RU186280U1 - COMBINED ELASTIC ELEMENT WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION - Google Patents
COMBINED ELASTIC ELEMENT WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION Download PDFInfo
- Publication number
- RU186280U1 RU186280U1 RU2018134260U RU2018134260U RU186280U1 RU 186280 U1 RU186280 U1 RU 186280U1 RU 2018134260 U RU2018134260 U RU 2018134260U RU 2018134260 U RU2018134260 U RU 2018134260U RU 186280 U1 RU186280 U1 RU 186280U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastic element
- elastic
- spiral
- combined elastic
- combined
- Prior art date
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/30—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium with solid or semi-solid material, e.g. pasty masses, as damping medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к комбинированным упругим элементам с функцией аварийного демпфирования. Сущность: комбинированный упругий элемент выполнен из металлической пружины (1), заключенной в полую упругую спираль (3) из полимерного материала. При этом полость спирали (3) выполнена закрытой и заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью (2). Технический результат: увеличение жесткостных и прочностных свойств комбинированного упругого элемента.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в системах демпфирования различных типов.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in various types of damping systems.
Известны упругие элементы для систем демпфирования [Детали машин. Расчет и конструирование. Справочник / Под ред. Н.С. Ачеркана. Том 1. М: Машиностроение, 1968. - 440 с.], выполненные из металла, а также в машиностроении широко применяются неметаллические упругие элементы, выполненные, как правило, из резины или полимерных материалов. Однако такие упругие элементы не пригодны для использования в машинах и механизмах при повышенных деформациях сжатия, изгиба и сдвига, так как такие демпфирующие элементы быстро разрушаются.Known elastic elements for damping systems [Machine parts. Calculation and design. Handbook / Ed. N.S. Acerkana. Volume 1. M: Mechanical Engineering, 1968. - 440 p.], Made of metal, and also non-metallic elastic elements, usually made of rubber or polymeric materials, are widely used in mechanical engineering. However, such elastic elements are not suitable for use in machines and mechanisms with increased compression, bending and shear deformations, since such damping elements quickly collapse.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является комбинированный упругий элемент для систем демпфирования, выполненный из металлической пружины, заделанной в корпус упругого элемента [Авторское свидетельство СССР №136608, кл. 47 а8. Упругий элемент для систем демпфирования / A.M. Сойфер, В.Н. Бузицкий, В.А. Першин. Опубликовано "Бюллетень изобретений" №5, 1961 г.] - прототип. Известная полезная модель представляет собой пористую структуру, получаемую путем холодного прессования упругого материала, например технической резины с расположенной внутри нее заготовки из хаотически уложенной проволочной спирали. В качестве исходного материала для изготовления такого упругого элемента применяется тонкая металлическая проволока различных марок диаметром от 0,03 до 0,3 мм.Closest to the claimed utility model is a combined elastic element for damping systems made of a metal spring embedded in the body of an elastic element [USSR Author's Certificate No. 136608, cl. 47 a8. Elastic element for damping systems / A.M. Soifer, V.N. Buzitsky, V.A. Pershin. Published "Bulletin of inventions" No. 5, 1961] - a prototype. The known utility model is a porous structure obtained by cold pressing of an elastic material, for example, technical rubber with a workpiece from a randomly laid wire spiral located inside it. As a starting material for the manufacture of such an elastic element, thin metal wire of various grades with a diameter of 0.03 to 0.3 mm is used.
