RU2035644C1

RU2035644C1 - Hydraulic stop

Info

Publication number: RU2035644C1
Authority: RU
Inventors: В.Ю. Вережанский; В.П. Жогин; В.Д. Федоров
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1988-02-08
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: hydraulic stop has housing provided with a ring projection on the inner surface, rod, and step piston provided with the by-passing openings rigidly connected to the rod. One of the spaces is defined by the outer and inner surfaces of the rod and housing respectively and one of the faces of the housing and the step face of the piston of grater diameter. The other space is defined by the surface of the ring projection and the other solid face of the housing and face of the step of the piston of lesser diameter. The length of the step piston is grater than the length of the housing step of grater diameter, and the area of the cross-sections of the rod, step and piston of the grater and lesser diameter are defined by a relationship presented in the invention description. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве упорного силового устройства гидроупора, обеспечивающего надежное поджатие деталей и узлов в конструкциях, подвергающихся тепловым воздействиям и инерционным нагрузкам. The invention relates to the field of engineering and can be used as a thrust force device of a hydraulic seal providing reliable preloading of parts and assemblies in structures subjected to thermal effects and inertial loads.

Известен демпфер для гашения колебаний, содержащий корпус, полость которого неполностью заполнена вязкой средой. В полости перемещается поршень с дросселирующим отверстием. Наличие свободного объема, не заполненного вязкой средой, создает в камере компенсатор, позволяющий поршню перемещаться по всей длине камеры, при заполнении ее несжимаемой вязкой средой. Поршень соединен со штоком и шток может свободно перемещаться в пределах упоров, которыми и определяется свободный ход демпфера [1]
Если амплитуда демпфирующих колебаний больше свободного хода демпфера, шток начинает перемещать поршень в вязкой среде, при этом она перетекает через отверстие в поршне, за счет чего и происходит демпфирование колебаний.Known damper for damping oscillations, containing a housing whose cavity is not completely filled with a viscous medium. A piston with a throttling hole moves in the cavity. The presence of a free volume not filled with a viscous medium creates a compensator in the chamber, which allows the piston to move along the entire length of the chamber when it is filled with an incompressible viscous medium. The piston is connected to the rod and the rod can move freely within the stops, which determine the free movement of the damper [1]
If the amplitude of the damping vibrations is greater than the free travel of the damper, the rod begins to move the piston in a viscous medium, while it flows through the hole in the piston, due to which vibration damping occurs.

Известное устройство может использоваться только как демпфер, и не может выполнять функции упора из-за наличия свободного хода демпфера, а так же за счет наличия в камере свободного объема, незаполненного вязкой средой и занятого воздухом, который может сжиматься под действием усилия, перемещающего поршень. The known device can only be used as a damper, and cannot fulfill the stop function due to the free movement of the damper, as well as due to the presence in the chamber of a free volume unfilled with a viscous medium and occupied by air, which can be compressed by the force moving the piston.

Известен также гидравлический демпфер, состоящий из корпуса, внутри которого перемещается поршень. Внутренний объем корпуса заполнен рабочей средой, при этом поршень делит корпус на две камеры. В штоке выполнено осевое перепускное отверстие, сообщающееся с обеими камерами демпфера [2]
При воздействии усилия на шток поршень, жестко связанный с ним, начинает сжимать рабочую среду в одной из камер. За счет разности давлений, возникающей при этом между камерами демпфера, происходит перетекание рабочей среды через перепускное отверстие, что и обеспечивает демпфирование приложенного усилия.Also known is a hydraulic damper consisting of a housing within which the piston moves. The internal volume of the housing is filled with a working medium, while the piston divides the housing into two chambers. An axial bypass hole is made in the stem, communicating with both damper chambers [2]
When the force acts on the rod, the piston, rigidly connected with it, begins to compress the working medium in one of the chambers. Due to the pressure difference that arises between the chambers of the damper, the fluid flows through the bypass hole, which ensures damping of the applied force.

