Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях различной транспортной техники.
Известен гидравлический демпфер, описанный в книге Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. М., Машиностроение, 1962 г. стр. 8, рис. 4. Такой демпфер состоит из рабочего цилиндра, в котором подвижно в вертикальной его плоскости размещен поршень, жестко закрепленный на штоке. Поршень снабжен рядом деталей, в том числе пружинами и клапанами, которые в процессе хода поршня подвержены значительным нагрузкам при давлениях от 15 до 30 МПа, что существенно сказывается на их надежности. В то же время важным недостатком такого демпфера является то, что он имеет постоянные силы сопротивления и не может регулировать их в зависимости от резкого изменения внешней динамической нагрузки, т.е. тогда, когда поступательная скорость поршня меняется в очень широких пределах.
Известен также гидравлический демпфер (гидравлический гаситель колебаний), описанный в книге Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Под ред. А.А.Камаева. М., Машиностроение, 1981 г., стр. 95, рис. 62. Конструкция такого демпфера аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.
Поэтому целью изобретения является расширение эксплуатационных характеристик гидравлического демпфера и, в частности, изменение в широких диапазонах сил сопротивления движения его поршня в зависимости от резкого изменения поступательной скорости штока, что широко наблюдается в практике эксплуатации гидравлических демпферах, устанавливаемых в подвесках автомобилей, железнодорожного подвижного состава и т.д.
Поставленная цель достигается тем, что внутренняя поверхность рабочего цилиндра и внешняя контактируемая с ней поверхность поршня снабжены ходовой резьбой и поршень на штоке установлен с возможностью вращения относительно последнего, в поршне выполнены радиальные каналы, продольные оси которых пересекаются с продольными осями осевых каналов поршня, имеющих различный диаметр, изменяющийся в меньшую сторону от продольной оси симметрии поршня к его периферии, причем в радиальных каналах подвижно размещены подпружиненные золотники, диаметры которых превышают по величине диаметры упомянутых осевых каналов поршня.
На фиг.1 показан общий вид части гидравлического демпфера в разрезе, на фиг.2 - сечение его поршня по АА и на фиг.3 - сечение также поршня по ВВ.
Гидравлический демпфер состоит из рабочего цилиндра 1, заполненного рабочей жидкостью 2. Внутренняя поверхность рабочего цилиндра 1 снабжена ходовой резьбой 3, взаимосвязанной с подобной, выполненной на внешней контактируемой с ней поверхностью поршня 4, который с возможностью вращения установлен на штоке 5 и фиксирован упорами 6. Поршень 4 снабжен осевыми каналами 7, имеющими различный диаметр, изменяющийся в меньшую сторону от продольной оси симметрии поршня 4 к его периферии, и радиальными каналами 8, продольные оси которых пересекаются с осевыми каналами 7. В радиальных каналах 8 подвижно размещены золотники 9, подпружиненные пружинами сжатия 10. Диаметр золотников 9 превышает по величине диаметры осевых каналов 7 поршня 4.
Работает гидравлический демпфер следующим образом. При преодолении микро- и макронеровностей дорог, например, безрельсовым транспортным средством, на котором в его подвеске колес установлен гидравлический демпфер и его шток 5 связан с кузовом, а рабочий цилиндр 1 с подвеской колес (такой узел не показан на чертежах, так как эти конструкции широко известны в технике), и в этом случае шток 5 перемещается по стрелке С (фиг.1), а так как поршень 4 соединен с последним, то и он получает движение по стрелке С. Но поршень 4 снабжен на своей внешней контактной поверхности ходовой резьбой, которая взаимосвязана с ходовой резьбой 3, выполненной на внутренней поверхности рабочего цилиндра 1, следовательно, поступательное движение поршня 4 будет сопровождаться его вращением по стрелке Д относительно как рабочего цилиндра 1, так и штока 5. При этом рабочая жидкость 2 будет перетекать через осевые каналы 7 по стрелкам М, демпфируя тем самым такие динамические нагрузки. При возрастании динамической нагрузки на шток 5 также возрастет и вращение поршня 4, сопровождающееся большей угловой скоростью. Такое вращение в зависимости от роста поступательной скорости штока 5 по стрелке С под действием центробежной силы F вызовет поступательное перемещение золотников 9 по стрелкам Е и такое их движение будет способствовать как сжатию пружин 10, так и перекрытию ими одного или нескольких осевых каналов 7, что создаст условия по возникновению сил гидравлического сопротивления при перетекании рабочей жидкости 2, а следовательно, и снижению поступательной скорости поршня 4 по стрелке С. В то же время, так как осевые каналы 7 выполнены различного диаметра по радиусу поршня 4, то сопротивление демпфера при воздействии на шток 5 внешней нагрузки будет постоянно возрастать, что и обеспечит эффективное демпфирование. При движении поршня 4 в направлении, обратном стрелке С, процесс будет аналогичен вышеописанному с той лишь разницей, что рабочая жидкость 2 будет перетекать по осевым каналам 7 в противоположном направлении стрелок М. Как только вращение поршня 4 прекратится, золотники 9 под действием пружин сжатия 10 возвратятся в исходное положение, такое как это показано на фиг.1 и фиг.3. Далее описанный процесс может неоднократно повторяться.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными конструкциями очевидно за счет того, что гашение колебаний кузовов и подвесок безрельсовых транспортных средств за счет автоматического изменения сил сопротивления будет более эффективно. Использование предложенной конструкции демпфера в транспортных машинах позволит повысить плавность их хода, что создаст более комфортабельные условия для находящихся в них пассажиров.
