RU169847U1

RU169847U1 - Compressible elastic element

Info

Publication number: RU169847U1
Application number: RU2016134289U
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Болдырев; Светлана Владимировна Боровикова; Александр Михайлович Гуров; Владимир Валерьевич Ионов; Борис Григорьевич Кеглин; Юлия Борисовна Париж
Original assignee: Алексей Петрович Болдырев; Александр Михайлович Гуров
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-04-04

Abstract

Полезная модель применяется в различных областях и относится к машиностроению, в частности к сжимаемым полимерным пружинам, имеющим новую компоновку для центрирования и крепления полимерных элементов, из которых состоит пружина, предназначенным для поглощения, рассеивания и возвращения энергии во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к сжимаемой пружине, которую создают удар и/или вибрация. Например, полимерная пружина широко используется как неотъемлемая часть узла поглощающего аппарата пассажирского или грузового железнодорожного вагона. Сжимаемый упругий элемент состоит из сплошного тела, криволинейной боковой поверхности и пары торцевых поверхностей. На торцевой поверхности упругого элемента имеется уклон не менее 5°, направленный к центру элемента, а также на торцевых поверхностях выполнены выступающие концентрические окружности или "архимедовы" спирали высотой не менее 1 мм с шагом не менее 3 мм с центром на оси симметрии. Полезная модель обеспечивает повышение энергоемкости, надежности, безопасности конструкции.The utility model is used in various fields and relates to mechanical engineering, in particular to compressible polymer springs, having a new layout for centering and fastening the polymer elements that make up the spring, designed to absorb, dissipate and return energy during operation from the dynamic shock load applied to a compressible spring created by shock and / or vibration. For example, a polymer spring is widely used as an integral part of the absorbing unit assembly of a passenger or freight railway car. Compressible elastic element consists of a solid body, a curved side surface and a pair of end surfaces. On the end surface of the elastic element there is a slope of at least 5 ° directed towards the center of the element, and also protruding concentric circles or “Archimedean” spirals with a height of at least 1 mm and a pitch of at least 3 mm with a center on the axis of symmetry are made on the end surfaces. The utility model provides an increase in energy intensity, reliability, and design safety.

Description

Полезная модель применяется в различных областях и относится к машиностроению, в частности к сжимаемым полимерным пружинам, имеющим новую компоновку для центрирования и крепления полимерных элементов, из которых состоит пружина, предназначенным для поглощения, рассеивания и возвращения энергии во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к сжимаемой пружине, которую создают удар и/или вибрация. Например, полимерная пружина широко используется как неотъемлемая часть узла поглощающего аппарата пассажирского или грузового железнодорожного вагона.The utility model is used in various fields and relates to mechanical engineering, in particular to compressible polymer springs, having a new layout for centering and fastening the polymer elements that make up the spring, designed to absorb, dissipate and return energy during operation from the dynamic shock load applied to a compressible spring created by shock and / or vibration. For example, a polymer spring is widely used as an integral part of the absorbing unit assembly of a passenger or freight railway car.

Известна конструкция поглощающего аппарата (патент RU №136776, B61G 9/14, 06.09.2013) содержащая плиту прямоугольной формы, стяжной болт, проходящий через центральное отверстие в плите, шесть полимерных упругих элементов из термоэластопласта "Хайтрел", выполненного с возможностью рассеивания энергии за счет внутреннего трения при упругом деформировании полимерных упругих элементов, каждый из полимерных упругих элементов имеет торообразную форму, между ними установлены проставки, каждая из которых имеет центральное отверстие, с помощью которого проставка установлена на стяжном болту с возможностью перемещения вдоль его оси, на краях блока полимерных упругих элементов установлено по одной проставке. Проставки выполнены в виде плоского диска, имеющего пробивные отверстия с выступами, направленными в противоположные стороны от плоскостей диска, выступы внедрены в полимерные упругие элементы, проставки, установленные на краях блока полимерных упругих элементов, выполнены с выступами, направленными в сторону крайнего полимерного упругого элемента.A known design of an absorbing apparatus (patent RU No. 136776, B61G 9/14, September 6, 2013) containing a rectangular plate, a coupling bolt passing through a central hole in the plate, six polymer elastic elements made of Heitrel thermoplastic elastomer, made with the possibility of energy dissipation for due to internal friction during elastic deformation of polymer elastic elements, each of the polymer elastic elements has a toroidal shape, spacers are installed between them, each of which has a central hole, with the help of which the remainder is mounted on a coupling bolt with the ability to move along its axis, one spacer is installed on the edges of the block of polymer elastic elements. Spacers are made in the form of a flat disk having punching holes with protrusions directed to opposite sides of the disk planes, protrusions are embedded in polymer elastic elements, spacers mounted on the edges of the block of polymer elastic elements are made with protrusions directed towards the extreme polymer elastic element.

