Пластический амортизатор

 

Использование: в амортизаторах, принцип действия которых основан на использовании пластической деформации материала и может найти применение в строительстве сейсмостойких сооружений и других отраслях техники, где необходима защита конструкции от воздействия сейсмических или динамических нагрузок. Сущность: пластический амортизатор содержит корпус 1, коаксиально установленный в нем шток 2, выполненный с кольцевым выступом 3, и энергопоглощающие элементы 4, выполненные в виде отрезков прямых труб и установленные вертикально оси 14 штока 2 с жестким креплением на наружной поверхности кольцевого выступа 3 штока 2, причем торцы энергопоглощающих элементов 4 выступают с небольшим вылетом 6 за торцы кольцевого выступа 3 штока 2. 6 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к амортизаторам, принцип действия которых основан на использовании пластической деформации материала и может найти применение в строительстве сейсмостойких сооружений и других областях техники, где необходима защита конструкций от воздействия сейсмических или динамических нагрузок.

Известен пластический амортизатор, содержащий плиты и размещенные между ними энергопоглощающие элементы, выполненные из труб [1] Недостатком известного пластического амортизатора является то, что он воспринимает действующие на него нагрузки, направленные по вертикальной оси энергопоглощающего элемента (трубы) в одну или другую сторону, что ограничивает его применение и снижает надежность защиты.

Наиболее близким техническим решением из известных является пластический амортизатор, содержащий корпус, коаксиально установленный в нем шток с выступом и размещенные в корпусе энергопоглощающие элементы в виде отрезков прямых труб, установленных вертикально оси штока [2] Недостатком известного амортизатора является то, что он воспринимает только поперечные нагрузки, направленные в одну или другую сторону, что ограничивает надежность восприятия нагрузок.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что выступ штока выполнен кольцевым, энергопоглощающие элементы установлены параллельно оси штока с радиальным зазором относительно внутренней поверхности корпуса и жестко закреплены на наружной поверхности кольцевого выступа, а высота энергопоглощающих элементов превышает высоту кольцевого выступа.

Кроме того, энергопоглощающие элементы могут быть установлены равномерно по наружной поверхности кольцевого выступа.

Кроме того, энергопоглощающие элементы могут быть установлены по наружной поверхности кольцевого выступа друг за другом до соприкосновения между собой.

Кроме того, энергопоглощающие элементы могут быть выполнены из разного по величине наружного диаметра труб и установлены между собой с чередованием труб большего диаметра и между ними двух труб меньшего диаметра.

Кроме того, энергопоглощающие элементы могут быть выполнены из труб с разной толщиной стенок.

Кроме того, энергопоглощающие элементы могут быть установлены с разной высотой вылета от торца кольцевого выступа в шахматном порядке.

Кроме того, энергопоглощающие элементы могут быть с обеих стороной заглушены заглушками, а внутренняя полость заполнена неполностью сыпучей или деформируемой средой.

На фиг. 1 изображен продольный разрез амортизатора; на фиг. 2 - изображено сечение А А на фиг. 1; на фиг. 3 изображен вариант выполнения энергопоглощающих элементов из разного наружного диаметра труб; на фиг. 4 - изображена установка энергопоглощающих элементов с разной высотой вылета от торца кольцевого выступа в шахматном порядке; на фиг. 5 изображен энергопоглощающий элемент, заполненный сыпучей средой; на фиг. 6 изображены энергопоглощающие элементы в стадии деформации от воздействия нагрузки на амортизатор.

Пластический амортизатор содержит корпус 1, коаксиально установленный в нем шток 2 с кольцевым выступом 3 и размещенные в корпусе 1 энергопоглощающие элементы 4 в виде отрезков прямых труб.

Энергопоглощающие элементы 4 закреплены жестко, например при помощи сварных швов 5 на кольцевом выступе 3, а высота энергопоглощающих элементов 4 превышает высоту кольцевого выступа 3 с двух его торцов на величину вылета 6, при этом энергопоглощающие элементы 4 установлены с радиальным зазором 7 и с зазором 8 относительно внутренней поверхности корпуса 1. Корпус 1 выполнен разъемным и соединяется при помощи крепежных элементов 9 и 10, а при помощи проушин 11 крепится к предохраняемому объекту и опорным конструкциям ( на чертеже не показано). По варианту исполнения энергопоглощающие элементы 4 заглушены заглушками 12 и засыпаны сыпучей средой 13. Ось штока 14.

