гидравлический амортизатор для жесткого буксирного устройства

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буксирным устройствам с гидравлическими амортизаторами.

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.).

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.

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.).

К недостаткам известной конструкции относится недостаточное сопротивление первоначальному сокращению амортизатора от неполностью раздвинутого положения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение первоначального сопротивления сжатию амортизатора при любом положении поршня.

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.

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.

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.

Гидравлический амортизатор состоит из цилиндрического резервуара 1, в котором размещен цилиндр 2 с поршнем 3 и штоком 4.

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.

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.

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.

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.

Предлагаемый гидравлический амортизатор обеспечивает необходимое первоначальное сопротивление сжатию амортизатора при любом положении поршня в цилиндре.

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.

При возникновении общего сопротивления сжатию амортизатора, превышающего допустимые пределы, преодолевается усилие пружины 21, и поршень 3 двигается влево относительно штока 4, смягчая удары.

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.

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.

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.