EA015195B1 - Эластичный элемент, воспринимающий ударные нагрузки - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к изделиям, воспринимающим ударные нагрузки: демпферам, поглощающим аппаратам, гасителям колебаний. Задачей изобретения является повышение общей эластичности эластичного элемента (ЭЭ). ЭЭ выполнен в виде втулки 1 (фиг. 2), воспринимающей ударные нагрузки. Втулка 1 может быть выполнена как из эластомеров (например, резин), так и из полимеров (например, термоэластопластов), характеризующихся необходимым сочетанием показателей податливости (относительная деформация может достигать 0,5) и диссипативных свойств при высокой технологичности и возможности утилизации ЭЭ, исчерпавших свой ресурс. Разнообразие применяемых материалов ЭЭ предопределяет универсальность его применения, в том числе в изделиях, гасящих колебания, поглощающих энергию и в различных демпферах. Радиальная v-образная выборка (канавка), может быть образована известными методами резания, например, на токарном станке. Тогда сужающийся край v-образной радиальной выборки 4 будет выполнен не закругленным, с образованием симметричных плоскостей с возможностью их соприкосновения по линии, при приложении ударной нагрузки. ЭЭ устанавливается, в том числе, вместе с другими такими же эластичными элементами, формируя демпферный пакет, с опорой относительно основания 8 какого-либо изделия. Внедрение эластичного элемента 1 позволит повысить поглощение энергии удара в изделиях, где данный эластичный элемент может применяться.

Description

Изобретение относится к изделиям, воспринимающим ударные нагрузки: демпферам, поглощающим аппаратам, гасителям колебаний.

Известен эластичный элемент, воспринимающий ударные нагрузки [1]. На внешней поверхности он содержит радиальную выборку, обеспечивающую упругость и распределение материала под нагрузкой. Внутри эластичного элемента выполнено осевое отверстие.

Недостатком такого эластичного элемента является низкая энергоемкость и невысокая технологичность производства.

Известен также эластичный элемент [2, 3]. Он имеет внутреннюю полость, имеющую сужающийся край с радиусным закруглением. Однако ввиду достаточно длительного цикла производства и большого процента механической обработки (специфичность опрессовки, сверловка осевого отверстия, а не его формовка и др.), более технологичен полимерный эластичный элемент [4], принятый за прототип, который имеет внутреннюю полость с формованным осевым отверстием.

Однако при циклическом приложении к его торцам нагрузки эластичный элемент по прототипу [4], деформируясь и возвращаясь в исходное состояние, приобретает остаточную деформацию вследствие миграции материала под воздействием давления. В результате, кроме снижения рабочей высоты эластичного элемента, увеличивается и его диаметр, что в итоге снижает общую эластичность такого элемента. Это отрицательно сказывается на работе изделий, в которых такой эластичный элемент применяется. В этом и есть недостаток прототипа.

Поэтому задачей изобретения является повышение общей эластичности такого устройства.

Поставленная задача решается тем, что в эластичном элементе, воспринимающем ударные нагрузки, выполненном в виде втулки, в которой сформирована ее внешняя форма и осевое отверстие с внутренней полостью, имеются отличительные признаки: внутренняя полость имеет ν-образную радиальную выборку, сужающийся край которой не закруглен, при этом ν-образная радиальная выборка образована методом резания после формирования осевого отверстия и внешней формы втулки.

Такая форма ν-образной радиальной выборки и выполнение ее внутри эластичного элемента методом резания с сужающимся, незакругленным краем позволяет ей (выборке) после приложения циклических нагрузок разрастаться до определенного предела (как горизонтально (радиально), так и вертикально) и в дальнейшем сохранять свою форму (фиг. 4), значительно уменьшая остаточную деформацию эластичного элемента.

Таким образом, после приложения нагрузки к торцам эластичного элемента с ν-образной выборкой он меньше раздавливается, т.е. меньше увеличивается его наружный диаметр, т.к. выборка является барьером для миграции (перетекания под давлением) материала внутри него, и, как следствие, уменьшается остаточная деформация. В результате эластичный элемент имеет менее жесткую характеристику и более высокую эластичность, упругость и высоту по сравнению с прототипом, при условии использования одинаковых материалов.

Радиальная ν-образная выборка может образовываться и самостоятельно после нескольких циклов нагрузки-разгрузки (ввиду возникающих сжимающе-растягивающих напряжений, а также свойств эластичного материала). Но в этом случае, до образования канавки, необратимо увеличивается диаметр эластичного элемента (при условии, что в эластичном элементе центральное осевое отверстие выполнено до приложения нагрузок), что в итоге делает его более низким и менее упругим, чем эластичный элемент с механически полученной ν-образной радиальной выборкой.

Также с помощью известных методов резания можно достичь лучшей симметричности расположения плоскостей сужающегося края ν-образной радиальной выборки. Это позволит обеспечить более плотное и равномерное прилегание плоскостей при деформации эластичного элемента, что положительно скажется на эффективности его использования.

