RU88754U1

RU88754U1 - SHOCK DEVICE

Info

Publication number: RU88754U1
Application number: RU2009125734/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Смогунов; Евгений Михайлович Устинов; Ольга Анатольевна Вдовикина; Дамир Рафаелович Давыдов; Антон Александрович Туманов; Никита Сергеевич Кузнецов; Сергей Вячеславович Суменков
Original assignee: Евгений Михайлович Устинов
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Устройство для амортизации, содержащее резервуар, заполненный дискретной рабочей средой, и штоки сложного геометрического профиля, жестко соединенные с внешним резервуаром, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и расширения условий применения, вместо амортизационной жидкости или газа, находящегося под давлением, резервуар заполняется дискретной рабочей средой, например стальной дробью диаметром 0,6…1,0 мм, а размеры рельефа поверхности штока соразмеримы с размерами фракций дискретной рабочей среды, при этом в нижней части внутреннего резервуара имеется упругая подложка, например, из резины.A depreciation device comprising a reservoir filled with a discrete working medium and rods of complex geometric profile rigidly connected to an external reservoir, characterized in that, in order to increase efficiency and expand the conditions of use, instead of the shock-absorbing liquid or gas under pressure, the reservoir is filled discrete working medium, for example, steel shot with a diameter of 0.6 ... 1.0 mm, and the size of the relief of the surface of the rod is commensurate with the size of the fractions of the discrete working medium, while in the lower part ti of the inner container has an elastic substrate, e.g., of rubber.

Description

Устройство относится к области специальной техники и может быть использовано для технического оснащения военной техники, а также в качестве амортизационного устройства транспортных средств, не связанных с перевозкой пассажиров, например, грузовых прицепов.The device relates to the field of special equipment and can be used for technical equipment of military equipment, as well as a depreciation device for vehicles not related to the carriage of passengers, for example, freight trailers.

Известны устройства - амортизаторы, использующие элементы, наполненные жидкостью или газом под давлением, для гашения колебаний [1-3]. Существует ряд разработок с дополнительными плавающими поршнями, использующих запатентованные решения. Устройства содержат компенсационную и рабочую полости, поршень, систему клапанов и осуществляют функцию амортизации за счет перетекания жидкости между полостями. Гидравлические амортизаторы оснащаются системами уплотнения и охлаждения.Known devices - shock absorbers using elements filled with liquid or gas under pressure to damp vibrations [1-3]. There are a number of designs with additional floating pistons using patented solutions. The devices contain a compensation and working cavity, a piston, a valve system and carry out the function of depreciation due to the flow of fluid between the cavities. Hydraulic shock absorbers are equipped with sealing and cooling systems.

В коротком двухтрубном амортизаторе немецкой фирмы «Боге» специального исполнения с газовым элементом в увеличенной компенсационной полости, заполненной жидкостью, герметичный газовый элемент (оболочка) выполнен из нейлона, заполнен газом, и допускает установку амортизатора в любом положении за счет того, что компенсационная полость может быть целиком заполнена жидкостью [4].In a short two-tube shock absorber of the German company Boghe, special design with a gas element in an enlarged compensation cavity filled with liquid, the sealed gas element (shell) is made of nylon, filled with gas, and allows the shock absorber to be installed in any position due to the fact that the compensation cavity can be completely filled with liquid [4].

Недостатками устройств-прототипов является наличие элементов, наполненных газом или жидкостью под давлением, поэтому особые требования предъявляются к материалам элементов амортизатора и качеству герметизации.The disadvantages of the prototype devices is the presence of elements filled with gas or liquid under pressure, so special requirements are placed on the materials of the elements of the shock absorber and the quality of the seal.

