Демпфер гідравлічний

Реферат: Винахід належить до амортизуючих пристроїв, а саме до гідравлічних демпферів, які мають різне демпфування на різних ділянках ходу, і може використовуватись для віброізоляції технічних об'єктів, а також на будівництві. Демпфер гідравлічний містить корпус з кришкою, підпружинений шток з поршнем з двома отворами, який розташований в корпусі з можливістю вертикального переміщення і розділяє його на дві порожнини - поршневу і штокову. В штоковій порожнині симетрично осі штока розміщені дві пластини-заслінки з отвором кожна і два комплекти важелів, по три в кожному. Пластини-заслінки щільно прилягають до верхньої поверхні поршня з можливістю переміщення по ній перпендикулярно його осі. Важелі в комплекті рухливо з'єднані між собою одними кінцями, а інші кінці важелів рухливо закріплено: верхнього - на кришці, середнього - на відповідній пластині - заслінці, нижнього - на поршні. Шляхом введення рухомих пластин-заслінок з отворами, які щільно прилягають до верхньої поверхні поршня з можливістю переміщення по ній, утворено систему управління у вигляді шарнірно-важільного механізму з важелів, пластин-заслінок і штока з поршнем, що забезпечує спрощення і здешевлення конструкції, самоналагоджування, поліпшення експлуатаційних властивостей, захист від забруднення і підвищення надійності пристрою. F  pS   G UA 108331 C2 (12) UA 108331 C2 UA 108331 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонований винахід належить до амортизуючих пристроїв, а саме до гідравлічних демпферів, і може використовуватись для віброізоляції технічних об'єктів, а також на будівництві. Відомий гідромеханічний віброізолятор, що містить корпус, заповнений робочою рідиною; підпружинений шток-поршень з отвором, який розділяє корпус на дві порожнини; корпус має похилу перегородку з отвором, поршень розташований у ньому з можливістю вертикального переміщення, отвір виконано на циліндричній поверхні поршня у вигляді похилого дросельного прорізу; на самому корпусі встановлений привід механізму повороту, що містить електродвигун з редуктором і відкриту зубчасту передачу [1]. Недоліки аналога: - наявність значних обертальних мас у вигляді поворотного корпусу гідроциліндра з ободом на відкритих опорах кочення, оскільки використання відкритих опор кочення і відкритої зубчастої передачі під корпусом спричиняє їх забруднення і швидкий вихід з ладу, а тому і низьку надійність; - ручне керування демпфуючою характеристикою пристрою, що робить неможливим керування при значному віддаленні пристрою від оператора, тобто незручність експлуатації. Найбільш близьким по технічній суті і досягуваному результату є демпфер гідравлічній, що містить корпус з отвором на похилій перегородці, заповнений робочою рідиною; підпружинений шток з поршнем з отвором, який розділяє корпус на дві порожнини; при цьому шток з поршнем розташований в корпусі з можливістю вертикального переміщення, отвір на циліндричній поверхні поршня виконано у вигляді похилого дросельного прорізу; на корпусі встановлено привід механізму повороту, що містить електродвигун з редуктором, які розташовані на загальній з корпусом рамі, і відкриту зубчасту передачу [2]. Недоліки прототипу: - використання механізму повороту, що містить відкриту зубчасту передачу, редуктор і електродвигун, як систему управління демпфувальними характеристиками пристрою шляхом обертання його корпусу відносно своєї осі зовнішнім електроприводом, що призводить до складності і високої вартості пристрою; - залежність від зовнішнього джерела живлення; - невиконання вимог до якості монтажного рівня опорних поверхонь при встановленні пристрою призводить до похибок зачеплення відкритої зубчастої передачі; - використання відкритої зубчастої передачі під корпусом спричиняє забрудненню, швидкий вихід з ладу та низьку надійність конструкції. Задачею запропонованого