Демпфер предназначен для смягчения ударов и гашения колебаний, передающихся на механизмы и их конструктивные части. The damper is designed to mitigate shock and damp vibrations transmitted to mechanisms and their structural parts.

Недостатком данного устройства является то, что рабочая среда в камере, подвергающейся сжатию, герметизируется двумя уплотнительными прокладками: одна между поршнем и корпусом, другая между штоком и корпусом, так как за счет наличия штока с обеих сторон поршня происходит нарушение целостности полости корпуса в двух местах, что ведет к снижению надежности работы устройства при ударных нагрузках. The disadvantage of this device is that the working medium in the chamber subjected to compression is sealed with two gaskets: one between the piston and the body, the other between the rod and the body, since due to the presence of the rod on both sides of the piston, the integrity of the cavity of the body in two places , which leads to a decrease in the reliability of the device under shock loads.

При этом данное нарушение целостности корпуса ведет к необходимости предусматривать в конструкции защиту зоны, в которой движется поршень, от несанкционированных воздействий различных посторонних сил, могущих привести к его изгибу и заклиниванию демпфера. Moreover, this violation of the integrity of the housing leads to the need to provide for the design to protect the zone in which the piston moves from unauthorized influences of various extraneous forces that could lead to its bending and jamming of the damper.

Кроме того, соединение поршень-шток в данной конструкции демпфера выполнено консольным, что определяет его меньшую несущую способность по сравнению с предлагаемым вариантом исполнения, или ведет к увеличению габаритов конструкции за счет увеличения несущей толщины поршня для повышения его несущей способности. In addition, the piston-rod connection in this damper design is cantilever, which determines its lower bearing capacity compared to the proposed embodiment, or leads to an increase in the dimensions of the structure due to an increase in the bearing thickness of the piston to increase its bearing capacity.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и снижение его габаритов. The aim of the invention is to increase the reliability of the device and reduce its size.

Это достигается тем, что гидроупор, содержащий корпус, шток и расположенный в корпусе поршень с перепускным отверстием, жестко соединенный со штоком и делящий корпус на две заполненные рабочей средой и сообщенные перепускным отверстием поршня полости, одна из которых образована наружной и внутренней поверхностями соответственно штока и корпуса, одним из торцов последнего и торцом поршня, соединенным со штоком, с целью повышения надежности поршень и внутренняя поверхность корпуса выполнены ступенчатыми, с большим и меньшим диаметрами, при этом ступень поршня большого диаметра, взаимодействующая со ступенью корпуса большего диаметра, жестко соединена со штоком, другой торец корпуса выполнен сплошным, ступень корпуса меньшего диаметра выполнена взаимодействующей со ступенью поршня меньшего диаметра и образующей с торцом последней и сплошным торцом корпуса другую полость, длина ступенчатого поршня больше длины ступени корпуса большего диаметра, а площади поперечных сечений штока и ступеней поршня связаны между собой соотношением:
S₁=S₂-S₃, (1) где S₁ площадь поперечного сечения ступени поршня меньшего диаметра;
S₂ площадь поперечного сечения ступени поршня большего диаметра;
S₃ площадь поперечного сечения штока.This is achieved by the fact that the hydraulic seal, comprising a housing, a rod and a piston with a bypass hole located in the housing, is rigidly connected to the rod and dividing the housing into two cavities filled with the working medium and communicated by the piston bypass hole, one of which is formed by the outer and inner surfaces of the rod and case, one of the ends of the latter and the end face of the piston connected to the rod, in order to increase reliability, the piston and the inner surface of the housing are made stepwise, with larger and smaller diameters, p In this case, the piston stage of a large diameter interacting with the step of the larger diameter housing is rigidly connected to the rod, the other end of the body is solid, the step of the smaller diameter is made interacting with the piston stage of a smaller diameter and forming another cavity with the end face of the last and solid end, the length of the step the piston is longer than the length of the step of the case of a larger diameter, and the cross-sectional area of the rod and piston stages are interconnected by the ratio
S ₁ = S ₂ -S ₃ , (1) where S ₁ the cross-sectional area of the piston stage of a smaller diameter;
S ₂ the cross-sectional area of the piston stage of a larger diameter;
S ₃ cross-sectional area of the rod.