Наиболее близким по технической сущности является двухкаскадный амортизатор, содержащий промежуточные массы в виде резервуаров, разделенных на ячейки, заполненные сыпучим материалом [5]. Амортизатор снабжен размещенными в каждой ячейке дисками с соединяющими их штоками. Недостатком является слабое демпфирование, которое осуществляется только за счет упругих свойств сыпучего материала при перемещении дисков, которое может оказаться достаточным при пуске-останове оборудования, но недостаточно эффективным в условиях длительных вибрационных и циклических ударных воздействий. Кроме того, амортизатор имеет малый ход и требует регулировки для настройки силы демпфирования на оптимальный режим.The closest in technical essence is a two-stage shock absorber containing intermediate masses in the form of tanks, divided into cells filled with bulk material [5]. The shock absorber is equipped with discs located in each cell with the rods connecting them. The disadvantage is weak damping, which is carried out only due to the elastic properties of the granular material when moving the disks, which may be sufficient for start-up and shutdown of the equipment, but not sufficiently effective in conditions of prolonged vibration and cyclic shock effects. In addition, the shock absorber has a small stroke and requires adjustment to adjust the damping force to the optimum mode.

Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение эксплуатационных возможностей за счет использования дискретных рабочих сред, повышение безопасности за счет снижения требований к материалам полостей, а также упрощение устройств.The technical result of the proposed device is the expansion of operational capabilities through the use of discrete working environments, increasing safety by reducing the requirements for cavity materials, as well as simplifying devices.

Это достигается тем, что амортизатор содержит резервуар, заполненный дискретной рабочей средой и штоки сложного геометрического профиля, размеры выступов и впадин поверхности которых соразмеримы с размерами фракций дискретной рабочей среды. Резервуар помещен внутрь пружины, имеет штатное крепление и обычный ход.This is achieved by the fact that the shock absorber contains a reservoir filled with a discrete working medium and rods of complex geometric profile, the dimensions of the protrusions and depressions of the surface of which are commensurate with the sizes of the fractions of the discrete working medium. The tank is placed inside the spring, has a standard mount and normal travel.

Заполнение резервуара дискретной рабочей средой, например, стальной дробью диаметром 0,6…1,0 мм, дает возможность снизить требования к степени его герметизации. Кроме того, установка амортизатора внутри пружины обеспечивает достаточную жесткость конструкции и сопротивление изгибающим моментам.Filling the reservoir with a discrete working medium, for example, steel shot with a diameter of 0.6 ... 1.0 mm, makes it possible to reduce the requirements for the degree of its sealing. In addition, the installation of a shock absorber inside the spring provides sufficient structural rigidity and resistance to bending moments.

Введение дискретной рабочей среды, например, стальной дроби диаметром 0,6…1,0 мм, и штоков сложного геометрического профиля обеспечивает гашение колебаний и ударные нагрузки за счет диссипации энергии, происходящей между поверхностью штока и частицами среды и по границам зерен дискретной рабочей среды.The introduction of a discrete working medium, for example, steel shot with a diameter of 0.6 ... 1.0 mm, and rods of complex geometric profile provides damping of vibrations and shock loads due to the dissipation of energy occurring between the rod surface and the particles of the medium and along the grain boundaries of the discrete working medium.

Устройство для амортизации (фиг.1) состоит из внутреннего резервуара 7, заполненного дискретной рабочей средой 2, например, стальной дробью диаметром 0,6…1,0 мм, и штоков 3 сложного геометрического профиля, жестко соединенных с внешним резервуаром 4. В нижней части внутреннего резервуара 1 имеется упругая подложка 5.The device for depreciation (figure 1) consists of an internal reservoir 7 filled with a discrete working medium 2, for example, steel shot with a diameter of 0.6 ... 1.0 mm, and rods 3 of a complex geometric profile, rigidly connected to an external reservoir 4. part of the inner tank 1 has an elastic substrate 5.

