RU2019436C1

RU2019436C1 - Pneumatic damper

Info

Publication number: RU2019436C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Титаренко; И.А. Князева
Original assignee: Научно-исследовательский институт тепловозов и путевых машин
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: railroad engineering. SUBSTANCE: damper has cylinder 1 with heads 2,3, rod 8 with hollow inner end, rigidly connected with piston 6 and provided with central controlled throttling hole, which is formed by throttling bushing 10, spool valve 12, arranged lengthwise movably between stops on guide bar 13, and side transit holes, connected through which are rod and rodless chambers of cylinder. In addition, damper has oil sealing 17 of rod, circulating oil system of rubbing parts and pipe connection with check valve, connecting inner space of cylinder with compressed air source. EFFECT: enhanced reliability of operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для гашения механических колебаний, в особенности обрессоренных частей транспортных средств, в частности вертикальных и горизонтальных колебаний рам тележек и кузовов тепловозов, электровозов и пассажирских вагонов. The invention relates to a device for damping mechanical vibrations, in particular the offended parts of vehicles, in particular vertical and horizontal vibrations of the frames of bogies and bodies of diesel locomotives, electric locomotives and passenger cars.

Известен пневматический демпфер, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого расположен полый плунжер, образующий со стенками корпуса камеру переменного объема, соединенную дроссельным отверстием с плоскостью плунжера, внутри которого размещен поршень со штоком, находящимся в контакте с торцевой стенкой корпуса, причем дроссельное отверстие выполнено в штоке поршня, а полость плунжера сообщена с источником текущей среды. Known pneumatic damper containing a cylindrical housing, inside of which there is a hollow plunger, forming a variable volume chamber connected to the walls of the housing with a throttle bore to the plunger plane, inside of which a piston is located with a rod in contact with the end wall of the housing, and the throttle hole is made in the rod piston, and the cavity of the plunger is in communication with the source of the current medium.

Это устройство принимается в качестве аналога. Недостатком его является невозможность обеспечения сдвига по фазе на 90^о между перемещением плунжера и силой.This device is adopted as an analogue. Its disadvantage is the inability to provide a phase shift of 90 ^about between the movement of the plunger and the force.

Из известных демпферов наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гаситель колебаний, содержащий цилиндр с крышками, жестко связанный с поршнем полый с внутреннего торца шток, выполненный с центральным дроссельным и боковыми транзитными отверстиями, через которые сообщаются между собой штоковая и бесштоковая полости цилиндра, установленный в дроссельном отверстии с возможностью продольного перемещения между упорами на направляющем стержне, соединенном шарнирно с верхней крышкой, цилиндродвухконусный золотник (цилиндродвухконусная игла), сальниковое уплотнение штока, циркуляционную систему смазки трущихся деталей и штуцер с обратным клапаном, сообщающий внутреннюю полость цилиндра с источником сжатого газа. Of the known dampers, the closest in technical essence to the proposed one is an vibration damper containing a cylinder with covers, a rod rigidly connected to the piston and hollow from the inner end face, made with central throttle and side transit holes through which the rod and rodless cavity of the cylinder communicate with each other, installed in the throttle hole with the possibility of longitudinal movement between the stops on the guide rod, pivotally connected to the top cover, cylinder-biconical gold k (cylinder-biconical needle), stuffing box packing, circulating lubrication system for rubbing parts and a fitting with a check valve that communicates the internal cavity of the cylinder with a source of compressed gas.

Этот гаситель колебаний принимается в качестве прототипа. Наиболее существенным недостатком этого устройства является значительная масса подвижного цилиндродвухконусного золотника, что увеличивает время его переброса из одного крайнего положения в другое, ограничивая при этом частотный диапазон работы демпфера. This vibration damper is adopted as a prototype. The most significant drawback of this device is the significant mass of the movable cylinder-bicone spool, which increases the time of its transfer from one extreme position to another, while limiting the frequency range of the damper.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона работы демпфера. The aim of the invention is to expand the frequency range of the damper.

