RU2484329C2

RU2484329C2 - Hydraulic damper

Info

Publication number: RU2484329C2
Application number: RU2011109349/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба; Андрей Леонидович Прохоренко
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-06-10
Also published as: RU2011109349A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: damper comprises cylinder with hydraulic chamber an piston arranged therein. Bypass holes are stopped by check valves with moving shutoff member. Check valves are equipped with lift limiters made up of bimetal plates. Every said plate has layer facing said moving shutoff member with thermal expansion factor lower than that of bimetal plate opposite layer. Lift limiter features scroll-like shape.

EFFECT: expanded range of operating temperatures.

7 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортных машин и может быть использовано в подвесках транспортных устройств (автомобилей, тракторов, тележек и т.д.), которые работают при больших перепадах температур, и особенно в зимних условиях с низкими температурами окружающей среды.The invention relates to the field of transport vehicles and can be used in the suspension of transport devices (cars, tractors, trolleys, etc.) that operate at large temperature differences, and especially in winter conditions with low ambient temperatures.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр с гидравлической полостью, установленный в нем поршень и перепускные отверстия, перекрытые обратными клапанами, имеющими подвижный запорный орган (см. А.С. СССР №746142, М. Кл. F16F 5/00, опубл. 7.07.1980).A hydraulic shock absorber is known, comprising a cylinder with a hydraulic cavity, a piston installed in it, and bypass openings blocked by check valves having a movable shut-off element (see AS USSR No. 746142, M. Cl. F16F 5/00, publ. 7.07. 1980).

Недостатком этой конструкции является ее низкая работоспособность при работе в зимних условиях, когда жидкость, заполняющая гидравлическую полость, при низких температурах имеет высокую вязкость, в связи с чем, при трогании транспортной машины с места после длительной стоянки перепускные отверстия, выполняющие функции дросселей, имеют слишком большое гидравлическое сопротивление, и амортизатор длительное время, пока жидкость не разогреется от трения, оказывается практически неработоспособным. Кроме того, в связи с излишне большим гидравлическим сопротивлением перепускных отверстий, в гидравлической полости амортизатора во время колебаний транспортного средства возникает излишне большой перепад давления на поршне, приводящий к катастрофическому износу и разрушению уплотнительных элементов амортизатора, разрушению его корпусных элементов и быстрому выходу его из строя, т.е. к снижению работоспособности и ресурса работы амортизатора.The disadvantage of this design is its low efficiency when working in winter conditions, when the fluid filling the hydraulic cavity has a high viscosity at low temperatures, and therefore, when starting the transport vehicle from a place after a long stop, the bypass openings acting as chokes have too high hydraulic resistance, and the shock absorber for a long time, until the liquid warms up from friction, is practically inoperative. In addition, due to the excessively large hydraulic resistance of the bypass holes, an excessively large pressure drop across the piston arises in the hydraulic cavity of the shock absorber during vehicle vibrations, resulting in catastrophic wear and destruction of the shock absorber sealing elements, destruction of its body elements and its quick failure. , i.e. to reduce the health and life of the shock absorber.

Известен также гидравлический амортизатор, содержащий цилиндр с гидравлической полостью, установленный в нем поршень и перепускные отверстия, перекрытые обратными клапанами, имеющими подвижный запорный орган, причем, по крайней мере, часть обратных клапанов снабжена ограничителями подъема, выполненными в виде биметаллических пластин (см. патент России №2287730, МПК F16F 9/34, опубл. 20.11.2006, бюл. №32).A hydraulic shock absorber is also known, comprising a cylinder with a hydraulic cavity, a piston installed in it, and bypass openings blocked by check valves having a movable shut-off element, and at least part of the check valves is equipped with lift limiters made in the form of bimetallic plates (see patent Russia No. 2287730, IPC F16F 9/34, published on November 20, 2006, Bulletin No. 32).

Однако в этой конструкции задача повышения работоспособности и ресурса работы амортизатора в зимних условиях решена лишь частично, т.к. в реальной конструкции амортизатора невозможно разместить биметаллические пластины вдоль радиуса цилиндра амортизатора достаточной длины, чтобы они могли обеспечить работоспособность конструкции во всем диапазоне температур, характерных для большинства северных территорий.However, in this design the task of increasing the working capacity and life of the shock absorber in winter conditions is only partially solved, because in the actual design of the shock absorber, it is impossible to place bimetallic plates along the radius of the shock absorber cylinder of sufficient length so that they can ensure the operability of the structure in the entire temperature range characteristic of most northern territories.