Амортизатор работает следующим образом: штоки 3 при движении в резервуаре 1, заполненном дискретной рабочей средой 2, обеспечивают демпфирование колебаний за счет сил сухого трения между своей рельефной поверхностью и частицами дискретной рабочей среды, а также между частицами среды при принудительном перемешивании. При прямом ходе дискретная рабочая среда 2 в зоне контакта со штоками 3 при их внедрении сжимается и ведет себя упруго, обеспечивая демпфирование колебаний за счет упруго-диссипативных свойств, а при обратном ходе разуплотняется до исходного состояния, не допуская нарушения сплошности, обеспечивая гашение колебаний. В целом диссипация энергии вызывается движением частиц дискретной рабочей среды 2 и сухого трения по поверхности контакта со штоками 3.The shock absorber works as follows: the rods 3 when moving in a tank 1 filled with a discrete working medium 2, provide vibration damping due to the forces of dry friction between its embossed surface and the particles of the discrete working medium, as well as between the particles of the medium during forced mixing. During the forward stroke, the discrete working medium 2 in the contact zone with the rods 3 during their introduction is compressed and behaves elastically, providing vibration damping due to the elastic-dissipative properties, and during the reverse stroke, it is decompressed to its original state, preventing continuity, providing damping of the vibrations. In general, energy dissipation is caused by the movement of particles of a discrete working medium 2 and dry friction along the contact surface with rods 3.

В результате такой работы динамические нагрузки гасятся и демпфируются.As a result of such work, dynamic loads are damped and damped.

Модель амортизатора с дискретными рабочими средами представляет собой колебательную систему, в которой на объект массой М действуют упруго-диссипативная сила, реализуемая дискретной рабочей средой. Упругие свойства среды моделируются приведенным коэффициентом жесткости с, а диссипативные - силой кулонова трения b. Если на массу М действует гармоническая сила P₀cos(ωt+φ), то дифференциальное уравнение движения системы имеют вид [6]:The model of a shock absorber with discrete working media is an oscillatory system in which an elastic-dissipative force realized by a discrete working medium acts on an object of mass M. The elastic properties of the medium are modeled by the reduced stiffness coefficient c, and dissipative ones by the Coulomb friction force b. If the harmonic force P ₀ cos (ωt + φ) acts on the mass M, then the differential equation of motion of the system has the form [6]:

илиor

ÿ+p²y+a=A₀cos(ωt+ω),ÿ + p ² y + a = A ₀ cos (ωt + ω),

где , , .Where , , .

Закон безостановочного движения определяется формулойThe law of non-stop motion is determined by the formula

где y_max - амплитуда за половину периода колебанийwhere y _max is the amplitude for half the oscillation period

При больших значениях силы кулонова фения, которая возникает при внедрении поршня сложного геометрического профиля в объем дискретной рабочей среды, при достижении диссипативной силой предельного нижнего значения объект в условиях сухого трения прекращает колебательное движение, попадая в зону застоя, и возобновляет движение в противоположном направлении только тогда, когда диссипативная сила превысит нижнее предельное значение. На фиг.2 приведен график движения. Данная математическая модель хорошо согласуется с экспериментальными данными, полученными в ходе исследований.For large values of the Coulomb phenium force, which occurs when a piston with a complex geometric profile is introduced into the volume of a discrete working medium, when the dissipative force reaches the limiting lower value, the object stops the oscillatory motion in dry friction, falling into the stagnation zone, and resumes movement in the opposite direction only then when the dissipative force exceeds the lower limit value. Figure 2 shows a graph of motion. This mathematical model is in good agreement with the experimental data obtained in the course of research.

Применение предлагаемого амортизатора приводит к гашению пиковых нагрузок и колебаний во всем диапазоне частот, в том числе в области резонанса.The use of the proposed shock absorber leads to the damping of peak loads and fluctuations in the entire frequency range, including in the resonance region.

Claims

A depreciation device comprising a reservoir filled with a discrete working medium and rods of complex geometric profile rigidly connected to an external reservoir, characterized in that, in order to increase efficiency and expand the application conditions, instead of the shock-absorbing liquid or gas under pressure, the reservoir is filled discrete working medium, for example, steel shot with a diameter of 0.6 ... 1.0 mm, and the size of the relief of the surface of the rod is commensurate with the size of the fractions of the discrete working medium, while in the lower part ti of the inner container has an elastic substrate, e.g., of rubber.