Упругий комплект Ю.С.Шастина Советский патент 1992 года по МПК F16F1/38 

Ч

U)

ю со

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам рессорного подвешивания транспортных средств.

По патенту США № 2912212 известен упругий комплект, содержащий витую пру- жину и упругий элемент в виде цилиндра, размещенный внутри пружины, выполненный из упругого материала с высоким внутренним трением (твердой резины).

Однако упругий элемент служит как бу- фер в конце необходимой деформации, т.е. используется деформация отскока и служит в качестве поршня в цилиндре, положительный эффект выражается лишь суммой положительных эффектов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является упругий комплект, содержащий размещенные между нажимной и опорной плитами витую пружину и упругий элемент, расположенный внутри пружины, выполненный в виде сферической камеры с газовой средой, который при деформации взаимодействует с пружиной.

Недостатком упругого комплекта явля- ется недостаточная эффективность, т.е. воз- можность его применения при незначительных нагрузках. При значительных нагрузках возможен прорыв камеры. Кроме того, сложно изготавливать камеры.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что упругий элемент выполнен из монолитного упругого материала трубчатой формы, а комплект снабжен дополнительной внутренней витой пружиной, установленной коаксиально основной, последние расположены с возможностью взаимодействия со внешней и внутренней поверхно- стями трубчатого упругого элемента, который выполнен из упругого материала с низким внутренним трением, например мягкой резины из любой группы резин. Комплект может быть снабжен п- ым количест- вом дополнительных витых пружин и дополнительных трубчатых упруг из элементов, а кроме обычных цилиндрических пружин, пружины могут быть выполнены из прутка, поперечное сечение которого отлич- но от круга, или пружины в плане могут иметь форму, отличную от круга, соответственно упругие элементы меняют свою фор- му.

На фиг.1 и 2 изображен предлагаемый упругий комплект в разрезе, с левой стороны в сврбодном состоянии, с правой - под нагрузкой; на фиг.З - динамическая силовая характеристика комплекта.

Изображенный на фиг.1 предлагаемый упругий комплект Ю.С.Шастина, содержит внутреннюю витую пружину 1, трубчатый упругий элемент (ТУЭ) 2 и наружную витую пружину 3. Позицией 4 показано центральное отверстие в опорной и нажимной плитах, которое служит для пропуска направляющей, например балэнсирной подвески или центрирующего шплинтона, а также для крепления комплекта в собранном виде.

Суммарная жесткость пружин 1 и 3 может быть принята путем сокращения в 4-5 раз расчетной нагрузки по нормам на проектирование с проверкой проволоки пружин по нормальным напряжениям как стенки цилиндра (камеры) для объемного сжатия при максимально допустимой нагрузке в эксплуатации. По нормам на проектирование принимается и максимальная деформация пружин. Диаметр внутренней пружины 1 можно принять исходя из диаметра направляющей с учетом необходимого зазора и допуска на изготовление пружины Дс и определить остальные параметры пружины 1. Диаметр наружной пружины 3 должен превышать диаметр внутренней пружины 1 по одноименным параметрам на 4-6 средних диаметров проволоки двух пружин, поскольку неизвестен диаметр проволоки наружной пружины, то можно принять 6 диаметров проволоки внутренней пружины 1 и определить остальные параметры пружины 3, при необходимости сделать корректировку диаметра последней. Во всех случаях пружины должны удовлетворять условию: dixm daxna и т.д. Объем трубчатого упругого элемента 2 подбирается экспериментальным путем. Исходя из параметров пружин определяется внутренний объем сжатой наружной пружины 3 с учетом объема межвитковых впадин и наружный объем, сжатой внутренней пружины 1 за исключением объема межвитковых впадин (готовых формул в учебниках нет, нужно знать геометрию окружности). Из разности объемов можно спроектировать трубчатый упругий элемент 2 с учетом допусков пружин на изготовление.

Подбирается упругий материал (резина) в зависимости от условий применения. Мягкая резина характеризуется .твердостью и охватывает марки резин различных групп твердостью 30-65 ед. Необходимо учитывать, что чем ниже внутреннее трение (твер- дость), тем меньше радиус силовой характеристики комплекта и. наоборот, чем выше внутреннее трение (твердость), тем

больше радиус силовой характеристики комплекта.

