RU2078706C1

RU2078706C1 - Shock absorbing apparatus

Info

Publication number: RU2078706C1
Application number: RU95105306A
Authority: RU
Inventors: В.И. Долгов; Н.Н. Горюнов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Авиационный комплекс им.С.В.Ильюшина"
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1997-05-10
Also published as: RU95105306A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; devices absorbing and dissipating energy of shocks. SUBSTANCE: shock absorbing apparatus has cylinder 1 with piston 2 installed to provide overflowing of working liquid. Apparatus has additional spherical chamber 5 separated from main chamber by nut with seal. all seals are made in form of rings with conical surface at one side and flat base at other side. Two washers adjoin flat base. Washers are in contact with base of other ring which rests on conical surface of mated part. EFFECT: reduced thickness of cylinder walls, improved operating conditions of seal owing to rational redistribution of pressure in working chamber. 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для поглощения и рассеивания энергии ударов в сцепных устройствах транспортных средств. The invention relates to a transport mechanical engineering and is intended for absorption and dissipation of shock energy in the coupling devices of vehicles.

Известен поглощающий аппарат (Коломийченко В. В. и др. "Автосцепное устройство подвижного состава". М. Транспорт, 1980, с. 45, фиг. 42), содержащий цилиндр, имеющий три рабочие камеры две газовые, высокого и низкого давления, и одну гидравлическую. В цилиндре имеется жестко установленная перегородка, по одну сторону которой размещен основной плавающий поршень, образующий здесь газовую камеру высокого давления. Внутри основного плавающего поршня размещен дополнительный плавающий поршень, отделяющий газовую камеру высокого давления от гидравлической камеры и имеющий диафрагму с отверстиями постоянного сечения для дросселирования жидкости. Направляющей для основного поршня служит букса, жестко установленная в донышке цилиндра. Known absorbing apparatus (Kolomiychenko V. Century and others. "Automatic coupler of rolling stock. M. Transport, 1980, S. 45, Fig. 42), containing a cylinder having three working chambers two gas, high and low pressure, and one hydraulic. The cylinder has a rigidly mounted partition, on one side of which the main floating piston is placed, forming here a high-pressure gas chamber. An additional floating piston is placed inside the main floating piston, separating the high-pressure gas chamber from the hydraulic chamber and having a diaphragm with openings of constant cross-section for throttling the liquid. The guide for the main piston is the axle box, rigidly mounted in the bottom of the cylinder.

Этот поглощающий аппарат недостаточно удобен в эксплуатации, так как в процессе использования необходимо регулярно контролировать в нем уровень жидкости и давление газа из-за того, что отклонение этих параметров от расчетных существенно ухудшает характеристику работы аппарата. Кроме того, наличие нескольких камер усложняет конструкцию аппарата, требует обеспечения герметичности соединений при высокой точности сопрягаемых деталей, что усложняет процесс изготовления аппарата. This absorbing apparatus is not convenient enough to operate, since during use it is necessary to regularly monitor the liquid level and gas pressure in it due to the fact that the deviation of these parameters from the calculated ones significantly affects the performance of the apparatus. In addition, the presence of several chambers complicates the design of the apparatus, requires tightness of the joints with high accuracy of the mating parts, which complicates the manufacturing process of the apparatus.

Известен также поглощающий аппарат жидкостный амортизатор (В.Н. Зайцев, В. Л. Рудаков "Конструкция и прочность самолетов", головное изд-во издательского объединения "Высшая школа", Киев, 1978). Этот амортизатор содержит толстостенный цилиндр, установленный в цилиндре поршень, имеющий отверстия небольшого диаметра для обеспечения перетекания рабочей жидкости, и шток, установленный в уплотнении донышка цилиндра. Кроме того, в поршне имеется пружинный клапан, увеличивающий сечение отверстий для перетекания жидкости на прямом ходе при большой скорости обжатия амортизатора. Поршень делит объем цилиндра на две части. A liquid shock absorber is also known for absorbing apparatus (V.N. Zaitsev, V. L. Rudakov, “Design and Strength of Aircraft,” the head publishing house of the Higher School Publishing Association, Kiev, 1978). This shock absorber contains a thick-walled cylinder, a piston installed in the cylinder, having small diameter holes to allow flow of the working fluid, and a rod installed in the cylinder bottom seal. In addition, the piston has a spring valve that increases the cross-section of the holes for fluid flow in the forward stroke at a high compression speed of the shock absorber. A piston divides the cylinder volume into two parts.

