УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ), УПРУГОДЕМПФИРУЮЩИЙ УЗЕЛ Российский патент 2009 года по МПК F16F1/36 

Изобретения относятся к общему машиностроению, в частности к устройствам упругого восприятия различных нагрузок и их гашения.

Известен упругий элемент в виде эластичного конусообразного кольца с овальным сечением (см. патент РФ №2098687 от 25.02.98 г.).

Недостатком известного упругого элемента является отсутствие оптимизации формы сечения кольца.

Сечение кольца может быть ограничено самым различным сочетанием криволинейных поверхностей, и поэтому для получения необходимых эксплуатационных характеристик и минимально возможных затрат на производство упругого элемента большое значение имеет оптимизация его формы.

В настоящее время отсутствуют достоверные математические методы расчета сложных эластичных (резиновых) элементов.

Для достижения технического результата, заключающегося в оптимизации затрат на производство и эксплуатационных характеристик упругого элемента, использовался многолетний опыт по производству и эксплуатации кольцевых резиновых элементов в различных устройствах подвески редуктора привода подвагонного генератора и поводка тележки рельсового транспортного средства.

Указанный технический результат в устройстве по первому варианту достигается тем, что овальное сечение упругого элемента в виде эластичного конусообразного кольца образовано дугами окружностей с центрами, лежащими на большей оси, и расположенными между ними дугами окружностей с центрами, лежащими на линии, проходящей через малую ось, а угол между большими осями овалов поперечного сечения равен 40-80°. Центры соответствующих окружностей могут быть расположены на линии вне сечения.

Указанный технический результат в изобретении по второму варианту достигается тем, что сечение упругого элемента в виде эластичного конусообразного кольца ограничено овалом с расположенными с противоположных сторон его большей оси частями, образованными дугами окружностей с центрами, лежащими на большей оси, при этом сумма расстояний от указанных центров до точки дуги, лежащей на большей оси, превышает сумму расстояний от указанных центров до любой другой точки овала, а угол между большими осями овалов поперечного сечения кольца равен 40-80°.

Дуги окружностей могут иметь разную кривизну.

Приведенное соотношение размеров характеризует овал в виде вытянутого вдоль большой оси эллипса.

Технический результат в изобретении по третьему варианту достигается тем, что в упругом элементе, выполненном в виде эластичного конусообразного кольца с овальным сечением, сечение со стороны оснований кольца ограничено дугами окружностей. При этом радиус дуги со стороны меньшего основания превышает радиус дуги со стороны большего основания. Центры окружностей могут быть расположены на большей оси овала.

Из указанного выше патента также известен упругодемпфирующий узел, содержащий эластичное конусообразное кольцо с овальным сечением, расположенное между ограничителями, выполненными с цилиндрической поверхностью и фланцами.

Как показали исследования, при деформации упругого элемента в процессе его эксплуатации происходит его затекание в угловые зоны, ограниченные цилиндрической поверхностью ограничителя и упорной поверхностью его фланца, что приводит к фактическому «выключению» из работы части объема упругого элемента. Таким образом, объем упругого элемента используется неэффективно.

Технический результат от использования предлагаемого упругодемпфирующего узла заключается в оптимизации геометрических параметров упругого элемента и ограничителей, в качестве которых могут быть использованы различные опоры, концевые части поводка или подвески генератора и т.п.

Оптимизация геометрических параметров позволит оптимизировать эксплутационные характеристики упругих элементов и снизить затраты на производство и эксплуатацию узлов.

Указанный результат достигается тем, что в упругодемпфирующем узле, содержащем эластичное конусообразное кольцо с овальным сечением, расположенное между ограничителями, выполненными с цилиндрической поверхностью и фланцами, сечение кольца со стороны его оснований ограничено дугами окружностей, а радиус поверхности сопряжения цилиндрической поверхности с упорной поверхностью фланца равен радиусу соответствующих дуг, которые могут быть одинаковыми.

Сущность изобретений поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено поперечное сечение кольцевого упругого элемента, где пунктиром ограничено возможное сечение по третьему варианту. На фиг.2 представлен упругодемпфирующий узел.

В сечении кольцо выполнено в виде овала, который образован в самом простом варианте дугами окружностей с радиусами R₁ и R₂, плавно сопрягаемыми между собой.

Ограничение овала дугами окружностей позволяет во время эксплуатации упругого элемента, при его взаимодействии с ограничивающими поверхностями, создавать эффект качения, что снижает износ как самого упругого элемента, так и взаимодействующих с ним поверхностей.

Угол между большими осями овалов в пределах 40-80° позволяет обеспечить преимущественное восприятие осевых нагрузок, направленных вдоль биссектрисы указанного угла, и исключить возможность выворачивания упругого элемента, что особенно актуально при сечении в виде вытянутого эллипса.

