RU2145011C1

RU2145011C1 - Hydraulic shock absorber for rigid towing gear

Info

Publication number: RU2145011C1
Application number: RU98118615A
Authority: RU
Inventors: В.И. Цыпцын; П.П. Гамаюнов; С.А. Алексеев; В.В. Нехорошев
Original assignee: Цыпцын Валерий Иванович; Гамаюнов Павел Петрович; Алексеев Сергей Александрович; Нехорошев Владимир Владимирович
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2000-01-27

Abstract

FIELD: hydraulic shock absorbers for rigid towing gear. SUBSTANCE: hydraulic shock absorber has cylindrical reservoir accommodating cylinder with piston and rod with axial bore. Rod end of cylinder is connected with reservoir cavity by hole provided with valve consisting of disk member and corrugated spring washer. Cylinder rodless cavity is connected with reservoir through narrowed valve. Installed into rod stepped axial bore is stepped control valve with groove on its outer surface, through axial and radial holes, and its motion is restricted from right side by locking ring and from left side, by rod wall. Rod has inclined hole connecting cylinder rod end with stepped axial bore in rod, and radial holes with check valve in each hole. Check valve consists of disk spring with holes and ball spring-loaded from the side of cylinder rod end. Check valve separates cylinder rod end from rod stepped axial bore. Piston has throttling hole is installed for motion relative to rod within the limits set by locking rings, washers and springs. EFFECT: efficient smoothing of dynamic loads at any stage of their development to reduce braking length and fuel consumption, and higher efficiency of transport train and improved driver labor conditions. 4 dwg

Description

Изобретение относится к буксирным устройствам с гидравлическими амортизаторами. The invention relates to towing devices with hydraulic shock absorbers.

Известен пружинно-гидравлический поглощающий аппарат автосцепного устройства вагонов, состоящий из корпуса, в котором размещен рабочий цилиндр с поршнем, разделяющим цилиндр на камеры высокого и низкого давления, и комплекта возвращающих пружин, рабочий цилиндр выполнен с нижней и верхней сообщающимися камерами, нижняя из которых полностью заполнена рабочей жидкостью, а верхняя - частично, причем верхняя камера соединена с камерой высокого давления при помощи дросселирующего отверстия, а нижняя - при помощи клапана, размещенного в приливе цилиндра (см. авторское свидетельство СССР N 471227, кл. B 61 G 3/08. Бюл. N 19, опубл. 25.05.75 г.). Known spring-hydraulic absorbing device of the automatic coupler of cars, consisting of a housing in which a working cylinder is located with a piston dividing the cylinder into high and low pressure chambers, and a set of returning springs, the working cylinder is made with lower and upper communicating chambers, the lower of which is completely it is filled with a working fluid, and the upper one is partially filled, the upper chamber being connected to the high-pressure chamber by means of a throttling hole, and the lower one by means of a valve located in willow cylinder (see USSR author's certificate N 471227, class B 61 G 3/08. Bull. N 19, publ. 25.05.75).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает широкого диапазона работы ввиду того, что основным элементом конструкции является цилиндрическая пружина, жесткость которой подбирается в зависимости от сил, действующих на пружину, поэтому пружинно-гидравлический поглощающий аппарат работает эффективно только с определенной величиной воздействия силы, в противном случае увеличение силы воздействия приведет к разрушению пружины, с уменьшением же силы воздействия на пружинно-гидравлический поглощающий аппарат он не будет выполнять своего назначения потому, что при снижении воздействия внешних сил на тягач пружина не будет обеспечивать упругую связь между тягачом и прицепом. A disadvantage of the known device is that it does not provide a wide range of operation due to the fact that the main structural element is a cylindrical spring, the stiffness of which is selected depending on the forces acting on the spring, therefore, the spring-hydraulic absorbing device works effectively only with a certain amount of force otherwise, an increase in the force of action will lead to the destruction of the spring, with a decrease in the force of action on the spring-hydraulic absorbing device It will not carry out its purpose because at reducing the impact of external forces on the tractor spring will not provide an elastic coupling between the tractor and the trailer.

