RU63369U1

RU63369U1 - Torsion Damping Device

Info

Publication number: RU63369U1
Application number: RU2006129521/22U
Authority: RU
Inventors: Илья Владимирович Пономаренко; Андрей Станиславович Решенкин; Александр Григорьевич Тихомиров; Василий Александрович Тихомиров; Анатолий Юрьевич Чипига
Original assignee: Ростовский военный институт ракетных войск
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2007-05-27

Abstract

Торсионное демпфирующее устройство относится к средствам пассивной безопасности транспортных средств и может найти применение для оснащения опасных мест и строений, расположенных в непосредственной близости с дорожным полотном (проезжей частью), участков дорог, предназначенных для аварийной остановки транспортных средств и др. Торсионное демпфирующее устройство состоит из корпуса и расположенных в нем упругих торсионов, одним концом соединенных с корпусом, другим концом, снабженным рычагом, взаимодействующих со штоком, воспринимающим ударную нагрузку, имеющим цилиндрические кулачки. Рассеяние кинетической энергии транспортного средства осуществляется за счет чередующихся процессов упругого кручения рабочих частей торсионных элементов и самопроизвольного восстановления их формы, осуществляющихся при воздействии цилиндрических кулачков штока на рычаги торсионов, расположенных по группам в определенном порядке, обеспечивающим последовательное включение их в работу. Предлагаемая конструкция может неоднократно использоваться после срабатывания с восстановлением заданных демпфирующих характеристик при проведении несложных операций.Torsion damping device refers to the means of passive safety of vehicles and can be used to equip hazardous places and buildings located in close proximity to the roadway (carriageway), road sections intended for emergency stopping of vehicles, etc. Torsion damping device consists of the housing and the elastic torsion bars located therein, connected at one end to the housing, at the other end provided with a lever, interacting with the rod, perceiving them an impact load having cylindrical cams. The dissipation of the kinetic energy of the vehicle is carried out due to alternating processes of elastic torsion of the working parts of the torsion elements and spontaneous restoration of their shape, which are carried out when the cylindrical cams of the rod act on the levers of the torsion bars arranged in groups in a certain order, ensuring their sequential inclusion in the work. The proposed design can be repeatedly used after operation with the restoration of the specified damping characteristics during simple operations.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к средствам пассивной безопасности транспортных средств и может найти применение для оснащения опасных мест и строений, расположенных в непосредственной близости с дорожным полотном (проезжей частью), участков дорог, предназначенных для аварийной остановки транспортных средств и др.The proposed utility model relates to means of passive safety of vehicles and can be used to equip hazardous places and buildings located in close proximity to the roadbed (carriageway), road sections intended for emergency stopping of vehicles, etc.

Известны многочисленные типы ограждений, включающие основания и ограничительные элементы, исполненные из профилированных металлических полос или тросов, задачей которых является препятствование движению транспортных средств в запрещенных (опасных) направлениях, а также рассеивание энергии удара при столкновении транспортного средства с ограждением [1]. Рассеивание энергии удара происходит за счет деформирования ограничительных элементов, узлов их крепления и элементов транспортного средства, а также за счет трения, возникающего между элементами транспортного средства и дорожным ограждением. Данные конструкции обладают высокой прочностью, но низкой энергоемкостью. Известны конструкции демпфирующих устройств, принцип действия которых основан на рассеивании энергии воздействия за счет пластического кручения металлических стержней [2, 3, 4 и др.]. Указанные конструкции обладают достаточно высокой энергоемкостью, но имеют ограниченный ресурс работы, вследствие Numerous types of fences are known, including bases and restrictive elements made of profiled metal strips or cables, the task of which is to prevent the movement of vehicles in prohibited (dangerous) directions, as well as the dissipation of impact energy when a vehicle collides with a fence [1]. The dissipation of impact energy occurs due to the deformation of the restrictive elements, their attachment points and vehicle elements, as well as due to the friction that occurs between the elements of the vehicle and the road fence. These designs have high strength, but low energy consumption. Known designs of damping devices, the principle of which is based on the dissipation of the energy of the impact due to plastic torsion of metal rods [2, 3, 4, etc.]. These designs have a fairly high energy intensity, but have a limited service life, due to