Недостатком известного комбинированного упругого элемента является слабая зависимость его упругих свойств от скорости деформирования; На практике часто бывает необходимо использовать материалы деталей переменной жесткости, зависящей от скорости их деформирования, например, при изготовлении различных пуленепробиваемых защитных чехлов, кожухов, жилетов, закрывающие подвижные узлы от внешних воздействий, в военной технике. При воздействии на них снарядов, имеющих высокую скорость, они должны мгновенно становиться жесткими, пуленепробиваемыми, что обеспечивает их сохранность и, следовательно, повышение надежности и долговечности военной техники. Кроме того, указанные упругие элементы необходимы, например, для креплении контейнеров с взрывоопасными грузами для снижения вероятности взрыва при столкновении поездов в железнодорожной аварии. Повышенная жесткость демпфера также требуется для предотвращения аварии на атомной электростанции (АЭС), которая может возникнуть из-за падения тяжелых объектов, например, контейнеров с отработавшими сборками ТВЭЛ - тепловыделяющих элементов ядерных реакторов - на строительные конструкции здания, и во многих других случаях.A disadvantage of the known combined elastic element is the weak dependence of its elastic properties on the strain rate; In practice, it is often necessary to use materials of parts of varying stiffness, depending on the speed of their deformation, for example, in the manufacture of various bulletproof protective covers, covers, vests, covering mobile units from external influences, in military equipment. When exposed to high-velocity shells, they must instantly become stiff, bulletproof, which ensures their safety and, consequently, increase the reliability and durability of military equipment. In addition, these elastic elements are necessary, for example, for securing containers with explosive loads to reduce the likelihood of an explosion in a collision of trains in a railway accident. Increased damper rigidity is also required to prevent an accident at a nuclear power plant (NPP), which can occur due to the fall of heavy objects, for example, containers with spent assemblies of fuel elements - fuel elements of nuclear reactors - on building structures of a building, and in many other cases.
Задачей полезной модели является придание комбинированному упругому элементу способности изменять свою жесткость в зависимости от скорости его деформирования.The objective of the utility model is to give the combined elastic element the ability to change its rigidity depending on its deformation rate.
Техническим результатом полезной модели является увеличение жесткостных и прочностных свойств комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования под действием высокой скорости деформирования.The technical result of the utility model is to increase the stiffness and strength properties of a combined elastic element with emergency damping under the action of a high deformation rate.
Указанная задача решается тем, что комбинированный упругий элемент для систем демпфирования, выполненный из металлической пружины, заключенной в упругую оболочку, в качестве упругой оболочки содержит полую спираль из полимерного материала с закрытой полостью, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью.This problem is solved in that the combined elastic element for damping systems, made of a metal spring enclosed in an elastic shell, as an elastic shell contains a hollow spiral of a polymeric material with a closed cavity, which is filled with a dilatant non-Newtonian fluid.
Так как металлическая пружина помещена в полую спираль из полимерного материала с закрытой полостью, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью, то жесткость упругого элемента будет существенно зависеть от скорости его деформации. Известно, что неньютоновские жидкости могут менять свою структуру и вязкость в зависимости от колебания давления или температуры, а при высокой скорости деформации вообще могут превращаться в очень жесткий и прочный материал.Since the metal spring is placed in a hollow spiral of a polymeric material with a closed cavity that is filled with a dilatant non-Newtonian fluid, the stiffness of the elastic element will substantially depend on its deformation rate. It is known that non-Newtonian fluids can change their structure and viscosity depending on pressure or temperature fluctuations, and at high strain rate they can generally turn into a very hard and durable material.
При увеличении скорости деформации жесткость неньютоновской жидкости резко возрастает, она начинает выполнять функцию второй упругой спирали, подсоединенной параллельно к металлической пружине. При этом возрастает жесткость комбинированного упругого элемента, который может выполнять функцию аварийного демпфирования, что решает поставленную задачу.With an increase in the strain rate, the rigidity of a non-Newtonian fluid increases sharply, it begins to fulfill the function of a second elastic spiral connected in parallel to a metal spring. At the same time, the stiffness of the combined elastic element increases, which can fulfill the function of emergency damping, which solves the problem.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, где на фиг. 1 показана схема комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования. На схеме цифрами обозначены:The essence of the utility model is illustrated in the figure, where in FIG. 1 shows a diagram of a combined resilient member with emergency damping function. In the diagram, the numbers indicate:
1 - металлическая пружина;1 - metal spring;
2 - дилатантная неньютоновская жидкость;2 - dilatant non-Newtonian fluid;
3 - полая упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью;3 - hollow elastic spiral of a polymeric material with a closed cavity;
4 - элементы заделки концов упругой спирали.4 - sealing elements of the ends of the elastic spiral.
Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования состоит из металлической пружины 1, помещенной в полую упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью 3, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью 2. На концах металлической пружины 1 для повышения долговечности конструкции установлены элементы заделки 4, например, диски или шайбы.The combined elastic element with emergency damping function consists of a metal spring 1 placed in a hollow elastic spiral made of polymer material with a closed
Полая упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью 3 может быть выполнена, например, из полиамида, наполненного стекловолокном, или полипропилена. В качестве дилатантной неньютоновской жидкости 2 может использоваться, например, смесь вискозы, этиленгликоля и кремнезема; в качестве элементов заделки 4 для повышения долговечности конструкции для упругой спирали 1 могут быть использованы, например, металлические шайбы.A hollow elastic spiral of a polymeric material with a closed
При деформировании упругой спирали с низкой скоростью она будет деформироваться в зависимости от модуля упругости материала пружины 1, то есть как обычный упругий материал, так как дилатантной неньютовская жидкость 2 при малой скорости деформации ведет себя как обычная жидкость. При увеличении скорости деформации жесткость неньютоновской жидкости 2 резко возрастает, она приобретает свойство твердого упругого тела и начинает выполнять функцию второй упругой спирали, подсоединенной параллельно к упругой спирали 1. При этом возрастает жесткость всего комбинированного упругого элемента, что обеспечивает возможность аварийного демпфирования в необходимых случаях. Изменяя геометрические параметры и материал пружины 1, геометрические параметры полой упругой спирали из полимерного материала 2 и тип дилатантной неньютоновской жидкости, можно существенно изменять упругие свойства комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования и его чувствительность к скорости деформации.When the elastic spiral is deformed at a low speed, it will deform depending on the elastic modulus of the spring material 1, that is, as a normal elastic material, since the dilated
Пример. Металлическая пружина изготовлена из металлической проволоки, имеющей модуль сдвига G=80 ГПа. Диаметр проволоки dp=2⋅10-3 м, диаметр намотки Dp=3⋅10-2 м., число витков равно n=3. Полая упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью выполнена из полиамида, имеет диаметр полости do=5⋅10-3 мм. Шаг и число витков полой упругой спирали совпадает с шагом и числом витков металлической пружины.Example. The metal spring is made of metal wire having a shear modulus G = 80 GPa. The diameter of the wire d p = 2⋅10 -3 m, the diameter of the winding Dp = 3⋅10 -2 m, the number of turns is n = 3. A hollow elastic spiral of a polymeric material with a closed cavity is made of polyamide, has a cavity diameter d o = 5⋅10 -3 mm. The pitch and number of turns of a hollow elastic spiral coincides with the pitch and number of turns of a metal spring.
Полость упругой спирали из полимерного материала заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью d3o, разработанный одной из американских компаний. При скорости деформации 10 м/с данная жидкость имеет модуль сдвига G=16 ГПа. Произведем оценку жесткости системы комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования.The cavity of an elastic spiral made of a polymer material is filled with a dilated non-Newtonian d3o fluid, developed by one of the American companies. At a strain rate of 10 m / s, this fluid has a shear modulus G = 16 GPa. Let us evaluate the stiffness of the combined elastic element system with emergency damping function.
Коэффициент жесткости для упругого элемента - витой цилиндрической пружины сжатия определяется по соотношению [Яворский Д.М. и др. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. 8 - изд. М.: "Оникс", 2006 г. - 1056 с.]:The stiffness coefficient for an elastic element - a twisted cylindrical compression spring is determined by the ratio [Yavorsky DM and other Handbook of physics for engineers and university students. 8th ed. M .: "Onyx", 2006 - 1056 p.]:
Такую жесткость комбинированный упругий элемент будет иметь при скорости деформации примерно до 1 м/с, так как при такой скорости деформации жесткостью полой упругой спирали из полимерного материала можно пренебречь по сравнению с жесткостью пружины.The combined elastic element will have such stiffness at a strain rate of up to about 1 m / s, since at this strain rate, the stiffness of a hollow elastic spiral made of a polymeric material can be neglected in comparison with the spring stiffness.