Выполнение поршня и внутренней поверхности корпуса ступенчатыми с площадями сечений ступеней поршня и штока, удовлетворяющими соотношению (1), позволяет при перемещении поршня внутри корпуса, заполненного несжимаемой рабочей средой, обеспечить равенство изменения объемов по разные стороны поршня без нарушения целостности корпуса со стороны поршня меньшего диаметра за счет отсутствия там штока, что позволяет повысить надежность устройства за счет снижения количества герметизирующих элементов, применяемых для герметизации полости, образованной меньшими диаметрами поршня и корпуса. The execution of the piston and the inner surface of the housing stepwise with the cross-sectional areas of the piston and rod steps satisfying relation (1) allows, when moving the piston inside the housing filled with an incompressible working medium, to ensure equal volume changes on different sides of the piston without violating the integrity of the housing on the side of the smaller diameter piston due to the lack of a rod there, which improves the reliability of the device by reducing the number of sealing elements used to seal the cavity, developed by smaller diameters of the piston and housing.

Кроме того, замена консольной конструкции поршня его ступенчатым исполнением позволяет повысить его несущую способность и тем самым снизить габариты гидроупора при ударных нагрузках, а также улучшить его эксплуатацию за счет отсутствия выступающих за пределы корпуса частей (штока). In addition, replacing the cantilever design of the piston with its stepped design allows you to increase its bearing capacity and thereby reduce the dimensions of the hydraulic seal under shock loads, as well as improve its operation due to the absence of parts (stem) protruding beyond the housing.

На чертеже приведен общий вид гидроупора. The drawing shows a General view of the hydraulic seal.

Гидроупор состоит из корпуса 1 ступенчатой формы, в котором перемещается поршень 2 тоже ступенчатой формы с перепускным отверстием 3. The hydraulic seal consists of a housing 1 of a stepped form, in which a piston 2 of a stepped form also moves with a bypass hole 3.

Причем площади поперечных сечений штока, ступеней поршня с большим и меньшим диаметрами удовлетворяют соотношению (1), а полная длина поршня L₁ больше длины ступени корпуса большего диаметра L, т.е. L₁>L (2).Moreover, the cross-sectional areas of the rod, piston steps with larger and smaller diameters satisfy relation (1), and the total length of the piston L _{1 is} greater than the length of the step of the housing with a larger diameter L, i.e. L ₁ > L (2).

При выполнении условия (2) ступень поршня меньшего диаметра никогда не выйдет из зацепления со ступенью корпуса меньшего диаметра, что позволяет обеспечивать при движении поршня перетекание среды только через перепускное отверстие 3 и обеспечивает тем самым нормальное функционирование гидроупора. When condition (2) is fulfilled, the piston stage of a smaller diameter will never come out of engagement with the step of the case of a smaller diameter, which allows the medium to flow when the piston moves only through the bypass hole 3 and thereby ensures the normal functioning of the hydraulic seal.

При несоблюдении этого условия ступень поршня с меньшим диаметром выйдет из зацепления со ступенью корпуса меньшего диаметра, что приведет к вытеканию пасты из объема ступени корпуса меньшего диаметра в объем ступени корпуса большего диаметра, минуя перепускное отверстие 3, нарушению нормального функционирования гидроупора и выходу его из строя. If this condition is not met, the piston stage with a smaller diameter will disengage from the step of the case of a smaller diameter, which will lead to leakage of paste from the volume of the step of the case of a smaller diameter into the volume of the step of the case of a larger diameter, bypassing the bypass hole 3, disrupting the normal functioning of the hydraulic seal and its failure .

Камеpа по обе стороны поршня полностью заполнена несжимаемой рабочей средой 4. Поршень ступенью большего диаметра жестко связан со штоком 5, другой конец которого расположен вне корпуса и воспринимает приходящиеся на гидроупор нагрузки. The chamber on both sides of the piston is completely filled with an incompressible working medium 4. The piston with a larger diameter step is rigidly connected to the rod 5, the other end of which is located outside the housing and accepts the loads that are present on the hydraulic seal.