Недостатком конструкции этого поглощающего аппарата является то, что для обеспечения его работоспособности в условиях очень высоких давлений необходима большая толщина стенок цилиндра и мощные уплотнения. Этот недостаток обусловлен тем, что рабочая камера имеет форму цилиндра, которая при максимальном рабочем давлении требует большой толщины стенок, а также тем, что уплотнения работают при перепаде давлений, равном максимальному рабочему давлению. A disadvantage of the design of this absorbing apparatus is that to ensure its operability under very high pressures, a large cylinder wall thickness and powerful seals are required. This disadvantage is due to the fact that the working chamber has the shape of a cylinder, which at maximum working pressure requires a large wall thickness, as well as the fact that the seals work at a pressure differential equal to the maximum working pressure.

Наиболее близким аналогом изобретения является поглощающий аппарат (а.с. СССР N 525581, МПК B 21 G 11/12, 1976), который содержит цилиндр, выполненный с двумя сообщающимися между собой цилиндрическими полостями. В одной из полостей установлен поршень с возможностью перетекания рабочей жидкости. В конструкции аппарата использованы уплотнения. Недостатком аппарата по указанному техническому решению является его значительная металлоемкость, а также сложность используемых уплотнений для поддержания работоспособности конструкции в условиях высоких давлений. The closest analogue of the invention is an absorbing apparatus (AS USSR N 525581, IPC B 21 G 11/12, 1976), which contains a cylinder made with two cylindrical cavities interconnected. A piston is installed in one of the cavities with the possibility of overflowing of the working fluid. The design of the apparatus used seals. The disadvantage of the apparatus according to the specified technical solution is its significant metal consumption, as well as the complexity of the seals used to maintain the design under high pressure.

Задачей изобретения является уменьшение толщины стенок цилиндра путем более рационального распределения давлений в рабочей камере, а также улучшение условий работы уплотнений за счет уменьшения перепада давлений, действующего на них. The objective of the invention is to reduce the thickness of the walls of the cylinder by a more rational distribution of pressure in the working chamber, as well as improving the working conditions of the seals by reducing the differential pressure acting on them.

Задача обеспечивается тем, что в поглощающем аппарате, содержащем цилиндр, выполненный с двумя сообщающимися между собой полостями, в одной из которых установлено донышко цилиндра, и с возможностью обеспечения перетекания рабочей жидкости поршень, шток которого выполнен двухсторонним, причем между поверхностью одной из полостей и донышком установлено первое уплотнение, а одна сторона штока, выполненная большего диаметра, чем другая, расположена в донышке цилиндра и охвачена вторым уплотнением, согласно изобретению, одна из полостей цилиндра выполнена цилиндрической, а другая сферической, причем донышко расположено в цилиндрической полости, между которой и сферической полостью размещена гайка с третьим уплотнением, охватывающим другую сторону штока, при этом все уплотнения выполнены одинаково в виде двух колец, каждое из которых имеет с одной стороны коническую поверхность, а с другой плоскую, к которой примыкают две шайбы, а конические поверхности колец взаимодействуют с аналогичными поверхностями сопрягаемых деталей. The task is ensured by the fact that in the absorption apparatus containing the cylinder, made with two communicating cavities, in one of which the bottom of the cylinder is installed, and with the possibility of ensuring the flow of the working fluid, the piston, the rod of which is made bilateral, between the surface of one of the cavities and the bottom the first seal is installed, and one side of the rod, made of a larger diameter than the other, is located in the bottom of the cylinder and is covered by the second seal, according to the invention, one of the cavities the indra is made cylindrical and the other spherical, with the bottom located in a cylindrical cavity, between which a spherical cavity has a nut with a third seal covering the other side of the rod, while all seals are made equally in the form of two rings, each of which has a conical shape surface, and on the other flat, to which two washers adjoin, and the conical surfaces of the rings interact with similar surfaces of the mating parts.

