RU2465495C1 - Shock absorber for shock protection systems - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: shock absorber includes hydraulic cylinder, each of the cavities of which is connected to the main elastic elements by means of system of valves and throttles, and to hydropneumatic accumulators of high and low pressure through normally open non-return valves and throttles of constant section.

EFFECT: protection of equipment against impact loads.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам амортизации, предназначенным для ударозащиты амортизируемых объектов.The invention relates to mechanical engineering, in particular to depreciation systems designed for shock protection of depreciable objects.

Известны поршневые гидропневматические амортизаторы, используемые в подвесках большегрузных автомобилей, например, по авторскому свидетельству СССР №572110, 5B60P 1/02. Односторонний амортизатор содержит силовой гидравлический цилиндр. Нижняя полость между цилиндром и штоком залита маслом. В верхней полости непосредственно над поршнем расположен слой масла, верхняя часть этой полости занята сжатым газом, который играет роль упругого элемента. Между полостями имеются обратные клапаны (клапаны сжатия) и клапан отбоя, выполненный в виде штока с продольным пазом переменного сечения.Known piston hydropneumatic shock absorbers used in the suspension of heavy vehicles, for example, according to the author's certificate of the USSR No. 572110, 5B60P 1/02. The one-way shock absorber contains a hydraulic power cylinder. The lower cavity between the cylinder and the stem is filled with oil. An oil layer is located in the upper cavity directly above the piston; the upper part of this cavity is occupied by compressed gas, which plays the role of an elastic element. Between the cavities there are check valves (compression valves) and a rebound valve made in the form of a rod with a longitudinal groove of variable cross section.

Амортизатор работает следующим образом: при сжатии шток с поршнем перемещается вверх, сжимая газ, причем жидкость перетекает в полость, расположенную под поршнем, как через клапан отбоя, так и, отжимая пружины, через обратные клапаны. При обратном ходе жидкость перетекает через клапан отбоя - по продольному пазу переменного сечения, что создает перепад давлений, способствующий гашению колебаний. Обратные клапаны при этом закрыты.The shock absorber works as follows: during compression, the rod with the piston moves upward, compressing the gas, and the fluid flows into the cavity located under the piston, both through the rebound valve and by pressing the springs through the check valves. During the reverse stroke, the fluid flows through the rebound valve - along a longitudinal groove of variable cross section, which creates a pressure drop that contributes to the damping of vibrations. The non-return valves are closed.

При ударном нагружении на сжатие вследствие инерции обратных клапанов жидкость не успевает перетекать, в результате чего в полости под поршнем возникает вакуум, что может привести к гидроудару при обратном ходе поршня. При ударном нагружении на обратном ходе (на отбой) вследствие того, что сечение клапана отбоя зависит только от положения поршня, при больших скоростях движения поршня на клапане возникает повышенный перепад давления, что приводит к забросу давления, увеличению силы, развиваемой амортизатором, и динамическим нагрузкам на амортизируемый объект.During shock loading due to the inertia of the check valves, the fluid does not have time to flow, as a result of which a vacuum arises in the cavity under the piston, which can lead to water hammer during the reverse stroke of the piston. During shock loading in reverse (rebound) due to the fact that the cross-section of the rebound valve depends only on the position of the piston, at high speeds of the piston, an increased pressure drop occurs on the valve, which leads to pressure overload, an increase in the force developed by the shock absorber, and dynamic loads depreciable asset.

В литературе «Энциклопедия. Колесные и гусеничные машины, т. IV-15, под общей редакцией В.Ф.Платонова. - М., Машиностроение, 1997»; «Труханов В.М. Справочник по надежности специальных подвижных установок. - М.: Машиностроение, 1997» приводится описание односторонних пневмогидравлических амортизаторов, в которых в качестве упругого элемента используется пневмогидравлический аккумулятор с гибкой мембраной. В этих конструкциях аккумулятор давления соединен с силовым гидроцилиндром через обратный клапан и дроссель постоянного сечения.In the literature "Encyclopedia. Wheeled and tracked vehicles, vol. IV-15, under the general editorship of V.F. Platonov. - M., Mechanical Engineering, 1997 ”; “Trukhanov V.M. Guide to the reliability of special mobile installations. - M .: Mashinostroenie, 1997 ”describes one-way pneumohydraulic shock absorbers in which a pneumohydraulic accumulator with a flexible membrane is used as an elastic element. In these designs, the pressure accumulator is connected to the power hydraulic cylinder through a check valve and a constant-flow inductor.

В книге «И.Рампель. Шасси автомобиля, конструкции подвесок - М.: Машиностроение, 1989» приводится описание одностороннего пневмогидравлического амортизатора, в котором в качестве упругого элемента используется пневмогидравлический аккумулятор с гибкой мембраной, соединенный с силовым гидроцилиндром через обратный клапан, дроссель постоянного сечения и переливной клапан.In the book “I. Rampel. Car chassis, suspension design - M .: Mashinostroenie, 1989 ”describes a one-way pneumatic-hydraulic shock absorber, in which a pneumatic-hydraulic accumulator with a flexible membrane is used as an elastic element, connected to the power hydraulic cylinder through a non-return valve, a constant-flow restrictor and an overflow valve.

