RU2501999C1

RU2501999C1 - Hydraulic shock absorber

Info

Publication number: RU2501999C1
Application number: RU2012114009/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Сливинский; Леонид Алексеевич Савин; Сергей Юрьевич Радин; Дмитрий Николаевич Климов; Елена Сергеевна Бобровская; Дмитрий Юрьевич Рыбин
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-12-20
Also published as: RU2012114009A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: hydraulic shock absorber comprises a reservoir with an operating cylinder filled with a working fluid. Inside the cylinder there is a piston installed movably with valves. The piston is rigidly fixed on the stem interconnected with the protective jacket. The working cylinder and the protective jacket are made of diamagnetic material. The protective jacket contacts with its inner circular surface with the responsive surface of the working cylinder via a row of revolution solids. In the space between rows of solids of revolutions inside the specified protective jacket there is a ring rigidly fixed, made of a permanent magnet. The ring interacts with its magnetic field via an air gap and a wall of a working cylinder with a cylindrical circular generatrix surface of a magnetoconductive piston of a shock absorber.

EFFECT: increased reliability and simplified design of hydraulic shock absorbers.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции рельсовых и безрельсовых транспортных средств.The present invention relates to the field of engineering and can be used in the construction of rail and rail vehicles.

Известен гидравлический амортизатор, широко применяемый в различных конструкциях автомобилей (см. книгу Гидравлические амортизаторы автомобилей Дербаремдикер А.Д., М.: Машиностроение 1969 г.), где на стр.8 рис.4 показан телескопический амортизатор автомобиля ЗИЛ-164. Такой амортизатор состоит из резервуара и защитного кожуха, а также рабочего цилиндра, в котором подвижно установлен поршень со штоком, имеющий ряд перепускных клапанов, пружин и других деталей. Несмотря на эффективность использования таких амортизаторов в практике последние обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что они снабжены узлом, имеющим очень важное значение, но обладающим невысокой надежностью и конструктивной сложностью. Этим узлом является уплотнительный элемент, установленный в верхней части амортизатора между его штоком, резервуаром и рабочим цилиндром. Нарушение уплотнения данного узла сопровождается утечкой рабочей жидкости и тем самым потерей его демпфирующих способностей.Known hydraulic shock absorber, widely used in various vehicle designs (see the book Hydraulic shock absorbers for cars A. Derbaremdiker, M .: Mechanical Engineering 1969), where on page 8 Fig. 4 shows the telescopic shock absorber ZIL-164. Such a shock absorber consists of a reservoir and a protective casing, as well as a working cylinder, in which a piston with a rod is movably mounted, having a number of bypass valves, springs and other details. Despite the effective use of such shock absorbers in practice, the latter have a significant drawback, namely, that they are equipped with a unit that is very important, but has low reliability and structural complexity. This unit is a sealing element installed in the upper part of the shock absorber between its rod, tank and slave cylinder. Breaking the seal of this unit is accompanied by leakage of the working fluid and thereby the loss of its damping capabilities.

Известна также конструкция гидравлического амортизатора, описанная в книге Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов вузов, обучающихся но специальности «Локомотивостроение» (А.А. Камаев и др. Под редакцией А.А. Камаева-М.: Машиностроение, 1981, 351 с, где на стр.96-96 рис.62 она и представлена.. В целом такой амортизатор (гидравлический гаситель колебаний) по конструкции аналогичен вышеописанному и поэтому недостатки их подобны.Also known is the design of a hydraulic shock absorber described in the book Design, calculation and design of locomotives. A textbook for university students enrolled in the specialty “Locomotive Engineering” (A.A. Kamaev et al. Edited by A.A. Kamaev-M.: Mechanical Engineering, 1981, 351 s, where on page 96-96 Fig. 62 she and presented .. In general, such a shock absorber (hydraulic vibration damper) is similar in design to the above and therefore their disadvantages are similar.

Поэтому, целью предлагаемого изобретения является повышение надежности, упрощение конструкции и повышение эффективности его использования.Therefore, the aim of the invention is to increase reliability, simplify the design and increase the efficiency of its use.