Наиболее близким из известных технических решений является гидравлический амортизатор для жесткого буксирного устройства, содержащий цилиндрический резервуар, в котором размещен цилиндр с поршнем и штоком, проходящим через отверстие, выполненное в крышке цилиндра, отделяющей штоковую полость цилиндра от полости цилиндрического резервуара, при этом в штоке выполнена осевая проточка, сообщенная с одной стороны с радиальным каналом, перекрываемым крышкой при выдвинутом положении штока, а с другой стороны - с камерой, выполненной в поршне и отделенной от бесштоковой полости цилиндра клапаном с подпружиненным запорным элементом, в крышке выполнено отверстие, соединяющее штоковую полость цилиндра с полостью цилиндрического резервуара, а сама крышка снабжена дополнительным клапаном, перекрывающим указанное отверстие, причем запорный элемент дополнительного клапана поджат пружиной со стороны штоковой полости цилиндра, а запорный элемент клапана, отделяющего камеру в поршне от бесштоковой полости цилиндра, поджат в сторону бесштоковой полости цилиндра, при этом в запорных элементах указанных клапанов выполнены дроссельные отверстия (см. патент СССР N 645538, кл. B 60 D 1/14. Бюл. N 4, опубл. 30.01.79 г.). The closest known technical solution is a hydraulic shock absorber for a rigid towing device, comprising a cylindrical tank, in which a cylinder with a piston and a rod passing through an opening made in the cylinder cover separating the cylinder rod cavity from the cylinder cavity is placed, while the rod is made axial groove communicated on one side with a radial channel blocked by the lid when the stem is extended, and on the other hand with a chamber made in the piston and a valve separated from the rodless cavity of the cylinder with a spring-loaded locking element, a hole is made in the lid connecting the rod cavity of the cylinder with the cavity of the cylindrical tank, and the lid itself is equipped with an additional valve blocking the hole, and the locking element of the additional valve is spring-loaded from the side of the rod cavity of the cylinder, and the locking element of the valve separating the chamber in the piston from the rodless cavity of the cylinder is pressed towards the rodless cavity of the cylinder, while in the locking throttle openings are made on the elements of these valves USSR patent N 645538, class B 60 D 1/14. Bull. N 4, publ. 01/30/79 g.).

К недостаткам известной конструкции относится недостаточное сопротивление первоначальному сокращению амортизатора от неполностью раздвинутого положения. The disadvantages of the known design include insufficient resistance to the initial reduction of the shock absorber from a partially extended position.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение первоначального сопротивления сжатию амортизатора при любом положении поршня. The technical task of the invention is to increase the initial resistance to compression of the shock absorber at any position of the piston.

Задача достигается в гидравлическом амортизаторе для жесткого буксирного устройства, который содержит цилиндрический резервуар с размещенным в нем цилиндром с поршнем и штоком с осевой проточкой, штоковая полость цилиндра связана с полостью резервуара отверстием, снабженным клапаном, состоящим из тарельчатого элемента и гофрированной пружинной шайбы, бесштоковая полость цилиндра с резервуаром связана через суженный клапан, где согласно изобретению в осевую проточку в штоке, выполненную ступенчатой, помещен ступенчатый золотник с канавкой по внешней поверхности, со сквозным осевым и радиальным отверстиями, а его движение ограничено с правой стороны стопорным кольцом и с левой - стенкой штока, причем в штоке выполнены наклонное отверстие, соединяющее штоковую полость цилиндра со ступенчатой осевой проточкой в штоке, и радиальные отверстия, в каждом из которых расположен обратный клапан, состоящий из тарельчатой пружины с отверстиями и шарика, поджатого со стороны штоковой полости цилиндра, и отделяющий штоковую полость цилиндра от ступенчатой осевой проточки в штоке, кроме того, поршень выполнен с дроссельным отверстием и установлен с возможностью перемещения относительно штока в пределах, ограниченных стопорными кольцами, шайбами и пружинами. The task is achieved in a hydraulic shock absorber for a rigid towing device, which contains a cylindrical tank with a cylinder placed in it with a piston and a rod with an axial groove, the rod cavity of the cylinder is connected with the cavity of the tank by an opening equipped with a valve consisting of a disk element and a corrugated spring washer, rodless cavity the cylinder with the reservoir is connected through a narrowed valve, where according to the invention, a stepped spool with Navka on the outer surface, with through axial and radial holes, and its movement is limited on the right side by the locking ring and on the left by the stem wall, and the rod has an inclined hole connecting the cylinder rod cavity with a stepped axial groove in the rod, and radial holes, in each of which a check valve is located, consisting of a disk spring with holes and a ball, pressed from the side of the rod cavity of the cylinder, and separating the rod cavity of the cylinder from the stepped axial groove into the rod In addition, the piston is formed with a throttle bore and mounted for movement relative to the shaft within the confines retaining rings, washers and springs.