В книге «Проектирование полноприводных колесных машин, том 2, под редакцией А.А.Полунгяна М.: Изд-во МГТУ им Н.Э.Баумана. 2000.» приведена схема пневмогидравлического амортизатора с двумя упругими поршневыми элементами (аккумуляторами), подключенными к силовому цилиндру параллельно друг другу. Начальное давление во втором аккумуляторе больше, чем в первом, поэтому на начальных этапах движения поршня в силовом цилиндре перемещается только поршень в первом аккумуляторе. Начиная с определенного положения поршня силового цилиндра, перемещаются поршни в обоих аккумуляторах. Это существенно уменьшает прогрессивность упругой характеристики амортизатора.In the book "Design of four-wheel drive wheeled vehicles, volume 2, edited by A.A. Polungyan M .: Publishing house of MGTU named after N.E.Bauman. 2000. ”shows a diagram of a pneumatic-hydraulic shock absorber with two elastic piston elements (accumulators) connected to the power cylinder parallel to each other. The initial pressure in the second accumulator is greater than in the first, therefore, only the piston in the first accumulator moves in the initial stages of the piston movement in the power cylinder. Starting from a certain position of the piston of the power cylinder, the pistons move in both batteries. This significantly reduces the progressiveness of the elastic characteristics of the shock absorber.

Теория ударозащиты «Круглов Ю.А., Туманов Ю.А. Ударовиброзащита машин, оборудования и аппаратуры. - Л.: Машиностроение, 1986» позволяет сформулировать следующие требования к амортизаторам, используемым в системах ударозащиты: так, при ударном нагружении развиваемая амортизатором сила на начальном участке перемещения должна монотонно увеличиваться, после чего либо оставаться постоянной, либо увеличиваться незначительно. Протяженность участка быстрого увеличения силы определяется характеристиками, прежде всего собственными частотами, амортизируемого объекта. Увеличение протяженности этого участка сверх необходимого значения приводит к увеличению полного хода амортизаторов. При перемене знака скорости сила, развиваемая амортизатором, должна быстро уменьшаться и изменять знак. Кратковременное (импульсное) увеличение силы, развиваемой амортизатором (например, при забросе давления), превышающее предельно допустимое значение, недопустимо.Theory of shock protection "Kruglov Yu.A., Tumanov Yu.A. Shock-vibration protection of machines, equipment and apparatus. - L .: Mashinostroenie, 1986 ”, it is possible to formulate the following requirements for shock absorbers used in shock protection systems: for example, under shock loading, the force developed by the shock absorber in the initial displacement section must increase monotonously, and then either remain constant or increase slightly. The length of the section of rapid increase in strength is determined by the characteristics, primarily the natural frequencies, of the depreciable object. An increase in the length of this section in excess of the required value leads to an increase in the full stroke of the shock absorbers. When changing the sign of speed, the force developed by the shock absorber should quickly decrease and change the sign. A short-term (pulsed) increase in the force developed by the shock absorber (for example, when pressure is released), exceeding the maximum permissible value, is unacceptable.

Именно на эти требования ориентирован амортизатор по патенту РФ №2277651, МПК F16F 9/04. Амортизатор состоит из двух пневматических упругих элементов на основе эластичных герметических оболочек (ЭГО) и параллельно расположенных двух пар гидродемпферов. С одной стороны к каждой ЭГО прикреплен подвижный поддон, с противоположной стороны каждая ЭГО прикреплена к ресиверу, который жестко связан с основанием. Между поддонами расположен (зажат) амортизируемый объект. При этом полости ресивера и ЭГО соединены между собой посредством дросселя постоянного сечения и обратного клапана. Ресиверы соединены с атмосферой посредством перепускного клапана с пневматическим управлением.The shock absorber according to the patent of the Russian Federation No. 2277651, IPC F16F 9/04 is focused on these requirements. The shock absorber consists of two pneumatic elastic elements based on elastic hermetic shells (EGO) and two pairs of hydraulic dampers located in parallel. On the one hand, a movable tray is attached to each EGO, on the opposite side, each EGO is attached to the receiver, which is rigidly connected to the base. A depreciable object is located (pinched) between pallets. In this case, the cavity of the receiver and the EGO are interconnected by means of a constant-flow choke and a check valve. The receivers are connected to the atmosphere via a pneumatically controlled bypass valve.