Таким образом, цилиндр выполнен двухкамерным. При этом в основной камере происходит динамическое дросселирование и частично статическое сжатие рабочего тела за счет того, что конец штока, установленный в уплотнении, разделяющем основную и дополнительную камеры, выполнен меньшего диаметра, чем конец штока, установленный в донышке цилиндра. При этом дополнительная камера несет основную статическую нагрузку, и давление в ней достигает максимального значений, в то время как в основной камере оно меньше примерно в два раза. А так как дополнительная камера выполнена сферической, то стенки ее могут быть выполнены меньшей толщины, чем в известных аппаратах, где рабочая камера имеет форму цилиндра. Кроме того, стенки основной камеры также могут быть выполнены меньшей толщины, так как давление в ней составляет примерно половину максимального рабочего значения. Что касается улучшения условий работы уплотнений, то уплотнение, установленное в донышке цилиндра, подвергается воздействию давления основной камеры, которое не превышает половины максимального рабочего значения, а уплотнение, разделяющее основную и дополнительную камеры, работает на перепад давлений между основной и дополнительной камерами, который составляет примерно половину максимального рабочего значения. При этом выполнение уплотнения в виде колец, имеющих коническую поверхность с одной стороны, а с другой плоское основание, к которому примыкают две шайбы, контактирующие с основанием другого кольца, опирающегося на коническую поверхность сопрягаемой детали, позволяет исключить возможность перетекания рабочего тела из одной камеры в другую и из основной камеры в атмосферу за счет того, что при высоких значениях рабочего давления при взаимодействии конических поверхностей уплотнения с сопрягаемыми с ними ответными поверхностями деталей происходит дополнительное поджатие уплотнения к уплотняемым поверхностям. Thus, the cylinder is made two-chamber. In this case, dynamic throttling and partially static compression of the working fluid occur in the main chamber due to the fact that the end of the rod installed in the seal separating the main and additional chambers is made of a smaller diameter than the end of the rod installed in the bottom of the cylinder. In this case, the additional chamber carries the main static load, and the pressure in it reaches its maximum values, while in the main chamber it is less than about half. And since the additional chamber is made spherical, its walls can be made of smaller thickness than in known devices, where the working chamber has the shape of a cylinder. In addition, the walls of the main chamber can also be made thinner, since the pressure in it is about half the maximum working value. With regard to improving the working conditions of the seals, the seal installed in the bottom of the cylinder is exposed to the pressure of the main chamber, which does not exceed half the maximum working value, and the seal separating the main and secondary chambers works on the pressure drop between the main and additional chambers, which is approximately half the maximum operating value. In this case, the implementation of the seal in the form of rings having a conical surface on one side and a flat base on the other, adjoining two washers in contact with the base of another ring resting on the conical surface of the mating part, eliminates the possibility of overflow of the working fluid from one chamber into another and from the main chamber to the atmosphere due to the fact that at high values of the working pressure during the interaction of the conical sealing surfaces with the mating surfaces of the parts mating with them additional compression of the seal to the sealing surfaces occurs.

На фиг. 1 показан общий вид поглощающего аппарата в разрезе; на фиг. 2 - конструкция уплотнения. In FIG. 1 shows a perspective view of an absorbing apparatus; in FIG. 2 - seal design.

Поглощающий аппарат содержит цилиндр 1 (фиг. 1), установленный в цилиндре 1 поршень 2, выполненный заодно со штоком 3. Цилиндр 1 имеет две камеры
основную 4 и дополнительную 5. Внутренняя поверхность дополнительной камеры выполнена сферической. В донышке 6 цилиндра 1 основной камеры 4 установлены уплотнения 7, зафиксированные стопорным кольцом 8. Уплотнения 7 и стопорное кольцо 8 крепятся к донышку 6 винтами 9. В донышке 6 цилиндра 1 установлен один конец штока 3, а другой конец его установлен в гайке 10, поджимающей уплотнения 11. Гайка контрится фиксатором 12 и винтом 13. Донышко 6 удерживается в цилиндре 1 с помощью кольца 14.The absorbing apparatus comprises a cylinder 1 (Fig. 1), a piston 2 installed in the cylinder 1, made integral with the rod 3. The cylinder 1 has two chambers
the main 4 and additional 5. The inner surface of the additional chamber is made spherical. In the bottom 6 of the cylinder 1 of the main chamber 4, seals 7 are installed, fixed by the locking ring 8. The seals 7 and the locking ring 8 are attached to the bottom 6 with screws 9. One end of the rod 3 is installed in the bottom 6 of the cylinder 1, and the other end is installed in the nut 10, the compression seal 11. The nut is locked by the latch 12 and the screw 13. The bottom 6 is held in the cylinder 1 using the ring 14.

Кроме того, уплотнения 7 и 11 имеют аналогичную конструкцию и содержат кольцо 15 (фиг. 2), коническая поверхность которого контактирует с конической поверхностью канавки, выполненной в донышке 6 цилиндра 1 (фиг. 1), а плоское основание его опирается на набор шайб 16 (фиг. 2), на который с другой стороны опирается кольцо 17, сопряженное по конической поверхности с кольцом 18, опирающимся плоским основанием на стопорное кольцо 8. In addition, the seals 7 and 11 have a similar design and contain a ring 15 (Fig. 2), the conical surface of which is in contact with the conical surface of the groove made in the bottom 6 of the cylinder 1 (Fig. 1), and its flat base rests on a set of washers 16 (Fig. 2), on which, on the other hand, a ring 17 is supported, mating along a conical surface with a ring 18, which is supported by a flat base on a snap ring 8.

