Энергопоглотитель Советский патент 1993 года по МПК F16F7/12 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для поглощения кине- тинеской энергии при интенсивном динамическом нагружении конструкций. Изобретение может быть использовано при разработке транспортных средств с целью их защиты от ударов при столкновениях с преградой, при проектировании сейсмостойких сооружений, а также в других отраслях Техники, имеющих непосредственное отношение к системам защиты от интенсивных ударных нагрузок.

Известен пластический амортизатор (прототип), содержащий направляющий стержень и связанный с направляющим стержнем деформируемый элемент в виде полого цилиндра с равномерно расположенными кольцевыми выступами на наружной поверхности 2. Поглощение энергии в нем осуществляется за счет пластического выпучивания наружу несущей стенки цилин- лра. Такой процесс обеспечивается тем, что направляющий стержень препятствует развитию вмятин внутрь, к центру кривизны полого цилиндра. При этом имеет место нежелательный эффект - трение неконтролируемого характера между перемещающимися стержнем и выпученной стенкой цилиндра в процессе работы амортизатора, что нарушает стабильность рабочей характеристики устройства (диаграммы усилие - ход амортизатора), снижая тем самым эффективность поглощения кинетической энергии. При достаточно тонкой несущей стенке выпучивание цилиндра характеризуется неосесимметричной формой волнообразо- вания. В этом случае диаграмма усилие-перемещение имеет участок спада после достижения максимума нагрузки, что не обеспечивает необходимую энергоемкость амортизатора.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков - упрощение конструкции энергопоглотителя, уменьшение габаритных размеров и веса, максимальное поглощение энергии.

Ё

00

о

ON ON ON

На фиг.1 и фиг.2 изображены предлагаемые энергопоглотители двух типов.

На фиг.З представлена диаграмма нагрузка-перемещение в виде зависимости Р- А, Энергопоглотитель в виде полого цилиндра 1 содержит кольцевые выступы 2 на наружной поверхности, равномерно расположенные по его длине и на торцах. Расстояние IK между выступами 2 выбрано из соотношения: U :e2,4vRFr где R - внутренний радиус цилиндра, h - толщина стенки. Ширина о и высота с выступов выбраны равными: (1,5-2)л.

Установленные в указанных местах кольцевые выступы препятствуют образованию несимметричных вмятин в широком диапазоне амплитуд ударных нагрузок, включая малый уровень амплитуд, когда стенка цилиндра достаточно тонкая. Благодаря этому обеспечивается постоянный уровень нагрузки торможения в эакритичеекой стадии деформирования полого цилиндра.

Энергопоглотитдль с криволинейной стенкой (фиг.2) выполнен с радиусом кривизны р, равным по величине расстоянию (1к1 между кольцевыми выступами.

Энергопогпощающве устройство включается в работу при ударе нагружающего объекта по торцу полого цилиндре I. В процессе нагружеиия силой Р енергопоглоте- тель проходит поочередно три стадии: упругое деформирование se счет йокрмтиче- ского сжатия полого цилиндра (прямой восходящий участок на кривой зависимости Р- А, фиг.З), потерю устойчивости стенки цилиндра при критическом значении осевой силы Р (конец восходящего участка - начало горизонтального участка 3 кривой зависимости Р-А на фиг.З), пластическое деформирование при осесимметричном выпучивании наружу в закритической стадии

(горизонтальный участок 3 на фиг.З). Демпфирующая способность энергопоглотителя обеспечивается на двух последних стадиях, когда осевое усилие достигает критической величины Р (порога срабатывания).

Предложенное соотношение для расположения выступов (кольцевых ребер жесткости) определяют узловые сечения

синусоидальной формы осесимметричного

выпучивания и обеспечивает тем самым

формирование наружных кольцевых выпучин в несущей стенке цилиндра, что находит Свое выражение в развитии пластического

выпучивания при постоянном уровне нагрузки.

Энергопоглотитель устанавливается в

пространстве между защищаемым объектом и нагружающим устройством, например

в опорах бампера транспортных средств.

Фор мула изобретения

1. Энергопоглотитель, содержащий деформируемый элемент в виде полого цилин- дра с кольцевыми выступами на наружной поверхности, равномерно расположенными по его длине и на торцах, отличающийся тем, что, с целью максимального погло- щемив анергии и упрощения конструкции, расстояние 1к между кольцевыми выступами выбрано из соотношения

iKs2,4VRh, где R - внутренний радиус цилиндра;

h - толщина стенки,

а ширина и высота выступов выбраны равными (1,5-2)h.

2. Энергопоглотитель по п.1, о т л и ч аю щи и с; я тем, что наружная поверхность

полого цилиндра выполнена криволинейной

с радиусом кривизны, равным по величине

расстоянию между кольцевыми выступами.

f А

Использование: в машиностроении для поглощения кинетической энергии при интенсивном динамическом нагружении конструкций. Сущность изобретения: энергопоглотитель содержит деформируемый элемент в виде полого цилиндра с кольцевыми выступами на наружной поверхности, равномерно расположенными по его длине и на торцах. Расстояние к между кольцевыми выступами выбрано из соотношения: IK 2,4vRh, где R - внутренний радиус цилиндра, h - толщина стенки, а ширина и высота выступов выбраны равными (1,5-2)h. Кроме того наружная поверхность полого цилиндра выполнена криволинейной с радиусом кривизны, равным по величине расстоянию между кольцевыми выступами. 1 з.п. 3 ил.

&ЈS.3

Я Л