Средства за амортизиране на удари. Амортизиране на дъното на лодката за поемане на ударни натоварвания. Защитни конструкции с амортисьори и амортисьори

Изобретението се отнася до областта на ударно изпитване на амортисьори и може да се използва при проектирането на устройства за защита от удари, изработени от композитни материали. Целта на изобретението е да се получат характеристики на амортисьорите, показващи ефективността на тяхната работа при ударни удари (коефициенти на ефективност на амортисьори на амортисьори, свързани със структурно амортизиране, амортизиране в материали, както и поради различна акустична коравина различни елементиамортисьор и т. Изискваният коефициент е равен на произведението на коефициентите, свързани с различни физични свойства на амортисьора. В същото време, подмяната на амортисьорите с облицовки, изработени от различни материали с познати преди това свойства на амортизация, дава възможност да се определи всеки от коефициентите в резултат на анализа на спектрите на ударите, получен по време на изпитванията на удар. Техническият ефект е да се подобри качеството на изследване на процеса на амортисьори по време на ударни удари. 6 болен.

Предложеното техническо решение се отнася до областта на изпитване на амортисьори, изработени от композитни материали за определяне на амортизиращите им свойства при удар. Напоследък използването на нови материали (метал-каучук, подсилени с въглеродни влакна пластмаси и др.) В системите за защита срещу натоварвания с виброшок на кораби, самолети и космически кораби изисква достатъчно точно определяне на ефективността на всеки от ударите абсорбиращи елементи. Понастоящем известно различни начини определяне на амортизиращите свойства на амортисьорите. Например, при изследването на амортисьори, работещи при доста бавно променящи се външни влияния, се използва методът за оценка на коефициента на поглъщане чрез анализ на хистерезисния контур (И. М. Бабаков „Теория на трептенията“, стр. 153-154, Москва: Наука, 1968). Такива тестове обаче отчитат разсейването на енергията при пълен цикъл на трептения. За да се предпази оборудването от ударни ефекти (често с експлозивен характер), се използват амортисьори, които трябва преди всичко да намалят амплитудата на предния фронт на ударната вълна от деформации. Намаляването на вторичните вибрации обикновено не е голям проблем. Най-подходящият в този случай е анализът на амплитудно-честотните характеристики или общите стойности на удара преди и след амортисьора. Например (A. Nashif et al. Затихване на вибрации, стр. 190, M.: Mir, 1988, прототип), методът за конструиране на амплитудно-честотната характеристика се състои във възбуждащи вибрации в изпитваната проба, измерване на възбуждащата сила, приложена в дадена точка, определяне на динамичната реакция с помощта на акселерометри и сензори за деформация и след това сравняване на амплитудно-честотната характеристика преди и след амортисьора. Използването на хармоничен анализатор на Фурие, както и подобни изчислителни техники, като правило, е валидно само за случая на „последващ ефект“ (когато ударът вече е приключил и вторичната вибрация се изследва). В допълнение, използването на инсталации с достатъчно нисък коефициент на качество за изпитване (например вибрационни стойки) води до надценяване на амортизиращите свойства на амортисьорите. Описаният по -горе метод също не позволява разделяне на разсейването на външни влияния поради различни физични свойства на амортисьорите (структурно амортизиране, отражение от границите и т.н.). Целта на това техническо решение е частично да отстрани горните недостатъци, което ще позволи по -добро проучване на процеса на работа на амортисьорите при ударни ефекти. Предложеното техническо решение се различава по това, че амортисьорът е натоварен върху инсталация, чийто коефициент на качество е не по -малко от порядъка по -висок от коефициента на качество на амортисьора, а изпитванията се извършват последователно, като първо се получи връзката между силите и деформациите в амортисьора при удар, след което се определя акустичната коравина на амортисьора при различни нива на натоварване, след което изпитванията се извършват с подложки от един и същ дизайн, изработени от различни материали с предварително определени амортизационни свойства, и оценката на ефективността на амортизацията на удара се прави чрез сравняване на спектрите на ускорението на удара в контролните точки, докато коефициентът на ефективност на амортизацията на удара се представя като произведение на коефициентите, всеки от които се определя чрез анализ на спектрите на удара от ускоренията на изпитването на споменатите по -горе лайнери. Същността на предложеното техническо решение е илюстрирана с чертежи, където на фиг. 1 показва амортисьор, изработен от метална гума 7VSh60 / 15, фиг. 2 показва връзката между силите и деформациите р- (контур на хистерезис), модула на Юнг (като допирателната на ъгъл) и скоростта на звука в материала; 3 показва диаграма на експерименталната настройка; 4-6 показват кумулативния коефициент на ефективността на амортизация на удара, коефициента, получен поради структурното амортизиране, и коефициента, получен поради разсейването в метален каучук. Нека разгледаме като пример амортисьор, направен от метална гума (фиг. 1) и се опитаме да използваме предложения алгоритъм за оценка на амортизиращите свойства на амортисьора. Когато деформационната вълна се доближи до амортисьора, както отражението му поради различни твърдости на удара и разсейване в материала (метална гума на амортисьора), така и поради структурното амортизиране на самия амортисьор (степен на затягане, хлабини и т.н.) възникне. Позволявам е общият коефициент на ефективността на амортизация на удара. i = 1i 2i 3i,

