Амортизационное устройство Советский патент 1989 года по МПК B60G11/16 F16F1/26 

Изобретение относится к мащинострое- нию, в частности к устройствам для амортизации нагрузок, переменных по величине и направлению.

Известно амортизационное устройство, содержащее скобовидную пластинчатую рессору и приспособления для крепления средней части рессоры и ее концов к подрессоренной и неподрессоренной частям объекта 1 .

Недостатком данного устройства является то, что оно способно амортизировать лищь переменную по величине нагрузку растяжения или сжатия, вектор которой совпадает с линией, соединяющей центры приспособлений для щарнирного крепления на ее консольных концах.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения амортизации нагрузок, действующих в плоскости изгиба рессоры по переменным направлениям.

Указанная цель достигается тем, что в амортизационном устройстве, содержащем скобовидную пластинчатую рессору и приспособления для крепления средней части .рессоры и ее концов к подрессоренной и неподрессоренной частям объекта, длина приспособления для крепления средней части

рессоры к подрессоренной части меньше длины средней части рессоры.

На фиг. 1 изображена рессора, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - расчетная схема работы рессоры-под действием усилий, вызывающих ее изгиб и растяжение; на фиг. 4 - то же, под действием усилий, вызывающих изгиб и сжатие рессоры.

Рессора состоит из упругой скобовид- ной пластины, концы 1 которой отклонены от ее средней части 2 в плоскости изгиба в одну и ту же сторону и выполнены в виде консолей, снабженных приспособлениями 3 для щарнирного крепления. При этом нейтральная ось 4 средней части прямолинейна или близка к прямой, а нейтральные оси 5 полок имеют форму эллипсовидных кривых. Средняя часть рессоры снабжена приспособлением 6 для соединения с неподвижной опорой 7, состоящим например, из основания 8 и крыщки 9, между которыми при помощи болтов 10 закреплена рессора в зоне ее средней части. Этими же болтами рессора присоединена к неподвижной опоре.

Поперечные сечения рессоры выполнены переменными по ее длине, причем в каждом сечении ось Z-Z, от-носптельно которой

«е

(Л

С71 Ю

00

о

00

момент инерции сечения максимален, перпендикулярна к плоскости изгиба рессоры, совпадающей с плоскостью ХОУ.

Рессора работает следующим образом. Внещние усилия, действующие на рессору, приложены от сопряженных с рессорой деталей конструкции к приспособлениям для шарнирного крепления 3 на концах рессоры 2. Реакция и реактивные моменты, уравновешивающие действие этих внешних усилий, передаются на рессору через приспособление 6 от неподвижной опоры 7, которая в свою очередь воспринимает равнодействующую силу и равнодействующий изгибающий момент, создаваемые внешними силами, приложенными к рессоре.

Пластинчатая рессора способна амортизировать переменные внешние силы, действующие в плоскости ее изгиба под любыми углами к направлению нейтральной оси 4 в зоне опорного приспособления 6.

Если в шарнирных соединениях 3 (фиг. 3) между рессорой и сопряженными с ней деталями конструкции приложены усилия PI и Р , направленные под углом oci к нейтральной оси средней части рессоры и вызывающие растяжение и изгиб рессоры, то средняя часть рессоры 2 прогибается по направлению к неподвижной опоре 7, и кривизна конца 1 уменьшается по сравнению с начальной (фиг. 3, положение в), соответствующей ненагруженному состоянию а (фиг. 3). Если приложенные силы возрастают до величин Р2 и Р2, а угол их приложения изменяется до величины «2, то прогиб рессоры увеличится (фиг. 3, положение с), а кривизна ее полки уменьшится. Увеличение прогиба не должно быть стеснено чрезмерной близостью опорной поверхности 7 к внешней поверхности рессоры.

При снятии нагрузки силы упругости возвращают рессору в начальное положение а. Во всех трех случаях (а, вис) утрировано изображены положения нейтральной оси рессоры.