Изображение по третьему варианту, в котором радиус дуги овала R₁ ^I со стороны меньшего основания превышает радиус дуги R₁ со стороны большего основания позволяет увеличить объем V₁, ограниченный цилиндрической поверхностью 1 ограничителя и упорной поверхностью его фланца 2.

Исследования показали, что при ограничении овала дугами с радиусом R₁ объем V₂ при большем основании кольца превышает объем V₁ при меньшем его основании, что приводит к неравномерному нагружению кольца со стороны его оснований.

Увеличение радиуса дуги со стороны меньшего основания позволяет выравнить объемы затекаемого упругого материала в объемы V₁ и V₂ и обеспечить более равномерную деформацию упругого кольца.

В упругодемпфирующем узле используется конусообразное кольцо, овальное сечение которого ограничено дугообразными поверхностями.

Кольцо расположено между ограничителями с цилиндрическими поверхностями 1 и 3 и упорными поверхностями фланцев 2 и 4.

Указанные поверхности в каждом ограничителе сопряжены между собой поверхностями сопряжения 5 и 6 с радиусом, совпадающим с радиусом дуги, ограничивающей сечение кольца со стороны соответствующего основания.

Такая форма упругого элемента и сопрягающих поверхностей 5 и 6 позволяет исключить объемы V₁ и V₂. Исключение объемов V₁ и V₂ позволяет обеспечить включение в работу фактически всего объема упругого кольца и позволяет снизить объем кольца, по сравнению с объемом кольца в аналоге.

Снижение материалоемкости является важным фактором в производстве упругодемпфирующих узлов, т.к. позволяет повысить его эффективность.

Исключение V₁ и V₂ позволяет обеспечить эффект качения упругого элемента фактически по всей своей деформируемой поверхности.

Изобретения относятся к общему машиностроению, в частности к устройствам для упругого восприятия различных нагрузок и их гашения. Упругий элемент выполнен в виде эластичного конусообразного кольца с овальным сечением. Сечение ограничено дугами окружностей с центрами, лежащими на большей оси, и расположенными между ними дугами окружностей с центрами, лежащими на линии, проходящей через малую ось. Сумма расстояний от центров дуг окружностей, расположенных на большей оси до точки дуги, лежащей на большей оси, превышает сумму расстояний от указанных центров до любой другой точки овала. Радиус дуги со стороны меньшего основания превышает радиус дуги со стороны большего основания. Угол между большими осями овалов поперечного сечения равен 40-80°. Упругодемпфирующий узел содержит эластичное конусообразное кольцо с овальным сечением, расположенное между ограничителями. Ограничители выполнены с цилиндрической поверхностью и фланцами. Радиус поверхности сопряжения цилиндрической поверхности с упорной поверхностью фланца равен радиусу соответствующих дуг. Достигается обеспечение эффекта качения упругого элемента по всей деформируемой поверхности. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Упругий элемент, выполненный в виде эластичного конусообразного кольца с овальным сечением, отличающийся тем, что сечение ограничено дугами окружностей с центрами, лежащими на большей оси, и расположенными между ними дугами окружностей с центрами, лежащими на линии, проходящей через малую ось, а угол между большими осями овалов поперечного сечения равен 40-80°.2. Упругий элемент по п.1, отличающийся тем, что центры соответствующих окружностей расположены на линии вне сечения.3. Упругий элемент в виде эластичного конусообразного кольца с овальным сечением, отличающийся тем, что части овала, расположенные с противоположных сторон его большей оси, образованы дугами окружностей с центрами, расположенными на большей оси, при этом сумма расстояний от указанных центров до точки дуги, лежащей на большей оси, превышает сумму расстояний от указанных центров до любой другой точки овала, а угол между большими осями овалов поперечного сечения кольца равен 40-80°.4. Упругий элемент по п.3, отличающийся тем, что дуги окружностей имеют разную кривизну.5. Упругий элемент, выполненный в виде эластичного конусообразного кольца с овальным сечением, отличающийся тем, что сечение со стороны оснований кольца ограничено дугами окружностей, при этом радиус дуги со стороны меньшего основания превышает радиус дуги со стороны большего основания.6. Упругий элемент по п.5, отличающийся тем, что центры окружностей расположены на большей оси овала.7. Упругодемпфирующий узел, содержащий эластичное конусообразное кольцо с овальным сечением, расположенное между ограничителями, выполненными с цилиндрической поверхностью, и фланцами, отличающийся тем, что сечение кольца со стороны его оснований ограничено дугами окружностей, а радиус поверхности сопряжения цилиндрической поверхности с упорной поверхностью фланца равен радиусу соответствующих дуг.8. Узел по п.7, отличающийся тем, что дуги выполнены с одинаковым радиусом.