происходящих текстурных изменений в материале рабочих элементов, что обуславливает низкую надежность работы при повторном использовании.occurring texture changes in the material of the working elements, which leads to low reliability during repeated use.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство, заключается в повышение безопасности пассажиров и перевозимых грузов при остановке транспортного средства предлагаемым устройством, за счет обеспечения высокой надежности работы и стабильности характеристик амортизации. Технический результат заключается также в том, что обеспечивается возможность неограниченного использования устройства, без изменения заданных демпфирующих характеристик после срабатывания, при проведении несложных восстановительных операций.The problem to which the proposed device is aimed is to increase the safety of passengers and transported goods when the vehicle is stopped by the proposed device, by ensuring high reliability and stability of depreciation characteristics. The technical result also consists in the possibility of unlimited use of the device, without changing the specified damping characteristics after operation, during simple recovery operations.

Указанные технические результаты достигаются тем, что конструкция торсионного демпфирующего устройства состоит из корпуса и расположенных в нем в определенном порядке упругих торсионов одним концом соединенных с корпусом, другим концом, снабженным рычагом, взаимодействующие со штоком, воспринимающим ударную нагрузку. Рассеивание кинетической энергии транспортных средств осуществляется за счет упругого скручивания материала торсионов при воздействии цилиндрических кулачков штока, при котором происходит переход кинетической энергии транспортного средства в потенциальную энергию упругой деформации и ее рассеивание (после освобождения рычага при прохождении кулачка штока в корпусе) за счет совершаемой работы восстановления исходной формы торсионов.These technical results are achieved by the fact that the design of the torsion damping device consists of a housing and elastic torsion bars arranged in it in a certain order, with one end connected to the housing and the other end equipped with a lever, interacting with a rod that receives shock load. The dissipation of the kinetic energy of the vehicles is carried out due to the elastic twisting of the torsion material under the action of cylindrical cams of the rod, during which the kinetic energy of the vehicle is converted into the potential energy of elastic deformation and its dissipation (after releasing the lever when the rod cam passes through the body) due to the performed restoration work initial form of torsion bars.

Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено торсионное демпфирующее устройство; на фиг.2 представлено торсионное демпфирующее устройство в разрезе; на фиг.3 представлен рабочий элемент торсионного демпфирующего устройства; на фиг.4 представлен шток торсионного демпфирующего устройства; на фиг.5 представлен корпус торсионного демпфирующего устройства; на фиг.6 представлена силовая характеристика торсионного демпфирующего устройства.The essence of the proposed design is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a torsion damping device; figure 2 presents a torsion damping device in section; figure 3 presents the working element of the torsion damping device; figure 4 presents the rod torsion damping device; figure 5 presents the housing of the torsion damping device; figure 6 presents the power characteristic of the torsion damping device.