Където 1i е коефициент, свързан със структурно затихване;

2i - коефициент, свързан със стойностите на акустичната коравина;

3i е коефициент, свързан с разсейване на материала. Очевидно за използваните материали 3i = 1 (с изключение на металния каучук, тъй като размерите на вложките са малки и разсейването в материала започва да се отразява само при L> 1 m и дори тогава съставлява 1-2% на 1 м. О. Д. Алимов и други Въздействие, разпространение на деформационни вълни в ударни системи (Москва: Наука, 1982). Самият коефициент на ефективност на амортизация според спектъра на удара се разбира като амплитудно-честотна характеристика на съотношението на ударните спектри на ускоренията на VIP преди и след амортисьора:

1 = A B1i / A B2i. Коефициент

Показва ефективността на различните облицовки, тъй като 1i = const (един и същ амортисьор), а за всички облицовки, с изключение на метална гума, 3i = 1, тогава

Ij = (1i 2i 3i) / (1j 2j 3j) = 2i 3i / 2j. Помислете за материал, чиято акустична коравина е равна на акустичната твърдост на металния каучук, тогава

Тоест получаваме коефициента на затихване на ударната вълна, който характеризира свойствата на металния каучук. Както знаете (Л. Г. Шайморданов. Статистическа механика на деформируеми влакнести нетъкани порести тела. Красноярск, 1989), металната гума е материал с изразени нелинейни характеристики. В допълнение, амортизиращите свойства на материала могат да бъдат повлияни от скоростта (ударна и експлозивна) и вида на натоварване. В същото време хистерезисният контур (неговият ограничаващ десен клон) за амортисьор от метал-гума в областта на ограничаващите деформации не зависи от скоростта на натоварване. По този начин, като се знае зависимостта на P- (хистерезисен контур) и големината на удара (под формата на импулс на сила), е възможно за всеки момент от време да се получи модулът на Йънг и следователно скоростта на звука (фиг. 2). Чрез избиране на различни стойности на въздействията и стойности на акустична коравина е възможно да се получат коефициентите на ефективността на амортизация на удара в зависимост от силата на външното въздействие. Очевидно при такива тестове разсейването на външни влияния трябва да бъде минимално. Известна е формулата, свързваща качествения фактор Q и логаритмичното намаляване на трептенията: Q = 3,141 ... /, a = lnA1 / A2, където A1 и A2 са амплитудите на две съседни трептения. Оттук може да се види, че дори с увеличаване на стойността на заслугите с порядък (80-100, за конвенционалните структури около 8-10), разсейването на енергия в експерименталната настройка може да бъде пренебрегнато. Използването на концепцията за ударния спектър на ускоренията за оценка на ефективността на амортисьорите при ударни въздействия дава възможност за правилен анализ на работата на амортисьорите както по време на прилагане на товара, така и след края на неговото действие (OP Дояр "Алгоритъм за изчисляване на ударния спектър" в сборника Динамика на системите. Числени методи за изследване на динамични системи, Нистру: Кишенев, 1982, стр. 124-128). Пример за практическото изпълнение на предложения метод. Съгласно предложения метод коефициентите на амортизация се определят за амортисьора 7VSh60 / 15, използван в колана за защита от вибрации на един от космическите кораби, разработен от NPO PM (фиг. 1). Диаграмата на тестовата настройка е показана на фиг. 3, където 1 - вълноводи, 2 - амортисьор 3 - акселерометри ABC -052. Бяха извършени 15 операции по взривяване на болтове. Инерцията на сила за болта е получена по -рано. Динамичните деформации на амортисьора се записват с помощта на високоскоростния метод за фоторегистрация. Зависимостта на плътността на материала (метален каучук) от усилието е взета според паспортните данни на амортисьора. За подмяна са използвани облицовки от стомана, бронз, алуминий, текстолит, флуоропласт. Като източник на удар е използван спукан болт 8х54. При смяна на метално-гумена облицовка със стоманена обвивка (материал на корпуса и крепежни елементи), веднага можете да получите коефициент, свързан със структурно амортизиране, тъй като други ефекти на разсейване са изключени. Фиг. 4, 5 показват графики на общия коефициент на демпфиране на удара и коефициента на демпфиране, свързан със структурно амортизиране, а фиг. 6 показва коефициента, получен поради дисперсията на удара в металната гума. Нивото на удара е 6 kN. Обхват на измерване по амплитуда до 6000 g и по честота до 10 000 Hz. Общата грешка при измерване и обработка не надвишава 9-11%.