винаходу є створення демпфера гідравлічного, в якому шляхом введення рухомих пластин-заслінок з отворами, які щільно прилягають до верхньої поверхні поршня з можливістю переміщення по ній, утворено систему управління у вигляді шарнірноважільного механізму з важелів, пластин-заслінок і штока з поршнем, що забезпечує спрощення і здешевлення конструкції, самоналагоджуваня, поліпшення експлуатаційних властивостей, захист від забруднення і підвищення надійності пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в демпфер гідравлічний, який містить корпус; підпружинений шток з поршнем з отвором, який розташований в корпусі з можливістю вертикального переміщення і розділяє його на дві порожнини - поршневу і штокову, згідно з винаходом, введено: кришку; в штокову порожнину симетрично осі штока дві пластини-заслінки з отвором кожна і два комплекти важелів по три в кожному; в поршні виконано додатковий отвір, при цьому пластини-заслінки щільно прилягають до верхньої поверхні поршня з можливістю переміщення по ній перпендикулярно його осі; важелі в комплекті рухливо з'єднані одним кінцем, а інші кінці важелів рухливо закріплено: верхнього - на кришці, середнього - на відповідній пластині - заслінці, нижнього - на поршні. Технічний ефект досягається завдяки утворенню всередині корпусу демпфера системи управління у вигляді шарнірно-важільного механізму з важелів, штока з поршнем з отворами, і рухомих пластин-заслінок (далі заслінок) з отворами, які щільно прилягають до верхньої поверхні поршня з можливістю контрольованого переміщення по ній, перпендикулярній його осі. Величина і напрямок переміщення заслінок, обумовлені величиною і напрямком вертикального переміщення штока з поршнем, забезпечують: - можливість оптимального управління ефективністю демпфування за рахунок реалізації необхідної площі дросельного отвору в залежності від величини вертикального переміщення ± у штока з поршнем, який утворюється при взаємному перекритті отворів останнього і отворів рухомих заслінок, які переміщуються по верхній поверхні поршня у площині, перпендикулярній його осі, на відстань ± х(у), (фіг. 1); величина зовнішнього зусилля, яке обумовлює характеристику демпфування амортизатора, 1 UA 108331 C2 F  pS   G , (1) де p - тиск робочої рідини у циліндрі, S   S брутто  S отв y  - сумарна площа верхньої поверхні поршня, G - сила тяжіння маси навантаження, 5 S брутто - площа брутто верхньої поверхні поршня, S отв y  - площа дросельного отвору;   величина S отв y залежить від вертикального переміщення ± у штока з поршнем і важелів, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 які обумовлюють переміщення рухомих заслінок по поверхні поршня на відстань ± х(у); тому, пристрій може відтворювати широкий діапазон характеристик демпфування різних видів нелінійності; - можливість зменшення розмірів системи управління демпфера гідравлічного; - надійний захист системи управління від дії зовнішнього середовища, завдяки її розташуванню усередині корпусу з робочою рідиною; - повну автономність і самоналагоджування пристрою, незалежність від зовнішнього джерела живлення; - швидке переналаштування демпфуючої характеристики пристрою шляхом встановлення важелів необхідних розмірів. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено загальний вид демпфера гідравлічного, який містить корпус 1 з кришкою 2, підпружинений шток з поршнем 3, який розділяє корпус на дві замкнуті порожнини - поршневу і штокову; в штоковій порожнині рухливо з'єднані одним кінцем між собою три важелі, інші кінці яких рухливо закріплені: верхнього 4 - на кришці 1; середнього 5 - на пластині - заслінці 7; нижнього 6 - на верхній поверхні поршня 3; вита циліндрична пружина 8, яка розташована в поршневій порожнині корпуса 1. На фіг. 2 зображений порядок складання елементів 1…8. На фіг. 3 зображений порядок складання елементів системи