RO119822B1 - Structură sandviş şi dispozitiv compact, pentru preluarea şi controlul încărcărilor statice şi dinamice - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o structură sandviş, capabilă să lucreze spaţial şi să realizeze caracteristici de tip histerezis, cu neliniarităţi geometrice, cu extensie elastică crescătoare şi la un dispozitiv realizat cu ajutorul acestei structuri sandviş, care poate să preia încărcări statice şi/sau încărcări dinamice, pe care le amortizează. Structura conform invenţiei este constituită dintr-un pachet (A) realizat din nişte lamele (1) elastice, de regulă de formă tronconică, şi care, la limită, pot fi cilindrice sau plane, care este prestrâns cu ajutorul unor piese (2 şi 3) deformatoare rigide, inferioară şi superioară, de aceeaşi formă geometrică ca lamelele (1), având nişte suprafeţe (a şi b) de contact, ondulate, de regulă, după o geometrie de sferă sau de elipsoid sau de paraboloid, conectate între ele după nişte suprafeţe (c şi d), în aşa fel realizate, încât o zonă concavă a primei suprafeţe (a) de contact corespunde unei zone convexe a celeilalte suprafeţe (b) şi invers, iar piesa (2) inferioară are la exterior o decupare (e) pe care se reazemă un umăr (j) al unei piese (4) de prindere, pe care este fixată, de preferinţă, nedemontabil, o piesă (3) superioară. ŕ

Description

Invenția se referă la o structură sandvis, capabilă să lucreze spațial și să realizeze caracteristici de tip histerezis, cu neliniarități geometrice cu extensie elastică, crescătoare și la un dispozitiv realizat cu ajutorul acestei structuri sandvici, ce poate să preia încărcări statice și/sau încărcări dinamice, pe care le amortizează.

Sunt cunoscute, conform brevetelor US 4869918 și US 5174221 structuri sandviș, pentru preluarea încărcărilor realizate din lamele de oțel și cauciuc sau numai din lamele de oțel.

Dezavantajul acestor structuri constă în faptul că ele lucrează unidirecțional și au capacitate portantă și amortizare relativ mică, durata de viață scurta și posibilitatea realizării unor caracteristici forță - deformare, limitate.

Sunt cunoscute, conform brevetului RO 116739, subansambluri elastice secundare, care au o structură formată dintr-un capac inferior, profilat la interior, în interiorul căruia se prevede un disc, de asemenea, profilat, de care se fixează o tijă pe care se montează niște discuri elastice, distanțate între ele, prin niște șaibe presate cu un alt disc, de regulă, profilat la periferie, sub formă de trunchi de con. între discurile elastice, se prevăd niște coroane cilindrice, elastice, distanțate între ele, cu ajutorul unor șaibe presate pe capacul inferior, cu ajutorul unui alt capac prevăzut cu o cavitate interioară, de același profil cu discul.

Dezavantajele acestor subansambluri constau din aceea că lucrează numai pe o direcție și nu se poate realiza un control dorit al caracteristicii forță - deformare.

Sunt cunoscute, de asemenea, dispozitive de preluare și amortizare a încărcăturilor realizate din două flanșe de oțel, între care se fixează structura sandviș, formată din lamele de oțel și cauciuc, prevăzută cu un orificiu central care poate fi umplut sau nu cu o pastilă de plumb.

Dezavantajul acestor dispozitive constă în faptul că au dimensiuni mari, capacitate portantă mică, amortizare mică, iar durata lor de viață este scurtă din cauza fenomenelor de îmbătrânire a structurii cu lamele de cauciuc, acestea modificându-se, în timp, proprietățile sub sarcini.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în realizarea unei structuri sandviș, care nu își modifică, în timp, proprietățile sub sarcini, care lucrează spațial și care poate realiza o caracteristică forță - deformare controlabilă de tip histerezis, cu extensii elastice crescătoare, pe trei direcții, preluând elastic sarcinile și vibrațiile și disipând cantități importante de energie la deformații foarte mici și a unui dispozitiv, având în componență această structură, capabil să preia încărcări statice mari peste care se pot suprapune încărcări dinamice pe care le amortizează și care să se poată realiza inclusiv la dimensiuni foarte mici cu deformații prestabilite.

Structura sandviș, conform invenției, rezolvă problema menționată, prin aceea că este alcătuită dintr-un pachet format din niște lamele elastice, de forma tronconică, cilindrică, sau plană, care sunt prestrânse cu niște piese rigide de aceeașai formă ca și lamelele, având fiecare suprafețe de contact ondulate, astfel realizate, încât partea concavă a piesei superioare corespunde părții convexe a piesei inferioare și viceversa, iar zona de contact dintre piesele deformatoare și pachetul lamelar se mărește la deformarea contorlată a pachetului, concomitent cu o mișcare de lunecare între lamelele elastice, ceea ce conduce la realizarea unei caracteristici forță - deformare de tip histerezis, cu extensie elastică crescătoare.