Наиболее эффективно рессора работает в том случае, когда при увеличении внешней силы Р уменьшается угол ее приложения ос. При этом интенсивность нарастания изгибаюшего момента в сечениях средней части рессоры может быть существенно уменьшена за счет уменьщения плеча приложения силы (), амортизация даже весьма значительных усилий может быть обеспечена при сравнительно небольшой массе рессоры. Наименьшая масса рессоры может быть обеспечена, если при наибольшей величине амортизируемых усч.лий наибольшее эквивалентное напряжение оэк в каждом из сечений рессоры, находящихся за пределами опорного приспособления 6, будет равно максимально допустимому 03К для материала, из которого изготовлена рессора.

При этом (а„-+-анХ +Зт где On - наибольшее нормальное напряжение изгиба в данном сечении; ON - нормальное напряжение растяжения (сжатия);

т - касательное напряжейие в наиболее напряженных точках сечения. Условие . должно соответствовать режиму циклического нагружения с

Q данным коэффициентом асимметрии цикла г. Если в шарнирных соединениях 3 (фиг. 4) между рессорой и сопряженными с ней деталями конструкции приложены усилия T и TU направленные под углом . к нейтральной оси средней части рессоры в зоне

5 опорного приспособления 6 и вызывающие сжатие и изгиб рессоры, то. средняя часть рессоры 2 прогибается по направлению от неподвижной опоры 7, кривизна конца 1 (фиг. 4, положение в) увеличивается по

0 сравнению с начальной (положение а). Если приложенные силы возрастают до величин Т2 и Т2, а угол их приложения изменяется до величины (32, то прогиб рессоры увеличивается (фиг. 4, положение с), причем также увеличится и кривизна ее конца.

5 При снятии нагрузки силы упругости возвращают рассору в начальное положение. Рессора, подвергающаяся сжатию и изгибу, как и в описанном случае работает более эффективно, если увеличение усилия Т сопровождается уменьшением угла его приложения р.

Наиболее благоприятными условиями для работы опорного приспособления б будут такие, когда силы Pi,2 и Рл2. и углы их приложения будут попарно симметричны.

При этом продольные составляющие внешних сил РХ и Pi будут взаимно уравновешиваться, а опорное приспособление 6 не будет нагружено изгибающим моментом и сдвигающей силой. Аналогичное явление будет происходить и при приложении сил Ti,2 и Т,2. Однако пластическая рессора может также амортизировать приложенные к ее концам переменные нагрузки, различающиеся как по величине, так и по направлению.

Воспринимаемая рессорой работа амортизируемых ею внешних сил равна

nta.xPwex ,

oPiCOS(lf:aS- - oPiCOS(fiaS waxT4,aj

cos( сохф ах;

где P,-(T/) и P,(T,V-силы, приложенные к каждому из концов рессоры соответственно; as- элементарные перемещения точек приложе- 5ния этих сил;

Ф/ и ф, - углы между направлениями сил и вызванных ими перемещений.

0

5

0

5

0

Пластинчатая рессора обеспечивает амортизацию действующих в ее плоскости переменных по величине и направлению нагрузок с высокой эффективностью, поскольку, изгибаясь в плоскости своей наибольшей жесткости, и имея переменные по длине сечения, она обладает наименьшей массой и в наибольшей степени используют несущую способность материала, из которого она изготовлена.

Амортизационное устройство, содержащее скобовидную пластинчатую рессору и приспособления для крепления средней части рессоры и ее концов к подрессоренной и неподрессоренной частям объекта, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения амортизации нагрузок, действующих в плоскости изгиба рессоры по переменным направлениям, длина приспособления для крепления средней части рессоры к подрессоренной части меньше длины средней части рессоры.

. -d V

/////////// ///(/////////////////

Фиг.1

А-А

Ф(г.2

//////////////////////////,

Фиа.З

///////////////////////////

/X

Й/5.У