управління - кінематичний ланцюг: рухливо з'єднані одним кінцем між собою три важелі (верхнього 4, середнього 5, нижнього 6), інші кінці яких рухливо закріплені: верхнього 4 - на кришці 1; середнього 5 - на пластині - заслінці 7 з отворами, яка щільно прилягає до верхньої поверхні шток-поршня 3, з можливістю переміщення у площині перпендикулярній його осі; нижнього 6 - на шток-поршні 3 з отворами, яка утворює з корпусом 1 замкнуту порожнину. Демпфер гідравлічний працює наступним чином. Корпус 1 заповнюється робочою рідиною. Підпружинений шток з поршнем 3 під дією навантаження рухається вниз. Робоча рідина перетікає з поршневої порожнини в штокову які утворені між отворами при частковому взаємному перекритті порожнистого шток-поршня 3 і пластин-заслінок 7. При русі порожнистого шток-поршня 3 вгору гідропотік змінить свій напрямок. Кількість робочої рідини, яка перетікає з поршневої порожнини в штокову або навпаки, залежить від площини отворів, що регулюється величиною і напрямком ±х(у), зміщення пластин-заслінок 7 з отворами у площині, перпендикулярної вісі контактуючого з нею шток-поршня 3 з отворами. Величина і напрямок ±х(у) переміщення рухомих пластин-заслінок 7 залежить від величини і напрямку у вертикального переміщення контактуючого з нею порожнистого штока з поршнем 3, обумовленого величиною і напрямком сили навантаження, завдяки контакту рухливо з'єднаних одним кінцем між собою важелів 4, 5, 6, з яким вона утворює кінематичний ланцюг (управління у вигляді шарнірно-важільного механізму). Застосування запропонованого конструктивного рішення дозволить поліпшити експлуатаційні властивості, а також значно знизити динамічні навантаження, скоротити час і кількість циклів коливань механізмів у перехідних режимах роботи. Основні переваги запропонованої конструкції дозволяють реалізувати переміщення рухомої пластини на відстань ±х(у), напрямок якої залежить від довжини важелів та переміщення поршня. Тобто, важелі обумовлюють алгоритм управління характеристикою демпфування. Тоді можна стверджувати: - наведений пристрій здатний реалізувати широкий діапазон характеристик демпфування при наявності дросельних отворів простих геометричних форм; - має можливість швидкого переналаштування характеристики демпфування пристрою шляхом заміни важелів на інші з необхідною довжиною. Таким чином, застосування запропонованого конструктивного рішення дозволить значно знизити динамічні навантаження, скоротити час і кількість циклів коливань у перехідних 2 UA 108331 C2 5 10 15 20 режимах роботи внаслідок реалізації потрібної цільової характеристики демпфування з найменшими відхиленнями. Джерела інформації: 1. А.с. СССР № 329337, м. кл. F16F9/14 Б. № 7, 1972 р. (аналог). 2. Патент України UA № 18642, кл. F16F 9/14, опубліковано 15.11.2006. Бюл. № 11. (прототип). 3. Дмитриев А.А., Теория и расчет нелинейных систем подрессоривания гусеничных машин / А.А. Дмитриев. В.А. Чобиток, А.В. Тельминов - М.: Машиностроение, 1976. - 208 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Демпфер гідравлічний, який містить корпус з кришкою, підпружинений шток з поршнем з отвором, причому поршень розташований в корпусі з можливістю вертикального переміщення і розділяє його на дві порожнини - поршневу і штокову, який відрізняється тим, що в поршні виконано додатковий отвір, при цьому в штоковій порожнині симетрично осі штока розміщені дві пластини-заслінки з отвором кожна і два комплекти важелів по три в кожному, причому пластини-заслінки щільно прилягають до верхньої поверхні поршня з можливістю переміщення по ній перпендикулярно його осі, при цьому важелі в комплекті рухливо з'єднані між собою одними кінцями, а інші кінці важелів рухливо закріплено: верхнього - на кришці, середнього - на відповідній пластині-заслінці, нижнього - на поршні. 3 UA 108331 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4