RU2079748C1

RU2079748C1 - Fluid-pressure shock-absorber

Info

Publication number: RU2079748C1
Application number: RU94022679/28A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Зиновьев; В.М. Анопов
Original assignee: Государственное научно-инженерное предприятие "ОКБ Вымпел"
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: shock-absorber has housing and hollow plunger that is coaxially mounted inside it. A baffle with openings and chamber is mounted inside the space of the plunger to form air and hydraulic spaces. The damping valve has needle with an axial passageway, plate at one of its ends, and a piston at the other one. The piston of the valve is positioned in the chamber of the baffle to form under-piston space coupled with the hydraulic space and above-piston space connected with the air space through the axial passageway of the needle. The plunger may be double-stage. The diameter of the plate of the valve may be greater than the diameter of the valve piston . EFFECT: improved shock-absorbing. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области защиты объектов, машин, приборов, аппаратуры и т.п. допускающих ограниченный уровень механических нагрузок от действия интенсивных ударно-вибрационных воздействий, возникающих при взрывных и др. работах и сейсмических колебаниях. Главнейшими такими устройствами являются пневмогидравлические амортизаторы с демпфирующими элементами конструкции. The invention relates to the field of protection of objects, machines, devices, equipment, etc. allowing a limited level of mechanical loads from the action of intense shock-vibration effects arising from explosive and other works and seismic vibrations. The main such devices are pneumatic-hydraulic shock absorbers with damping structural elements.

Известно устройство амортизации объектов, в корпусе амортизатора которого размещены полости с рабочей жидкостью и сжатым газом, сообщенные между собой демпфирующим и обратными клапанами [1]
Недостатком указанного устройства является низкая энергоемкость и большие габариты амортизатора вследствие органической возможности перетока рабочей жидкости через демпфирующий клапан.A device for depreciating objects is known, in the shock absorber housing of which cavities with working fluid and compressed gas are placed, communicated with damping and non-return valves [1]
The disadvantage of this device is the low energy consumption and large dimensions of the shock absorber due to the organic possibility of the flow of the working fluid through the damping valve.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий упругий элемент, коаксиально расположенные корпус, шток, плунжер, перегородку с отверстиями и дросселем, демпфирующий клапан с пружиной, тарелью и поршнем, закрепленных на противоположных концах иглы с осевым отверстием [2]
По отношению к заявленному данный амортизатор является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и принято за прототип.Known hydraulic shock absorber containing an elastic element, coaxially located body, rod, plunger, baffle with holes and a throttle, a damping valve with a spring, a plate and a piston mounted on opposite ends of the needle with an axial hole [2]
In relation to the claimed, this shock absorber is the closest in technical essence and the achieved result and is taken as a prototype.

Недостатком указанного амортизатора является сложность конструкции, выразившаяся в фактическом включении в него трех самостоятельных элементов: шток с полым плунжером рабочий элемент конструкции, отдельно вынесенный объем полость высокого давления с демпфирующим клапаном исполнительный элемент конструкции и связующий элемент конструкции канал высокого давления, связывающий полость плунжера и полость высокого давления, такое разделение элементов конструкции одновременно и увеличивает габариты амортизатора. The disadvantage of this shock absorber is the design complexity, expressed in the fact that it includes three independent elements: a rod with a hollow plunger, a working structural element, a separate external volume of the high-pressure cavity with a damping valve, an executive structural element and a connecting structural element, a high-pressure channel connecting the plunger cavity and the cavity high pressure, this separation of structural elements at the same time increases the dimensions of the shock absorber.

Другим серьезным недостатком конструкции является размещение рабочего клапана в обойме, где дополнительный поршень одновременно выполняет функции рабочего элемента клапана и функции герметизирующей буксы амортизатора. Стояночное трение такого элемента конструкции клапана очень высоко и нестабильно. Полость низкого давления и полости высокого давления расположены таким образом, что создается дополнительное нестабильное сопротивление перемещению иглы с тарелью за счет трения в уплотнении и разницы давления в этих полостях. В целом такое конструктивное выполнение делает низкой стабильности в работе и невысокой надежности. Another serious drawback of the design is the placement of the operating valve in the cage, where the additional piston simultaneously performs the functions of the valve operating element and the functions of the shock absorber box. The parking friction of such a valve structural member is very high and unstable. The low-pressure cavity and the high-pressure cavity are arranged in such a way that creates additional unstable resistance to the movement of the needle with the plate due to friction in the seal and the pressure difference in these cavities. In general, such a design makes low stability and low reliability.

