RU2062922C1

RU2062922C1 - Air-operated pressure-tight damper

Info

Publication number: RU2062922C1
Authority: RU
Inventors: Б.С. Завт; В.А. Калько; И.А. Князева
Original assignee: Научно-исследовательский институт тепловозов и путевых машин
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: damper has rubber-cord shells filled with compressed air and baffle interposed between the shells. The baffle is provided with an orifice. A rod with a step passes through the orifice. The ends of the rod are connected with the opposite end faces of the rubber-cord shells. The cross-sections of the torus-like flexible rings of each shell are ellipses. The rings are positioned inside the respective spaces of the rubber- cord shells. The rod is provided with a distant bushing. A double-cone bushing is mounted on the rod between the bushing and the step of the rod for permitting axial movement in the orifice made in the baffle. EFFECT: enhanced damping. 1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается устройств для гашения механических колебаний, в частности, рам тележек и кузовов тепловозов, электровозов и пассажирских вагонов. The invention relates to mechanical engineering and relates to devices for damping mechanical vibrations, in particular, the frames of bogies and bodies of diesel locomotives, electric locomotives and passenger cars.

Известен пневматический демпфер (1) 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. Known pneumatic damper (1) containing a cylinder with covers, a rod rigidly connected to the piston hollow from the inner end, made with a central throttle and side transit holes through which the rod and rodless cavity of the cylinder are connected, installed in the throttle hole with the possibility of longitudinal movement between with stops on a guide rod pivotally connected to the top cover, cylinder-bicone spool / cylinder-bicone needle /, stuffing box packing, circulating a 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.

Недостатком его является сальникове уплотнение штока, через которое возможна утечка сжатого воздуха. Its disadvantage is the stuffing box seal through which leakage of compressed air is possible.

Известен амортизатор /демпфер/ (2), выбранный в качестве прототипа, содержащий два соосных обращенных друг к другу сильфона, заполненных рабочей жидкостью и сообщенных между собой клапаннодроссельной системой, промежуточный элемент с осевым отверстием, соединенный с торцами сильфонов, крышки, прикрепленные к другим торцам сильфонов, шток, прикрепленный к крышкам и проходящий через осевое отверстие. Known shock absorber / damper / (2), selected as a prototype, containing two coaxial bellows facing each other, filled with a working fluid and interconnected valve-throttle system, an intermediate element with an axial bore connected to the ends of the bellows, covers attached to other ends bellows, a rod attached to covers and passing through an axial bore.

Недостатками известной конструкции являются, во-первых, то, что при сжатии сильфонов внутри их остаются значительные мертвые объемы, в результате чего перекачка рабочей жидкости из одного сильфона в другой ограничена, а также то, что клапаннодроссельная система, широко используемая в гидравлических амортизаторах, как известно, создает нелинейную характеристику демпфирования, что не позволяет получить оптимальной виброзащиты обрессоренных масс транспортных систем. Эти недостатки известной конструкции ведут к снижению энергоемкости и эффективности работы демпферов. The disadvantages of the known design are, firstly, that when the bellows are compressed, significant dead volumes remain inside them, as a result of which the pumping of the working fluid from one bellows to another is limited, as well as the valve-throttle system widely used in hydraulic shock absorbers, such as It is known that it creates a non-linear damping characteristic that does not allow to obtain optimal vibration protection of the compressed masses of transport systems. These disadvantages of the known design lead to a decrease in energy consumption and the efficiency of the dampers.

Целью настоящего изобретения является повышение энергоемкости и эффективности работы демпфера путем замены рабочей среды, изменения клапаннодроссельной системы и уменьшения мертвого внутреннего объема. The aim of the present invention is to increase the energy intensity and efficiency of the damper by replacing the working medium, changing the valve-throttle system and reducing dead internal volume.

Указанная цель достигается тем, что в демпфере /амортизаторе/, содержащем заполненные рабочей средой резинокордные оболочки /сильфоны/, расположенную между ними перегородку /промежуточный элемент/ с калиброванным отверстием и шток с головкой, проходящий через калиброванное отверстие и связанный концами с противолежащими торцами резинокордных оболочек, в качестве рабочей среды выбран сжатый воздух, шток выполнен с уступом, а демпфер снабжен расположенными со стороны перегородки в соответствующих внутренних полостях резинокордных оболочек и присоединенными к ним торообразными эластичными кольцами, поперечное сечение каждого из которых выполнено эллипсообразным, и установленными на штоке дистанционной втулкой и размещенной между последней и уступом штока двухконусной втулкой, расположенной в калиброванном отверстии перегородки с возможностью осевого перемещения. This goal is achieved by the fact that in the damper / shock absorber / containing filled with a working medium rubber-cord shells / bellows /, a partition between them / intermediate element / with a calibrated hole and a rod with a head passing through a calibrated hole and connected by ends with opposite ends of the rubber-cord shells , compressed air is selected as the working medium, the rod is made with a step, and the damper is equipped with rubber-cord casings located on the partition side in the corresponding internal cavities points and attached toroidal elastic rings, the cross-section of each of which is made ellipsoid, and mounted on the rod by a distance sleeve and placed between the last and ledge of the rod two-cone sleeve located in the calibrated hole of the partition with the possibility of axial movement.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид демпфера в разрезе. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the damper in section.