Конструкция торсионного демпфирующего устройства (см. фиг.1, 2) включает корпус 1, расположенные в определенном порядке торсионные рабочие элементы 3, одним концом крепящиеся к корпусу гайками 4, вторым концом взаимодействующие со штоком 2 и фиксаторы 5, препятствующие изгибу торсионов, крепящиеся к корпусу винтами 6. Торсионные рабочие элементы 3, выполняются из отрезка металлического прута (см. фиг.3), участки которого последовательно изогнуты таким образом, что в каждом торсионном элементе имеется рабочая часть (упругий торсион) 8, рычаг 7, который располагается под требуемым углом относительно рабочей части и узел крепления 9, имеющий резьбу под гайку 4. Диаметр и длина упругого торсиона, а также материал и вид термической обработки выбираются из условия нахождения торсионного рабочего элемента в упругой области при максимальном угле скручивания. Шток (см. фиг.4) представляет собой вал 11 с выполненными заодно цилиндрическими кулачками 10. Корпус устройства (см. фиг.5) выполнен цельным, с двумя торцевыми отверстиями, имеющими диаметр равный диаметру цилиндрических кулачков штока и длину, The design of the torsion damping device (see FIGS. 1, 2) includes a housing 1, torsion working elements 3 arranged in a certain order, fastened with nuts 4 to the housing at one end, interacting with the rod 2 at the other end and clips 5 preventing torsion bending, attached to the housing with screws 6. Torsion working elements 3 are made from a piece of metal rod (see Fig. 3), sections of which are successively bent so that each torsion element has a working part (elastic torsion) 8, lever 7, cat The second one is located at the required angle relative to the working part and the fastening unit 9, having a thread under the nut 4. The diameter and length of the elastic torsion bar, as well as the material and type of heat treatment are selected from the condition that the torsion working element is in the elastic region at the maximum twist angle. The rod (see figure 4) is a shaft 11 with integral at the same time cylindrical cams 10. The device body (see figure 5) is made integral, with two end holes having a diameter equal to the diameter of the cylindrical cams of the rod and length,

обеспечивающую только прямолинейное движение штока. По торцам корпуса выполнены пазы 12, шириной равной диаметру узла крепления торсионного элемента. Пазы располагаются на различном расстоянии друг от друга (см. фиг.1), обеспечивающим определенный порядок работы торсионных элементов, которые разбиты на ячейки I, II...N по три группы торсионных рабочих элементов («а», «б», «в»), состоящих из 4-х торсионных элементов каждая, что обеспечивает последовательное включение торсионов каждой группы в работу. В корпусе (см. фиг.5) симметрично пазам 12 выполнены прорези 13, через которые проходят винты, крепящие фиксаторы торсионов к корпусу устройства. Длина прорезей равна радиусу цилиндрических кулачков штока.providing only rectilinear movement of the rod. At the ends of the housing, grooves 12 are made, with a width equal to the diameter of the mount of the torsion element. The grooves are located at different distances from each other (see figure 1), providing a certain order of operation of the torsion elements, which are divided into cells I, II ... N in three groups of torsion work elements ("a", "b", " c ”), consisting of 4 torsion elements each, which ensures the sequential inclusion of torsions of each group in the work. In the case (see Fig. 5), cuts 13 are made symmetrically to the grooves 12, through which the screws pass that secure the torsion clips to the device case. The length of the slots is equal to the radius of the cylindrical cams of the rod.

Изготовление и сборка предлагаемой конструкции просты и выполняются обычными известными методами. Торсионные элементы могут изготовляться из прутков малоуглеродистых, среднеуглеродистых и легированных сталей имеющих заданные размеры и определенный диаметр, путем последовательного изгиба во взаимно перпендикулярных плоскостях под заданными углами с последующей термической обработкой (для придания элементам требуемых характеристик) или без нее.The manufacture and assembly of the proposed design are simple and performed by conventional known methods. Torsion elements can be made of rods of low-carbon, medium-carbon and alloy steels having specified dimensions and a certain diameter, by sequential bending in mutually perpendicular planes at predetermined angles with subsequent heat treatment (to give the elements the required characteristics) or without it.

В случае столкновения транспортного средства с торсионным демпфирующим устройством происходит вход штока в корпус устройства, последовательное воздействие цилиндрических кулачков штока на рычаги торсионов группы «а», «б» и «в», вызывающее скручивание рабочих частей торсионов в упругой области и, соответственно, поглощение энергии воздействующей In the event of a collision of the vehicle with the torsion damping device, the rod enters the device body, the cylindrical rod cams act sequentially on the levers of the torsion bars of groups “a”, “b” and “c”, causing the working parts of the torsion bars to twist in the elastic region and, accordingly, absorb energy acting