При внешнем ударном воздействии основание амортизатора начинает перемещаться, сжимая газ в ЭГО, который через дроссель и обратный клапан перетекает в ресивер. При повышении давления до расчетной величины перепускной клапан открывается, выпуская сжатый газ из ресивера и ЭГО в атмосферу. Благодаря тому, что газ выпускается в атмосферу, энергия удара не накапливается в рабочих полостях амортизатора, а рассеивается. Так как шток гидродемпфера пропущен через отверстие в поддоне и снабжен концевым ограничителем, то на прямом ходу гидродемпфер в создании усилия не участвует. При этом шток перемещается под действием пружины в том же направлении, но с отставанием от поддона. На окончательных этапах воздействия относительная скорость амортизируемого объекта уменьшается, и концевые ограничители хода штоков гидродемпферов догоняют поддон.With an external impact, the shock absorber base begins to move, compressing the gas into the EGO, which flows through the throttle and check valve into the receiver. When the pressure rises to the calculated value, the bypass valve opens, releasing compressed gas from the receiver and the EGO into the atmosphere. Due to the fact that gas is released into the atmosphere, impact energy does not accumulate in the working cavities of the shock absorber, but is dissipated. Since the rod of the hydraulic damper is passed through the hole in the pallet and is equipped with an end stop, the hydraulic damper does not participate in the creation of force in the forward direction. In this case, the rod moves under the action of the spring in the same direction, but with a lag from the pallet. At the final stages of the impact, the relative speed of the depreciable object decreases, and the end stops of the stroke of the hydraulic dampers overtake the sump.

При движении основания в обратную сторону поддон упирается в концевые ограничители хода штоков гидродемпферов, выдвигая при этом штоки из гидродемпферов. За счет сопротивления гидродемпферов поддон отстает от амортизируемого объекта. При этом силовое воздействие данной ЭГО существенно уменьшается или полностью прекращается, и амортизируемый объект перемещается только под действием противоположной ЭГО. В связи с тем, что характеристики ударного воздействия могут отличаться, при некоторых условиях упор поддона может догнать амортизируемый объект после изменения знака относительной скорости, это может привести к дополнительным динамическим нагрузкам.When the base moves in the opposite direction, the pallet abuts against the end stops of the stroke of the hydraulic damper rods, while pushing the rods out of the hydraulic damper. Due to the resistance of hydraulic dampers, the pallet lags behind the depreciable object. In this case, the force impact of this EGO is significantly reduced or completely terminated, and the shock-absorbing object moves only under the influence of the opposite EGO. Due to the fact that the characteristics of the impact may vary, under certain conditions the pallet stop can catch up with the shock-absorbing object after changing the sign of the relative speed, this can lead to additional dynamic loads.

За счет отключения гидродемпфера на прямом ходе амортизатор может функционировать и при экстремальных условиях нагружения, когда основание практически мгновенно приобретает значительную скорость более 5-10 м/с, когда в гидроцилиндрах демпферов происходят волновые процессы (гидроудар). В таких условиях никакие гидродемпферы эффективно работать не могут.By disabling the hydraulic damper in the forward stroke, the shock absorber can also function under extreme loading conditions, when the base almost instantly acquires a significant speed of more than 5-10 m / s, when wave processes occur in the hydraulic cylinders of the dampers (hydraulic shock). Under such conditions, no hydraulic dampers can work effectively.

К недостаткам данной конструкции, помимо появления вышерассмотренных динамических нагрузок, следует отнести и пульсации давления при срабатывании обратного и перепускного клапана. Не всегда возможно расположить амортизаторы вокруг амортизируемого объекта. К недостаткам амортизатора следует также отнести необходимость его дозаправки сжатым газом после каждого ударного воздействия.The disadvantages of this design, in addition to the appearance of the above dynamic loads, include pressure pulsations when the check valve and bypass valve are activated. It is not always possible to place shock absorbers around a depreciable object. The disadvantages of the shock absorber should also include the need to refuel it with compressed gas after each impact.

По этой причине для наиболее распространенных условий эксплуатации (максимальные скорости 5-7 м/с) целесообразно использовать амортизаторы, в которых гидродемпфер расположен между силовым цилиндром и пневматическим упругим элементом (пневмогидравлическим аккумулятором).For this reason, for the most common operating conditions (maximum speeds of 5-7 m / s), it is advisable to use shock absorbers in which the hydraulic damper is located between the power cylinder and the pneumatic elastic element (pneumohydraulic accumulator).

