RU2234013C2

RU2234013C2 - Hydraulic damper

Info

Publication number: RU2234013C2
Application number: RU2002130490/11A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Сливинский (RU); Е.В. Сливинский; С.Ю. Радин (RU); С.Ю. Радин; М.А. Игнатьев (RU); М.А. Игнатьев
Original assignee: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-08-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: hydraulic damper has working cylinder provided with piston and rod. The piston is made of two semi-cylinders. One of the semi-cylinders is spring-loaded with respect to the rod. The piston controls the fluid flow from one of its passage due to its movement. The one end of the piston has parts with horizontal passages and ribs made on different semi-cylinders.

EFFECT: enhanced damping capability.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях различной транспортной техники.The invention relates to the field of engineering and can be used in the construction of various transport equipment.

Известен гидравлический демпфер, показанный и описанный в книге Дербаремдикера А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. - М.: Машиностроение, 1969, с.8, рис.4). Такой амортизатор состоит из резервуара, в котором подвижно в вертикальной плоскости размещен шток с поршнем. Сам поршень снабжен рядом деталей, в том числе пружинами и клапанами, которые при работе амортизатора подвержены значительным нагрузкам при давлениях от 15 до 30 МПа, что существенно сказывается на их надежности и прочности. В то же время не все детали амортизатора участвуют в рассеянии энергии при его прямом и обратном ходе, а сложность его конструкции повышает стоимость, что в практике изготовления и эксплуатации экономически неэффективно.The known hydraulic damper shown and described in the book of Derbaremdecker A.D. Hydraulic shock absorbers for cars. - M.: Mechanical Engineering, 1969, p. 8, Fig. 4). Such a shock absorber consists of a reservoir in which a rod with a piston is movably placed in a vertical plane. The piston itself is equipped with a number of parts, including springs and valves, which, when the shock absorber is operated, are subject to significant loads at pressures of 15 to 30 MPa, which significantly affects their reliability and strength. At the same time, not all parts of the shock absorber are involved in energy dissipation during its forward and reverse travel, and the complexity of its design increases the cost, which is economically inefficient in the practice of manufacturing and operation.

Известен также гидравлический демпфер по а.с. СССР №1084508 от 8.12.1983 г. Такой демпфер в сравнении с предыдущим имеет более простую конструкцию и его шток поглощает часть энергии, которая возникает из-за углового поворота поршня при его рабочем ходе. Существенным недостатком этого демпфера является то, что гасится только лишь узкий спектр нагрузок по своей абсолютной величине, который ограничен постоянным нерегулируемым размером сечений каналов, и, следовательно, широкий диапазон динамических нагрузок, создаваемых резким изменением скорости перемещения штока при движении транспортного средства, не может быть демпфирован.Also known hydraulic damper for AS USSR No. 1084508 of 12/8/1983. Such a damper, in comparison with the previous one, has a simpler design and its rod absorbs some of the energy that arises due to the angular rotation of the piston during its working stroke. A significant drawback of this damper is that only a narrow range of loads in its absolute value is extinguished, which is limited by a constant unregulated size of the channel cross sections, and, therefore, a wide range of dynamic loads created by a sharp change in the speed of the rod when the vehicle moves cannot be damped.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности гашения колебаний транспортных средств за счет возможности демпфера автоматически приспосабливаться к резко изменяющимся динамическим нагрузкам, регулируя свою силу сопротивления в зависимости от изменения скорости движения штока.Therefore, the aim of the invention is to increase the efficiency of damping vehicle vibrations due to the ability of the damper to automatically adapt to dramatically changing dynamic loads, adjusting its resistance force depending on changes in the speed of the rod.

Поставленная цель достигается тем, что поршень состоит из двух полуцилиндров, один из которых неподвижно закреплен на штоке, а второй установлен на нем подвижно вдоль его продольной оси и подпружинен относительно него, причем, по крайней мере, пара выступов с каналами, имеющими оси горизонтальных их участков относительно друг друга разновысокими по отношению к торцевой поверхности полуцилиндров, и примыкающая к ним пара ребер, отдельно друг от друга размещены на подвижном и неподвижном полуцилиндрах и их стороны, обращенные к горизонтальным каналам выступов, имеют ступенчато повышающиеся и понижающиеся поверхности, обеспечивающие равенство зазоров по высоте между ними и осями горизонтальных участков каналов упомянутых выступов.This goal is achieved in that the piston consists of two half-cylinders, one of which is fixedly mounted on the rod, and the second is mounted on it movably along its longitudinal axis and is spring-loaded relative to it, and at least a pair of protrusions with channels having axes horizontal to them sections relative to each other of different heights with respect to the end surface of the half-cylinders, and the adjacent pair of ribs, separately from each other, are placed on the movable and fixed half-cylinders and their sides facing the horizontal independent channels protrusions are staggered raising and lowering the surface to ensure equal clearance adjustment between them and the axes of the horizontal sections of the channels of said projections.