Демпфер содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 резинокордные оболочки, близлежащие буртики которых зажаты с помощью перегородки 3 и двух прижимных дисков 4 и 5 болтами 6, а внешние буртики закреплены с помощью нижней и верхней круглых гаек 7 и 8, нажимных колец 9 и 10 и стаканов 11 и 12, нижний из которых напрессован на шток 13, а верхний прикреплен к хвостовику штока корончатой гайкой 14. Стык стакана 11 со штоком 13 уплотнен отожженным медным кольцом 15. На верхнем конце штока 13 установлена дистанционная втулка 16, упирающаяся снизу в буртик штока 13, а в средней его части помещена двухконусная втулка 17, имеющая возможность свободного перемещения вдоль штока 13 до упоров сверху и снизу, образованных дистанционной втулкой 16 и уступом на штоке 13. The damper contains the upper 1 and lower 2 rubber-cord shells, the adjacent flanges of which are clamped with the help of the partition 3 and two pressure plates 4 and 5 with bolts 6, and the outer flanges are fixed with the lower and upper round nuts 7 and 8, pressure rings 9 and 10 and glasses 11 and 12, the lower of which is pressed onto the stem 13, and the upper is attached to the stem shank with a castellated nut 14. The junction of the cup 11 with the stem 13 is sealed with an annealed copper ring 15. At the upper end of the stem 13 there is a spacer 16, which abuts against the stem 13 , and in his middle part is placed biconical sleeve 17, with the possibility of free movement along the rod 13 to the stops above and below, formed by the spacer sleeve 16 and the ledge on the rod 13.

Двухконусная втулка 17 помещена в центре калиброванного отверстия, образованного дроссельным кольцом 18, средняя часть которого имеет цилиндрическое отверстие, расширяющееся к обоим торцам по конусам. Шток 13 центрирован верхней 19 и нижней 20 бронзовыми направляющими втулками, запрессованными в отверстие перегородки 3. Направляющие втулки 19 и 20 снабжены каналами "а" и "б", сообщающими верхнюю и нижнюю полости резинокордных оболочек 1 и 2 через автоматически регулируемое потоком сжатого воздуха калиброванное отверстие. Во внутренних полостях верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочек со стороны перегородки 3 размещены и присоединены к ним торообразные эластичные кольца 21 и 22, поперечное сечение каждого из которых выполнено эллипсообразным. A two-cone sleeve 17 is placed in the center of a calibrated hole formed by a throttle ring 18, the middle part of which has a cylindrical hole that extends conically to both ends. The rod 13 is centered by the upper 19 and lower 20 bronze guide bushings, pressed into the hole of the partition 3. The guide bushings 19 and 20 are equipped with channels "a" and "b", communicating the upper and lower cavities of rubber-cord shells 1 and 2 through a calibrated automatically controlled by the flow of compressed air hole. In the internal cavities of the upper 1 and lower 2 rubber-cord shells from the side of the partition 3 are placed and attached to them toroidal elastic rings 21 and 22, the cross section of each of which is made ellipsoidal.

Заполнение внутреннего объема демпфера сжатым воздухом осуществляется через штуцер 23 по каналу "в". Крепится демпфер к раме тележки с помощью кронштейна 24, а к буксе колесной пары с помощью головки 25. Filling the internal volume of the damper with compressed air is carried out through the fitting 23 through the channel "b". The damper is attached to the trolley frame using the bracket 24, and to the axle box with the head 25.