Сопоставительный анализ с прототипом позволил сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает новизной, так как в отличие от прототипа данная конструкция имеет ступенчатый золотник с канавкой по внешней поверхности, помещенный в осевую проточку в штоке, выполненную ступенчатой, со сквозным осевым и радиальным отверстиями, а его движение ограничено с правой стороны стопорным кольцом и с левой - стенкой штока, причем в штоке выполнены наклонное отверстие, соединяющее штоковую полость цилиндра со ступенчатой осевой проточкой в штоке, и радиальные отверстия, в каждом из которых расположен обратный клапан, состоящий из тарельчатой пружины и шарика, поджатого со стороны штоковой полости цилиндра, отделяющий штоковую полость цилиндра от ступенчатой осевой проточки. Поршень выполнен с дроссельным отверстием, создающим сопротивление, зависящее от кинематической вязкости жидкости, длины дроссельного отверстия, удельной массы жидкости, средней по сечению скорости течения, эффективной площади поршня, диаметра дросселирующего отверстия, ускорения силы тяжести. С увеличением нагрузки на амортизатор средняя по сечению скорость течения увеличивается, с уменьшением нагрузки - уменьшается, соответственно увеличивая или уменьшая сопротивление дроссельного отверстия, что повышает КПД по сглаживанию переменных нагрузок. Установлен поршень с возможностью перемещения относительно штока в пределах, ограниченных стопорными кольцами, шайбами и пружинами. Comparative analysis with the prototype made it possible to conclude that the claimed technical solution is novel, since, unlike the prototype, this design has a stepped spool with a groove on the outer surface, placed in an axial groove in the rod, made stepped, with through axial and radial holes, and its movement is limited on the right by the retaining ring and on the left by the stem wall, with an inclined hole made in the rod connecting the rod cavity of the cylinder with a stepped axial groove in rod, and radial holes, in each of which a check valve is located, consisting of a Belleville spring and a ball, pressed from the side of the rod cavity of the cylinder, separating the rod cavity of the cylinder from the stepped axial groove. The piston is made with a throttle bore that creates resistance, depending on the kinematic viscosity of the fluid, the length of the throttle bore, the specific gravity of the fluid, the average cross section of the flow velocity, the effective area of the piston, the diameter of the throttle bore, and acceleration of gravity. With an increase in the load on the shock absorber, the average cross-sectional velocity increases, with a decrease in the load it decreases, respectively, increasing or decreasing the resistance of the throttle hole, which increases the efficiency of smoothing variable loads. A piston is installed with the ability to move relative to the rod within the limits limited by circlips, washers and springs.

Техническое решение задачи поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен предлагаемый амортизатор;
на фиг. 2 - то же, увеличено;
на фиг. 3 - то же, увеличено, крайнее правое положение золотника;
на фиг. 4 - то же, увеличено, крайнее левое положение золотника.The technical solution to the problem is illustrated by drawings, where
in FIG. 1 shows the proposed shock absorber;
in FIG. 2 - the same, increased;
in FIG. 3 - the same, enlarged, extreme right position of the spool;
in FIG. 4 - the same, enlarged, extreme left position of the spool.

Гидравлический амортизатор состоит из цилиндрического резервуара 1, в котором размещен цилиндр 2 с поршнем 3 и штоком 4. The hydraulic shock absorber consists of a cylindrical tank 1, in which a cylinder 2 with a piston 3 and a rod 4 is placed.

В штоке 4, имеющем ступенчатую осевую проточку 5, выполнены наклонное отверстие 6, соединяющее штоковую полость цилиндра 2 с полостью 7 ступенчатой осевой проточки 5; радиальные отверстия 8, соединяющие штоковую полость цилиндра 2 с полостью 9 ступенчатой осевой проточки 5, с обратными клапанами 10, каждый из которых состоит из тарельчатой пружины 11 с отверстиями и шарика 12, поджатого со стороны штоковой полости цилиндра 2. In the rod 4 having a stepped axial groove 5, an inclined hole 6 is made connecting the rod cavity of the cylinder 2 with the cavity 7 of the stepped axial groove 5; radial holes 8 connecting the rod cavity of the cylinder 2 with the cavity 9 of the stepped axial groove 5, with check valves 10, each of which consists of a disk spring 11 with holes and a ball 12, pressed from the side of the rod cavity of the cylinder 2.