На чертежах фиг.1 показано продольное сечение демпфера без элементов крепления его на транспортном средстве; на фиг.2 - его разрез по А-А; на фиг.3 и 4 - части сечений, выполненных по поршню по В-В и С-С.In the drawings, Fig. 1 shows a longitudinal section of a damper without its fastening elements on a vehicle; figure 2 is a section along aa; figure 3 and 4 are parts of sections made along the piston in BB and CC.

Гидравлический демпфер состоит из резервуара 1, внутри которого расположены полуцилиндры 2 и 3, образующие собой поршень. Полуцилиндр 2 при помощи шпонки 4 жестко закреплен на штоке 5, а полуцилиндр 3 расположен на штоке 5 подвижно при помощи скользящей шпонки 6. На штоке 5 выполнен упор 7 и между ним и полуцилиндрами 2 и 3 размещена пружина сжатия 8. На верхних торцевых поверхностях полуцилиндров 2 и 3 расположены выступы 9, снабженные вертикальными 10 и горизонтальными 11 каналами, и ребра 12, причем два ребра 12, установленных на границе контакта двух полуцилиндров 2 и 3, имеют ступенчатую поверхность 13, а два других - плоские поверхности. В то же время горизонтальные каналы 11 выступов 9, расположенных у границы соприкосновения полуцилиндров 2 и 3, смещены в вертикальной плоскости относительно друг друга и имеют разноудаленные свои оси от торцевых поверхностей полуцилиндров 2 и 3, а у двух других выступов 9 горизонтальные оси каналов 11 находятся на одной линии. Резервуар 1 заполнен рабочей жидкостью 14. Работает гидравлический демпфер следующим образом. В случае воздействия динамической нагрузки на колесо транспортного средства (не показаны), резервуар 1 перемещается по стрелке D (фиг.1) и находящаяся в нем рабочая жидкость 14 поступает по стрелкам Е в вертикальные каналы 10, а затем и в горизонтальные каналы 11. Истекая из последних, рабочая жидкость 14 взаимодействует с ребрами 12, создавая тем самым угловой поворот совместно двух полуцилиндров 2 и 3 относительно вертикальной оси штока 5, а так как последние с помощью шпонок 4 и 6 соединены со штоком 5, то и он упруго закручивается создаваемым моментом М_кр, демпфируя таким образом такое силовое воздействие. Как только действие нагрузки по стрелке D прекратится, то шток 5 возвращается под действием сил упругости в первоначальное положение совместно с полуцилиндрами 2 и 3 и рабочая жидкость 14 при обратном ходе резервуара протекает в направлении, обратном стрелкам Е. Если же действие динамической нагрузки происходит со значительной скоростью и ее величина также значительно превышает заранее запроектированную среднестатистическую величину, то так же, как и в первом случае рабочая жидкость 14 протекает по стрелкам Е, но и одновременно по стрелке G перемещает полуцилиндр 3, который сжимает пружину сжатия 8 и совместно с самим собой перемещает с одной стороны выступ 9 по стрелке G (фиг.3) относительно ребра 12 полуцилиндра 2 и его же ребра 12 в том же направлении относительно выступа 9, установленного также на полуцилиндре 2 (фиг.4). А так как ребра 12 имеют ступенчатую поверхность, то зазор между выступами 9 и ребрами 12 резко сокращается, что создает сопротивление истечению рабочей жидкости 14 из горизонтальных каналов 11, а следовательно, увеличивает крутящий момент на штоке 5, который, закручиваясь на еще больший угол, демпфирует и такие нагрузки. После исчезновения нагрузки под действием пружины 8 полуцилиндр 3 возвращается в исходное положение как это показано на фиг.1. В дальнейшем процесс повторяется с разной интенсивностью закрутки штока 5 относительно своей продольной оси. Следовательно, полуцилиндр 3 выполняет роль автомата, который не реагирует на незначительные скорости перемещения резервуара 1 по стрелке G за счет подбора соответствующей жесткости пружины 8, но как только скорость резервуара 1 по стрелке G возрастет, то жесткости пружины 8 будет недостаточно, и она, упруго демпфируясь, позволяет перемещаться полуцилиндру 3, и тем самым изменять зазор между выступами 9 и ребрами 12, расположенными в зоне контакта полуцилиндров 2 и 3, что и обеспечивает создание больших сил сопротивления движению резервуара 1 относительно штока 5.The hydraulic damper consists of a reservoir 1, inside of which are located the half-cylinders 2 and 3, which form a piston. The half-cylinder 2 with the help of the key 4 is rigidly fixed on the rod 5, and the half-cylinder 3 is located on the rod 5 movably with the help of the sliding key 6. A stop 7 is made