По той же формуле определим коэффициент жесткости полой упругой спирали из полимерного материала, заполненной дилатантной неньютоновской жидкостью, при скорости деформации 10 м/с. Он равен Ko=9251 н/м. Суммарная жесткость системы K=Kp+Ko=10437 н/м. Как видно, жесткость комбинированного упругого элемента при повышение скорости демпфирования до 10 м/с возрасла почти на порядок.Using the same formula, we determine the stiffness coefficient of a hollow elastic spiral made of a polymer material filled with a dilatant non-Newtonian fluid at a strain rate of 10 m / s. It is equal to K o = 9251 n / m. The total rigidity of the system K = K p + K o = 10437 n / m. As can be seen, the stiffness of the combined elastic element with increasing damping speed to 10 m / s increased by almost an order of magnitude.
Таким образом, использование предлагаемой конструкции комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования позволяет в случае аварийного демпфирования увеличить жесткость системы, что обеспечивает во многих случаях предотвратить аварию.Thus, the use of the proposed design of a combined elastic element with emergency damping function allows in case of emergency damping to increase the stiffness of the system, which in many cases prevents an accident.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134260U RU186280U1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | COMBINED ELASTIC ELEMENT WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134260U RU186280U1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | COMBINED ELASTIC ELEMENT WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU186280U1 true RU186280U1 (en) | 2019-01-15 |
Family
ID=65020806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134260U RU186280U1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | COMBINED ELASTIC ELEMENT WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU186280U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196775U1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Combined damping element |
| RU210813U1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Combined damping element |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU136608A1 (en) * | ||||
| US4759428A (en) * | 1986-07-29 | 1988-07-26 | Nhk Spring Co., Ltd. | Viscoelastic damper |
| RU2603432C2 (en) * | 2015-01-16 | 2016-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Hydraulic stop |
-
2018
- 2018-09-27 RU RU2018134260U patent/RU186280U1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU136608A1 (en) * | ||||
| US4759428A (en) * | 1986-07-29 | 1988-07-26 | Nhk Spring Co., Ltd. | Viscoelastic damper |
| RU2603432C2 (en) * | 2015-01-16 | 2016-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Hydraulic stop |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196775U1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Combined damping element |
| RU210813U1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Combined damping element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2800321A (en) | Rubber including spring device | |
| RU186280U1 (en) | COMBINED ELASTIC ELEMENT WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION | |
| RU196775U1 (en) | Combined damping element | |
| US7736729B2 (en) | Blast energy mitigating composite | |
| Qasrawi et al. | Numerical modeling of concrete-filled FRP tubes’ dynamic behavior under blast and impact loading | |
| CA1181441A (en) | Damper element | |
| US8690131B2 (en) | Damping device | |
| RU193639U1 (en) | TWO-STAGE COMBINED DAMPER WITH EMERGENCY DAMPING FUNCTION | |
| Chen | A comparison of flow and deformation theories in a radially stressed annular plate | |
| RU191235U1 (en) | COMBINED ELASTIC ELEMENT FOR DAMPING SYSTEMS | |
| RU210813U1 (en) | Combined damping element | |
| Wei et al. | The analytical solutions for the stress distributions within elastic hollow spheres under the diametrical point loads | |
| RU2533657C1 (en) | Vibration damper | |
| RU216767U1 (en) | Combined damping element | |
| Kebadze et al. | Non-linear bending behaviour of offshore flexible pipes | |
| Wu et al. | Study on the failure mechanism of flexible pipes under large torsion considering the layer interaction | |
| DE102016215773A1 (en) | Bump stop for a vibration damper and a vibration damper for motor vehicles | |
| CN208074069U (en) | A kind of metal rubber shock absorber of bellows support | |
| CN108253064B (en) | Metal rubber shock absorber supported by corrugated pipe and forming method thereof | |
| RU2541554C2 (en) | Buffer for overhead crane | |
| Audysho et al. | Aluminum foam core density and geometry influences on the deformation mechanisms of foam filled braided tubular structures in tension | |
| Orrego | Part II: Self-Centering Frictional Damper | |
| CN114151498B (en) | Magnetic current variable high-damping shock absorber based on metal rubber porous material and shock absorption method thereof | |
| Shi et al. | Investigation of failure behavior of polyethylene pipe reinforced by winding steel wires subject to inner pressure and bending | |
| Tomek et al. | Modelling rim impact and ultimate behaviour of triple friction pendulum bearings |