Вариантами изобретения являются нижеследующие его дополнительные отличительные признаки: эластичный элемент может быть выполнен из полимеров или из эластомеров;

расширенная ν-образная радиальная выборка образована в результате приложения к торцам эластичного элемента нескольких циклических давлений;

ν-образных радиальных выборок внутри эластичного элемента может быть несколько.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями.

На фиг. 1 показан общий вид эластичного элемента, на фиг. 2 - его разрез А-А по фиг. 1 с выполненной механически радиальной ν-образной выборкой, на фиг. 3 - схема приложения усилия к торцам эластичного элемента с радиальным разрастаним выборки (канавки), на фиг. 4 - результат деформации эластичного элемента по фиг. 2 после приложения нагрузки.

Эластичный элемент выполнен в виде втулки 1 (фиг. 1), воспринимающей ударные нагрузки 2 (фиг. 4, 5). Втулка 1 может быть выполнена как из эластомеров (например, резин), так и из полимеров (например, термоэластопластов), характеризующихся необходимым сочетанием показателей податливости (относительная деформация может достигать 0,5) и диссипативных свойств при высокой технологичности и возможности утилизации эластичных элементов, исчерпавших свой ресурс.

Разнообразие применяемых материалов эластичного элемента предопределяет универсальность его

- 1 015195 применения, в том числе в изделиях, гасящих колебания, поглощающих энергию и в различных демпферах.

Радиальная ν-образная выборка 4 в виде канавки может быть образована известными методами резания, например, на токарном станке. Тогда сужающийся край ν-образной радиальной выборки 4 будет выполнен незакругленным, с образованием симметричных плоскостей 5.

Внешняя поверхность 6 втулки 1 выполнена сферической.

Симметричные плоскости ν-образной радиальной выборки 4 выполнены с возможностью их соприкосновения по линии 7 (фиг. 3, 4), при приложении ударной нагрузки 2.

Эластичный элемент устанавливается, в том числе, вместе с другими такими же эластичными элементами, формируя демпферный пакет, с опорой относительно основания 8 какого-либо изделия (не показано).

Работает эластичный элемент следующим образом.

При приложении ударной нагрузки 2 (фиг. 3) эластичный элемент за счет своей высокой эластичности деформируется (расплющивается), поглощая энергию этой нагрузки с образованием линии 7 от соприкосновения плоскостей сужающегося края 5 (фиг. 2, 3) ν-образной радиальной выборки 4.

В процессе приложения ударной нагрузки 2 ν-образная радиальная выборка 4 является барьером для миграции (перетекания под давлением) материала внутри деформируемого эластичного элемента. Как следствие, снижается остаточная деформация (раздавливание), и, соответственно, эластичный элемент будет иметь в сравнении с аналогом [2, 3] и прототипом [4] менее жесткую характеристику и более высокую эластичность и упругость. Величины жесткости, эластичности и упругости эластичного элемента, кроме самого материала эластичного элемента, могут предварительно задаваться как диаметром ν-образной радиальной выборки 4, так и диаметрами осевого отверстия 3 и сферической поверхности 6.

После снятия ударной нагрузки 2 и нескольких ее циклических повторений ν-образная радиальная выборка 4 постепенно разрастается до определенного предела и в дальнейшем стабильно сохраняет свою форму, в результате чего, после последующего снятия нагрузки 2 эластичный элемент 1 за счет своих упругих свойств восстанавливает свою форму, возвращаясь в исходное свое состояние.

Внедрение эластичного элемента позволит повысить поглощение энергии удара в изделиях, где данный эластичный элемент может применяться.

Источники информации

1. Патент И8 4073858, МПК В32В 31/06, опубл. 14.02.1978.

2. Болдырев А.П., Кеглин Б.Г., Иванов А.В. Разработка и исследование фрикционно-полимернопоглощающего аппарата ПМКП-110 Т1 класса//Вестник ВНИИЖТ, 2005, № 4, рис. 1в.

3. Патент РФ 2128301, МПК 6 Е16Е 7/08, В61С 9/02, опубл. 27.03.99.

4. Патент 4566678, МПК В29С 43/02, опубл. 1986 г. /Прототип/.

Claims (4)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Эластичный элемент, воспринимающий ударные нагрузки и выполненный в виде втулки, в которой сформирована ее внешняя форма и осевое отверстие с внутренней полостью, отличающийся тем, что внутренняя полость имеет ν-образную радиально-кольцевую выборку, сужающийся край которой не закруглен, при этом ν-образная радиально-кольцевая выборка образована методом резания после формирования осевого отверстия и внешней формы втулки.
2. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что образована расширенная ν-образная радиальнокольцевая выборка в результате приложения к торцам втулки нескольких циклических давлений.
3. 3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена из полимеров или из эластомеров.
4. 4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что втулка снабжена, как минимум, дополнительной νобразной радиально-кольцевой выборкой, аналогичной по любому из пп.1 или 2.