Пластический амортизатор работает следующим образом.

Шток 2 амортизатора крепится к предохраняемому объекту и опорным конструкциям при помощи проушин 11 (на чертеже не показано). При сейсмическом или динамическом воздействии, действующего в любом направлении поперек оси штока 14, при этом происходит гашение энергии воздействия за счет деформирования энергопоглощающего элемента 4, расположенного в центре направления силы воздействия, а затем происходит последовательное деформирование соседних энергопоглощающих элементов 4, при этом может быть полное сплющивание элементов 4, в зависимости от величины усилия воздействия. При полной деформации энергопоглощающих элементов 4, участвующих в гашении усилия воздействия, дальнейшее гашение усилия воздействия происходит за счет стопорения штока 2 внутренней поверхностью корпуса 1, что предохраняет объект от разрушения.

При воздействии нагрузки, действующей по направлению вдоль от штока 14 вниз или вверх, происходит пластическая деформация вылетов 6 энергопоглощающих элементов 4, противо расположенных приложенной нагрузки, передаваемой от предохраняемого объекта через шток 2, до тех пор, пока вылет 6 энерговыделяющего элемента 4 не сдеформируется и торец кольцевого выступа 3 не упрется во внутреннюю поверхность корпуса 1, т.е. произойдет стопорение штока 2.

При установке энерговыделяющих элементов 4, выполненных из разного по величине наружного диаметра труб и установленных между собой с чередованием труб большего диаметра и между ними труб меньшего диаметра, или выполненных с разной толщиной стенок труб, или установленных с разной высотой вылета достигается то, что можно получить разное состояние устойчивости энергопоглощающих элементов 4, что позволяет обеспечить плавное демпфирование от малых по величине нагрузок до больших, а также дает возможность ступенчатого регулирования демпфирования.

Выполнение энергопоглощающих элементов с неполным заполнением объема сыпучей или деформируемой средой позволяет увеличить момент сопротивления энергопоглощающих элементов 4, что повышает надежность амортизатора.

За счет зазоров 7 и 8 амортизатор может компенсировать монтажные зазоры и температурные перемещения (расширения) предохраняемого объекта.

Пластический амортизатор обеспечивает большую величину энергопоглощения, плавность силовой характеристики и эффективность гашения действующих нагрузок в любом направлении и в конечном итоге стопорение штока 2, что предохраняет объект от разрушения и повышает надежность.

Формула изобретения

1. Пластический амортизатор, содержащий корпус, коаксиально установленный в нем шток с выступом и размещенные в корпусе энергопоглощающие элементы в виде отрезков прямых труб, отличающийся тем, что выступ штока выполнен кольцевым, энегропоглощающие элементы установлены параллельно оси штока с радиальным зазором относительно внутренней поверхности корпуса и жестко закреплены на наружной поверхности кольцевого выступа штока, а высота энергопоглощающих элементов превышает высоту кольцевого выступа штока с двух его торцев.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что энегропоглощающие элементы установлены радиально по наружной поверхности кольцевого выступа.

3. Амортизатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что энегропоглощающие элементы установлены на наружной поверхности кольцевого выступа друг за другом до соприкосновения с собой.

4. Амортизатор по пп. 1 3, отличающийся тем, что энергопоглощающие элементы выполнены из труб разного по величине наружного диаметра и установлены между собой с чередованием труб большого диаметра и между ними двух труб меньшего диаметра.

5. Амортизатор по пп. 1 4, отличающийся тем, что энергопоглощающие элементы выполнены из труб с разной толщиной стенок.

6. Амортизатор по пп. 1 5, отличающийся тем, что энергопоглощающие элементы установлены с разной высотой вылета от торцев кольцевого выступа в шахматном порядке.

7. Амортизатор по пп. 1 6, отличающийся тем, что он снабжен сыпучей или деформируемой средой, размещенной в энергопоглощающих элементах и частично их заполняющей, и заглушками, закрывающими энергопоглощающие элементы с двух сторон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6