RU186280U1 - Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования - Google Patents
Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU186280U1 RU186280U1 RU2018134260U RU2018134260U RU186280U1 RU 186280 U1 RU186280 U1 RU 186280U1 RU 2018134260 U RU2018134260 U RU 2018134260U RU 2018134260 U RU2018134260 U RU 2018134260U RU 186280 U1 RU186280 U1 RU 186280U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastic element
- elastic
- spiral
- combined elastic
- combined
- Prior art date
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/30—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium with solid or semi-solid material, e.g. pasty masses, as damping medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к комбинированным упругим элементам с функцией аварийного демпфирования. Сущность: комбинированный упругий элемент выполнен из металлической пружины (1), заключенной в полую упругую спираль (3) из полимерного материала. При этом полость спирали (3) выполнена закрытой и заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью (2). Технический результат: увеличение жесткостных и прочностных свойств комбинированного упругого элемента.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в системах демпфирования различных типов.
Известны упругие элементы для систем демпфирования [Детали машин. Расчет и конструирование. Справочник / Под ред. Н.С. Ачеркана. Том 1. М: Машиностроение, 1968. - 440 с.], выполненные из металла, а также в машиностроении широко применяются неметаллические упругие элементы, выполненные, как правило, из резины или полимерных материалов. Однако такие упругие элементы не пригодны для использования в машинах и механизмах при повышенных деформациях сжатия, изгиба и сдвига, так как такие демпфирующие элементы быстро разрушаются.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является комбинированный упругий элемент для систем демпфирования, выполненный из металлической пружины, заделанной в корпус упругого элемента [Авторское свидетельство СССР №136608, кл. 47 а8. Упругий элемент для систем демпфирования / A.M. Сойфер, В.Н. Бузицкий, В.А. Першин. Опубликовано "Бюллетень изобретений" №5, 1961 г.] - прототип. Известная полезная модель представляет собой пористую структуру, получаемую путем холодного прессования упругого материала, например технической резины с расположенной внутри нее заготовки из хаотически уложенной проволочной спирали. В качестве исходного материала для изготовления такого упругого элемента применяется тонкая металлическая проволока различных марок диаметром от 0,03 до 0,3 мм.
Недостатком известного комбинированного упругого элемента является слабая зависимость его упругих свойств от скорости деформирования; На практике часто бывает необходимо использовать материалы деталей переменной жесткости, зависящей от скорости их деформирования, например, при изготовлении различных пуленепробиваемых защитных чехлов, кожухов, жилетов, закрывающие подвижные узлы от внешних воздействий, в военной технике. При воздействии на них снарядов, имеющих высокую скорость, они должны мгновенно становиться жесткими, пуленепробиваемыми, что обеспечивает их сохранность и, следовательно, повышение надежности и долговечности военной техники. Кроме того, указанные упругие элементы необходимы, например, для креплении контейнеров с взрывоопасными грузами для снижения вероятности взрыва при столкновении поездов в железнодорожной аварии. Повышенная жесткость демпфера также требуется для предотвращения аварии на атомной электростанции (АЭС), которая может возникнуть из-за падения тяжелых объектов, например, контейнеров с отработавшими сборками ТВЭЛ - тепловыделяющих элементов ядерных реакторов - на строительные конструкции здания, и во многих других случаях.
Задачей полезной модели является придание комбинированному упругому элементу способности изменять свою жесткость в зависимости от скорости его деформирования.
Техническим результатом полезной модели является увеличение жесткостных и прочностных свойств комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования под действием высокой скорости деформирования.
Указанная задача решается тем, что комбинированный упругий элемент для систем демпфирования, выполненный из металлической пружины, заключенной в упругую оболочку, в качестве упругой оболочки содержит полую спираль из полимерного материала с закрытой полостью, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью.