Изготавливая опытный образец трубчатого резинового элемента, необходимо также изготовить несколько колец соответствующих диаметров из листовой резины толщиной 2-3 мм. Испытывая на стенде опытный образец (пружину 1, трубчатый упругий элемент 2 и пружину 3) с построением характеристики, нужно добав- лять кольца из листовой резины, поднимать характеристику до ухода в бесконечность, а на отметке расчетного прогиба подвешивания сопротивление комплекта увеличится выше расчетной нагрузки по нормам на про- ектирование.

Когда необходимая характеристика будет получена, из фактического объема с учетом колец можно принять окончательные параметры трубчатого упругого элемента 2 с таким расчетом, чтобы при предварительном сжатии (под тарой транспортного средства) упругий элемент был под нагрузкой во избежание ненужных смещений во время движения. Такой упругий комплект можно закладывать в проект и отдавать в серийное производство.

При пюм количестве пружин и упругих элементов экспериментально подбирается характеристика каждой секции отдельно на- пример пружины 1, ТУЭ 2 и пружина 3; пружина 3, ТУЭ 4 и пружина 5 и т.д. Максимальная деформация у всех секций должна быть одинаковой.

Комплект работает следующим образом. На фиг.1 с правой стороны от осевой линии изображен комплект в сжатом состоянии. Под действием нагрузки на нажимную плиту пружины 1 и 3 и трубчатый упругий элемент 2 сжимаются. По мере возрастания нагрузки трубчатый упругий элемент 2 стремится своим объемом заполнить межвитко- вое пространство витых пружине 1 и 3, но межвитковое расстояние сокращается и на- чинается сжатие трубчатого упругого элемента 2 встречно криволинейными поверхностями витков пружин 1 и 3, сопротивление нагрузке возрастает нелинейно до

объемного сжатия трубчатого упругого элемента 2. динамическая силовая характеристика плавно по кривой уходит в бесконечность.

При снятии нагрузки витые пружины 1 и 3 возвращают устройство в исходное положение.

На фиг.2 изображен предлагаемый упругий комплект, содержащий внутреннюю витую пружину 1, трубчатый упругий элемент 2, промежуточную витую пружину 3 и далее трубчатые упругие элементы и витые пружины до n-го количества, Позицией 4 показано центральное отверстие в опорной и нажимной плитах, позицией 5 показано отверстие в месте установки промежуто - ной пружины 3 (тоже для n-ых промежуточных пружин).

Для сообщения с атмосферой образующихся пневматических камер в межвидовом пространстве промежуточных пружин между упругими элементами опорная и HS- жимнзй плить; в местах,установки промежуточных пружин имеют по два, диаметрально расположенных отверстия 5 диаметром, равным диаметру проволоки пружин. Подбор дополнительных витых пружин и трубчатых упругих элементов производится аналогично описанному. Действие комплекта аналогично описанному выше.

На фиг.З схематически изображена динамическая силовая характеристика комплекта. Наклонная прямая 0 - 2 П представляет суммарную силовую характеристику пружин 1, 3 и до n-ного количества. Кривая с большим радиусом Оч - нагрузка представляет характеристику нагрузки, кривая с меньшим радиусом со своими прямо- линейными участками представляет характеристику разгрузки. Площадь образованной петли двумя кривыми представляет количество необратимо поглощенной энергии.

(56) Патент США № 2912212, кл. 248-358, 1956. 1969.

Патент Швейцарии №471335, кл. F 16 F 9/04, 1969.

Использование: машиностроение v транспортные средства. Сущность изобретения: упругий комплект содержит нажимную и опорную плиты. Между ними расположены упругий элемент и охватывающая его витая пружина. Упругий элемент выполнен трубчатой формы. Дополнительная витая пружина установлена коаксиаль- но основной, а дополнительный упругий элемент трубчатой формы установлен в полости между пружинами. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения

комплект снабжен, по крайней мере, одной дополнительной витой пружиной, установ- ленной коаксиальноосновной и, по крайней- 55 мере, одним дополнительным упругим элементом трубчатой формы, установленным в полости между пружинами.

4, Комплект по п. 1,отличающийся тем, что упругий элемент выполнен из материала с низким внутренним трением, например мягкой резины из любой группы резин.

Фиг.1

Необратимо поглощенная энергия (нпэ)

Нагрузка

Разгрузка