В ступенчатой осевой проточке 5 расположен с возможностью перемещения между стопорным кольцом 13 и стенкой штока 4 ступенчатый золотник 14 с канавкой по внешней поверхности, выполненный со сквозным осевым отверстием 15 и радиальным отверстием 16, которым образованы полости 17, 7, 9. In the stepped axial groove 5, a stepped spool 14 with a groove on the outer surface, made with a through axial hole 15 and a radial hole 16, with which cavities 17, 7, 9 are located, can be moved between the retaining ring 13 and the stem wall 4.

Поршень 3 выполнен с дроссельным отверстием 18 и установлен с возможностью перемещения относительно штока 4 в пределах, ограниченных стопорными кольцами, шайбами и пружинами соответственно 19, 20, 21 - слева и 22, 23, 24 - справа от поршня 3. The piston 3 is made with a throttle bore 18 and is mounted with the possibility of movement relative to the rod 4 within the limits limited by the lock rings, washers and springs 19, 20, 21, respectively, to the left and 22, 23, 24 to the right of the piston 3.

Штоковая полость цилиндра 2 связана с полостью резервуара 1 отверстием 25, снабженным клапаном, состоящим из тарельчатого элемента 26, поджатого со стороны штоковой полости цилиндра 2, и гофрированной пружинной шайбой 27, поджимающей его. Зазор 28 выполняет роль дроссельного отверстия. Бесштоковая полость цилиндра 2 связана с резервуаром 1 через суженный клапан 29. Сцепные элементы 30 и 31 буксирного устройства установлены на конце штока 4 и на торцовой стенке резервуара 1. The rod cavity of the cylinder 2 is connected with the cavity of the tank 1 by an opening 25 provided with a valve consisting of a disk element 26, pressed from the side of the rod cavity of the cylinder 2, and a corrugated spring washer 27, which compresses it. The gap 28 acts as a throttle hole. The rodless cavity of the cylinder 2 is connected to the tank 1 through the narrowed valve 29. Coupling elements 30 and 31 of the towing device are installed on the end of the rod 4 and on the end wall of the tank 1.

Предлагаемый гидравлический амортизатор обеспечивает необходимое первоначальное сопротивление сжатию амортизатора при любом положении поршня в цилиндре. The proposed hydraulic shock absorber provides the necessary initial resistance to compression of the shock absorber at any position of the piston in the cylinder.

Предлагаемая конструкция гидравлического амортизатора работает следующим образом. Во время буксировки прицепа тягачом гидравлический амортизатор неполностью растянут. Когда тягач начинает замедлять движение, амортизатор стремится сжаться, но в этот момент радиальное отверстие 8 в штоке 4 перекрыто золотником 14, поэтому жидкость перетекает из бесштоковой полости цилиндра 2 в резервуар 1 через суженный клапан 29 и в штоковую полость цилиндра 2 через дроссельное отверстие 18. The proposed design of a hydraulic shock absorber works as follows. When towing a trailer with a tractor, the hydraulic shock absorber is not fully stretched. When the tractor starts to slow down, the shock absorber tends to compress, but at this moment the radial hole 8 in the stem 4 is blocked by the spool 14, so the liquid flows from the rodless cavity of the cylinder 2 into the tank 1 through the narrowed valve 29 and into the rod cavity of the cylinder 2 through the throttle hole 18.

При возникновении общего сопротивления сжатию амортизатора, превышающего допустимые пределы, преодолевается усилие пружины 21, и поршень 3 двигается влево относительно штока 4, смягчая удары. When a general resistance to compression of the shock absorber occurs, exceeding the permissible limits, the force of the spring 21 is overcome, and the piston 3 moves to the left relative to the rod 4, softening the blows.

В то же время ступенчатый золотник 14, двигаясь влево со скоростью, пропорциональной отношению диаметров d₁/d₂, перемещает жидкость из полости 17 через сквозное осевое отверстие 15 в бесштоковую полость цилиндра 2, а из полости 7 через наклонное отверстие 6 - в штоковую. Когда полость 9 ступенчатой осевой проточки 5 штока 4 соединяется с радиальными отверстиями 8 штока 4, жидкость, преодолевая усилие тарельчатой пружины 11 клапана 10, перетекает в штоковую полость, при этом объем жидкости, протекающий через клапан 29, уменьшается. Величина амортизации падает.At the same time, a stepped spool 14, moving to the left with a speed proportional to the ratio of diameters d ₁ / d ₂ , moves the fluid from the cavity 17 through the through axial hole 15 into the rodless cavity of cylinder 2, and from the cavity 7 through the inclined hole 6 into the rod. When the cavity 9 of the stepped axial groove 5 of the rod 4 is connected to the radial holes 8 of the rod 4, the liquid, overcoming the force of the disk spring 11 of the valve 10, flows into the rod cavity, while the volume of fluid flowing through the valve 29 is reduced. Amortization decreases.

