Амортизатор Советский патент 1993 года по МПК F16F7/12 

Изобретение относится к амортизаторам, принцип действия которых основан на использовании упругопластической деформации материала рабочих элементов, и может найти применение для защиты высокоточных приборов и агрегатов подвижных и стационарных объектов техники от воздействия инерционных перегрузок при дина- мических нагрузках в транспорте и строительстве сейсмостойких сооружений.

Целью изобретения является улучшение амортизационных характеристик за счет снижения сил трения и повышения чувствительности амортизатора к изменению нагрузки. .

На фиг.1 изображен общий вид двух соединенных один с другим амортизаторов с разрезом одного из них: на фиг,2 - схема укладки спиралей в амортизаторе; на фиг.З

- узел I на фиг.2; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 - общий вид сцепки; на фиг.6

-узел И на фиг.5.

Амортизатор содержит криволинейную оболочку, составленную из несущих слоев 1, 2 (опорные оболочечные элементы), и ячеистый заполнитель в виде групп втулок 3, 4,

5. Пуансон выполнен в виде гибких нитей 6, 7, уложенных на втулки по спирали вдоль линий кривизны. Трубчатые элементы 3, 4,5 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы. На слое 1 (изнутри) могут устанавливаться нагревательные элементы (на чертежах не показаны). Трубчатые элементы 3, 4, 5 устанавливаются с зазорами по окружности, по спирали, с количеством витков нитей, обеспечивающем ход амортизации. Втулки 3, 4, 5 выполнены с различной жесткостью по длине контура поперечного сечения оболочки 1. Втулки 3, 4, 5 выполнены с наружной поверхностью двойной кривизны - выпукло-вогнутыми и обеспечивают контакт с криволинейной оболочкой по линии. Фланцы 8, 9, 10, 11, разделяющие ячейки амортизатора, соединены с внутренним 1 и наружным слоем 2. Пространство под внешним и внутренним слоями заполнено смазкой под давлением. Входной 12 и выходной 13 концы нити направляются и ориентируются по оси действия усилий направляющими 14, закрепленными на оболочке 2 и фланцах 8, 9, 10, 11. На выходе из-напрявмяющих 14 устанавкл С

00

о

(Л

го со о

ливаются сальники (на чертежах не показаны), герметизирующие межслойное пространство. В каждой группе втулок установлена шарнирная сцепка 15 с поперечными осями 16. Поперечные оси 16, установленные в местах размещения шарниров, размещены в полостях каждой из групп втулок 3, 4, 5, Со стороны концов нитей выполнены обоймы 17 для друб, отношения длины обоймы к, длине шар -гирной сцепки 15 меньше единицы. Отношение длины обоймы 17 (18) к ходу амортизации равно единице, а это позволяет полностью обеспечить размещение одной из групп втулок (группы 5. фиг.4) в обойме ъ конце хода амортизации. Втулки установлены в направляющие ребра 19, а нити 6, 7 - в направляющие ребра 20. Соединяя по оси нескольких таких амортизаторов, можно получить различные амортизационные системы оболо- чечных конструкций.

Несущие слои 1, 2 и фланцы изготавливаются из высокопрочных материалов (легированная сталь, алюминиевые титановые сплавы или композитные материалы), а втулки - из пластичных сплавов с памятью формы, например никелида титана.

При ударном нагружении поступательное движение концов нитей б, 7 переходит в радиальное движение и вызывает значительные регулярные деформации ячеистого заполнителя 3, 4, 5, соединенного с ним. При нагружении конец тросов 6, 7, обжимая трубы 3, 4, 5, перемещается в радиальном направлении и одновременно в окружном. Окружные перемещения могут достигать нескольких метров. Вследствие перематывания втулок 3,4,5 часть троса 6 (7) с закрепленного конца окажется полностью лежащей на оболочке 2. При этом вследствие возрастания коэффициента трения нагрузки в радиальном направлении будут невелики и соизмеримы с усилиями, передаваемыми втулками 3, 4, 5, на оболочке. Таким образом, при неподвижной оболочке нить б (7) перемещается по спирали по окружности цилиндра 1 и в радиальном направлении по поверхности цилиндра 1, меняя форму пластического заполнителя 3, 4, 5. Между нитями б, 7 и втулками 4, 5 обеспечивается режим жидкостного трения качения. Локальные нагрузки, приложенные к соседним концам 12, 13 противоположно направленных спиралей, вызывают радиальные обжатия слоя 1 и пластическое деформирование втулок 3, 4, 5 заполнителя, создавая распределенные нагрузки на ячеистый заполнитель. При обжатии втулок нитью обеспечивается последовательное деформирование сначала симметрично расположенных зон с менее жесткими втулками, а затем симметрично расположенных относительно оси втулок зон с более жесткими втулками. В соответствии с этим