Dispozitivul pentru preluarea și controlul încărcăturilor statice și dinamice, conform invenției, este alcătuit din una sau mai multe structuri sandviș, montate în serie sau paralel.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- realizarea unei structuri sandviș, care lucrează pe toate gradele de libertate cu elasticitate și amortizare controlată, la care caracteristica forță - deformare este de tip histeretis, cu extensie elastoidă crescătoare cu neliniaritate de tip geometric și care nu este afectată de fenomenul de îmbătrânire accelerată;-----2

RO 119822 Β1

- realizarea de dispozitive compacte, inclusiv foarte mici, având rigiditate și amortizare 1 controlată pe toate gradele de libertate, pentru preluarea și controlul încărcăturilor statice și dinamice.3 în cele ce urmează, se dau mai multe exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...8, care reprezintă:5

- fig.1, secțiune axială, printr-o structură sandviș;

- fig.2, secțiune orizontală, prin structura sandviș;7

- fig.3, secțiune axială, printr-o structură sandviș, în altă variantă constructivă;

- fig.4, secțiune axială, printr-o structură sandviș, în altă variantă constructivă;9

- fig.5, secțiune axială, printr-un dispozitiv având în componență structura sandviș;

- fig.6; secțiune axială, printr-un dispozitiv, în altă variantă constructivă;11

- fig.7, secțiune axială, printr-un dispozitiv, în altă variantă constructivă,

- fig.8, secțiune axială, printr-un dispozitiv, în altă variantă constructivă.13

Structura conform invenției este constituită dintr-un pachet A realizat din niște lamele elastice, de regulă, de formă tronconică și care, la limită, pot fi cilindrice sau plane, care este 15 prestrâns cu ajutorul unor piese 2 și 3 deformatoare rigide, inferioară și superioară, de aceeași formă geometrică cu lamelele 1, având niște suprafețe a și b de contact, ondulate, de regulă, 17 după o geometrie de sferă, de elipsoid sau de paraboloid, conectate între ele, după niște suprafețe c și d, în așa fel realizate, încât o zonă concavă a suprafeței a corespunde unei zone con- 19 vexe, a suprafeței b și invers, iar piesa 2 are, la exterior, un decupaj e pe care se reazemă un umăr i al unei piese 4 de prindere care este fixată de piesa 3, de regulă, printr-o sudură 5. 21

Structura sandviș poate realiza o caracteristică forță - deformare de tip histeretic, pe toate direcțiile sau la limită, numai pe direcție axială sau radială, la care neliniaritatea este de 23 tip geometric, datorită măririi zonelor de contact dintre piesele 2 și 3 și pachetul A, o dată cu mărirea deformării precum și datorită lunecărilor între lamelele 1, iar după atingerea unei defor- 25 mâții limită, rigiditatea structurii crește foarte mult.

Structura conform invenției, în altă variantă constructivă, are pachetul A realizat și din 27 niște lamele 6 și 7 elastice, centrale și periferice, de dimensiuni diferite.

în această variantă, structura sandviș poate fi realizată cu o gamă mai mare de rigidități. 29 Dispozitivul conform invenției, într-o primă variantă constructivă, este alcătuită dintr-o structură B sandviș, care cuprinde pachetul A cu lamelele 1, piesele 2, 3, 4 și sudura 5 sau o 31 structură C sandviș, care cuprinde pachetul A, lamelele 1, 5 și 6, piesele 2, 3, 4 și sudură 5, dispozitivul putând avea forme conice, cilindrice sau plane. 33

Dispozitivele se pot monta în serie, în special, în varianta de trunchi de con, obținându-se structuri cu rigiditate și amortizare controlată, pe trei direcții care se pot utiliza ca sus- 35 pensii pentru vehicule grele ca, de exemplu, vagoane, locomotive etc.

Lamelele 1,6 și 7 și piesele 2,3 și 4 pot avea diferite forme, în funcție de utilizarea dia- 37 pozitivului, de exemplu plate sau conice, cu un unghi la baza mică (de regulă sub 15°), când sunt utilizate ca șaibe pentru strângerea unor îmbinări supuse la solicitări dinamice; conice cu 39 un dispozitiv de susținere echipamente și utilaje, pentru izolarea la șocuri, vibrații și mișcări seismice; cilindrice cu un unghi la bază medie, cuprins între 15° și 75°, când sunt utilizate ca 41 dispozitive de susținere echipamente și utilaje, pentru izolarea la șocuri, vibrații și mișcări seismice, cilindrice cu un unghi la bază mare, cuprins între 75° și 90°, când sunt utilizate ca bare 43 de torsiune elastice, cuplaje elastice ce permit abateri radiale, unghiulare și axiale mari.