Демпфер работает следующим образом: при движении штока 13 в бронзовых направляющих втулках 19 и 20, например, вверх, верхняя резинокордная оболочка 1 сжимается, нижняя 2 растягивается. Давление воздуха в верхней резинокордной оболочке 1 демпфера становится выше, чем в нижней и сжатый воздух перетекает через регулируемое калиброванное отверстие, образуемое дроссельным кольцом 18, двухконусной втулкой 17 и каналами "а" и "б", из верхней резинокордной оболочки 1 в нижнюю 2, создавая при этом демпфирующую силу. Под действием перепада давления и потока сжатого воздуха двухконусная втулка 17 переместится вдоль штока 13 вниз до упора, образованного уступом на штоке 13. При сходе нижнего среза цилиндрической части дроссельного кольца 18 с наибольшего диаметра двухконусной втулки 17 начнется резкое увеличение проходного сечения для перетекания сжатого воздуха, в результате чего к началу обратного движения штока 13 давления воздуха в верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочках сравняются. При обратном движении штока 13 поток сжатого воздуха изменит направление и устремится из нижней резинокордной оболочки 2 через регулируемое калиброванное отверстие, образуемое дроссельным кольцом 18, двухконусной втулкой 17 и каналами "а", "б" в верхнюю резинокордную оболочку 1. При этом легкая двухконусная втулка 17 перебросится вдоль штока 13 вверх до упора, образованного дистанционной втулкой 16, что приведет к резкому уменьшению проходного сечения калиброванного отверстия, росту перепада давлений между полостями и, следовательно, росту демпфирующей силы демпфера. С ростом пройденного штоком 13 расстояния верхний срез цилиндрической части дроссельного кольца 18 начнет сползать с нижнего конуса двухконусной втулки 17. Проходное сечение для перетекания воздуха снова увеличится, в результате чего к началу обратного движения штока 13 давления воздуха в верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочках сравняются, а, значит, демпфирующая сила в крайнем положении будет равна нулю. The damper works as follows: when the rod 13 moves in the bronze guide bushings 19 and 20, for example, upward, the upper rubber cord casing 1 is compressed, the lower 2 is stretched. The air pressure in the upper rubber-cord casing 1 of the damper becomes higher than in the lower and compressed air flows through an adjustable calibrated hole formed by the throttle ring 18, the two-cone sleeve 17 and the channels "a" and "b", from the upper rubber-cord casing 1 to the lower 2, while creating a damping force. Under the action of the pressure drop and the flow of compressed air, the two-cone sleeve 17 will move along the rod 13 down to the stop formed by the step on the stem 13. When the lower cut of the cylindrical part of the throttle ring 18 comes off from the largest diameter of the two-cone sleeve 17, a sharp increase in the flow area for the flow of compressed air as a result, by the beginning of the reverse movement of the rod 13, the air pressures in the upper 1 and lower 2 rubber-cord shells are equalized. With the reverse movement of the rod 13, the flow of compressed air will change direction and rush from the lower rubber-cord shell 2 through an adjustable calibrated hole formed by the throttle ring 18, two-cone sleeve 17 and channels “a”, “b” into the upper rubber-cord shell 1. In this case, the light two-cone sleeve 17 will be thrown along the rod 13 up to the stop formed by the spacer sleeve 16, which will lead to a sharp decrease in the bore of the calibrated hole, an increase in the pressure drop between the cavities and, consequently, an increase in pfiruyuschee force damper. With the increase in the distance traveled by the rod 13, the upper cut of the cylindrical part of the throttle ring 18 will begin to slide from the lower cone of the biconical sleeve 17. The flow cross section for air flow will increase again, as a result of which the air pressure in the upper 1 and lower 2 rubber-cord shells will equalize , and, therefore, the damping force in the extreme position will be equal to zero.

Далее этот процесс повторяется. Further this process is repeated.

Регулировка проходного сечения калиброванного отверстия расчитана таким образом, чтобы демпфирующая сила, создаваемая разностью давления воздуха в резинокордных оболочках, достигала максимума при нейтральном положении штока 13 демпфера. The adjustment of the bore of the calibrated hole is calculated so that the damping force created by the difference in air pressure in the rubber-cord shells reaches its maximum when the rod 13 of the damper is in the neutral position.

Торообразные эластичные кольца 21 и 22, размещенные в верхней 1 и нижней 2 резинокордных оболочках, имеющие эллипсообразное сечение в поперечнике с целью заполнения внутреннего объема резинокордных оболочек 1 и 2 при сжатом их состоянии, при работе демпфера позволяют избавиться от вредного "мертвого" объема, благодаря чему при больших амплитудах колебаний большая часть сжатого воздуха перетекает из одной резинокордной оболочки в другую, что наряду с использованием в качестве рабочей среды сжатого воздуха и изменения клапаннодроссельной системы прототипа позволяет значительно повысить энергоемкость демпфера и эффективность его работы. Toroidal elastic rings 21 and 22, located in the upper 1 and lower 2 rubber-cord shells, having an ellipsoidal cross-section in order to fill the inner volume of the rubber-cord shells 1 and 2 when their state is compressed, when the damper works, get rid of the harmful "dead" volume, thanks which, at large amplitudes of oscillations, most of the compressed air flows from one rubber-cord shell to another, which, along with using compressed air as a working medium and changing the valve-throttle system Prototype systems can significantly increase the energy intensity of the damper and its efficiency.

Claims

A damper containing rubber-cord shells filled with a working medium, a partition between them with a calibrated hole and a rod with a head passing through a calibrated hole and connected by ends with opposite ends of the rubber-cord shells, characterized in that compressed air is selected as the working medium, the rod is made with a step and the damper is equipped with rubber-cord shells located on the septum side in the respective internal cavities and toroidal elastic rings attached to them and, the cross-section of each of which is made ellipsoid, and installed on the rod spacer sleeve and placed between the last and ledge of the rod two-cone sleeve located in the calibrated hole of the partition with the possibility of axial movement.