Конструкция данного гидроупора допускает разнообразные варианты исполнения, как по форме площадей сечения поршня и камеры, так и по соотношению длин ступеней. При этом формы площадей сечения ступеней поршня и камеры не обязательно должны быть подобными. Для них лишь необходимо выполнять условие (1). The design of this hydraulic seal allows a variety of designs, both in the shape of the cross-sectional areas of the piston and the chamber, and in the ratio of the lengths of the steps. Moreover, the shapes of the cross-sectional areas of the piston and chamber steps need not be similar. For them, it is only necessary to fulfill condition (1).

В данном конкретном случае, как наиболее технологичная, выбрана цилиндрическая форма камеры и поршня в виде ступенчатого круглого цилиндра. В качестве рабочей среды может быть использована несжимаемая вязкая среда, например паста по ТУ 85. In this particular case, as the most technologically advanced, the cylindrical shape of the chamber and piston in the form of a stepped round cylinder is selected. An incompressible viscous medium, for example, paste according to TU 85, can be used as a working medium.

Устройство работает следующим образом. При медленном перемещении поршня 2 в корпусе 1, что может быть связано, например, c температурными изменениями размеров деталей, устройство работает как демпфер, рабочая среда 4 свободно перетекает через перепускное отверстие 3. При этом за счет выполнения ступеней поршня и камеры по условию (1) среда, вытесненная из корпуса по одну сторону поршня, полностью заполнит объема корпуса, освободившийся с другой стороны поршня, а благодаря условию (2) среда находится по обе стороны поршня и не вытекает в пространство между ступенями и не снижает тем самым ход поршня гидроупора. The device operates as follows. When the piston 2 is slowly moving in the housing 1, which can be associated, for example, with temperature changes in the dimensions of the parts, the device operates as a damper, the working medium 4 flows freely through the bypass hole 3. At the same time, by performing the piston and chamber stages according to the condition (1 ) the medium displaced from the housing on one side of the piston will completely fill the volume of the housing released on the other side of the piston, and due to condition (2), the medium is located on both sides of the piston and does not flow into the space between the steps and does not reduce the piston stroke is hydraulic.

При действии ударных нагрузок из-за большой скорости нагрузки, резко возрастает сопротивление перепускного отверстия 3. Так как среда 4 несжимаема и пространство корпуса 1 по обе стороны от поршня 2 заполнено ею полностью, то перемещение поршня будет отсутствовать, что и позволяет использовать данное устройство в качестве упора. Under the action of shock loads due to the high load speed, the resistance of the bypass hole 3 sharply increases. Since the medium 4 is incompressible and the space of the housing 1 on both sides of the piston 2 is completely filled with it, there will be no movement of the piston, which allows this device to be used in quality emphasis.

Claims

HYDROPOR, comprising a housing, a rod and a piston with a bypass hole located in the housing, rigidly connected to the rod and dividing the housing into two cavities filled with the working medium and communicated by the piston bypass hole, one of which is formed by the outer and inner surfaces of the rod and the housing, respectively, one of the ends the latter and the piston end connected to the rod, characterized in that, in order to increase reliability, the piston and the inner surface of the housing are made stepwise, with larger and smaller diameters, etc. the piston stage of a larger diameter interacting with the stage of the larger diameter housing is rigidly connected to the rod, the other end of the body is solid, the stage of the smaller diameter is made interacting with the piston stage of a smaller diameter and forms another cavity with the end face and the solid end of the body, the length of the step piston more than the length of the steps of the case of a larger diameter, and the cross-sectional areas of the rod and piston steps are interconnected by the ratio
S ₁ S ₂ S ₃ ,
where S ₁ the cross-sectional area of the piston stage of a smaller diameter;
S ₂ the cross-sectional area of the piston stage of a larger diameter;
S ₃ cross-sectional area of the rod.