Задачей изобретения является расширение диапазона рабочих температур работы гидравлического амортизатора.The objective of the invention is to expand the range of operating temperatures of the hydraulic shock absorber.

Указанная задача решается тем, что в известной конструкции амортизатора биметаллические пластины выполнены в форме спирали.This problem is solved by the fact that in the known design of the shock absorber, the bimetal plates are made in the form of a spiral.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На рис.1 схематично показано сечение гидравлического амортизатора при отсутствии действия на него нагрузки.Fig. 1 schematically shows a section of a hydraulic shock absorber in the absence of a load on it.

На рис.2 показан схематично увеличенный фрагмент гидравлического амортизатора в зоне его поршня с ограничителем запорного элемента, имеющего форму, соответствующую низкой температуре гидравлической жидкости амортизатора. Fig. 2 shows a schematically enlarged fragment of a hydraulic shock absorber in the area of its piston with a stop element stopper having a shape corresponding to the low temperature of the shock absorber hydraulic fluid.

На рис.3 показан этот же фрагмент амортизатора при нормальной температуре гидравлической жидкости.Fig. 3 shows the same fragment of the shock absorber at normal temperature of the hydraulic fluid.

На рис.4 схематично показано сечение гидравлического амортизатора при действии на него сжимающей нагрузки (ход сжатия), а на рис.5 - при действии растягивающей нагрузки (ход отдачи), на обоих рисунках положение ограничителей запорных элементов соответствует низкой температуре гидравлической жидкости.Fig. 4 schematically shows the cross section of a hydraulic shock absorber under the action of a compressive load (compression stroke), and Fig. 5 - under the action of a tensile load (recoil stroke), in both figures, the position of the stop elements of the locking elements corresponds to a low temperature of the hydraulic fluid.

На рис.6 показано поперечное сечение амортизатора выше поршня, а на рис.7 - поперечное сечение амортизатора ниже поршня.Figure 6 shows the cross section of the shock absorber above the piston, and Figure 7 shows the cross section of the shock absorber below the piston.

Амортизатор состоит (рис.1) из верхнего крепления 1, соединенного с защитным кожухом 2 и штоком 3, входящим в корпус 4. Пружина 5 прижимает клапан 6 к цилиндру 7, имеющему гидравлический резервуар 8. Клапан 6 служит для перелива избытка жидкости из резервуара 8. Ограничитель подъема 9 установлен над гибкой пластиной клапана 10, перекрывающей перепускное отверстие 11. Дроссельное перепускное отверстие 12 перекрыто подпружиненным клапаном 13 и расположено в поршне 14. Поршень 14 делит резервуар 8 на надпоршневое и подпоршневое пространство. Ограничитель подъема 15 расположен над гибкой пластиной клапана 16, выполненной в виде плоской тарелки с центральным отверстием, перекрывающей перепускные отверстия 17. Клапан 18, поджатый пружиной 19, отсекает гидравлический резервуар 8 от нижней полости 20, соединенной с цилиндрической полостью 21. Ограничитель 9 (рис.2 и 3) выполнен в виде биметаллической пластины, выполненной в вде спирали (см. рис.6), имеющей нижнюю пластину 22, обращенную в сторону пластины клапана 10, изготовленную из материала с низким коэффициентом линейного расширения α, например из нержавеющей стали - α=(10-12)·10^-6мм/мм·К, и верхнюю 23, выполненную из материала с высоким α, например из дюралюминия - α=(22-24)·10^-6мм/мм·К. Аналогично устроен и ограничитель подъема 15. Поршень 14 снабжен уплотнительными кольцами 24 (рис.2 и 3).The shock absorber consists (Fig. 1) of the upper mount 1, connected to the protective casing 2 and the stem 3, which enters the housing 4. The spring 5 presses the valve 6 against the cylinder 7 having a hydraulic reservoir 8. The valve 6 is used to transfer excess fluid from the reservoir 8 The lift limiter 9 is installed above the flexible plate of the valve 10, blocking the bypass hole 11. The throttle bypass hole 12 is closed by a spring-loaded valve 13 and is located in the piston 14. The piston 14 divides the tank 8 into the over-piston and under-piston space. The lift limiter 15 is located above the flexible plate of the valve 16, made in the form of a flat plate with a central hole overlapping the bypass holes 17. The valve 18, pressed by the spring 19, cuts off the hydraulic reservoir 8 from the lower cavity 20 connected to the cylindrical cavity 21. The limiter 9 (Fig. .2 and 3) is made in the form of a bimetallic plate made in a spiral (see Fig. 6), having a lower plate 22 facing the valve plate 10, made of a material with a low coefficient of linear expansion α, e.g. stainless steel imer - α = (10-12) · 10 ^-6 mm / mm · K, and the upper 23 made of a material with high α, for example, from duralumin - α = (22-24) · 10 ^-6 mm / mm · K. Lift stop 15 is similarly arranged. Piston 14 is provided with o-rings 24 (Fig. 2 and 3).

