RU2630366C1

RU2630366C1 - Compressed elastic spring

Info

Publication number: RU2630366C1
Application number: RU2016123631A
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: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-09-07

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: spring consists of the polymer elastic elements, between which the separating plates with receiving through holes are placed. Each elastic element has the pair of the end surfaces. On the end surfaces edges there are protuberances made as one piece with the elastic element. The protuberances enter the receiving through holes of the separating plate.

EFFECT: spring power consumption and reliability increase.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение 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 invention is applied in various fields and relates to mechanical engineering, in particular to compressible polymer springs, having a new arrangement 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 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), comprising 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 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 ostavki mounted on the clamping bolt is movable along its axis, the edges of the block polymer elastic members installed on one spacer. 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, 01.05. 2008), containing many 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 эластомерная пружина для железнодорожного вагона (патент RU №2510702, F16F 1/40, B61G 9/06, 03.09.2009), содержащая пружинящий элемент и две металлические пластины. Пружинящий элемент получен из заготовки из термопластичного полиэфирного эластомера. Заготовка имеет цилиндрическую форму и выполнена с осевым отверстием. Металлические пластины приспособлены для прикрепления к торцам заготовки. Каждая пластина выполнена со сквозным отверстием в центре, имеет фигурный периферийный контур и содержит множество радиально удаленных от центра механических крепежных деталей. Крепежные детали выполнены как одно целое с пластиной, расположены перпендикулярно ее поверхности и имеют выходящий из боковой стороны крепежной детали зубец. В пружине по второму варианту крепежные детали имеют основные поверхности, расположенные перпендикулярно линии, делящей каждую пластину на симметричные половины. В пружине по третьему варианту крепежные детали имеют основные поверхности, расположенные параллельно линии, делящей каждую пластину на симметричные половины. Достигается повышение надежности соединения пружинящего элемента с пластинами, а также предотвращение чрезмерного радиального расширения пружинящего элемента при сжатии.Known elastomeric spring for a railway carriage (patent RU No. 2510702, F16F 1/40, B61G 9/06, 09/03/2009) containing a spring element and two metal plates. The spring element is obtained from a blank of thermoplastic polyester elastomer. The workpiece has a cylindrical shape and is made with an axial hole. Metal plates are adapted for attachment to the ends of the workpiece. Each plate is made with a through hole in the center, has a figured peripheral contour and contains many mechanical fasteners radially remote from the center. The fasteners are made integrally with the plate, are perpendicular to its surface and have a tooth emerging from the side of the fastener. In the spring, according to the second embodiment, the fasteners have main surfaces located perpendicular to the line dividing each plate into symmetrical halves. In the spring according to the third embodiment, the fasteners have main surfaces parallel to the line dividing each plate into symmetrical halves. This improves the reliability of the connection of the spring element with the plates, as well as preventing excessive radial expansion of the spring element during compression.

Любой из вышеперечисленных прототипов обеспечивает закрепления и/или центрирование полимерных 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.Any of the above prototypes provides fixing and / or centering of the polymer 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 polymer elastic elements and / or preventing the possibility of manufacturing polymer elastic elements separately from metal fasteners.

Таким образом, имеется необходимость и потребность в полимерных упругих пружинах, имеющих новую компоновку для центрирования и крепления, предназначенных 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 polymer elastic springs having a new arrangement for centering and fastening, 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 polymer elastic elements separately from metal fasteners and preventing radial expansion beyond a predetermined limit in axial compression of the spring.

Задача изобретения состоит в получении технического результата по повышению энергоемкости, надежности, безопасности и рабочих характеристик сжимаемой упругой пружины.The objective of the invention is to obtain a technical result to increase energy intensity, reliability, safety and performance of a compressible elastic spring.

Указанная задача решается тем, что сжимаемая упругая пружина состоит из полимерных упругих элементов, между которыми размещены разделительные пластины с приемными сквозными отверстиями, каждый упругий элемент имеет пару торцевых поверхностей, отличающая тем, что на краях торцевых поверхностей упругих элементов имеются выступы, выполненные как одно целое с упругим элементом, которые входят в сквозные приемные отверстия разделительной пластины.This problem is solved in that the compressible elastic spring consists of polymer elastic elements, between which separation plates with receiving through holes are placed, each elastic element has a pair of end surfaces, characterized in that there are protrusions on the edges of the end surfaces of the elastic elements with an elastic element that enters through the receiving holes of the separation plate.

Выступы на элементе расположены равномерно по торцевой поверхности и радиально смещены относительно выступов второй торцевой поверхности не менее чем на 15°, их количество совпадает с количеством выступов второй торцевой поверхности и составляет не менее 3 шт. на каждой из торцевых поверхностей.The protrusions on the element are evenly spaced along the end surface and radially offset from the protrusions of the second end surface by at least 15 °, their number coincides with the number of protrusions of the second end surface and is at least 3 pcs. on each of the end surfaces.