Поставленная цель достигается тем, что рабочий цилиндр и защитный кожух выполнены из диамагнитного материала и последний контактирует своей внутренней круговой поверхностью с ответной поверхностью рабочего цилиндра через ряд тел качения, размещенных подвижно на нем, причем в пространстве между рядами тел качения внутри упомянутого защитного кожуха жестко закреплено кольцо, выполненное из постоянного магнита, взаимодействующее своим магнитным полем через воздушный зазор и стенку рабочего цилиндра с цилиндрической круговой образующей поверхностью магнитопроводящего поршня амортизатора.The goal is achieved in that the working cylinder and the protective casing are made of diamagnetic material and the latter is in contact with its inner circular surface with the counter surface of the working cylinder through a series of rolling bodies placed movably on it, and in the space between the rows of rolling bodies inside the said protective casing is rigidly fixed a ring made of a permanent magnet interacting with its magnetic field through the air gap and the wall of the working cylinder with a cylindrical circular forming th surface magnetically piston shock absorber.

На фиг.1 показан общий вид гидравлического амортизатора в разрезе, на фиг.2 - его сечение по АА и на фиг.3 - сечение по ВВ.In Fig.1 shows a General view of the hydraulic shock absorber in section, in Fig.2 - its section along AA and in Fig.3 - section along BB.

Гидравлический амортизатор состоит из рабочего цилиндра 1, в котором размещен поршень 2 с клапанами 3 и 4 и рабочая жидкость 5. Рабочий цилиндр 1 подвижно размещен в защитном кожухе 6, снабженном телами качения 7 и магнитным кольцом 8. Рабочий цилиндр 1 имеет пробку 9 и кронштейн 10, а защитный кожух 6 - кронштейн 11.The hydraulic shock absorber consists of a working cylinder 1, in which a piston 2 with valves 3 and 4 and a working fluid 5 is placed . The working cylinder 1 is movably placed in a protective casing 6 provided with rolling bodies 7 and a magnetic ring 8. The working cylinder 1 has a plug 9 and an arm 10, and a protective casing 6 has an arm 11.

Работает гидравлический амортизатор следующим образом.The hydraulic shock absorber operates as follows.

Известно, что гидравлические амортизаторы, например, автомобилей устанавливает таким образом, чтобы защитный кожух своим кронштейном 11 был присоединен шарнирно к кузову автомобиля (на чертежах кузов не показан), а рабочий цилиндр 1 своим кронштейном 10 также шарнирно закреплен на оси колес (ось колес также не показана на чертежах). При движении автомобиля с указанным на фиг.1 гидравлическим амортизатором и его колебаниях, вызванных микро- и макропрофилем дорог, происходит два режима его работы: рабочий ход (сжатие) и отбой. Рассмотрим сначала режим сжатия гидравлического амортизатора, показанного на фиг.1. Так, под действием динамической нагрузки защитный кожух 6 переместится по стрелке С и он своими телами качения 7 начнет контактировать с рабочим цилиндром 1 в режиме их качения, при этом за счет наличия магнитного кольца 8, жестко закрепленного на защитном кожухе 6, и создаваемого им магнитного поля, в этом же направлении переместится и поршень 2. Движение поршня 2 будет происходить с некоторым сопротивлением за счет того, что рабочая жидкость 5 поступит в канал поршня 2 по стрелке Е, откроет клапаны 4 по стрелке F и будет перетекать в надпоршневую полость рабочего цилиндра 1. Следовательно, гидравлический амортизатор сдемпфирует динамическую нагрузку, приложенную к нему от кузова, действующую по стрелке С. После того как динамическая нагрузка, действующая по стрелке С, исчезнет, под действием упругих сил, вызванных деформацией рессорного подвешивания автомобиля (подвеска на чертежах также не показана), происходит режим отбоя гидравлического амортизатора. В этом случае защитый кожух 6 начинает перемещаться не по стрелке С, а в обратном направлении, что проводит к перемещению поршня 2 в этом же направлении также за счет наличия магнитного поля, создаваемого магнитным кольцом 8. При этом под действием давления рабочей жидкости 5 происходит ее ток в направлении стрелок G и открытие клапанов 3 по стрелке К, что способствует протеканию рабочей жидкости в подпоршневую полость поршня 2. Такое движение рабочей жидкости создает условия по демпфированию нагрузки, создаваемой подвеской автомобиля в режиме отбоя амортизатора. Следует отметать, что конструкция предположительного технического решения исключает наличие штока поршня 2, а возможность его поступательного движения обеспечивается за счет наличия магнитной связи между ним и магнитным кольцом 8. Сила взаимодействия между ними определяется известной зависимостью см. книгу Л.С. Косаткин, М.В. Немцов Электротехника. 4-ое, перераб. Изд., 1983 г.It is known that hydraulic shock absorbers, for example, of automobiles are installed in such a way that the protective casing with its bracket 11 is pivotally attached to the car body (the body is not shown in the drawings), and the working cylinder 1 is also pivotally mounted on the wheel axis with its bracket 10 (the axle of the wheels is also not shown in the drawings). When the car moves with the hydraulic shock absorber indicated in FIG. 1 and its vibrations caused by the micro and macro profiles of the roads, two modes of its operation occur: working stroke (compression) and rebound. Consider first the compression mode of the hydraulic shock absorber shown in figure 1. So, under the action of dynamic load, the protective casing 6 will move along arrow C and it will start to contact the working cylinder 1 with its rolling bodies 7 in the rolling mode, while due to the presence of a magnetic ring 8, rigidly fixed to the protective casing 6, and the magnetic field created by it, the piston 2 will also move in the same direction. The movement of the piston 2 will occur with some resistance due to the fact that the working fluid 5 enters the channel of the piston 2 in the direction of arrow E, opens the valves 4 in the direction of arrow F and flows into the over-piston cavity of the working cylinder 1. Therefore, the hydraulic shock absorber damps the dynamic load applied to it from the body acting in the direction of arrow C. After the dynamic load acting in the direction of arrow C disappears due to elastic forces caused by the deformation of the spring suspension of the car (the suspension is also not shown in the drawings), the hydraulic shock absorber hangs up. In this case, the protective casing 6 begins to move not in the direction of arrow C, but in the opposite direction, which leads to the movement of the piston 2 in the same direction also due to the presence of the magnetic field created by the magnetic ring 8. In this case, under the action of the pressure of the working fluid 5, it current in the direction of arrows G and opening of valves 3 in the direction of arrow K, which facilitates the flow of the working fluid into the piston cavity of the piston 2. This movement of the working fluid creates conditions for damping the load created by the vehicle’s suspension in e rebound damper. It should be noted that the design of the proposed technical solution eliminates the presence of the piston rod 2, and the possibility of its translational motion is ensured by the presence of magnetic coupling between it and the magnetic ring 8. The strength of the interaction between them is determined by a known dependence, see L.S. Kosatkin, M.V. Nemtsov Electrical Engineering. 4th, rev. Ed., 1983

