SU1783189A1 - Энергопоглощающее устройство - Google Patents

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для поглощения механической энергии за счет пластической деформации материала, и может найти применение в амортизаторах и системах противоударной защиты объектов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является амортизатор, который обеспечивает поглощение энергии путем пластической циклической,деформации текучих металлических элементов (например в виде замкнутой ленты), происходящей при относительном перемещении двух устройств (например цилиндрического корпуса с закрепленными в. нем с возможностью вращения роликами и концентрично размещенного в нем для взаимодействия с валом приводного устройства с возможностью вращения барабана, так что замкнутый ленточный упругопластический элемент последовательно огибает ролики), циклически деформирующих эти элементы.

Недостатком данного амортизатора является малая энергоемкость, так как устройства, деформирующие текучие металлические элементы, имеют локальные точки взаимодействия с деформируемыми элементами и при этом обеспечивают незначительную величину пластической деформации, локализованной в местах контакта, так что большая часть материала элемента остается недеформированной.

Цель изобретения - повышение энергоемкости энергопоглощающего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в энергопоглоща.ющем устройстве, содержащем цилиндрический корпус, концентрично размещенный в нем для взаимодействия с валом приводного устройства с возможностью вращения барабан, размещенные между ними с возможностью вращения и закрепленные в корпусе ролики, и замкнутый ленточный упруго-пластический деформируемый элемент, последовательно огибающий ролики, барабан имеет кольцевые выступы, все ролики, а также кольцевые выступы для взаимодействия между собой и через один дополнительные кольцевые выступы для взаимодействия с кольцевыми выступами барабана, а часть замкнутого ленточного упругопластического деформируемого элемента предназначена для взаимодействия с барабаном. Такое исполнение энергопоглощающего устройства способствует равномерному распределению пластической деформации по длине деформируемого ленточного элемента со значительной величиной деформации, определяемой радиусами контактирующих с ленточным элементом роликов. Это обеспечивает высокую энергоемкость устройства.

На цилиндрических поверхностях всех кольцевых выступов могут быть нарезаны зубчатые венцы, это исключит проскальзывание опорных поверхностей взаимодействующих выступов и обеспечит надежное пропускание ленточного элемента через ролики при вращении барабана.

Кроме того, на внутренней и наружной поверхностях замкнутого упруго-пластического деформируемого элемента могут быть выполнены выступы, а на боковых поверхностях роликов и барабана - соответствующие им впадины, это исключает проскальзывание роликов относительно ленточного элемента при их вращении.

Кроме того, барабан, ролики и замкнутый упругопластический' деформируемый элемент могут быть выполнены в продольном сечении с идентичным ломаным профилем прилегающих поверхностей, что обеспечивает дополнительный изгиб замкнутого упругопластического деформируемого элемента.

На фиг.1 изображено энергопогло|Дающее устройство, продольный разрез: на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - то же, для случая выполнения кольцевых выступов с зубчатыми венцами; на фиг.4 - то же, для случая выполнения ленточного элемента с выступами на его внутренней и наружной поверхностях, а роликов, барабана - с впадинами на их боковых поверхностях; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.6 то же, для случая выполнения роликов, барабана и замкнутого ленточного элемента в продольном сечении с ломаным профилем прилегающих поверхностей; на фиг.7 - ролики, барабан и замкнутый ленточный эле. мент в изометрии; на фиг.8 - то же, для случая выполнения ленточного элемента с выступами, а роликов и внутреннего цилиндра - с впадинами; на фиг.9 - то же, для случая исполнения роликов барабана и замкнутого ленточного элемента в продольном сечении с ломаным профилем прилегающих поверхностей.

Энергопоглощающее устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с концентрично размещенными в лем барабаном 2 и установленными между ними роликам^ 3 и 4, через которые пропущен замкнутый ленточный упругопластический деформируемый элемент 5. Барабан 2 и ролики 3 и 4 закреплены в корпусе 1 с возможностью вращения, например на подшипниках 6.

Барабан 2 имеет выходной вал 7, который через обгонную муфту соединен с валом приводного устройства, снабженного возвратным механизмом (обгонная муфта, приводное устройство и возвратный механизм на . рисунках не показаны).

Ролики 3 и 4 взаимодействуют между собой через кольцевые выступы 8, а ролики 4 через свои дополнительные кольцевые выступы 9 взаимодействуют с барабаном 2, 10 который для этих целей снабжен своими кольцевыми выступами 10. Ролики 3 и 4 и барабан 2 своими цилиндрическими поверхностями взаимодействуют с замкнутым ленточным упругопластическим деформи- 15 руемым элементом 5, пропущеннымчерез ролики 3 и 4, при этом контактируют с ним (с ленточным элементом 5) по всей его длине. Взаимодействия роликов 3 и 4 между собой и взаимодействие роликов 4 с бара- 20 баном 2 осуществляется таким образом, что при вращении барана 2 ролики 3 и 4 приобретают такое направление вращения, что силами трения обеспечивают протягивание ленточного элемента 5 через себя, циклически деформируя его и огибая по своим цилиндрическим поверхностям с большой величиной пластической деформации.