Настоящее изобретение устраняет указанные недостатки, повышает энергоемкость амортизатора, уменьшает его габариты, упрощает конструкцию, повышает стабильность работы и надежность. The present invention eliminates these disadvantages, increases the energy consumption of the shock absorber, reduces its dimensions, simplifies the design, increases stability and reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневмогидравлическом амортизаторе, содержащем корпус, коаксиально установленный в нем полый плунжер, перегородку с отверстиями, демпфирующий клапан в виде иглы с осевым каналом, тарели, установленной на одном конце иглы с возможностью перекрытия отверстия перегородки, и поршня, закрепленного на другом конце иглы, перегородка установлена в полости плунжера с образованием пневматической и гидравлической полостей и имеет камеру для размещения в ней поршня демпфирующего клапана, делящего последнюю на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал иглы с пневматической полостью. Плунжер может быть выполнен двухступенчатым. Тарель клапана может быть выполнена большего диаметра, чем поршень клапана. The specified technical result is achieved by the fact that in a pneumatic-hydraulic shock absorber comprising a housing, a hollow plunger coaxially mounted therein, a baffle with holes, a damping valve in the form of a needle with an axial channel, a plate mounted on one end of the needle with the possibility of blocking the baffle hole, and a piston, mounted on the other end of the needle, the septum is installed in the cavity of the plunger with the formation of pneumatic and hydraulic cavities and has a chamber for accommodating the piston of the damping valve in it, dividing the latter on the supra-piston cavity in communication with the hydraulic cavity and the sub-piston cavity in communication through the axial channel of the needle with the pneumatic cavity. The plunger can be made in two stages. The valve disc can be made larger than the valve piston.

Изложенная сущность приведена на чертеже фиг. 1 показан общий вид амортизатора, на фиг. 2 показан выносной элемент 1. The stated essence is given in the drawing of FIG. 1 shows a general view of the shock absorber; FIG. 2 shows a remote element 1.

Амортизатор содержит коаксиально расположенные корпус 1, шток 2 с упором "г", полый плунжер 3 с упором "д", перегородку 4 с отверстиями 5, демпфирующий клапан 6 в виде иглы 7 с осевым каналом 8, тарели 9, установленной на одном конце иглы 7 с возможностью перекрытия отверстия 5 перегородки 4, и поршня 10, закрепленного на другом конце иглы 7. Перегородка 4 установлена в полости плунжера 3 с образованием пневматической "а" с сжатым газом и гидравлической "б" полостей с рабочей гидросмесью и имеет камеру 11 для размещения в ней поршня 10 демпфирующего клапана 6, который делит камеру 11 на надпоршневую полость, сообщенную с гидравлической "б" полостью, и подпоршневую полость, сообщенную через осевой канал 8 с пневматической "а" полостью. Полый плунжер 3 может быть выполнен двухступенчатым. Тарель 9 клапана 6 может быть выполнена большего диаметра, чем поршень 10 клапана. Поршень 10 клапана подпружинен пружиной 12. Полости "а" и "б" сообщены между собой через демпфирующий клапан 6. The shock absorber contains a coaxial housing 1, a rod 2 with an emphasis "g", a hollow plunger 3 with an emphasis "d", a partition 4 with holes 5, a damping valve 6 in the form of a needle 7 with an axial channel 8, a plate 9 mounted on one end of the needle 7 with the possibility of overlapping the holes 5 of the partition 4, and the piston 10, mounted on the other end of the needle 7. The partition 4 is installed in the cavity of the plunger 3 with the formation of pneumatic "a" with compressed gas and hydraulic "b" cavities with a working hydraulic mixture and has a chamber 11 for the placement of the piston 10 of the damping valve 6, which divides the chamber 11 into a supra-piston cavity in communication with a hydraulic “b” cavity and a sub-piston cavity communicated through an axial channel 8 with a pneumatic “a” cavity. The hollow plunger 3 can be performed in two stages. The valve plate 9 of the valve 6 can be made larger than the valve piston 10. The piston 10 of the valve is spring-loaded with a spring 12. The cavities "a" and "b" are interconnected via a damping valve 6.

Под действием давления сжатого газа в полости "а" шток 2 выдвинут из полого плунжера 3, а полый плунжер 3 вдвинут в корпус 1 за счет своей двухступенчатой конструкции, в которой диаметры D₁ > D₂, где разность площадей этих диаметров (при наличии давления в полости "а")

-определяет усилие по плунжеру 3, а при получении разных усилий по штоку 2 и плунжеру 3 выполняется условие:

,
где

площадь диаметра D₁;

площадь диаметра D₂;

площадь диаметра D₃;
В своем первоначальном положении шток 2 удерживается от перемещения упором "г", а плунжер 3 упором "д".Under the pressure of the compressed gas in the cavity “a”, the rod 2 is extended from the hollow plunger 3, and the hollow plunger 3 is pushed into the housing 1 due to its two-stage design, in which the diameters D ₁ > D ₂ , where the difference in the area of these diameters (in the presence of pressure in the cavity "a")

-determines the force on the plunger 3, and when receiving different forces on the rod 2 and plunger 3, the condition is met:

,
Where

diameter area D ₁ ;

diameter area D ₂ ;

diameter area D ₃ ;
In its original position, the rod 2 is held back by the stop “g”, and the plunger 3 by the stop “d”.