Это достигается тем, что подвижный золотник выполняется двухконусным с непосредственным контактированием больших диаметров друг с другом, а суживающееся от торцов к центру дроссельное кольцо прототипа заменяется цилиндрической втулкой с образованием регулируемого таким путем дроссельного отверстия. This is achieved by the fact that the movable spool is double-conical with direct contact of large diameters with each other, and the throttle ring of the prototype tapering from the ends to the center is replaced by a cylindrical sleeve with the formation of a throttle bore regulated in this way.

Предлагаемое устройство регулирования потока газа (сжатого воздуха) позволяет по сравнению с прототипом снизить массу золотника и, следовательно, ускорить его перемещение из одного крайнего положения в другое, что обеспечивает расширение частотного диапазона работы пневматического демпфера. The proposed device for regulating the flow of gas (compressed air) allows, in comparison with the prototype, to reduce the mass of the spool and, therefore, to accelerate its movement from one extreme position to another, which ensures the expansion of the frequency range of the pneumatic damper.

Указанными свойствами не обладают приведенные выше аналоги. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями. The above properties do not possess the above analogues. Therefore, the proposed technical solution has significant differences.

На чертеже показан общий вид демпфера, разрез. The drawing shows a General view of the damper, section.

Он содержит цилиндр 1, закрытый с торцов верхней 2 и нижней 3 крышками, стянутыми между собой болтами 4 и уплотненными по разъемам резиновыми прокладками 5. В цилиндре установлен поршень 6, снабженный компрессионными кольцами 7, жестко соединенный с штоком 8 с помощью конической прессовой посадки и гайки 9. Верхний конец штока выполнен полым с тремя цилиндрическими участками разного диаметра. В верхнюю расточку запрессована цилиндрическая втулка 10. От среднего участка расточки, диаметр которого больше внутреннего отверстия цилиндрической втулки, просверлены на внешнюю сторону штока три наклонных отверстия 11. Диаметр нижней глухой расточки равен внутреннему диаметру цилиндрической втулки. В центре отверстия цилиндрической втулки размещен с зазором золотник 12, выполненный так, что большие диаметры конических поверхностей золотника расположены с непосредственным контактированием друг с другом. Золотник установлен на направляющем стержне 13 с возможностью продольного перемещения между верхним и нижним упорами. Верхний сферический конец стержня 13 с помощью разъемного фланца 14 и болтов 15 прикреплен к верхней крышке подвижно для угловых движений вокруг осей Эйлера, а нижний конец снабжен направляющей головкой 16, помещенной в глухом отверстии штока. Нижний конец штока проходит на внешнюю сторону штоковой полости цилиндра через сальник 17, смонтированный в нижней крышке. It contains a cylinder 1, closed from the ends of the upper 2 and lower 3 by covers, tightened together by bolts 4 and sealed with rubber gaskets 5. The piston 6 is installed in the cylinder, equipped with compression rings 7, rigidly connected to the rod 8 by means of a conical press fit and nuts 9. The upper end of the rod is made hollow with three cylindrical sections of different diameters. A cylindrical sleeve 10 is pressed into the upper bore 10. From the middle portion of the bore, the diameter of which is larger than the inner hole of the cylindrical sleeve, three inclined holes 11 are drilled to the outside of the stem 11. The diameter of the lower blind bore is equal to the inner diameter of the cylindrical sleeve. In the center of the hole of the cylindrical sleeve, a spool 12 is placed with a gap, made so that the large diameters of the conical surfaces of the spool are located in direct contact with each other. The spool is mounted on the guide rod 13 with the possibility of longitudinal movement between the upper and lower stops. The upper spherical end of the rod 13 with a detachable flange 14 and bolts 15 is attached to the upper cover movably for angular movements around the Euler axes, and the lower end is equipped with a guide head 16 placed in the blind hole of the rod. The lower end of the rod extends to the outside of the rod end of the cylinder through an oil seal 17 mounted in the bottom cover.

