Гідравлічний гаситель ударів

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидравлических устройствах, предназначенных для поглощения энергии ударов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является гидравлический гаситель ударов [1], содержащий корпус, размещенные в нем плунжер с выступающим концом и упругое тело, образующие с корпусом полость, заполненную жидкостью, причем упругое тело выполнено в виде системы "жидкость + несмачиваемое этой жидкостью капиллярно-пористое вещество", которое представляет собой слой, герметично закрепленный на внутренней поверхности корпуса, а объем его пор выбран равным или большим объема выступающего конца. Основным недостатком этой конструкции (прототипа) является возможность утечки жидкости через узел уплотнения плунжерной пары, а поскольку ее количество в полости строго дозировано, то утечка приведет к резкому уменьшению энергоемкости упругого тела и, в конечном счете, к выходу его из строя. Кроме того, жидкий компонент упругого тела не является смазкой для плунжерной пары - следствием этого является большие потери на трение в ней. Недостатком является также то, что капиллярно-пористые вещества в форме моноблока, используемые в качестве твердого компонента упругого тела, из-за "масштабного эффекта" имеет открытую пористость меньшую, чем у порошка. И наконец, данная конструкция исключает возможность использования капиллярно-пористого вещества в дисперсной форме (в виде порошка), поскольку наличие "арочного" эффекта в порошке при сжатии упругого тела приведен к его разрушению во время рабочего хода плунжера (порошок плунжером толчется) и, кроме того, порошок, взвешенный в жидкости, попадая в плунжерную пару вызовет абразивный износ прецезионных поверхностей трения. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования гидравлического гасителя ударов, в котором включением в его конструкцию .двух элементов, установленных между плунжером и упругим телом и закрепленных к внутренней поверхности корпуса: чулочной диафрагмы, заполненной технологической жидкостью, и направляющего элемента плунжера, выполненного в виде перфорированного стакана, обеспечивается резкое повышение стабильности рабочей характеристики устройства и возможность использования в ем упругого тела с капиллярно-пористым веществом в виде порошка и за счет этого существенно повышается надежность и срок службы. Поставленная задача решается тем, что в гидравлическом гасителе ударов, содержащем полый корпус, установленный в нем плунжер с выступающим наружу концом и упругое тело, размещенное в замкнутой полости, образованной стенками корпуса и плунжером, и выполненное в виде системы "жидкость + несмачиваемое этой жидкостью капиллярно-пористое вещество", объем пор которого принят равным или большим объема выступающего конца плунжера, согласно изобретению в полости корпуса между упругим телом и плунжером соосно с последним установлены чулочная диафрагма, заполненная технологической жидкостью и герметично закрепленная к внутренней поверхности корпуса, и направляющий элемент плунжера, расположенный внутри чулочной диафрагмы, выполненный в форме перфорированного стакана и также прикрепленный к корпусу. Такая конструкция, во-первых, исключает утечку жидкости из состава упругого тела за счет наличия между плунжером и упругим телом - чулочной диафрагмы, герметично закрепленной к внутренней поверхности корпуса. Отсутствие утечек резко повышает стабильность рабочей характеристики устройства. А наличие между плунжером и чулочной диафрагмой технологической жидкости, являющейся хорошей смазкой, резко снижает потери на трение в плунжерной паре. Во-вторых, это исключает возможность попадания порошка между трущимися поверхностями плунжерной пары и абразивное разрушение последней в случае использования упругого тела с капиллярно-пористым веществом в дисперсной форме, обеспечивающей более высокую энергоемкость ед. объема. Не выявлено известных технических решений, которым аналогичные или эквивалентные отличительные признаки придавали те же свойства. Изобретение поясняется чертежами двух проекций общего вида. На фиг.1 и фиг.2 изображены, соответственно, продольный (осевой) и поперечный разрезы. Гидравлический гаситель ударов содержит полый корпус 1, и плунжер 2 с выступающим концом, образующие замкнутую полость, в которой расположено упругое тело 3 в виде системы "жидкость + капиллярно-пористое вещество, не смачиваемое этой жидкостью", чулочная диафрагма 4, установленная соосно с плунжером 2, герметично закрепленная к внутренней поверхности корпуса и заполненная технологической жидкостью 5 , и направляющий элемент 6, выполненный в форме перфорированного стакана. Гидравлический гаситель ударов работает следующим образом. Ударная нагрузка через плунжер 2 передается технологической жидкости 5. Ее давление в замкнутой полости возрастает и после достижения величины, определяемой формулой Лапласа где s - поверхностное натяжение жидкого компонента упругого тела (н/м); Θ - контактный угол смачивания (для ли-офобных систем θ > 90); r - радиус пор капиллярно-пористого вещества (r = 20-500Ǻ), плунжер 2 начинает входить в полость корпуса 1, технологическая жидкость при этом вытесняется из перфорированного стакана под оболочку диафрагмы, объем которой при этом увеличивается, что вынуждает сжиматься упругое тело 3, в процессе чего его жидкий компонент входит в поры капиллярно-пористого вещества при практически постоянном давлении в системе, При этом усилие F на плунжер 2 составляет где S - площадь поперечного сечения плунжера, см2. Энергия удара, затраченная на перемещение плунжера 2 (а соответственно, на вдавливание жидкости в поры капиллярно-пористого вещества) Η составит где х - величина перемещения плунжера, см. После завершения рабочего хода плунжер 2 полностью входит в перфорированный стакан 2 и вся технологическая жидкость 5 вытесняется из него под оболочку чулочной диафрагмы 4, занимаемый объем которой настолько увеличивается, что жидкость, входящая в состав упругого тела, вдавливается в поры и заполняет все поровое пространство капиллярно-пористого вещества. После снятия нагрузки с выходящего конца плунжера начинается процесс расширения упругого тела, а соответственно, и выход плунжера из корпуса. При этом выход жидкого компонента из пор происходит при значительно более низком давлении, чем давление Лапласа, что обусловлено капил-лярно-диссипативным гистерезисом в процессах вдавливания - вытеснения жидкости из пор в лиофобных структурах этого класса. Это обеспечивает рассеивание почти всей энергии удара, затраченной на вход плунжера 2 в корпус 1. При выходе плунжера 2 из корпуса 1 технологическая жидкость 5 из под оболочки чулочной диафрагмы 4 входит в полость перфорированного стакана 6, освобождаемую плунжером 2, а сама оболочка "схлопывается" вокруг стакана, уменьшая до минимума занимаемый объем, причем сжимает оболочку диафрагмы жидкость, выходящая из пор капиллярно-пористого вещества в процессе расширения упругого тела. В данной конструкции оболочка упругого тела выполняется в виде эластичной диафрагмы, а не в виде упругой мембраны, которая в работе подвергается упругому растяжению. Это позволяет резко увеличить ресурс эксплуатации оболочки упругого тела, который определяет ресурс эксплуатации конструкции в целом. Таким образом, чулочная диафрагма с одной стороны является герметичной оболочкой упругого тела, расположенного между эластичной оболочкой и внутренней поверхностью корпуса, и отделяющей упругое тело от технологической жидкости, а с другой стороны - она, за счет своей эластичности, компенсирует изменение объема упругого тела в процессах его сжатия и расширения. А направляющий элемент плунжера, выполненный в форме перфорированного стакана, кроме функции направляющей поверхности для рабочего хода плунжера, выполняет роль промежуточного элемента, дистанционирующего поверхность плунжера от оболочки диафрагмы и, тем самым, предохраняющего ее от разрыва. Перфорация направляющего стакана делает его проницаемым для технологической жидкости, перегоняемой плунжером из полости стакана под диафрагму и обратно во время своего рабочего хода. Заявляемая конструкция гидравлического гасителя ударов обеспечивает значительное повышение его надежности и делает возможным использование дисперсного капиллярно-пористого вещества.