on the rod 5 and a compression spring 8 is placed between it and the half-cylinders 2 and 3. On the upper end surfaces of the half-cylinders 2 and 3, protrusions 9 are provided, provided with vertical 10 and horizontal 11 channels, and ribs 12, and two ribs 12 mounted on the contact boundary of two half cylinders 2 and 3 have a stepped surface 13, and the other two have flat surfaces. At the same time, the horizontal channels 11 of the protrusions 9, located at the contact boundary of the semicylinders 2 and 3, are displaced in a vertical plane relative to each other and have different axes from the end surfaces of the semicylinders 2 and 3, and the two other protrusions 9 have the horizontal axis of the channels 11 on the same line. The tank 1 is filled with a working fluid 14. The hydraulic damper operates as follows. In the case of dynamic loading on the vehicle wheel (not shown), the tank 1 moves along arrow D (Fig. 1) and the working fluid 14 in it flows along arrows E into the vertical channels 10, and then into the horizontal channels 11. Expiring of the latter, the working fluid 14 interacts with the ribs 12, thereby creating an angular rotation jointly of two half-cylinders 2 and 3 relative to the vertical axis of the rod 5, and since the latter are connected to the rod 5 with the help of dowels 4 and 6, it also elastically twists with the created moment ohm M _cr, thus dampening the impact of such a force. As soon as the load in the direction of arrow D stops, the rod 5 returns under the action of elastic forces to its original position together with the half-cylinders 2 and 3 and the working fluid 14 flows back in the opposite direction to the arrows E. When the tank moves backward, if the dynamic load occurs with a significant velocity and its value also significantly exceeds the pre-designed average statistical value, then, as in the first case, the working fluid 14 flows along arrows E, but also along arrow G moves the half cylinder 3, which compresses the compression spring 8 and together with itself moves the protrusion 9 along the arrow G (Fig.3) relative to the ribs 12 of the half cylinder 2 and its ribs 12 in the same direction relative to the protrusion 9, also installed on the half cylinder 2 (FIG. 4). And since the ribs 12 have a stepped surface, the gap between the protrusions 9 and the ribs 12 is sharply reduced, which creates resistance to the outflow of the working fluid 14 from the horizontal channels 11, and therefore increases the torque on the rod 5, which, twisting to an even larger angle, damps and such loads. After the disappearance of the load under the action of the spring 8, the half-cylinder 3 returns to its original position as shown in figure 1. Subsequently, the process is repeated with different intensity of twist of the rod 5 relative to its longitudinal axis. Therefore, the half-cylinder 3 acts as an automaton that does not respond to insignificant speeds of movement of the tank 1 along arrow G by selecting the appropriate spring stiffness 8, but as soon as the speed of the tank 1 along arrow G increases, the spring stiffness 8 will not be enough, and it will be elastic damping, allows the half-cylinder 3 to move, and thereby change the gap between the protrusions 9 and the ribs 12 located in the contact zone of the half-cylinders 2 and 3, which ensures the creation of large forces of resistance to the movement of the tank 1 from regarding stock 5.

Claims

A hydraulic damper comprising a working cylinder, in which a rod with a piston mounted on it is placed, at one end of which radial ribs and protrusions are made having channels bent at right angles to the axis of the piston, characterized in that the piston consists of two half cylinders, one of which fixedly mounted on the rod, and the second mounted on it movably along its longitudinal axis and spring-loaded relative to it, moreover, at least a pair of protrusions with channels having axes of horizontal parts thereof relative to each other high relative to the end surface of the half-cylinders, and a pair of ribs adjacent to them are separately located on the movable and fixed half-cylinders and their sides facing the horizontal channels of the protrusions have stepwise rising and lowering surfaces, ensuring equal clearance in height between them and the axes horizontal sections of the channels of said protrusions.