5), обеспечивая расположение подвижного кольцевого клапана (14) между ограничителем (15) его хода и выполненными в поршне (5) сквозными каналами (16), сообщающими между собой упомянутые части (12, 13) внутренней полости корпуса (2), с возможностью перекрытия этого сообщения путем закрытия подвижным кольцевым клапаном (14) сообщения сквозных каналов (16) с частью (13) внутренней полости корпуса (2) между поршнем (5) и вставкой (9), направляющей ход поршня (5), кроме того, в поршне (5) со стороны крышки (7) с манжетным уплотнением (8) выполнено как минимум одно углубление (19), дополняющее объем жидкого эластомера (3) в части (12) внутренней полости корпуса (2) между поршнем (5) и крышкой (7) с манжетным уплотнением (8), отличающийся тем, что в крышке (7) с манжетным уплотнением (8) со стороны поршня (5) выполнено как минимум одно углубление (20), при этом в исходном положении штока (4) этим углублением (20), частью (12) внутренней полости корпуса (2) между поршнем (5) и крышкой (7) с манжетным уплотнением (8) и углублением (19) в поршне (5) со стороны этой крышки (7) образован суммарный объем жидкого эластомера (3) не менее 5% от общего его объема во внутренней полости корпуса (2) между крышками (6, 7), включающий упомянутый суммарный объем.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что на торце крышки (7) с манжетным уплотнением (8) со стороны поршня (5) выполнен буртик (17), формирующий углубление (20).

3. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что в поршне (5) со стороны подвижного кольцевого клапана (14) также выполнено как минимум одно углубление (19).

4. Амортизатор по п.3, отличающийся тем, что углубление (19) в поршне (5) выполнено в виде кольцевой полости с конической поверхностью в поперечном ее сечении.

5. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что подвижный кольцевой клапан (14) и ограничитель (15) хода поршня (5) размещены на штоке (4) со стороны вставки (9), направляющей ход поршня (5).

6. Амортизатор по п.4, отличающийся тем, что подвижный кольцевой клапан (14) и ограничитель (15) хода поршня (5) размещены на поршне (5) в его углублении (19) со стороны вставки (9), направляющей ход поршня (5).

7. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что сквозные каналы (16) в поршне (5) выполнены коническими.

8. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что на части (11) штока (4), пропущенной сквозь вставку (9), направляющую ход поршня (5), выполнена как минимум одна продольная канавка (18).

9. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что в случае установки амортизатора (1) в аппарат (22), поглощающий энергию удара, который расположен на плите (23) и охвачен тяговым хомутом (29) железнодорожной сцепки (30), амортизатор (1) выполнен с возможностью регулировки и установки объема жидкого эластомера (3) в части (12) полости между поршнем (5) и крышкой (7) с манжетным уплотнением (8) в исходном положении штока (4) путем упора крышки амортизатора в плиту (23) аппарата (22), поглощающего энергию удара, ход которой ограничен тяговым хомутом (29) железнодорожной сцепки