где В - индукция в рабочем зазоре магнитного кольца и поршня;where B is the induction in the working gap of the magnetic ring and piston;

µ₀ - магнитная проницаемость воздушного зазора;µ₀ - magnetic permeability of the air gap;

S - площадь контактных поверхностей магнитного кольца и поршня.S is the area of the contact surfaces of the magnetic ring and the piston.

Анализируя записанную формулу видно, что на силу взаимодействия магнитного кольца 8 и поршня 2 существенное влияние оказывает величина В, которая, как известно, для постоянных магнитов не превышает 2 Тл. Однако также известно (см. газету Комсомольская правда от 19.07.02 г. статья «В японцах есть, что-то притягательное»), что в Японии созданы постоянные магниты, с 1 см² площади которых можно получить силу сцепления с металлическими материалами до 900 кг при магнитной индукции гораздо более 2 Тл. Поэтому, используя такие постоянные магниты можно создать в описанном выше гидравлическом амортизаторе значительные по величине силы сопротивления в режимах сжатия и отбоя.Analyzing the recorded formula, it can be seen that the strength of the interaction of the magnetic ring 8 and the piston 2 is significantly affected by the value B, which, as is known, for permanent magnets does not exceed 2 T. However, it is also known (see the newspaper Komsomolskaya Pravda, July 19, 02, the article “There Is Something Attractive in the Japanese”) that permanent magnets have been created in Japan, with 1 cm ² of which you can get adhesion with metal materials up to 900 kg with magnetic induction much more than 2 T. Therefore, using such permanent magnets, it is possible to create significant resistance forces in the compression and rebound modes in the hydraulic shock absorber described above.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно упрощает конструкцию демпфера и тем самым повышает его эксплуатационную надежность.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, since it simplifies the design of the damper and thereby increases its operational reliability.

Claims

The hydraulic shock absorber consists of a reservoir with a working cylinder filled with a working fluid, inside of which a piston with valves is movably mounted, rigidly mounted on a rod interconnected with a protective casing, characterized in that the working cylinder and protective casing are made of diamagnetic material and the latter contacts its inner circular surface with the reciprocal surface of the working cylinder through a series of rolling bodies placed movably on it, and in the space between the rows of rolling bodies inside mentioned of the protective casing, a ring made of a permanent magnet is rigidly fixed, interacting with its magnetic field through the air gap and the wall of the working cylinder with a cylindrical circular generatrix surface of the magnetically conductive shock absorber piston.