Так как металлическая пружина помещена в полую спираль из полимерного материала с закрытой полостью, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью, то жесткость упругого элемента будет существенно зависеть от скорости его деформации. Известно, что неньютоновские жидкости могут менять свою структуру и вязкость в зависимости от колебания давления или температуры, а при высокой скорости деформации вообще могут превращаться в очень жесткий и прочный материал.
При увеличении скорости деформации жесткость неньютоновской жидкости резко возрастает, она начинает выполнять функцию второй упругой спирали, подсоединенной параллельно к металлической пружине. При этом возрастает жесткость комбинированного упругого элемента, который может выполнять функцию аварийного демпфирования, что решает поставленную задачу.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, где на фиг. 1 показана схема комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования. На схеме цифрами обозначены:
1 - металлическая пружина;
2 - дилатантная неньютоновская жидкость;
3 - полая упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью;
4 - элементы заделки концов упругой спирали.
Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования состоит из металлической пружины 1, помещенной в полую упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью 3, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью 2. На концах металлической пружины 1 для повышения долговечности конструкции установлены элементы заделки 4, например, диски или шайбы.
Полая упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью 3 может быть выполнена, например, из полиамида, наполненного стекловолокном, или полипропилена. В качестве дилатантной неньютоновской жидкости 2 может использоваться, например, смесь вискозы, этиленгликоля и кремнезема; в качестве элементов заделки 4 для повышения долговечности конструкции для упругой спирали 1 могут быть использованы, например, металлические шайбы.
При деформировании упругой спирали с низкой скоростью она будет деформироваться в зависимости от модуля упругости материала пружины 1, то есть как обычный упругий материал, так как дилатантной неньютовская жидкость 2 при малой скорости деформации ведет себя как обычная жидкость. При увеличении скорости деформации жесткость неньютоновской жидкости 2 резко возрастает, она приобретает свойство твердого упругого тела и начинает выполнять функцию второй упругой спирали, подсоединенной параллельно к упругой спирали 1. При этом возрастает жесткость всего комбинированного упругого элемента, что обеспечивает возможность аварийного демпфирования в необходимых случаях. Изменяя геометрические параметры и материал пружины 1, геометрические параметры полой упругой спирали из полимерного материала 2 и тип дилатантной неньютоновской жидкости, можно существенно изменять упругие свойства комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования и его чувствительность к скорости деформации.
Пример. Металлическая пружина изготовлена из металлической проволоки, имеющей модуль сдвига G=80 ГПа. Диаметр проволоки dp=2⋅10-3 м, диаметр намотки Dp=3⋅10-2 м., число витков равно n=3. Полая упругая спираль из полимерного материала с закрытой полостью выполнена из полиамида, имеет диаметр полости do=5⋅10-3 мм. Шаг и число витков полой упругой спирали совпадает с шагом и числом витков металлической пружины.
Полость упругой спирали из полимерного материала заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью d3o, разработанный одной из американских компаний. При скорости деформации 10 м/с данная жидкость имеет модуль сдвига G=16 ГПа. Произведем оценку жесткости системы комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования.
Коэффициент жесткости для упругого элемента - витой цилиндрической пружины сжатия определяется по соотношению [Яворский Д.М. и др. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. 8 - изд. М.: "Оникс", 2006 г. - 1056 с.]:
Такую жесткость комбинированный упругий элемент будет иметь при скорости деформации примерно до 1 м/с, так как при такой скорости деформации жесткостью полой упругой спирали из полимерного материала можно пренебречь по сравнению с жесткостью пружины.
По той же формуле определим коэффициент жесткости полой упругой спирали из полимерного материала, заполненной дилатантной неньютоновской жидкостью, при скорости деформации 10 м/с. Он равен Ko=9251 н/м. Суммарная жесткость системы K=Kp+Ko=10437 н/м. Как видно, жесткость комбинированного упругого элемента при повышение скорости демпфирования до 10 м/с возрасла почти на порядок.
Таким образом, использование предлагаемой конструкции комбинированного упругого элемента с функцией аварийного демпфирования позволяет в случае аварийного демпфирования увеличить жесткость системы, что обеспечивает во многих случаях предотвратить аварию.