Амортизатор работает следующим образом (рис.2-5).The shock absorber works as follows (Fig. 2-5).

При действии нагрузки сверху вниз (ход сжатия, рис.4, направление нагрузки показано стрелкой С) его поршень 14 движется вниз, давление в подпоршневом пространстве повышается, что приводит к поднятию пластины 10 и открытию клапана 18. Величина поднятия пластины 10 ограничена ограничителем подъема 9, положение которого зависит от его температуры, которая практически равна температуре окружающей его жидкости. На рис.2 показано положение ограничителя подъема при низкой температуре, т.е. в момент трогания автотранспортного средства при низкой температуре окружающей среды. Возможная величина поднятия пластины велика и обозначена на рис.2 буквой a. На ходе сжатия жидкость из подпоршневого пространства перетекает в надпоршневое пространство через перепускные отверстия 11 и через клапан 18 - в цилиндрическую полость 21. При движении жидкости через перепускное отверстие 11 и проходное сечение клапана 18 происходят потери энергии на трение, работа которого превращается в теплоту и затем частично отводится в окружающую среду через стенки корпуса 4, а частично идет на нагрев жидкости.Under the action of the load from top to bottom (compression stroke, Fig. 4, the direction of the load is indicated by arrow C), its piston 14 moves down, the pressure in the sub-piston space rises, which leads to the raising of the plate 10 and the opening of the valve 18. The magnitude of the raising of the plate 10 is limited by the lift limiter 9 whose position depends on its temperature, which is almost equal to the temperature of the surrounding fluid. Fig. 2 shows the position of the lift limiter at low temperature, i.e. at the moment of starting the vehicle at a low ambient temperature. The possible height of the plate is large and is indicated in Fig. 2 by the letter a . During compression, the fluid from the sub-piston space flows into the supra-piston space through the bypass holes 11 and through the valve 18 into the cylindrical cavity 21. When the fluid moves through the bypass hole 11 and the bore of the valve 18, friction energy is lost, the work of which turns into heat and then partially discharged into the environment through the walls of the housing 4, and partially goes to heat the liquid.

При растяжении амортизатора (ход отдачи, рис.5, направление действия усилия показано стрелкой Д) в подпоршневом пространстве создается разрежение, давление в нем падает, что приводит к опусканию пластины 10, закрытию клапана 18, поднятию пластины 16 и открытию клапана 13. При этом жидкость совершает обратное движение с тем же эффектом преобразования энергии трения жидкости в теплоту и частичной передачи теплоты в окружающую среду.When the shock absorber is stretched (the recoil course, Fig. 5, the direction of the force is shown by arrow D), a vacuum is created in the sub-piston space, the pressure drops, which leads to lowering of the plate 10, closing of valve 18, raising of plate 16 and opening of valve 13. the liquid performs the reverse movement with the same effect of converting the energy of the friction of the liquid into heat and the partial transfer of heat to the environment.