В книге «Б.Н.Белоусов, С.Д.Попов. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. - М.: Изд-во МГТУ им Н.Э.Баумана. 2006» приводится схема двухстороннего амортизатора, принятая в качестве ближайшего аналога. В данной схеме упругие элементы выполнены в виде поршневых пневмогидравлических аккумуляторов давления, соединенных с силовым гидроцилиндром через дроссели с регулируемым расходом жидкости, который объединяет дроссель постоянного сечения и переливной клапан. При малых скоростях нагружения жидкость из полости силового гидроцилиндра, где происходит сжатие, через дроссель постоянного сечения перетекает в аккумулятор, сжимая находящийся в нем газ, а из второго аккумулятора жидкость через дроссель постоянного сечения поступает в полость силового цилиндра, давление в которой понижается. Перепад давления на дросселе постоянного сечения способствует гашению колебаний. При повышенных скоростях в полости давления открывается переливной клапан, ограничивая усилие, развиваемое амортизатором. При ударном нагружении, из-за инерции переливного клапана, возникает значительный заброс давления, что приводит к росту динамических нагрузок.In the book “B.N.Belousov, S.D. Popov. Extra-heavy wheeled vehicles. - M.: Publishing House of MSTU named after N.E.Bauman. 2006 ”provides a double-sided shock absorber circuit adopted as the closest equivalent. In this scheme, the elastic elements are made in the form of piston pneumohydraulic pressure accumulators connected to the power hydraulic cylinder through throttles with an adjustable fluid flow rate, which combines a constant-flow throttle and an overflow valve. At low loading speeds, the fluid from the cavity of the power cylinder, where the compression takes place, flows through the constant-flow inductor into the accumulator, compressing the gas contained in it, and from the second accumulator, the liquid enters the cavity of the actuator through the constant-flow inductor, the pressure of which decreases. The pressure drop across the constant-flow inductor contributes to the damping of vibrations. At higher speeds, an overflow valve opens in the pressure cavity, limiting the force developed by the shock absorber. During shock loading, due to the inertia of the overflow valve, there is a significant pressure build-up, which leads to an increase in dynamic loads.

Другим недостатком данного амортизатора является то, что упругий пневматический элемент имеет прогрессивную характеристику. Это определяется политропическими процессами, происходящими при сжатии газа. Такая характеристика соответствует требованиям, предъявляемым к автомобильным амортизаторам, но, как показано выше, не является оптимальной для амортизаторов, предназначенных для целей ударозащиты, так как существенно увеличивает потребные ходы амортизаторов при заданных ограничениях на динамические нагрузки.Another disadvantage of this shock absorber is that the elastic pneumatic element has a progressive characteristic. This is determined by the polytropic processes occurring during gas compression. This characteristic meets the requirements for automobile shock absorbers, but, as shown above, is not optimal for shock absorbers designed for shock protection, as it significantly increases the required moves of shock absorbers under given restrictions on dynamic loads.

Задачей заявляемого изобретения, предназначенного для целей ударозащиты, является получение такой характеристики амортизатора, которая бы исключала кратковременные забросы силы, развиваемой амортизатором при ударном нагружении, обеспечивала требуемую (в том числе и достаточно малую) протяженность участка нарастания силы, поддержание постоянной или незначительно увеличивающейся силы на последующем участке воздействия, обеспечивала быстрое изменение знака силы при изменении знака относительной скорости.The objective of the claimed invention, intended for impact protection, is to obtain such a characteristic of a shock absorber that would exclude short-term thrusts of the force developed by the shock absorber during shock loading, provide the required (including a sufficiently small) length of the section of increase in strength, maintaining a constant or slightly increasing force by the subsequent section of the impact, provided a quick change in the sign of the force when the sign of the relative speed.

Указанная задача решается за счет того, что используется амортизатор двухстороннего действия, в котором каждая из полостей гидроцилиндра через систему клапанов соединена со своим основным упругим элементом - пневмогидравлическим аккумулятором давления. Каждая полость гидроцилиндра дополнительно соединена через нормально открытый обратный клапан и дроссель постоянного сечения с пневмогидравлическими аккумуляторами высокого давления и через нормально открытый обратный клапан и дроссель постоянного сечения - с пневмогидравлическими аккумуляторами низкого давления.This problem is solved due to the fact that a double-acting shock absorber is used, in which each of the cavities of the hydraulic cylinder is connected through its valve system to its main elastic element - a pneumohydraulic pressure accumulator. Each cavity of the hydraulic cylinder is additionally connected through a normally open non-return valve and a constant-flow inductor with high-pressure pneumatic-hydraulic accumulators and through a normally open non-return valve and a constant-flow restrictor-with a low-pressure pneumatic-hydraulic accumulators.

Каждый переливной клапан, расположенный между полостью гидроцилиндра и основным упругим элементом, с одной стороны имеет газовую полость управления, а с другой стороны в него упирается сжатая пружина. Из газовой полости основного упругого элемента выходит трубка, которая через обратный клапан и дроссель постоянного сечения соединена с газовой полостью управления переливного клапана.Each overflow valve located between the cavity of the hydraulic cylinder and the main elastic element, on the one hand, has a gas control cavity, and on the other hand, a compressed spring abuts against it. A tube emerges from the gas cavity of the main elastic element, which is connected to the gas control cavity of the overflow valve through a check valve and a constant-flow inductor.

Техническим результатом изобретения является получение характеристик амортизатора, оптимальных для целей ударозащиты, а также удобство применения и использования (располагается с любой стороны объекта, не требует подзарядки после ударного воздействия).The technical result of the invention is to obtain shock absorber characteristics that are optimal for impact protection, as well as ease of use and use (located on either side of the object, does not require recharging after impact).