Claims (1)
- Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования, выполненный из металлической пружины, заключенной в упругую оболочку, отличающийся тем, что в качестве упругой оболочки содержит полую спираль из полимерного материала с закрытой полостью, которая заполнена дилатантной неньютоновской жидкостью.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134260U RU186280U1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134260U RU186280U1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU186280U1 true RU186280U1 (ru) | 2019-01-15 |
Family
ID=65020806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134260U RU186280U1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU186280U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196775U1 (ru) * | 2019-05-27 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Комбинированный демпфирующий элемент |
| RU210813U1 (ru) * | 2021-12-21 | 2022-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Комбинированный демпфирующий элемент |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU136608A1 (ru) * | ||||
| US4759428A (en) * | 1986-07-29 | 1988-07-26 | Nhk Spring Co., Ltd. | Viscoelastic damper |
| RU2603432C2 (ru) * | 2015-01-16 | 2016-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Гидроупор |
-
2018
- 2018-09-27 RU RU2018134260U patent/RU186280U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU136608A1 (ru) * | ||||
| US4759428A (en) * | 1986-07-29 | 1988-07-26 | Nhk Spring Co., Ltd. | Viscoelastic damper |
| RU2603432C2 (ru) * | 2015-01-16 | 2016-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Гидроупор |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196775U1 (ru) * | 2019-05-27 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Комбинированный демпфирующий элемент |
| RU210813U1 (ru) * | 2021-12-21 | 2022-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Комбинированный демпфирующий элемент |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2800321A (en) | Rubber including spring device | |
| RU186280U1 (ru) | Комбинированный упругий элемент с функцией аварийного демпфирования | |
| RU196775U1 (ru) | Комбинированный демпфирующий элемент | |
| RU193639U1 (ru) | Двухступенчатый комбинированный демпфер с функцией аварийного демпфирования | |
| Chen | A comparison of flow and deformation theories in a radially stressed annular plate | |
| RU191235U1 (ru) | Комбинированный упругий элемент для систем демпфирования | |
| ITMI982839A1 (it) | Dispositivo dissipatore e limitatore di carico per la protezione,ilrestauro e la realizzazione di opere civili ed industriali ad elevata | |
| DE102014217779A1 (de) | Drehschwingungsdämpfer | |
| RU210813U1 (ru) | Комбинированный демпфирующий элемент | |
| US4988128A (en) | Coupling for a shaft having a reinforcement framework | |
| RU185341U1 (ru) | Комбинированный упругий элемент для систем демпфирования | |
| Wei et al. | The analytical solutions for the stress distributions within elastic hollow spheres under the diametrical point loads | |
| RU2533657C1 (ru) | Гаситель вибрации | |
| DE102016212686A1 (de) | Faltenbalganordnung und Faltenbalg für Fahrzeuge | |
| RU216767U1 (ru) | Комбинированный демпфирующий элемент | |
| Kebadze et al. | Non-linear bending behaviour of offshore flexible pipes | |
| Wu et al. | Study on the failure mechanism of flexible pipes under large torsion considering the layer interaction | |
| RU2534288C1 (ru) | Торсионная пружина | |
| CN208074069U (zh) | 一种波纹管支撑的金属橡胶减振器 | |
| RU2541554C2 (ru) | Буфер для мостового крана | |
| Sun et al. | An equivalent stiffness (ES) method for initial design of tube-based energy absorbers under lateral quasi-static compression | |
| Audysho et al. | Aluminum foam core density and geometry influences on the deformation mechanisms of foam filled braided tubular structures in tension | |
| CN114151498B (zh) | 基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器及其减振方法 | |
| CN108253064A (zh) | 一种波纹管支撑的金属橡胶减振器及其成型方法 | |
| Shi et al. | Investigation of failure behavior of polyethylene pipe reinforced by winding steel wires subject to inner pressure and bending |