Пневмодемпфер снабжен также циркуляционной системой смазки трущихся деталей и штуцером с обратным клапаном, соединяющим внутреннюю бесштоковую полость цилиндра 1 с источником сжатого воздуха (газа) для подпитки утечек, как это имеет место в прототипе. The pneumatic damper is also equipped with a circulating lubrication system for rubbing parts and a fitting with a check valve connecting the internal rodless cavity of cylinder 1 with a source of compressed air (gas) to feed leaks, as is the case in the prototype.

Демпфер работает следующим образом. Damper works as follows.

При движении поршня 6 в цилиндре 1, например, вверх давление воздуха в бесштоковой полости становится выше, чем в штоковой, и сжатый воздух перетекает через регулируемое дроссельное отверстие, образуемое цилиндрической втулкой 10, двухконусным золотником 12, большие диаметры конических поверхностей которого расположены с непосредственным контактированием одна к другой и наклонными каналами 11, из бесштоковой в штоковую полость цилиндра 1. Под действием перепада давления и потока сжатого воздуха золотник 12 перемещается по направляющему стержню 13 вниз до упора. При сходе нижнего среза цилиндрической втулки 10 с наибольшего диаметра золотника 12 начинается резкое увеличение проходного сечения для перетекания сжатого воздуха, в результате чего при подходе поршня 6 к расчетному верхнему положению сжатый воздух из бесштоковой полости по широкому кольцевому каналу между нижним срезом втулки 10 и малым диаметром верхнего конуса золотника 12, через наклонные отверстия 11 в штоке 8 устремляется в бесштовокую полость и давления в этих полостях сравниваются. С началом обратного движения поршня 6 поток воздуха меняет направление и устремляется из штоковой полости через регулируемый дроссельный канал в бесштоковую. При этом легкий золотник 12 в начале обратного движения поршня 6 перебрасывается вверх до упора по направляющему стержню 13, что приводит к резкому уменьшению проходного сечения дроссельного канала, росту перепада давлений между полостями и, следовательно, росту демпфирующей силы гасителя. Однако с ростом пройденного поршнем 6 в цилиндре 1 расстояния верхний срез цилиндрической втулки 10 начинает сползать с нижнего конуса золотника 12. Проходное сечение для перетекания воздуха увеличивается, в результате чего при подходе поршня 6 к нижней точке давления в штоковой и бесштоковой полостях сравняются, а значит, и демпфирующая сила в крайних положениях поршня 6 становится равной нулю. When the piston 6 moves in the cylinder 1, for example, upward, the air pressure in the rodless cavity becomes higher than in the rod cavity, and the compressed air flows through an adjustable throttle hole formed by a cylindrical sleeve 10, a two-cone valve 12, the large diameters of the conical surfaces of which are directly contacted one to the other and with inclined channels 11, from rodless to the rod cavity of cylinder 1. Under the action of pressure drop and compressed air flow, the spool 12 moves along the guide wall laugh 13 down to the stop. When the lower cut of the cylindrical bushing 10 descends from the largest diameter of the spool 12, a sharp increase in the flow area for the flow of compressed air begins, as a result of which, when the piston 6 approaches the calculated upper position, compressed air from the rodless cavity through a wide annular channel between the lower cut of the bushing 10 and a small diameter the upper cone of the spool 12, through the inclined holes 11 in the rod 8 rushes into the cavityless cavity and the pressure in these cavities are compared. With the beginning of the reverse movement of the piston 6, the air flow changes direction and rushes from the rod cavity through an adjustable throttle channel into the rodless one. In this case, the light spool 12 at the beginning of the reverse movement of the piston 6 is thrown up to the stop along the guide rod 13, which leads to a sharp decrease in the orifice of the throttle channel, an increase in the pressure drop between the cavities and, therefore, an increase in the damping force of the damper. However, with the increase in the distance traveled by the piston 6 in the cylinder 1, the upper cut of the cylindrical sleeve 10 begins to slide from the lower cone of the spool 12. The flow cross section for air flow increases, as a result of which, when the piston 6 approaches the lower pressure point in the rod and rodless cavities they become equal, which means , and the damping force in the extreme positions of the piston 6 becomes equal to zero.