возрастает сопротивление усилия сопротивления амортизации. Симметрия обеспечивает равновесие внутреннего слоя оболочки от усилий сжатия оболочки со стороны втулок, что улучшает амортизационные

характеристики. Значительно увеличивается ход амортизации, исключается необходимость установки внешних дополнительных амортизаторов, обеспечивается возможность восстановления первоначальной фор5 мы амортизатора, таким образом, устраняются недостатки прототипа. Причем локальная нагрузка распределяется по достаточно большой поверхности оболочки, в результате чего отпадает необходимость в

0 узлах распределения нагрузки по поверхности крупногабаритной оболочечной конструкции. Таким эффектом не обладают известные технические решения. Движение нитей 6, 7 к радиусу происходит до значи5 тельного снятия заполнителя (втулок 3, 4, 5). При этом втулки перемещаются вдоль кривизны оболочки, находясь во вращательно- поступательном движении. Группы втулок прокатываются по направляющей и посту0 лают в обойму 17 (вторая обойма с другого конца нити на чертежах не показана). В обоймах 17 размещаются группы втулок по мере смещения концов канатов, что обеспечивает работоспособность. Вследствие

5 большого диаметра оболочки и наличия определенного количества витков ход аморти- зации имеет значительную величину: смещение концов 12, 13 нитей на несколько порядков может превышать толщину яче0 истого заполнителя 3, 4, 5. Для приведения конструкции в первоначальное положение включают нагревательные элементы, которые обеспечивают повышение температуры рабочих элементов 3, 4, 5 до

5 температуры восстановления, формы из материала с памятью. При этом происходит обратное радиальное движение втулок. При нагреве втулок восстановление их формы обеспечивается качением кана0 та по втулкам, возвращаемым из обоймы, что улучшает процесс восстановления формы. Концы 12, 13 нитей возвращаются в первоначальное положение. Намотка нитей б, 7 в противоположные стороны обеспечи5 вает равновесие амортизатора. Конструкция особенно эффективна при больших диаметрах несущих слоев 1, 2, при этом число витков спирали может быть малым, т.к. несущая способность подшипника пропорциональна кубу диаметра, поэтому образеванные нитями 6, 7 и трубами 3, 4, 5 пары качения обладают высокой надежностью в работе. Процесс смещения нитей б, 7 относительно оболочки 1 происходит бесшумно и обладает высокой демпфирующей способностью при воздействии ударных нагрузок. Формула изобретения Амортизатор, содержащий коаксизльно установленные цилиндрические оболочки, деформируемые элементы в виде групп различной жесткости втулок, установленных с зазором между собой и параллельно оси амортизатора, и навитые на втулки гибкие нити, концы которых пропущены через про

тивоположно направленные направляю щие, связанные с наружной цилиндрической оболочкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения амортизационных характеристик за счет снижения сил трения и повышения чувствительности амортизатора к изменению нагрузки, он снабжен расположённой между оболочками и перпендикулярно их поверхностям пластинчатой спиралевидной перегородкой, образующей полость, в центральной по длине части которой размещены втулки, и шарнирными сцепками с установленными в шарнирах и оазмещенными во втулках осями,

Использование: в машиностроении для защиты высокоточных приборов и агрегатов подвижных и стационарных объектов техники в транспорте и строительстве сейсмостойких сооружений. Сущность изобретения: амортизатор содержит коаксиально установленные оболочки, деформируемые, элементы в виде втулок и навитые на втулки гибкие нити. Между оболочками и перпендикулярно их поверхностям установлена пластинчатая спиралевидная перегородка, образующая полость, в которой размещены втулки с размещенными в них осями, соединенными шарнирными сцепками. 6 ил.

Фиг. 1

/6

Фиг. 5