Благодаря тому, что все клапаны нормально открытые отсутствуют забросы давления, связанные с нестационарными процессами открытия клапанов при ударном воздействии.Due to the fact that all valves are normally open, there are no pressure spikes associated with non-stationary processes of valve opening during impact.

Благодаря наличию дополнительных аккумуляторов высокого и низкого давления обеспечивается участок постоянной или незначительно увеличивающейся силы, причем увеличивая объем газовых баллонов, можно дополнительно уменьшать интенсивность увеличения силы.Due to the presence of additional high and low pressure accumulators, a section of constant or slightly increasing force is provided, and by increasing the volume of gas cylinders, the intensity of the increase in force can be further reduced.

Благодаря возможности при заправке изменять объем воздушной полости основного упругого элемента можно регулировать в широких пределах протяженность участка нарастания силы.Due to the ability to change the volume of the air cavity of the main elastic element during refueling, it is possible to regulate over a wide range the extent of the force buildup section.

Благодаря наличию управляемого переливного клапана, расположенного между полостью гидроцилиндра и основным упругим элементом, обеспечивается эффективное гашение колебаний на завершающем участке воздействия.Due to the presence of a controlled overflow valve located between the cavity of the hydraulic cylinder and the main elastic element, effective damping of vibrations at the final site of exposure is ensured.

Благодаря возможности размещения с любой стороны объекта и отсутствию необходимости в подзарядке после ударного воздействия амортизатор удобен в использовании и применении.Due to the possibility of placement on either side of the object and the lack of need for recharging after impact, the shock absorber is convenient to use and use.

На чертеже приведена общая схема амортизатора.The drawing shows a General diagram of the shock absorber.

Амортизатор состоит из силового гидроцилиндра, имеющего две рабочие полости 1 и 2, которые разделяются поршнем 3. С поршнем 3 соединен шток, который заканчивается проушиной 5. Гидроцилиндр соединен с проушиной 6. К одной из проушин крепится амортизируемый объект, другая проушина крепится к основанию.The shock absorber consists of a power hydraulic cylinder having two working cavities 1 and 2, which are separated by a piston 3. A rod is connected to the piston 3, which ends with an eye 5. The hydraulic cylinder is connected to an eye 6. A shock-absorbing object is attached to one of the eyes, the other eye is attached to the base.

Каждая из симметричных полостей гидроцилиндра 1 и 2 соединена с основными упругими элементами - пневмогидравлическими аккумуляторами 7 и 8. На чертеже показан пневмогидравлический аккумулятор, имеющий диафрагму-разделитель газовой и гидравлической полостей 9, однако возможно использование и поршневых пневмогидравлических аккумуляторов, в которых роль разделителя играет поршень. Полости 1, 2 также соединены через нормально открытые обратные клапаны 10 и 11 и дроссели постоянного сечения (которые выполнены в тарелках клапанов) с пневмогидравлическими аккумуляторами низкого давления 12 и 13, также имеющими диафрагму-разделитель. Полости 1 и 2 также соединены через нормально открытые обратные клапаны 14 и 15 и дроссели постоянного сечения (которые выполнены в тарелках клапанов) с пневмогидравлическими аккумуляторами высокого давления 16 и 17, также имеющими диафрагму-разделитель (возможно использование поршневых пневмогидравлических аккумуляторов). Газовые полости аккумуляторов низкого давления 12 и 13 постоянно соединены с газовым баллоном низкого давления - ресивером 18, а газовые полости аккумуляторов высокого давления 16 и 17 - с газовым баллоном высокого давления - ресивером 19.Each of the symmetrical cavities of the hydraulic cylinder 1 and 2 is connected to the main elastic elements - pneumohydraulic accumulators 7 and 8. The drawing shows a pneumohydraulic accumulator having a diaphragm-separator gas and hydraulic cavities 9, however, it is possible to use piston pneumohydraulic accumulators, in which the piston plays the role of the separator . Cavities 1, 2 are also connected through normally open non-return valves 10 and 11 and constant-flow restrictors (which are made in valve plates) with low pressure pneumohydraulic accumulators 12 and 13, also having a diaphragm-separator. Cavities 1 and 2 are also connected through normally open non-return valves 14 and 15 and constant-flow chokes (which are made in valve plates) with high-pressure pneumatic-hydraulic accumulators 16 and 17, also having a diaphragm-separator (piston pneumatic-hydraulic accumulators can be used). The gas cavities of low-pressure accumulators 12 and 13 are constantly connected to the low-pressure gas cylinder - receiver 18, and the gas cavities of high-pressure accumulators 16 and 17 - to the high-pressure gas cylinder - receiver 19.