Под действием повышенного давления гидросмеси в полости "б" возбужденного динамическим перемещения штока 2 или плунжера 3 поршень 10 с иглой 7 и тарелью 9 имеет возможность осевого перемещения относительно дроссельного отверстия 5. Тарель 9 выполнена большего диаметра, чем поршень 10. Under the action of increased pressure of the slurry in the cavity “b” of the dynamically displaced rod 2 or plunger 3, the piston 10 with the needle 7 and the plate 9 has the possibility of axial movement relative to the throttle hole 5. The plate 9 is made of a larger diameter than the piston 10.

Амортизатор работает следующим образом. The shock absorber works as follows.

При движении штока 2 внутрь полости "б" рабочая гидросмесь поступает в камеру 11 и вытесняется в полость "а" через кольцевой зазор, образующийся между тарелью 9 и отверстием 5. When the rod 2 moves into the cavity "b", the working hydraulic mixture enters the chamber 11 and is forced into the cavity "a" through the annular gap formed between the plate 9 and the hole 5.

При выдвижении плунжера 3 из корпуса 1 за счет двухступенчатости плунжера 3 гидросмесь из полости "б" вытесняется в полость "а" аналогично предыдущему. When extending the plunger 3 from the housing 1 due to the two-stage plunger 3, the hydraulic mixture from the cavity "b" is forced into the cavity "a" similar to the previous one.

Расчетные усилия по штоку 2 и плунжеру 3 обеспечиваются усилием затяжки пружины 12 и величиной площади зазора между тарелью 9 и отверстием 5, образующегося при обжатии пружины 12 для свободного перетока гидросмеси из полости "б" в полость "а" и практически не зависят от малой жесткости пружины 12. The calculated forces on the rod 2 and plunger 3 are provided by the tightening force of the spring 12 and the size of the gap between the plate 9 and the hole 5, which is formed during compression of the spring 12 for free flow of the hydraulic mixture from the cavity "b" into the cavity "a" and practically do not depend on low stiffness springs 12.

В предложенной конструкции используется пружина 12, замкнутая только на величину некомпенсированной площади тарели 9, равной разности площадей тарели 9 и поршня 10, на которые одновременно воздействует динамическое давление гидросмеси. Это позволяет использовать малогабаритную пружину 12 с пологой характеристикой и в то же время обеспечить свободный переток гидросмеси при расчетной величине площади зазора в отверстии 5 с тарелью 9, что позволяет иметь оптимальное динамическое давление в полости амортизатора при его работе. The proposed design uses a spring 12, closed only by the value of the uncompensated area of the plate 9, equal to the difference between the areas of the plate 9 and the piston 10, which are simultaneously affected by the dynamic pressure of the hydraulic mixture. This allows you to use a small spring 12 with a gentle characteristic and at the same time provide free flow of the slurry with the estimated size of the gap in the hole 5 with the plate 9, which allows you to have the optimal dynamic pressure in the cavity of the shock absorber during its operation.

Установка поршня 10 с поршневым уплотнением улучшает стабильность работы клапана 6. The installation of a piston 10 with a piston seal improves the stability of the valve 6.

Применение предложенного амортизатора позволяет упростить конструкцию за счет объединения полостей плунжера и высокого давления, исключения соединительной полости, плавающего поршня. Установка клапана в перегородке исключило одно подвижное наружное уплотнение, выполнение клапан с компенсированной площадью позволило уменьшить габариты, улучшить эксплуатационные и рабочие характеристики, повысить надежность и увеличить энергоемкость амортизатора на 20-25%
Применение двухступенчатого плунжера позволяет иметь одинаковые двухсторонние динамические характеристики амортизатора как при обжатии штока, так и при его выдвижении.The use of the proposed shock absorber allows to simplify the design by combining the cavities of the plunger and high pressure, eliminating the connecting cavity, the floating piston. The installation of the valve in the partition eliminated one movable outer seal, the implementation of the valve with a compensated area allowed to reduce dimensions, improve operational and performance, increase reliability and increase the energy consumption of the shock absorber by 20-25%
The use of a two-stage plunger allows you to have the same bilateral dynamic characteristics of the shock absorber both during compression of the rod, and when it is extended.

Claims

1. A pneumatic-hydraulic shock absorber comprising a housing, a hollow plunger coaxially mounted therein, a baffle with holes, a damping valve in the form of a needle with an axial channel, a plate mounted on one end of the needle with the possibility of overlapping the bore holes, and a piston mounted on the other end of the needle, characterized in that the baffle is installed in the cavity of the plunger with the formation of pneumatic and hydraulic cavities and has a chamber for accommodating a piston of a damping valve in it, dividing the latter by a supra-piston lethargy, communicating with the hydraulic cavity and subpiston chamber, messages through the axial channel of the needle with the pneumatic cavity.

2. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the plunger is made in two stages.

3. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the valve disc is made of a larger diameter than the valve piston.