Перед началом работы поглощающий аппарат заполняют вязкоупругим рабочим телом, устанавливают поршень 2 (фиг. 1) и фиксируют его в заданном положении с помощью стопорного кольца 13, обеспечивая расчетное начальное усилие затяжки поглощающего аппарата. При этом шток 3 находится в крайнем положении и упирается поршнем 2 в донышко 6 цилиндра 1. Before starting work, the absorbing apparatus is filled with a viscoelastic working fluid, the piston 2 is installed (Fig. 1) and fixed in a predetermined position using the locking ring 13, providing the calculated initial tightening force of the absorbing apparatus. In this case, the rod 3 is in the extreme position and abuts against the bottom 6 of the cylinder 1 by the piston 2.

При обжатии поглощающего аппарата шток 3 перемещается, и давление в дополнительной камере 5 возрастает за счет сокращения ее объема, в основной камере 4 давление также возрастает, так как диаметр перемещающегося в ней штока больше диаметра штока, перемещающегося в дополнительной камере. When compressing the absorbing apparatus, the rod 3 moves, and the pressure in the additional chamber 5 increases due to a reduction in its volume, in the main chamber 4, the pressure also increases, since the diameter of the rod moving in it is larger than the diameter of the rod moving in the additional chamber.

В случае быстрого перемещения поршня 2 в основной камере между полостями возникает перепад давлений, величина которого зависит от площади кольцевой щели, образованной внутренней поверхностью цилиндра 1 и наружной поверхностью поршня 2. В дополнительной камере 5 при этом происходит только сжатие рабочего тела без его дросселирования, максимальное рабочее давление в ней примерно в два раза выше, чем в основной камере 4. А так как внутренняя поверхность этой камеры выполнена сферической, то стенки ее могут быть выполнены меньшей толщины, чем в том случае, если бы внутренняя поверхность ее была цилиндрической. При этом уплотнения 11 подвергаются воздействию перепада давлений между основной 4 и дополнительной камерами, величина которого примерно в два раза меньше, чем давление в дополнительной камере 5, а уплотнение 7 подвергается воздействию давления, возникающего в основной камере 4, которое составляет примерно половину максимального рабочего давления. При этом происходит взаимодействие конических поверхностей колец 15 и 17 с сопрягаемыми деталями, в результате чего возникает дополнительное усилие, которое поджимает кольца к уплотняемой поверхности цилиндра 1. In the case of rapid movement of the piston 2 in the main chamber between the cavities, a pressure differential occurs, the magnitude of which depends on the area of the annular gap formed by the inner surface of the cylinder 1 and the outer surface of the piston 2. In this case, only the working fluid is compressed without throttling, the maximum the working pressure in it is about two times higher than in the main chamber 4. And since the inner surface of this chamber is made spherical, its walls can be made thinner than if to the inner surface of it was cylindrical. In this case, the seals 11 are exposed to a pressure differential between the main 4 and the secondary chambers, the magnitude of which is approximately two times less than the pressure in the secondary chamber 5, and the seal 7 is subjected to the pressure generated in the main chamber 4, which is approximately half the maximum working pressure . In this case, the conical surfaces of the rings 15 and 17 interact with the mating parts, resulting in an additional force that compresses the rings to the sealing surface of the cylinder 1.

Таким образом, при обеспечении максимального рабочего давления обеспечена возможность уменьшения толщины стенок цилиндра и улучшены условия работы уплотнений. Thus, while ensuring maximum working pressure, it is possible to reduce the wall thickness of the cylinder and the operating conditions of the seals are improved.

Claims

An absorption device comprising a cylinder made with two interconnected cavities, in one of which a cylinder bottom is installed, and with the possibility of a working fluid flowing over the piston, the piston rod of which is double-sided, the first seal being installed between the surface of one of the cavities and the bottom, and one the side of the rod, made of a larger diameter than the other, is located at the bottom of the cylinder and is surrounded by a second seal, characterized in that one of the cavities of the cylinder is cylindrical, and the other is spherical, and the bottom is located in a cylindrical cavity, between which a spherical cavity contains a nut with a third seal covering the other side of the rod, while all seals are made equally in the form of two rings, each of which has a conical surface on one side and the other on the other flat, to which two washers adjoin, and the conical surfaces of the rings interact with similar surfaces of the mating parts.