Переливные нормально открытые клапаны 20 и 21 колпачкового типа, расположенные между рабочими полостями гидроцилиндра 1, 2 и основными упругими элементами 7 и 8, поджимаются к седлу давлением газа со стороны газовой полости. Седла клапанов располагаются в перегородках 22, 23. Для повышения быстродействия клапаны имеют минимальный вес. Для герметизации клапана могут использоваться резиновые уплотнительные кольца либо сильфоны.The overflow normally open valves 20 and 21 of the cap type, located between the working cavities of the hydraulic cylinder 1, 2 and the main elastic elements 7 and 8, are pressed against the seat by gas pressure from the side of the gas cavity. The valve seats are located in the baffles 22, 23. To increase the speed of the valves have a minimum weight. Rubber sealing rings or bellows can be used to seal the valve.

С противоположной стороны в клапаны упираются пружины 24 и 25. Седла обратных нормально закрытых клапанов 26 и 27 также расположены в перегородках 22, 23. Для повышения быстродействия обратные клапаны также имеют минимальный вес.On the opposite side, the springs 24 and 25 abut against the valves. The seats of the normally closed non-return valves 26 and 27 are also located in the partitions 22, 23. To increase the speed of operation, the non-return valves also have a minimum weight.

Из газовых полостей основных упругих элементов 7, 8 выходят воздушные трубки 28, 29, которые через обратные клапаны 30, 31 и расположенные параллельно им дроссели постоянного сечения 32, 33 соединены с газовыми полостями управления переливными клапанами 20, 21.Air tubes 28, 29 come out from the gas cavities of the main elastic elements 7, 8, which are connected through check valves 30, 31 and constant-flow restrictors 32, 33 connected to the gas control cavities of the overflow valves 20, 21.

При горизонтальном расположении амортизатора начальное давление в полостях цилиндра одинаковое. Начальное давление обеспечивается закачкой сжатого газа в газовые полости аккумуляторов 7 и 8. При вертикальном расположении амортизатора начальное давление в полостях цилиндра различное, что уравновешивает вес амортизируемого объекта. Начальное давление в ресивере 19, соединенном с аккумуляторами высокого давления 16 и 17, в несколько раз выше начального давления, а давление в ресивере 18, соединенном с аккумуляторами низкого давления 12 и 13, в несколько раз ниже начального давления. Разность давления подбирается исходя из площади поршня и максимально допустимой силы, развиваемой амортизатором. В связи с тем, что давление в ресивере высокого давления 19 больше, чем начальное давление в цилиндре, диафрагмы аккумуляторов высокого давления 16, 17 прилегают к верхним стенкам аккумуляторов (чтобы диафрагму не выдавило в полость клапана, полость соединяется с аккумулятором посредством большого числа малых отверстий, а сама диафрагма в этом месте имеет увеличенную толщину). В связи с тем, что давление в ресивере низкого давления 18 меньше, чем начальное давление в полостях цилиндра 1, 2, диафрагмы прилегают к нижней стенке аккумулятора. Обратные клапаны 10, 11, 14 и 15 под действием пружин малой жесткости открыты.With a horizontal arrangement of the shock absorber, the initial pressure in the cavities of the cylinder is the same. The initial pressure is provided by the injection of compressed gas into the gas cavities of the batteries 7 and 8. With a vertical arrangement of the shock absorber, the initial pressure in the cylinder cavities is different, which balances the weight of the shock-absorbing object. The initial pressure in the receiver 19 connected to the high pressure accumulators 16 and 17 is several times higher than the initial pressure, and the pressure in the receiver 18 connected to the low pressure accumulators 12 and 13 is several times lower than the initial pressure. The pressure difference is selected based on the area of the piston and the maximum allowable force developed by the shock absorber. Due to the fact that the pressure in the high-pressure receiver 19 is greater than the initial pressure in the cylinder, the diaphragms of the high-pressure accumulators 16, 17 are adjacent to the upper walls of the accumulators (so that the diaphragm does not squeeze into the valve cavity, the cavity is connected to the accumulator through a large number of small holes , and the diaphragm itself in this place has an increased thickness). Due to the fact that the pressure in the low-pressure receiver 18 is less than the initial pressure in the cavities of the cylinder 1, 2, the diaphragms are adjacent to the bottom wall of the battery. The check valves 10, 11, 14 and 15 are opened by the action of springs of low stiffness.

Так как между газовыми полостями амортизаторов 7, 8 и газовыми полостями клапанов 20, 21 имеются дроссели постоянного сечения 32 и 33, то давление со стороны газа, действующее на клапан, равно давлению, действующему на клапан со стороны жидкости. Поэтому под действием пружин 24 и 25 клапаны 20 и 21 находятся в открытом состоянии.Since there are constant-flow restrictors 32 and 33 between the gas cavities of the shock absorbers 7, 8 and the gas cavities of the valves 20, 21, the pressure on the gas side acting on the valve is equal to the pressure acting on the valve on the liquid side. Therefore, under the action of the springs 24 and 25, the valves 20 and 21 are in the open state.

Амортизатор работает следующим образом.The shock absorber works as follows.

