Упругодемпфирующее амортизирующее устройство

 

Использование: в машиностроении и устройствах защиты объектов от воздействия динамических нагрузок. Сущность изобретения: устройство содержит многослойный пакет гибких прямоугольных в плане цилиндрических пластин, длина которых монотонно меняется от слоя к слою. Радиус кривизны поверхности пластин постоянен Длина каждой пластины рассчитывается из условия создания требуемой величины и распределения контактного давления. Торцы всех пластин расположены в одной плоскости и скреплены между собой. 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P ЕСПУ БЛИК (s»s F 16 F 1/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4842995/28 (22) 27.06.90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Л енин градский кора блестроител ьный институт (72) В,Р,Скворцов, А.Б,Ромазанов. Н.М.Терешина и В,В,Якунин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 534602, кл, F 16 F 15/04, 1973.

Заявка Японии ¹ 60-5831, кл, F 16 F 1/22, 1985.

Радчик А.С, и Буртковский И.И. Пружины и рессоры. Киев: Техника, 1973, с.91.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам защиты объектов от воздействия динамических нагрузок, Известно упруго-фракционное амортизирующее устройство, содержащее пакет гибких прямоугольных слоев — пластин одинаковой длины, скрепленных по краям и контактирующих участками лицевых поверхностей через фрикционные вкладыши, в местах расположения вкладышей пакет обжат регулируемыми стягивающими устройствами. что обеспечивает трение при изгибе пакета, вкладыши имеют различную длину.

Недостатком известного устройства является слабые демпфирующие свойства, т.к. трение происходит не по всей поверхности слоев, а сила его обжатия ослабевает из-за износа трущихся контактов, релаксации напряжений, находящихся в состоянии изгиба элементов стяжек, . Ы 1762032 А1 (54) УПРУГОДЕМПФИРУЮЩЕЕ АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Использование: в машиностроении и устройствах защиты объектов от воздействия динамических нагрузок. Сущность изобретения: устройство содержит многослойный пакет гибких прямоугольных в плане цилиндрических пластин, длина которых монотонно меняется от слоя к слою. Радиус кривизны поверхности пластин постоянен.

Длина каждой пластины рассчитывается из условия создания требуемой величины и распределения контактного давления. Торцы всех пластин расположены в одной плоскости и скреплены между собой. 4 ил.

Известно аналогичное устройство типа рессоры, содержащее многослойный пакет гибких прямоугольных пластин, обжатых в нескольких местах регулируемыми стяжками и имеющих монотонно меняющуюся от слоя к слою различную длину.

Однако в этом устройстве контактные давления ослабевают из-за износа трущихся контактов стягивающих устройств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство типа рессоры. содержащее многослойный пакет гибких прямоугольных в плане цилиндрических пластин различной длины, убывающей от слоя к слою в радиальном направлении, слои контактируют по лицевым поверхностям. скреплены и стянуты по оси симметрии, Однако в устройстве демпфирущие свойства слабы и нестабильны, т.к, стягивание происходит только в одном месте.

1762032

Целью изобретения является обеспечения стабильных демпфирующих свойств и повышение долговечности.

Указанная цель достигается тем, что El упруго-фрикционном амортизирующем устройстве, содержащем пакеты гибких прямоугольных в плане цилиндрических пластин, скрепленных между собой, имеющих длину монотонно меняющуюся от слоя к слою, радиус кривизны поверхности пластины постоянен, длина определена из соотношения !.,= !.+д (к-" ")+д.((к- "+"} и — 1

12 где k — номер слоя; п — общее число слоев; о — сРеднЯЯ длина пластины; д1, д2 — паРаметры неравномерности, которые определяют из условия обеспечения требуемых контак гных давлений Pk k 1 из соотношения

E Kо 1 1 . д1

Pkk+1= (+(1 — ) }X

1 — 1г К и п2 по о х (— — — + n — 2k)) !

1о д1 д2 K n—

Ro lo 3 lo 2 где ho — толщина пластины;

Rp — радиус срединной поверхности пластины;

Š— модуль упругости материала;

v — коэффициент Пуассона, а торцы всех пластин расположены в одной плоскости и скреплены между собой, Поскольку для создания положительного давления необходимо, чтобы разность начальных длин каждой (К+1)-й и К-й пластины должна быть меньше, чем эта величина в готовом изделии, то для сборки пакета перед скреплением торцев пластины частично разгибаются вплоть до смещения торцевых поверхностей. Поэтому в собранном виде пакет находится в напряженном состоянии, Это начальное напряженное состоя-. ние самоуравновешено по толщине пакета, причем, в каждом слое действует одинаковый изгибающий момент, а мембранная сила монотонно растет от слоя к слою в радиальном направлении. Это и обеспечивает необходимое для трения положительное контактное давление по всем лицевым поверхностям без использования стяжек.

На фиг,1 изображен общий вид устройства; на фиг,2 — разрез пакета слоев с указанием основных размеров и нумерации слоев; на фиг.3 и 4 изображены исходные слои — заготовки и пакет в сборе.

Устройство содержит h упругих слоев толщиной hp, прилегающих друг к другу и скрепленных по краям, радиус и длина срединной поверхности пакета обозначены R u

l, угол раствора а = I/R (фиг,1 и 2), Слои заготовки имеют разллчную длину lpy(k = 1й) и одинаковый радиус срединной поверхности Ро (фиг.3 и 4), После сборки эти же параметры определяются условиями

5 сплошности в соответствии с формулами !!,=! —; Rk =R+ho(К- ). (1)

Rk и -+1

R 2

Согласно кинематическим соотношениям и закону Гука для тонких упругих оболо10 чек, мембранные усилия Т и изгибающие моменты Мк описываются формулами:

lk — lok, ho 1 1, .