Для исключения проскальзывания опорных поверхностей кольцевых выступов 8, 9, 10 при вращении они могут быть снабжены зубчатыми венцами 11 (см. фиг.З). ·

Для исключения проскальзывания роликов 3, 4 относительно ленточного элемен та 5 на его внутренней и внешней 35 поверхностях могут быть выполнены выступы 12, а на боковых поверхностях роликов 3, 4 и барабана 2 - соответствующие им впадины 13 (см; фиг.4, 5 и 8).

Для увеличения деформирования замкнутого ленточного упругопластическо'го элемента 5 барабан 2,. ролики 3 и 4 и ленточный элемент 5 могут быть выполнены в продольном сечении с идентичным ломаным профилем прилегающих поверхностей (см. фиг.6 и. 45 9). Это приводит при протягивании ленточного элемента 5 через ролики 3 и 4 к дополнительному циклическому изгибу ленточного элемента 5 в поперечном направлении. -50

Изготовление ленточного элемента 5 из материала, обладающего эффектом памяти формы, позволяет повысить ресурс работы , энергопоглощающего устройства.

Работает знергопоглощающее устрой- 55 ство следующим образом.

От приводного устройства, преобразующего поступательное движение (например защищаемого объекта) вр вращательное, через обгонную муфту вращение передается через вал· 7 барабану 2, который в результате этого начинает вращаться, опираясь своим валом 7 на подшипники 6, установленные в корпусе 1.

Через кольцевые выступы 10 барабана 2, которые взаимодействуют с дополнительными кольцевыми выступами 9 роликов 4^ вращение передается роликам 4, а через кольцевые выступы 8 роликов 4 и 3 вращение передается роликам 3. При этом направление вращения роликов 3 и 4 внутреннего цилиндра 2 такое, что взаимодействующий с ними по всей своей длине замкнутый ленточный упругопластический деформируемый элемент 5 начинает под действием сил трения перемещаться в одном направлении между роликами 3 и 4 и, огибая их, циклически пластически деформироваться (изги-. баться), поглощая при этом энергию.

Муфта свободного хода (обгонная муфта) обеспечивает поглощение энергии только при работе муфты в одном направлении, а возвратный механизм обеспечивает возврат в исходное положение приводного ус25 тройства после каждого цикла поглощения энергии.

* Положительный эффект, предлагаемого изобретения заключается в существенном увеличении энергоемкости энергопоглоща30 ющего устройства за счет увеличения пластической деформации замкнутого ленточного упруго-пластического деформируемого элемента и обеспечения равномерного распределения пластического изгиба по всей длине ленточного элемента при его протягивании через ролики. Кроме того, увеличение энергоемкости обеспечивается за счет деформирования ленточного элемента в поперечном направлении в случае испол40’ нения роликов, внутреннего барабана и ленточного элемента профилированными.

Claims (4)

1. .Положительный эффект заключается также в повышении надежности работы устройства за счет исключения проскальзывания роликов и барабана относительно друг друга и ленточного элемента относительно роликов и барабана при поглощении энергии. Ф. о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Энергопоглсщающее устройство, содержащее цилиндрический корпус, концентрично размещенный в нем барабан, размещенные между ними с возможностью вращения и закрепленные в корпусе ролики, и замкнутый ленточный упругопластический деформируемый элемент, последовательно огибающий ролики, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения энергоемкости, барабан имеет кольцевые выступы, все ролики - также кольцевые выступы для взаимодействия между собой, и через один - дополнительные кольцевые выступы для взаимодействия с кольцевыми выступами барабана, а часть замкнутого ленточного упругопластического деформируемого элемента предназначено для взаи- 5 модействия с барабанами.
2. 2, Устройство по п.1, от л ичающее- с я тем, что на цилиндрических поверхностях всех кольцевых выступов нарезаны зубчатые венцы. 10
3. 3. Устройство по п.1, от ли чающееся тем, что на внутренней и наружной по верхностях замкнутого ленточного упругопластического деформируемого элемента выполнены выступы, а на боковых поверхностях роликов и барабана - соответствующие им впадины.
4. 4. Устройство по п.1, о т л и ч э ю щ е ес я тем, что барабан, ролики и замкнутый ленточный упругопластический деформируемый элемент выполнены в продольном сечении с идентичным ломаным профилем, прилегающих поверхностей.