При движении поршня, например, налево жидкость из полости 1 проходит через открытый переливной клапан 20 и попадает в аккумулятор 7, сжимая газ в газовой полости. Повышение давления в газовой полости аккумулятора 7 вызывает течение газа в трубке 28, открывается обратный клапан 30, повышенное давление распространяется в газовую полость переливного клапана 20. Однако это давление не превышает давление жидкости в районе клапана, поэтому клапан под воздействием пружины остается открытым.When the piston moves, for example, to the left, the fluid from the cavity 1 passes through the open overflow valve 20 and enters the accumulator 7, compressing the gas in the gas cavity. The increase in pressure in the gas cavity of the accumulator 7 causes a gas flow in the tube 28, the check valve 30 opens, the increased pressure propagates into the gas cavity of the overflow valve 20. However, this pressure does not exceed the liquid pressure in the valve region, so the valve remains open under the influence of the spring.

Жидкость из аккумулятора 8 проходит через открытый клапан 25 в полость силового цилиндра 2. Одновременно открывается обратный клапан 27. Суммарная сила, действующая на поршень на этой стадии, возрастает в соответствии с адиабатическим сжатием газа в полости 7 и расширением газа в полости 8.The liquid from the accumulator 8 passes through an open valve 25 into the cavity of the power cylinder 2. At the same time, the check valve 27 opens. The total force acting on the piston at this stage increases in accordance with the adiabatic compression of the gas in the cavity 7 and the expansion of the gas in the cavity 8.

После того как давление в аккумуляторе 7 поднимется до давления, равного начальному давлению в баллоне высокого давления 19, жидкость через открытый обратный клапан 14 начинает наполнять и аккумулятор высокого давления 16. Одновременно давление в аккумуляторе 8 падает до давления в баллоне низкого давления 18, и начинается отток жидкости из аккумулятора низкого давления 13 через открытый обратный клапан 11. Так как объемы баллонов (ресиверов) как высокого давления 19, так и низкого давления 18 достаточно большие, то сила, развиваемая амортизатором, возрастает незначительно и близка к предельно допустимой силе. Отметим, что клапаны, через которые проходит жидкость на этой стадии воздействия, открыты, что минимизирует перепады давлений между рабочими камерами гидроцилиндра и аккумуляторами, что практически исключает забросы давления из-за вибрации основания или объекта.After the pressure in the accumulator 7 rises to a pressure equal to the initial pressure in the high-pressure tank 19, the liquid through the open check valve 14 also begins to fill the high-pressure accumulator 16. At the same time, the pressure in the accumulator 8 drops to the pressure in the low-pressure cylinder 18, and begins the outflow of liquid from the low-pressure accumulator 13 through an open non-return valve 11. Since the volumes of the cylinders (receivers) of both high pressure 19 and low pressure 18 are large enough, the force developed by the shock absorber It increases slightly and is close to the maximum allowable force. Note that the valves through which the fluid passes at this stage of exposure are open, which minimizes pressure differences between the working chambers of the hydraulic cylinder and the accumulators, which virtually eliminates pressure overshoots due to vibration of the base or object.

После остановки поршня 3 под действием перепада давления на поршне система начинает возвращаться в исходное состояние. Следует отметить, что на этом этапе от амортизатора уже требуется создание диссипативных сил, способствующих быстрому затуханию колебаний. Скорости течения жидкости всюду меняют знак и обратные клапаны 14 и 11 закрываются. При этом истечение жидкости из аккумулятора 16 и затекание жидкости в аккумулятор 13 происходит через дроссели постоянного сечения, выполненные в тарелках клапанов 14 и 11. Истечение же жидкости из аккумулятора 7 в гидроцилиндр 1 происходит в основном через обратный клапан 26, так как давление в газовой полости аккумулятора падает, и обратный клапан 30 закрывается (площадь дросселя постоянного давления 31 выбирается достаточно малой), что приводит к закрытию клапана 20. После того как давление в газовой полости аккумулятора 7 восстанавливается, восстанавливающая сила, благодаря тому, что клапаны 14 и 11 закрыты, падает до нуля или даже изменяет знак.After stopping the piston 3 under the action of a differential pressure on the piston, the system begins to return to its original state. It should be noted that at this stage, the shock absorber is already required to create dissipative forces that contribute to the rapid damping of oscillations. The fluid flow rates change sign everywhere and the check valves 14 and 11 close. In this case, the outflow of fluid from the accumulator 16 and the flow of fluid into the accumulator 13 occurs through constant-flow chokes made in the plates of the valves 14 and 11. The outflow of fluid from the accumulator 7 into the hydraulic cylinder 1 occurs mainly through the check valve 26, since the pressure in the gas cavity the battery drops, and the check valve 30 closes (the area of the constant pressure throttle 31 is selected sufficiently small), which leads to the closure of the valve 20. After the pressure in the gas cavity of the battery 7 is restored, restoring force, due to the fact that the valves 14 and 11 are closed, drops to zero or even changes sign.