Далее этот процесс повторяется. Further this process is repeated.

Регулировка проходного сечения дроссельного канала рассчитана таким образом, чтобы демпфирующая сила, создаваемая разностью давлений воздуха в полостях, достигала максимума при проходе поршнем 6 среднего положения. The adjustment of the orifice of the throttle channel is designed so that the damping force created by the difference in air pressure in the cavities reaches a maximum when the piston 6 passes through the middle position.

Следует также отметить, что головка 16 направляющего стержня 13, размещенная в нижней глухой расточке штока 6, удерживает стержень в среднем положении относительно цилиндрической втулки 10,, благодаря чему золотник 12 не соприкасается с ней при движении. Это исключает износ регулирующих поверхностей золотника 12 и сохраняет высокую стабильность характеристик пневмодемпфера в эксплуатации. It should also be noted that the head 16 of the guide rod 13, located in the lower blind bore of the rod 6, holds the rod in the middle position relative to the cylindrical sleeve 10, so that the spool 12 does not come into contact with it during movement. This eliminates the wear of the control surfaces of the spool 12 and maintains high stability of the characteristics of the pneumatic damper in operation.

Упрощение конструкции золотника 12 путем удаления средней цилиндрической части позволяет уменьшить его массу почти вдвое. Благодаря этому удается существенно повысить частоту колебаний, при которой пневматический демпфер эффективно работает, так как чем легче золотник 12, тем быстрее он перебрасывается из одного положения в другое. При этом дополнительно повышается и надежность работы золотникового механизма, так как снижается сила удара золотника 12 о стержень 13. Имеется также выгода и преимущество в технологическом отношении, так как цилиндрическую втулку 10 изготовить проще, чем дроссельное кольцо с двумя скосами. Simplification of the design of the spool 12 by removing the middle cylindrical part allows to reduce its mass by almost half. Due to this, it is possible to significantly increase the oscillation frequency at which the pneumatic damper works effectively, since the lighter the spool 12, the faster it is transferred from one position to another. This further increases the reliability of the spool mechanism, since the impact force of the spool 12 against the rod 13 decreases. There is also a technological advantage and advantage, since it is easier to produce a cylindrical sleeve 10 than a throttle ring with two bevels.

Экспериментальные исследования показывают, что пружинки золотника не оказывают сколько-нибудь заметного действия на движение золотника 12, так как создаваемые ими силы пренебрежимо малы по сравнению с газовыми силами. Поэтому они исключены в предлагаемой конструкции демпфера. Experimental studies show that the springs of the spool do not have any noticeable effect on the movement of the spool 12, since the forces created by them are negligible compared to gas forces. Therefore, they are excluded in the proposed damper design.

Claims

PNEUMATIC DAMPER, containing a cylinder with covers, a hollow rod connected to the piston and made with holes for communicating the rod and rodless cavities of the cylinder, a throttle sleeve rigidly connected to the inner surface of the rod, a guide rod with stops, a spool made with two symmetrical conical outer surfaces with a decrease in their diameters to the periphery and mounted movably on the guide rod between the stops with the formation of an adjustable throttle hole formed by a cylindrical with conical and conical surfaces, a stuffing box packing, a lubrication system for friction parts and a fitting with a check valve for communicating the internal cavity of the cylinder with a source of compressed gas, characterized in that, in order to expand the frequency range of operation, large diameters of the conical surfaces of the spool are directly contacted with each other, while the inner surface of the throttle sleeve is made cylindrical with the formation of the specified adjustable throttle hole.