нагрузки и, затем, восстановление исходной формы торсионных элементов после высвобождения рычагов, и тем самым рассеяние кинетической энергии транспортного средства. Рассеянная торсионным демпфирующим устройством энергия (см. фиг 6) равна площади под суммарной силовой характеристикой, показанной пилообразной кривой. На фиг.6 символами Х_а, X_б, X_в обозначены перемещения цилиндрических кулачков штока от начала скручивания торсионов групп «а», «б» и «в» до их высвобождения.load and, then, the restoration of the original form of the torsion elements after the release of levers, and thereby the dissipation of the kinetic energy of the vehicle. The energy dissipated by the torsion damping device (see FIG. 6) is equal to the area under the total power characteristic shown by a sawtooth curve. In Fig.6, the symbols X _a , X _b , X _c indicate the movement of the cylindrical cams of the rod from the beginning of the torsion of the torsion bars of the groups “a”, “b” and “c” to their release.

Общая величина энергопоглощения и ход амортизации могут быть заданы в широких пределах путем изменения количества торсионных элементов и композиции их установки в корпусе устройства, путем задания определенных размеров (длин и диаметров) рабочих частей, а также путем выбора материала торсионного элемента, механической и термической обработки [5]. Силовая характеристика торсионного демпфирующего устройства будет также зависеть от этих параметров.The total amount of energy absorption and the course of depreciation can be set within wide limits by changing the number of torsion elements and the composition of their installation in the device’s body, by specifying certain sizes (lengths and diameters) of the working parts, as well as by selecting the material of the torsion element, mechanical and thermal processing 5]. The power characteristic of the torsion damping device will also depend on these parameters.

После срабатывания устройство приводиться в исходное состояние путем сдвига торсионных элементов относительно штока после ослабления гаек 4 и винтов 6, выдвижения штока (при этом рычаги торсионов не препятствуют движению штока) и установки торсионных элементов в исходное состояние с затяжкой креплений.After operation, the device is restored to its initial state by shifting the torsion elements relative to the rod after loosening the nuts 4 and screws 6, extending the rod (while the torsion arms do not impede the movement of the rod) and setting the torsion elements to the initial state with tightening the fasteners.

Предполагаемая полезная модель проста и технологична, не требует регулярного технического обслуживания, обладает высокой удельной энергоемкостью, стабильной силовой характеристикой, независящей от условий внешней среды и параметров ударного воздействия.The proposed utility model is simple and technological, does not require regular maintenance, has a high specific energy consumption, stable power characteristic, independent of environmental conditions and impact parameters.

Литература:Literature:

1. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения. - М.: Транспорт, 1982. - 288 с.1. Babkov V.F. Road conditions and traffic safety. - M.: Transport, 1982. - 288 p.

2. АС СССР №1390966 от 14.07.1986 г., В 64 С 3/26 «Многослойная амортизационная оболочка».2. The USSR AS No. 1390966 dated 07/14/1986, B 64 C 3/26 "Multilayer cushioning shell."

3. Патент РФ №2207261 от 13.12. 2001 г., В 60 R 19/56, «Энергопоглощающий буфер грузового автомобиля».3. RF patent No. 2207261 of December 13. 2001, 60 R 19/56, “Energy Absorbing Buffer of a Truck”.

4. Патент РФ на полезную модель №51632, «Торсионный энергопоглощающий элемент дорожного ограждения».4. RF patent for utility model No. 51632, “Torsion energy-absorbing element of a road fence”.

5. Тихомиров А.Г. Использование предварительного наклепа торсионных рабочих элементов в упругопластических системах противоударной защиты. - М.: «Машиностроитель», №1 2004. - 6 с.5. Tikhomirov A.G. The use of preliminary hardening of torsion working elements in elastoplastic shockproof systems. - M.: "Machine Builder", No. 1 2004. - 6 p.

Claims

A torsion damping device comprising a housing and torsion bars located therein, connected at one end to the housing, at the other end provided with a lever, interacting with a shock absorbing rod, characterized in that the kinetic energy of the vehicle is dissipated due to alternating processes of elastic torsion of the working parts torsion elements and spontaneous restoration of their shape, carried out under the influence of cylindrical cams of the rod on the levers of torsion bars, located data in groups in a certain order, ensuring their sequential inclusion in the work.