Rigiditatea dispozitivului poate fi variată, prin modificarea grosimii lamelelor 1,6 și 7 și 45 a numărului lor, precum și prin modificarea geometriei suprafețelor a și b în sensul realizării suprafețelor cu rază de curbură, mai mare sau mai mică. 47

RO 119822 Β1 în această variantă, dispozitivul poate fi realizat cu o rigiditate controlată pe toate gradele de libertate și poate susține încărcări permanente mari peste care se pot suprapune șocuri și vibrații, pe care le amortizează și poate fi utilizat ca suport pentru susținerea unor echipamente grele sau ca șaibă elastică pentru protejarea unor îmbinări supuse la sarcini dinamice sau cuplaj elastic, între arborele motor și rezistent etc.

Dispozitivul conform invenției, în altă variantă constructivă, are în lamele 1 sau 6, piesele 2 și 3, un orificiu central k, I sau m coaxial, în care intră o coroană n a piesei 3, iar în interiorul piesei 4, se poate monta o membrană 7 elastică și deformabilă, de exemplu, din polimeri.

în această variantă, dispozitivul poate fi utilizat ca șaibă elastică.

Dispozitivul conform invenției, în altă variantă constructivă, este realizat din două structuri sandviș B sau C, una plană orizontală D1 și alta cilindrică verticală D2, separate printr-un inel o al piesei 2 care, împreună cu piesa 4, are și rol de piesă deformatoare, radiată pentru structura D2.

în această variantă, dispozitivul poate realiza rigidități și amortizări bine controlate, pe două direcții rectangulare, de exemplu, axială și radială.

Dispozitivul conform invenției, în altă variantă constructivă, este realizat din niște dispozitive E alcătuite din structurile B sau C sau D1 și D2, care se fixează între ele prin niște suduri 8.

în această variantă, dispozitivul poate realiza o gamă foarte mare de rigidități și amortizări.

Claims (5)

1. Revendicări

   1. Structură sandviș, caracterizată prin aceea că este constituită dintr-un pachet (A), realizat din niște lamele (1) elastice, de formă tronconică și care, la limită, pot fi cilindrice sau plane, care este prestrâns, cu ajutorul unor piese (2 și 3) deformatoare rigide, inferioară și superioară, de aceeași formă ca lamelele (1), având niște suprafețe (a și b) de contact, ondulate, de regulă, după o geometrie de sferă, de elipsoid sau de paraboloid, conectate între ele, după niște suprafețe (c și d) în așa fel realizată, încât o zonă concavă a suprafeței (a) corespunde unei zone convexe a suprafeței (b) și invers, iar piesa (2) are, la exterior, un decupaj (e) pe care se reazemă un umăr (i) al unei piese (4) de prindere, care este fixată de piesa (3), de regulă, printr-o sudură (5).
2. 2. Dispozitiv realizat cu ajutorul unei structuri, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, într-o primă variantă constructivă, este alcătuit dintr-o structură (B) sandviș, care cuprinde pachetul (A) cu lamele (1), piesele (2, 3, 4) și o sudură (5) sau o structură (C) sandviș, care cuprinde pachetul (A) lamelele (1,5 și 6), piesele (2,3,4) și sudură (5), dispozitivul putând avea forme conice, cilindrice sau plane, cu posibilitatea de a se monta în serie mai multe dispozitive, în special, în varianta de trunchi de con, obținându-se structuri cu rigiditate și amortizare controlată, pe trei direcții, care se pot utiliza ca suspensii pentru vehicule grele ca, de exemplu, vagoane, locomotive etc., lamelele (1, 6 și 7) și piesele (2, 3 și 4) putând avea diferite forme, funcție de utilizarea dispozitivului, de exemplu, plate sau conice cu un unghi la baza mică sub 15”, când sunt utilizate ca șaibe pentru strângerea unor îmbinări supuse la solicitări dinamice; conice cu un unghi la baza medie între 15° și 75°, când sunt utilizate ca dispozitive de susținere echipamente și utilaje, pentru izolarea la șocuri, vibrații și mișcări seismice; cilindrice cu un unghi la baza mare, cuprins între 75” și 90”, când sunt utilizate ca bare de torsiune, elastice,

   RO 119822 Β1 cuplaje elastice ce permit abateri radiate, unghiulare și axiale mari; rigiditatea dispozitivului 1 putând fi variată prin modificarea grosimii lamelelor (1,6 și 7) și a numărului lor, precum și prin modificarea geometriei suprafețelor (a și b), în sensul realizării suprafețelor de rază de curbură 3 mai mare sau mai mică.
3. 3. Dispozitivul conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că, în altă variantă cons- 5 tructivă, are în lamelele (1 sau 6), piesele (2 și 3) un orificiu central (k, I, m) coaxial, în care intră o coroană (n) a piesei (3), iar în interiorul piesei (4), se poate monta o membrană (7) elas-7 tică și deformabilă, de exemplu, din polimeri.
4. 4. Dispozitivul conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că, în altă variantă cons- 9 tructivă, este realizat din două structuri sandviș (B sau C), una plană orizontală (D1) și alta cilindrică verticală (D2).11
5. 5. Dispozitivul conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că, în altă variantă constructivă, este realizat din niște dispozitive (E) alcătuite din structurile (B sau C sau D1 și D2),13 care se fixează între ele, prin niște suduri (8).