Когда тягач снова трогается, амортизатор, находящийся в сжатом состоянии, начинает постепенно растягиваться, при этом золотник двигается вправо под давлением жидкости, выходящей через наклонное отверстие 6 в полость 7 ступенчатой осевой проточки 5 штока 4. При этом элементы 26 и 12 клапанов закрыты и жидкость перетекает в полость резервуара 1 через зазор 28, тем самым смягчая вытягивание амортизатора. Перетекание жидкости через дроссельное отверстие 18 также смягчает вытягивание амортизатора. При возникновении нагрузок при растяжении амортизатора, превышающих допустимые пределы, усилие пружины 24 преодолевается и поршень 3 двигается вправо относительно штока 4, смягчая удары. Плавающий поршень 3 также смягчает удары и в крайних положениях. When the tractor starts moving again, the shock absorber, in a compressed state, begins to stretch gradually, while the spool moves to the right under the pressure of the fluid exiting through the inclined hole 6 into the cavity 7 of the stepped axial groove 5 of the rod 4. At the same time, the valve elements 26 and 12 are closed and the liquid flows into the cavity of the tank 1 through the gap 28, thereby softening the stretching of the shock absorber. The flow of fluid through the throttle hole 18 also softens the stretching of the shock absorber. When stress occurs when the shock absorber is stretched that exceeds the permissible limits, the force of the spring 24 is overcome and the piston 3 moves to the right relative to the rod 4, softening the impacts. The floating piston 3 also softens impacts in extreme positions.

Предлагаемый гидравлический амортизатор, эффективно сглаживает динамические нагрузки в любой стадии их развития, что позволяет уменьшить тормозной путь, снизить расход топлива, повысить производительность транспортного поезда и улучшить условия труда водителя. The proposed hydraulic shock absorber effectively smooths dynamic loads at any stage of their development, which allows to reduce the braking distance, reduce fuel consumption, increase the productivity of the transport train and improve the working conditions of the driver.

Claims

Гидравлический амортизатор для жесткого буксирного устройства, содержащий цилиндрический резервуар, в котором размещен цилиндр с поршнем и штоком с осевой проточкой, штоковая полость цилиндра связана с полостью резервуара отверстием, снабженным клапаном, состоящим из тарельчатого элемента и гофрированной пружинной шайбы, бесштоковая полость цилиндра с резервуаром связана через суженный клапан, отличающийся тем, что в осевую проточку в штоке, выполненную ступенчатой, помещен ступенчатый золотник с канавкой по внешней поверхности, со сквозным осевым и радиальным отверстиями, а его движение ограничено с правой стороны стопорным кольцом и с левой - стенкой штока, причем в штоке выполнены наклонное отверстие, соединяющее штоковую полость цилиндра со ступенчатой осевой проточкой в штоке, и радиальные отверстия, в каждом из которых расположен обратный клапан, состоящий из тарельчатой пружины с отверстиями и шарика, поджатого со стороны штоковой полости цилиндра, и отделяющий штоковую полость цилиндра от ступенчатой осевой проточки в штоке, кроме того, поршень выполнен с дроссельным отверстием и установлен с возможностью перемещения относительно штока в пределах, ограниченных стопорными кольцами, шайбами и пружинами. A hydraulic shock absorber for a rigid towing device comprising a cylindrical tank in which a cylinder with a piston and a rod with an axial groove is placed, the rod cavity of the cylinder is connected to the cavity of the tank by an opening provided with a valve consisting of a poppet element and a corrugated spring washer, the rodless cylinder cavity is connected to the tank through a narrowed valve, characterized in that a stepped spool with a groove on the outer surface is placed in the axial groove in the stem, made stepped axial and radial openings, and its movement is limited on the right by the retaining ring and on the left by the stem wall, and the rod has an inclined hole connecting the cylinder stem cavity with a stepped axial groove in the rod, and radial holes, in each of which there is a return a valve consisting of a Belleville spring with holes and a ball, pressed from the side of the rod cavity of the cylinder, and separating the rod cavity of the cylinder from the stepped axial groove in the rod, in addition, the piston is made with dr osselnym hole and is installed with the ability to move relative to the rod within the range limited by the retaining rings, washers and springs.