Периферический конец верхней части выступа выполнен наклонным для обеспечения внедрения в сквозное отверстие разделительной пластины при сжатии упругого элемента, что позволяет заполнить отверстие пластины за счет упругой деформации, повышая надежность соединения полимерных элементов с разделительными пластинами. Выступы на элементе, на которые устанавливаются разделительные пластины с приемными отверстиями, в поперечном сечение имеют габаритные размеры не менее D/25, где D - диаметр упругих элементов, из которых состоит пружина. По меньшей мере один выступ на элементе расположен на линии сопряжения торцевой части с боковой поверхностью элемента.The peripheral end of the upper part of the protrusion is made inclined to ensure the insertion of a separation plate into the through hole during compression of the elastic element, which allows filling the plate hole due to elastic deformation, increasing the reliability of the connection of polymer elements with the separation plates. The protrusions on the element, on which the separation plates with receiving holes are installed, in the cross section have overall dimensions of at least D / 25, where D is the diameter of the elastic elements of which the spring consists. At least one protrusion on the element is located on the line connecting the end part with the side surface of the element.

Согласно настоящему изобретению создана сжимаемая упругая полимерная пружина для поглощения, рассеивания и возвращения энергии от динамической ударной нагрузки, приложенной к сжимаемой пружине, достигается предотвращение чрезмерной упругой деформации в радиальном направлении сверх заданных пределов при аксиальном сжатии, повышение жесткости, а следовательно, энергоемкости, силы начального сжатия и надежности соединения элементов с пластинами.According to the present invention, a compressible elastic polymer spring for absorbing, dissipating and returning energy from a dynamic shock load applied to a compressible spring is created, preventing excessive elastic deformation in the radial direction beyond predetermined limits under axial compression, increasing rigidity, and hence energy intensity, initial force compression and reliability of the connection of elements with plates.

Оптимальные размеры выступов и их количество определены расчетно и эмпирически в зависимости от параметров заданной силовой характеристики при заданных величинах рабочего хода, энергоемкости, предварительного поджатая и усилия сжатия.The optimal size of the protrusions and their number are determined calculated and empirically depending on the parameters of the given power characteristics for the given values of the stroke, energy intensity, pre-loaded and compressive forces.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 дан продольный разрез сжимаемой полимерной пружина, на фиг. 2 - вид с верху на один упругий элемент без разделительной пластины.The invention is illustrated by drawings: in FIG. 1 is a longitudinal section through a compressible polymer spring; FIG. 2 is a top view of one elastic member without a dividing plate.

Сжимаемая упругая пружина состоит из полимерных упругих элементов 1, между которыми размещенные разделительные пластины 2 с приемными сквозными отверстиями 3. На краях торцевых поверхностей упругого элемента 1 имеются выступы 4. Выступы 4 выполненные как одно целое с упругим элементом 1 и имеют наклонный периферический конец верхней част и для обеспечения внедрения в приемные сквозные отверстия 3 разделительной пластины 2. Периферический конец верхней части выступа 4 позволяет заполнить отверстие 3 пластины 2 при сжатии упругого элемента 1. При этом достигается повышение надежности соединения полимерных элементов 1 с разделительными пластинами 2, а также предотвращение чрезмерной упругой деформации в радиальном направлении сверх заданных пределов при аксиальном сжатии, повышение жесткости, а следовательно энергоемкости, силы начального сжатия упругих элементов 1.Compressible elastic spring consists of polymer elastic elements 1, between which placed dividing plates 2 with receiving through holes 3. On the edges of the end surfaces of the elastic element 1 there are protrusions 4. The protrusions 4 are made integrally with the elastic element 1 and have an inclined peripheral end of the upper part and to ensure the introduction into the receiving through holes 3 of the separation plate 2. The peripheral end of the upper part of the protrusion 4 allows you to fill the hole 3 of the plate 2 during compression of the elastic element 1. This increases the reliability of the connection of the polymer elements 1 with the dividing plates 2, as well as preventing excessive elastic deformation in the radial direction beyond the specified limits under axial compression, increasing the stiffness, and therefore energy intensity, the initial compression force of the elastic elements 1.

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 spring, consisting of polymer elastic elements, between which separation plates with receiving through holes are placed, each elastic element has a pair of end surfaces, characterized in that at the edges of the end surfaces of the elastic elements there are protrusions made integrally with the elastic element and included in the through receiving holes of the separation plate.

2. Compressible elastic spring according to claim 1, characterized in that the protrusions on the element are evenly spaced along the end surface and radially offset from the protrusions of the second end surface by at least 15 °.

3. Compressible elastic spring according to claim 1, characterized in that the protrusions on the element are evenly spaced along the end surface, their number coincides with the number of protrusions of the second end surface and is at least 3 pieces on each of the end surfaces.

4. Compressible elastic spring according to claim 1, characterized in that the peripheral end of the upper part of the protrusion is made inclined to ensure insertion of a separating plate into the through hole during compression of the elastic element, which allows filling the hole of the plate due to elastic deformation, increasing the reliability of the connection of polymer elements with dividing plates.

5. Compressible elastic spring according to claim 1, characterized in that the protrusions on the element on which the separation plates with receiving holes are mounted have a cross-sectional dimension of at least D / 25, where D is the diameter of the elastic elements of which the spring consists .

6. Compressible elastic spring according to claim 1, characterized in that at least one protrusion on the element is located on the line connecting the end part with the side surface of the element.