Таким образом, при низкой температуре жидкости в амортизаторе открытие части клапанов в прямом и обратном направлении происходит набольшую величину (размер а на рис.2), а поскольку отверстия 11 и 17 имеют достаточно большое сечение, холодная и поэтому очень вязкая жидкость не встречает при прохождении через эти отверстия излишне большого сопротивления, что не приводит к излишне большому перепаду давления на уплотнении 24 поршня 14 и к угрозе разрушения тонкостенного цилиндра 7.Thus, at a low temperature of the liquid in the shock absorber, the opening of part of the valves in the forward and reverse direction occurs at a large value (size a in Fig. 2), and since the holes 11 and 17 have a sufficiently large cross section, the cold and therefore very viscous liquid does not meet when passing through through these openings of unnecessarily large resistance, which does not lead to unnecessarily large pressure drop across the seal 24 of the piston 14 and to the threat of destruction of the thin-walled cylinder 7.

По мере движения транспортного средства и работе установленного на нем амортизатора температура заполняющей амортизатор жидкости постепенно растет, ее вязкость падает. Одновременно происходит нагрев ограничителей подъема 9 и 15 и их прогиб в сторону контролируемых ими пластин - соответственно 10 и 16. При этом сопротивление перепускных отверстий 11 и 17 начинает все больше зависеть не от их проходного сечения, а от сечения щели, образуемой окружностью этих отверстий и расстоянием б (рис.3). Эта щель выполняет функцию дросселя, сопротивление которого обратно пропорционально расстоянию б. Чем выше температура жидкости, тем ниже ее вязкость, но тем меньше расстояние б и тем выше сопротивление клапанной системы «отверстие - пластина клапана - ограничитель подъема».As the vehicle moves and the shock absorber installed on it, the temperature of the liquid filling the shock absorber gradually increases, its viscosity decreases. At the same time, the lift limiters 9 and 15 are heated and they deflect towards the plates controlled by them, respectively 10 and 16. At the same time, the resistance of the bypass holes 11 and 17 begins to depend more and more not on their passage section, but on the section of the gap formed by the circumference of these holes and distance b (Fig. 3). This gap performs the function of a choke, the resistance of which is inversely proportional to the distance b. The higher the temperature of the liquid, the lower its viscosity, but the smaller the distance b and the higher the resistance of the valve system "hole - valve plate - lift limiter".

По достижении теплового равновесия амортизатора при продолжающемся движении транспортного средства, на котором он установлен, процесс изменения сопротивления протеканию жидкости через клапанные системы в амортизаторе заканчивается, и амортизатор работает в штатной ситуации.Upon reaching the thermal equilibrium of the shock absorber with continued movement of the vehicle on which it is installed, the process of changing the resistance to fluid flow through the valve systems in the shock absorber ends, and the shock absorber operates in the normal situation.

В предложенной конструкции амортизатора имеется возможность размещения биметаллических ограничителей подъема гибких пластин клапанов значительно (примерно в 2-2,5 раза) большей длины, что объясняется их спиралевидной формой. Это обеспечивает гораздо большее перемещение конца биметаллических пластин при их нагреве или охлаждении, т.к. прогиб биметаллической пластины зависит от квадрата ее длины (см. Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1990, стр.241). Таким образом, появляется возможность при одном и том же перепаде температур обеспечить существенно большую разность между положениями концов биметаллических пластин - величина (а-б), см. рис.2 и 3, и расширить температурный диапазон нормальной работы гидравлического амортизатора.In the proposed design of the shock absorber, it is possible to place bimetallic limiters for lifting the flexible valve plates of a significantly (about 2-2.5 times) longer length, which is explained by their spiral shape. This provides a much greater movement of the end of the bimetallic plates when they are heated or cooled, because the deflection of a bimetallic plate depends on the square of its length (see V. Zapletokhin. Designing of parts of mechanical devices: Handbook. - L .: Engineering, 1990, p. 241). Thus, it becomes possible for the same temperature difference to provide a significantly larger difference between the positions of the ends of the bimetallic plates - the value (a-b), see Fig. 2 and 3, and to expand the temperature range of the normal operation of the hydraulic shock absorber.

Claims

A hydraulic shock absorber comprising a cylinder with a hydraulic cavity, a piston installed therein and bypass openings blocked by non-return valves having a movable shut-off element, at least a part of the non-return valves are provided with lift limiters made in the form of bimetallic plates, each bimetallic plate has a layer facing the movable locking member with a linear expansion coefficient less than that of the opposite layer of the bimetallic plate, characterized in that granichitel lift has a spiral shape.