После того как поршень пройдет начальное (среднее) положение, диафрагмы аккумуляторов 16 и 13 примут первоначальную форму (положение) и через некоторое время, когда давление в аккумуляторе 8 повысится до давления, равного начальному давлению в баллоне высокого давления 19, начинается наполнение аккумулятора высокого давления 17 через открытый обратный клапан 15. Примерно в этот же момент времени давление в аккумуляторе 7 падает до давления в баллоне низкого давления 18 и начинается отток жидкости из аккумулятора низкого давления 12 через открытый обратный клапан 10.After the piston has passed the initial (middle) position, the diaphragms of the accumulators 16 and 13 will take their original shape (position) and after some time, when the pressure in the accumulator 8 rises to a pressure equal to the initial pressure in the high-pressure tank 19, filling of the high-pressure accumulator begins 17 through an open non-return valve 15. At about the same time, the pressure in the accumulator 7 drops to the pressure in the low-pressure tank 18 and the outflow of liquid from the low-pressure accumulator 12 begins through the open second check valve 10.

Благодаря потерям при истечении через дроссели в тарелках обратных клапанов 10, 14, 15 и 11 колебательная скорость уменьшается. Ко второму колебанию, благодаря работе обратных клапанов 30 и 31, давление в газовых полостях переливных клапанов 20 и 21 увеличивается и они закрываются. В дальнейшем, даже при малых амплитудах колебания поршня 3 (когда аккумуляторы 12, 16, 17 и 13 не работают), данные клапаны открываются только тогда, когда давление в соответствующей полости цилиндра превысит давление в воздушной полости соответствующего клапана. Это способствует быстрому затуханию колебаний и на завершающей стадии.Due to losses during outflow through throttles in the plates of check valves 10, 14, 15 and 11, the vibrational velocity decreases. To the second oscillation, due to the operation of check valves 30 and 31, the pressure in the gas cavities of the overflow valves 20 and 21 increases and they close. Subsequently, even with small amplitudes of oscillation of the piston 3 (when the accumulators 12, 16, 17 and 13 do not work), these valves open only when the pressure in the corresponding cavity of the cylinder exceeds the pressure in the air cavity of the corresponding valve. This contributes to the rapid attenuation of oscillations at the final stage.

Через некоторое время поршень под действием давления газа в аккумуляторах 7 и 8 останавливается в начальном положении, а давление в газовых полостях переливных клапанов 20 и 21 благодаря течению газа через дроссели 32 и 33 сравнивается с начальным. Под действием пружин 24 и 25 клапаны открываются и амортизатор готов к следующему воздействию.After some time, the piston under the action of gas pressure in the accumulators 7 and 8 stops in the initial position, and the pressure in the gas cavities of the overflow valves 20 and 21 due to the gas flow through the chokes 32 and 33 is compared with the initial one. Under the action of the springs 24 and 25, the valves open and the shock absorber is ready for the next action.

Таким образом, разработанный амортизатор исключает возникновение кратковременных забросов силы, развиваемой амортизатором при ударном нагружении, обеспечивает требуемую протяженность участка нарастания силы, небольшое увеличение силы на последующем участке и изменение знака силы, при изменении знака относительной скорости, допускает возможность размещения амортизаторов с одной стороны амортизируемого объекта.Thus, the designed shock absorber eliminates the occurrence of short-term overruns of the force developed by the shock absorber under shock loading, provides the required length of the force buildup section, a small increase in strength in the subsequent section and a change in the force sign, when the relative speed sign changes, it allows the shock absorbers to be placed on one side of the shock-absorbing object .

Техническим результатом изобретения является возможность защищать оборудование от значительных ударных нагрузок.The technical result of the invention is the ability to protect equipment from significant shock loads.

Claims (2)

1. Амортизатор для систем ударозащиты, содержащий гидроцилиндр, каждая из полостей которого посредством системы клапанов и дросселей соединена с основными упругими элементами - гидропневматическими аккумуляторами, отличающийся тем, что он дополнительно содержит связанные с каждой полостью гидроцилиндра гидропневматические аккумуляторы высокого и низкого давления, гидравлические полости которых соединены с гидроцилиндром через нормально открытые обратные клапаны и дроссели постоянного сечения.1. A shock absorber for shock protection systems, comprising a hydraulic cylinder, each of whose cavities is connected through a system of valves and throttles to the main elastic elements - hydropneumatic accumulators, characterized in that it additionally contains high and low pressure hydropneumatic accumulators associated with each cavity of the hydraulic cylinder, the hydraulic cavities of which connected to the hydraulic cylinder through normally open non-return valves and chokes of constant cross section. 2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что переливные клапаны, расположенные между полостями гидроцилиндра и основными упругими элементами, имеют газовые полости управления, которые через обратные клапаны и дроссели постоянного сечения соединены с газовыми полостями основных упругих элементов, а с другой стороны клапанов установлены пружины. 2. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the overflow valves located between the cavities of the hydraulic cylinder and the main elastic elements have gas control cavities, which are connected through the check valves and constant flow chokes to the gas cavities of the main elastic elements, and on the other side of the valves springs installed.