2 т =В., Mk=Bp ();

lok 12 Rk Rp

15 Во= (2)

1 — г где Š— модуль упругости; v — коэффициент

Пуассона. Итоговые распределения силовых факторов основаны на условиях равновесам пакета, учитывающих возможность изменения угла раствора на вели —, è:í

Лй по сравнению с равновесным состояни ем и и

Tk =- 0;, 0. (Т! hp (K — — - — ) +lv1k> =k=1 k=1 з

Воhp и

"1)

12 (30 а также условиях равновесия слоя. B которые входят контактные давления Р!, к+, П. 1 —.-)

) (4) деформатолщины

R (Pk-1,k (К вЂ” 1 — — ) -- Pk,k+1 (K—

= Tk, P0,1 = Pn, и+1 .

Принимая во внимание малость ций материала и относительной можно получить

40 — !о+12 !1 „,«,j

1 1 Ко „"о «г- !

)о!

1о lp +1212 lp ) о о

ho !

1 — — !г

М, В 1, Rp, !1о «

50 lp +12 !2 12 !о

1 р (- т.+ g rl д1, m =1 m =k+1

55 — lok (y, y

1 и и+1

2k=1 2

j =0,1,2 (6) 1762032

Таким образом, выбором длин пластин можно реализовать такое начальное напряженное состояние растяжения — изгиба слоев, при котором всюду на поверхности контакта будет положительное давление, необходимое для создания трения. Создание давления заданной величины и распределения осуществляется конкретным .выбором первоначальных длин пластин, Это распределение достаточно взять как квадратичную завислмость от номера слоя и+1 п+12

l o: < = lo + д1 (K — — — „- — ) + дг (K — -)—

2 2 и — 1

12 (7)

При этом формулы для геометрических и силовых характеристик пакета вытекают из соотношений для величин I1 Iz, входящих в (5) г 1 г 1 пг 4 д;; г = (. +- „дг)

12 и имеет следующий окончательный вид:

1 1 1 д1 h,cZ

+(1- — ) + —; 1=1 р пг пг по о о

Т,=В.=((- — "+" +" )(К-" ")Io Ro o дг (К +1)>

Iî 2 12

Во ho г „) (д1 ho "1о г

,lo о) Io

В. K(n — K) ä, hp hpЛа

Pk,k-t-1 = о Rp о

+ — (и — 2k)), дг .

3 (8}

Если дг = О, то распределение начальных длин линейно, значит распределение давлений и, следовательно, предельных значений касательных напряжений, соответствующих началу проскальзывания при росте нагрузки, будет параболическим симметричным относительно срединной поверхности, Если дг A 0 — плавная характеристика нагружения, Для предотвращения возникновения в пластине слишком больших начальных напряжений, необходимо, чтобы параметры неравномерности д1, дг были бы меньше средней длины Io. Значит относительная разница длин слоев очень невелика.

Пример, Устройство имеет n = 3 слоя, каждый толщиной ho = 3 мм, среднюю длину слоев 1о =- 1520 мм, начальный радиус Rp =

=500 мм, параметры неравномерности слоев д1= 9 мм, дг =- О. При этом длина каждого слоя (7) равна lo1 = lo — д = 1511 мм, ог =

=1520 мм, 4з = 1529 мм. Приведенным значениям lp, Ro соответствует начальный угол дуги - 0,96л (173 ), Амортизируемая конст5 рукция подвешивается на нескольких парах зеркально расположенных устройств общая суммарная ширина всех пакетов составляет

2b =- 64000 мм. Материал — сталь с характеристиками Е =- 200000 МПа, 1 = 0,3. Сила

10 тяжести подвешенной конструкции P>,"— ††4 н, Прикладывается вертикальная нагрузка Ру.

Таким обоазом, предлагаемое устройство позволяет амортизировать динамиче15 ское воздействия с поглощением энергии за счет трения между слоями, обеспечивая при этом стабильность демпфирующих свойств, повышение долговечности и удобства эксплуатации.

20 Формула изобретения

Упругодемпфирующее амортизирующее устройство, содержащее многослойный пакет гибких прямоугольных в плане цилиндрических пластин. скрепленных меж25 ду собой, имеющих длину монотонно меняющуюся от слоя к слою, о т л и ч а ющ е е с я тем, что. с целью обеспечения стабильных демпфирующих свойств и повышения долговечности. радиус кривизны по30 верхности пластины постоянен, длина определена из соотношения

n+1 и+1 г

lok = lo + д1 (K — — ) + дг (K — — )—

2 2

n — 1 г

12 где k — номер слоя;

n — общее число слоев;

4 — средняя длина пластины; д1, дг — параметры неравномерности, 40 которые определены из условия обеспечения требуемых контактных давлений Рк к 1 из соотношения

Е Ко 1 1 д1

45 Pkk 1= (, +(1 — ) — — ) Х

1г,,г

di о2, К1л — К1

Ro Iо,3 Iо,2

n — 2К где h — толщина пластины;

50 Rp — РадиУС СРединной повеРхности пластины;

Š— модуль упругости материала;

Ij — коэффициент Пуассона. а торцы всех пластин расположены в одной

55 плоскости и скреплены между собой.

1762032

Составитель Н.Дубовницкая

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор С,Лисина

Заказ 3246 Тираж Подписное

BÍÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101