Известна сжимаемая эластомерная пружина (патент RU №2491197, B61G 9/06, 01.05.2008), содержащая множество эластомерных прокладок и размещенных между ними разделительных пластинчатых элементов, расположенных соосно и последовательно друг за другом и формирующих многоярусный пакет. Каждая эластомерная прокладка имеет боковую поверхность и пару концевых поверхностей, расположенных по нормали к центральной оси. Разделительный пластинчатый элемент имеет первую и вторую плоские поверхности и осевое отверстие. В сжимаемой пружине по первому варианту с каждой стороны разделительного пластинчатого элемента вблизи края осевого отверстия выполнено множество зубцов. Зубцы имеют трапецеидальную форму и проходят наружу под углом относительно плоской поверхности в материал соответствующей эластомерной прокладки. В сжимаемой пружине по второму варианту вблизи периферийного края осевого отверстия расположено средство для крепления разделительного пластинчатого элемента к эластомерной прокладке. Достигается возможность поглощения энергии удара без использования металлического стержня или корпуса в качестве направляющей.Known compressible elastomeric spring (patent RU No. 2491197, B61G 9/06, 05/01/2008) containing a plurality of elastomeric gaskets and separating plate elements located between them, arranged coaxially and sequentially one after another and forming a multi-tiered package. Each elastomeric gasket has a side surface and a pair of end surfaces located normal to the central axis. The dividing plate element has first and second flat surfaces and an axial hole. In a compressible spring according to the first embodiment, a plurality of teeth are made on each side of the dividing plate element near the edge of the axial hole. The teeth have a trapezoidal shape and extend outward at an angle relative to a flat surface into the material of the corresponding elastomeric gasket. In the compressible spring according to the second embodiment, near the peripheral edge of the axial hole there is a means for attaching the separation plate element to the elastomeric gasket. It is possible to absorb impact energy without using a metal rod or body as a guide.

Известна сжимаемая упругая эластомерная прокладка (патент RU №2490527, F16F 1/40, B61G 9/06, 01.05.2008), Сжимаемая упругая эластомерная прокладка выполнена в виде сплошного тела, имеющего боковую поверхность и первую и вторую плоские концевые поверхности, расположенные перпендикулярно центральной оси. По первому варианту в центре одной плоской концевой поверхности образован паз для сцепления прокладки с зубцами, выполненными в пластине. Впритык с периферийной внутренней поверхностью паза образован выступ, при этом объем выступа равен объему паза. По второму варианту в плоской концевой поверхности выполнено множество углублений, предназначенных для обеспечения сцепления прокладки с зубцами пластины. По третьему варианту в центре каждой плоской концевой поверхности образован паз для сцепления прокладки с зубцами, выполненными в пластине. Впритык с периферийной внутренней поверхностью каждого паза образован выступ, при этом объем выступа равен объему примыкающего к нему паза.Known compressible elastic elastomeric gasket (patent RU No. 2490527, F16F 1/40, B61G 9/06, 05/01/2008), Compressible elastic elastomeric gasket is made in the form of a solid body having a side surface and a first and second flat end surfaces located perpendicular to the central axis. According to the first embodiment, a groove is formed in the center of one flat end surface for coupling the gasket to the teeth made in the plate. A projection is formed adjacent to the peripheral inner surface of the groove, while the volume of the protrusion is equal to the volume of the groove. According to the second embodiment, a plurality of recesses are provided in the flat end surface for providing adhesion of the gasket to the teeth of the plate. According to the third embodiment, a groove is formed in the center of each flat end surface for engaging the gasket with the teeth made in the plate. A projection is formed adjacent to the peripheral inner surface of each groove, and the volume of the protrusion is equal to the volume of the groove adjacent to it.

Существует потребность в увеличении энергии, которая может быть поглощена пружиной, и потребность в дополнительных улучшениях сжимаемых упругих пружин. Любой из вышеперечисленных прототипов обеспечивает закрепления и/или центрирование полимерных упругих элементов сжимаемой упругой пружины. Однако известные решения требуют наличия пробивных отверстий с выступами, которые внедрены в полимерные упругие элементы; разделительных пластинчатых элементов с зубцами, внедренными в полимерные упругие элементы, и/или предварительного аксиального сжатия заготовки из термопластичного полиэфирного эластомера и металлических крепежных деталей, тем самым нарушая сплошность полимерных упругих элементов и/или препятствуя возможности изготовления полимерных упругих элементов отдельно от металлических крепежных деталей.There is a need to increase the energy that can be absorbed by the spring, and a need for additional improvements to compressible elastic springs. Any of the above prototypes provides fixing and / or centering of the polymer elastic elements of a compressible elastic spring. However, well-known solutions require punching holes with protrusions that are embedded in polymer elastic elements; dividing plate elements with teeth embedded in polymer elastic elements, and / or pre-axial compression of the preform from thermoplastic polyester elastomer and metal fasteners, thereby violating the continuity of the polymer elastic elements and / or preventing the possibility of manufacturing polymer elastic elements separately from metal fasteners.

