Пластический амортизатор торового типа

В полезной модели решается задача повышения эффективности снижения перегрузок действующих на амортизируемый объект в заданных предельно допустимых значениях нагрузок, при внешнем ударном воздействии и улучшения эксплуатационных характеристик. Для решения поставленной задачи разработан пластический амортизатор торового типа, содержащий помещенный в корпусе 1 с крышкой 2 шток 3, охваченный торовыми элементами 4, к штоку прикреплена направляющая шайба 5, с помощью болтового соединения 6. Использование пластического амортизатора торового типа в противоударных системах, позволяет обеспечить возможность получения больших рабочих ходов и широкого диапазона расчетных усилий, путем изменения числа пластически деформируемых элементов, их геометрических и физико-механических характеристик. Постоянства усилия сопротивления деформированию элемента и, в следствии этого, достижения требуемых перегрузок и наилучших характеристик для противоударных систем. Устройство обладает высокой энергопоглощающей способностью при заданном рабочем усилии, простотой изготовления, малыми габаритами и возможностью работы на прямом и обратном ходе.

Полезная модель относится к пассивным системам ударозащиты от столкновений во время движения транспортных средств, с использованием энергопоглощающих элементов.

Известен пластический амортизатор, содержащий параллельные основания и размещенные между ними равномерно по окружности предварительно изогнутые деформируемые стержни, они состоят из прямолинейных и меньших по длине предварительно изогнутых участков с плавными переходами на изгибах, прямолинейные концы стержней закреплены в параллельных основаниях амортизатора, предварительно изогнутые участки стержней расположены в изогнутых по форме изгиба стержней канавках матрицы, имеющей опорные поверхности и осевое или периферийные, параллельные оси амортизатора, сквозные отверстия, охватывающие своими поверхностями опорные вставки, соединенные с основаниями (патент RU 2335671, 2008 г.)

Недостатком данного пластического амортизатора является громоздкость, несоответствие силовой характеристики к требованиям по защите объектов с жесткими ограничениями по допускаемым перегрузкам и, в связи с этим, невозможностью их использования для противоударной защиты.

Наиболее близким к заявляемому пластическому амортизатору торового типа является пластический амортизатор, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, последовательно установленные в корпусе пластически деформируемые элементы, шток с режущими и деформирующими элементами, днище корпуса имеет отверстие для крепления штока, шток в виде цилиндрического стержня, на котором смонтированы, с возможностью осевого перемещения, режущая секция, деформирующий элемент и дополнительный амортизирующий элемент, деформируемый узел (патент RU 2428601, 2011 г.)

Данный пластический амортизатор не обладает приемлемой силовой характеристикой типа «сухое трение», то есть стабильностью передаваемой нагрузки на защищаемый объект от внешней силы с большой амплитудой. Сложность конструкции, высокотехнологичное производство, и, как следствие этого, значительные материально-технические затраты на производство и сборку.

Задачей предполагаемой полезной модели является повышение энергоемкости системы ударозащиты путем увеличения удельного энергопоглощения от внешних ударных воздействий и приближение силовой характеристики к характеристике типа « сухое трение».

Сущность полезной модели заключается в том, что в пластический амортизатор торового типа, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, шток в виде цилиндрического стержня, смонтированный с возможностью осевого перемещения, пластически деформируемые элементы, в крышке корпуса выполнено отверстие для перемещения штока, к которому прикреплена направляющая шайба с помощью болтового соединения, пластически деформируемые элементы выполнены в виде торов, которые охватывают шток и взаимодействуют со стенкой корпуса.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая модель отличается конструктивным исполнением и физической сущностью работы пластически деформируемого элемента.

Пластический амортизатор торового типа представлен на фиг. 1, на фиг. 2 представлен график силовой характеристики работы пластического амортизатора торового типа. Пластический амортизатор торового типа состоит из корпуса 1, в виде цилиндрического стакана с крышкой 2, в которой выполнено отверстие, шток 3,расположенный внутри корпуса 1, проходящий через отверстие в крышке 2,охваченый пластически деформируемыми элементами 4, соединенный с направляющей шайбой 5, с помощью болтового соединения 6.

Полезная модель работает следующим образом: при действии ударной нагрузки усилие передается на шток 3, который перемещается в осевом направлении. При этом пластически деформируемые элементы 4 обкатываются по наружной поверхности штока 3 и внутренней поверхности корпуса 1 за счет возникающих при этом сил трения. Такое перемещение приводит к пластической деформации элементов 4, при этом происходит поглощение энергии внешнего воздействия и снижение перегрузок, передаваемых на защищаемый объект, до заданных предельно допустимых значений, так как усилие пластического деформирования, как это подтвердили проведенные расчеты и эксперимент, не превышает заданного расчетного значения.

Как известно энергия пластической деформации всего пластически деформируемого элемента может быть определена с помощью зависимости

где: U - энергия пластической деформации пластически деформируемого элемента,

_T - предел текучести материала пластически деформируемого элемента,

_ср - значение относительной деформации одновременно для растянутой и сжатой зон,

r - радиус пластически деформируемого элемента.

Работа A силы деформирования F за один оборот пластически деформируемого элемента

Приравняв энергию U пластической деформации пластически деформируемого элемента к работе A внешней силы F получим

Силовая характеристика зависимости

может быть представлена в виде петли на этапах нагружения и разгрузки. При увеличении количества пластически деформируемых элементов 4, энергопоглощающая способность пластического амортизатора торового типа возрастает. Из вышеизложенного следует, что использование пластического амортизатора торового типа в системах защиты от внешних ударных воздействий, позволяет обеспечить возможность получения больших рабочих ходов и широкого диапазона расчетных усилий, изменения числа пластически деформируемых элементов и дискретного изменения усилия сопротивления деформированию, постоянства усилия рабочей характеристики, а следовательно, высокой энергопоглощающей способности при заданном рабочем усилии и допустимых значениях перегрузок, действующих на амортизируемый объект, сравнительная простота устройства и малые габариты.

Пластический амортизатор торового типа, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, шток в виде цилиндрического стержня, смонтированный с возможностью осевого перемещения, пластически деформируемые элементы, отличающийся тем, что в крышке корпуса выполнено отверстие для перемещения штока, к которому прикреплена направляющая шайба с помощью болтового соединения, а пластически деформируемые элементы, выполненные в виде торов, охватывают шток внутри корпуса.

РИСУНКИ