Таким образом, имеется необходимость и потребность в сжимаемом упругом элементе, предназначенном для поглощения, рассеивания и возвращения энергии во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к сжимаемой пружине, надежно соединенной с парой металлических пластин без нарушения сплошности и/или возможности изготовления отдельно от металлических крепежных деталей полимерных упругих элементов и препятствующую радиальному расширению сверх заданных пределов при аксиальном сжатии пружины.Thus, there is a need and a need for a compressible elastic element designed to absorb, dissipate and return energy during operation from a dynamic shock load applied to a compressible spring securely connected to a pair of metal plates without breaking the continuity and / or the possibility of manufacturing separately from metal fasteners of polymer elastic elements and preventing radial expansion beyond specified limits during axial compression of the spring.

Задача полезной модели состоит в получении полимерных сжимаемых упругих элементов, которые плавно распределяют нагрузки по торцевой поверхности сжимаемой пружины, препятствуют радиальному расширению сверх заданных пределов и задают направление радиального расширения в сторону оси симметрии элемента при аксиальном сжатии и как следствие повышению энергоемкости, надежности, безопасности и рабочих характеристик сжимаемой упругой пружины.The objective of the utility model is to obtain polymer compressible elastic elements that smoothly distribute the loads along the end surface of the compressible spring, prevent radial expansion beyond specified limits and set the direction of radial expansion in the direction of the axis of symmetry of the element under axial compression and, as a result, increase energy consumption, reliability, safety and compressible elastic spring performance.

Указанная задача решается тем, что сжимаемый упругий элемент, состоящий из сплошного тела, криволинейной боковой поверхности и пары торцевых поверхностей, отличающий тем, что на торцевой поверхности упругих элементов имеется уклон не менее 5°, направленный к центру элемента. На торцевых поверхностях упругого элемента выполнены выступающие концентрические окружности или "архимедовы" спирали высотой не менее 1 мм с шагом не менее 3 мм с центром на оси симметрии.This problem is solved in that the compressible elastic element, consisting of a solid body, a curved side surface and a pair of end surfaces, characterized in that on the end surface of the elastic elements there is a slope of at least 5 ° directed towards the center of the element. On the end surfaces of the elastic element protruding concentric circles or "Archimedean" spirals are made with a height of at least 1 mm with a pitch of at least 3 mm centered on the axis of symmetry.

Согласно полезной модели создан сжимаемый упругий элемент для поглощения, рассеивания и возвращения энергии от динамической ударной нагрузки, приложенной к сжимаемой пружине, которая плавно распределяет нагрузки по торцевой поверхности такой пружины, препятствует радиальному расширению сверх заданных пределов и задает направление радиального расширения при аксиальном сжатии в сторону оси симметрии элемента и как следствие повышение жесткости, а, следовательно, энергоемкости, силы начального сжатия и надежности соединения элементов с пластинами.According to a utility model, a compressible elastic element is created for absorbing, dissipating and returning energy from a dynamic shock load applied to a compressible spring, which smoothly distributes the loads along the end surface of such a spring, prevents radial expansion beyond specified limits and sets the direction of radial expansion with axial compression to the side axis of symmetry of the element and, as a consequence, an increase in stiffness, and, consequently, energy intensity, initial compression force, and reliability of the element connection with plates.

На торцевых поверхностях упругого элемента имеет уклон не менее 5°, направленный к центру элемента, на торцевых поверхностях выполнены выступающие концентрические окружности или "архимедовы" спирали высотой не менее 1 мм с шагом не менее 3 мм с центром на оси симметрии. Сжимаемая упругая пружин состоит из полимерных упругих элементов. При этом повышается надежность соединения полимерных элементов за счет препятствия радиального расширения сверх заданных пределов, задается направление радиального расширения при аксиальном сжатии в сторону оси симметрии элемента и как следствие повышение жесткости, а, следовательно, энергоемкости, силы начального сжатия и надежности соединения элементов с пластинами без нарушения сплошности.On the end surfaces of the elastic element has a slope of at least 5 ° directed to the center of the element, protruding concentric circles or "Archimedean" spirals with a height of at least 1 mm and a pitch of at least 3 mm with a center on the axis of symmetry are made on the end surfaces. Compressible elastic springs consists of polymer elastic elements. This increases the reliability of the connection of polymer elements due to the obstacle of radial expansion over predetermined limits, sets the direction of radial expansion with axial compression towards the axis of symmetry of the element and, as a result, increases the stiffness and, consequently, the energy intensity, the initial compression force and the reliability of the connection of elements with plates without discontinuities.

В настоящее время на данную конструкцию разработана конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы, проходящие всесторонние испытания.At present, design documentation has been developed for this design, according to which prototypes undergoing comprehensive tests have been manufactured.

Claims

1. Compressible elastic element, consisting of a solid body, a curved side surface and a pair of end surfaces, characterized in that on the end surface of the elastic element there is a slope of at least 5 ° directed towards the center of the element.

2. Compressible elastic element according to claim 1, characterized in that protruding concentric circles or “Archimedean” spirals with a height of at least 1 mm and a pitch of at least 3 mm with a center on the axis of symmetry are made on the end surfaces.