ИСК

Силните хидродинамични претоварвания, по -просто казано - въздействието на вълните в дъното, се превърнаха в един от основните проблеми на съвременното лодостроене, които възпрепятстват увеличаването на скоростта на движение. Създателите на високоскоростни рендосващи лодки се бориха срещу прекомерното претоварване главно в две посоки: те търсеха такива контури на корпуса, които да смекчат силата на ударите, като намалят площта на дъното, докоснало водата и придавайки й клин. с оформено напречно сечение или те се стремят да издигнат корпуса над вълните на хребетите, да откъснат дъното от повърхността на водата. В резултат на развитието на първото направление се появяват контури от тип „дълбоко V“, катамарани, шейни Fox, „Морски нож“ и др. Във второто направление се развиват малки подводни крила и въздушна възглавница, екраноплани.

Но и двете посоки при проектирането на рендосващи съдове са свързани с осезаеми разходи за енергия. За да се постигне висока скорост, както лодка с дълбок V, така и подводно крило или кораб на въздушна възглавница изискват допълнителна мощност на двигателя в сравнение с традиционните видове лодки с ниска мъртва тежест.

Междувременно все още има начин да се намали силата на хидродинамичните удари в дъното, което не изисква увеличаване на мощността на двигателя или подсилване на конструкцията на каросерията. Същността му се състои в използването на амортизация, амортизиране на ударни натоварвания с помощта на еластични структурни елементи, въведени в тялото. При амортизиране силата на удара се намалява поради увеличаването на продължителността на повишеното хидродинамично налягане върху дъното. Величината на претоварването, измерена с числото g - ускорението на свободното падане на тялото - е почти право пропорционално на времето, когато налягането действа върху лодката. И така: еластичните елементи на конструкцията позволяват да се намали претоварването върху корпуса на рендосващата лодка при плаване по вълни почти 2 пъти в сравнение с корпуса с традиционен „твърд“ дизайн.

Авторите са извършили редица проектни проучвания на амортизиращи елементи, които могат да бъдат успешно приложени към корпусите на развлекателни и туристически и спортни лодки. Те позволяват в някои случаи да направят корпуса по -лек и по -евтин, което ще изисква по -малко материал и трудоемкост за неговото производство от серийните дизайни.

Един от възможни вариантитяло с "еластичен" дизайн, предложено от авторите, е показано на фиг. 1 (виж Удостоверението на изобретателя № 1070048, публикувано в „Бюлетин на изобретенията“ № 4 1984). Амортизацията се постига чрез монтиране на кухи кубовидни елементи в спонсоните между два слоя еластични ленти. Благодарение на еластичната структура, дъното на спонсоните следва профила на вълната, което намалява пръскането, а стъпката става по -гладка.

Носовият край на кораба е тесен централен корпус 1, който се превръща в моноски 2 и има странични спонсони 3, плавно се превръща в корпус с остра брадичка в кърмата. В средната част спонсоните са изпълнени с кубични водоустойчиви елементи 5, които са свързани в горната и долната част с еластични ленти 6 (възможно е да се използват гумени ленти, армировка със стоманен шнур). Кубичните елементи могат да се движат в страничните водачи на 7 спонсони във вертикална посока. Отгоре кубичните елементи са пружинирани с амортисьори 8. Краищата на долните гъвкави ленти 6 са здраво закрепени върху спонсоновата линия, а в горните остават свободни.

При ниско вълнение ударите ще бъдат малки; вълните, действащи върху еластичната лента 6, ще прехвърлят енергията на удара през елементите 5 към пружинните амортисьори 8.

В случай на значително вълнение, едновременно с еластичните спонсони, централната сграда 1 също ще влезе в работата, която има контури на дъното в носа с увеличено мъртва тяга. Еластичните спонсони намаляват енергията на удара в началния момент и не позволяват на централния корпус да потъне значително във вълната, намалявайки общото съпротивление на плавателния съд. Еластичните ленти следват профила на вълната, докато пружинните амортисьори абсорбират вибрационната енергия на елементите. Това, в комбинация с тесен централен корпус, превръщащ се в моноски, ще позволи на кораба да работи в открито море с висока скорост. Чрез намаляване на ударните натоварвания, здравината на скобите за тяло може да бъде намалена. Ако това не доведе до спестяване на тегло, то компенсира масата на гъвкавите конструкции.

Това техническо решение е особено полезно за рендосване на тримарани и катамарани. Вярно, известен недостатък е трудността да се използват обемите на кухи амортисьорни елементи, които заемат част от общия полезен обем на тялото.

В друг вариант еластичният елемент е направен под формата на надлъжни гофри в страничната метална обвивка (артикулен номер 1088982, публикуван в "Бюлетин" № 16 1984). Гофрираната вложка се простира по цялата дължина на перлата, започвайки от носната четвърт; гофрирането е изпълнено с еластичен материал (фиг. 2).

Долната обвивка е подсилена с надлъжни ребра за втвърдяване, които се поддържат от флори 3. Те са фиксирани към долния панел на страничната обвивка 4 под гофрираната вложка 5. Над вложката, страничната обвивка е подсилена със стрингер 7 и подтискащи подложки 8.

Хидродинамичните удари, възприемани от долните панели, се предават на флората и съответно на страничната кожа. По -голямата част от енергията на удара се абсорбира по време на деформацията на страничните вложки 5 и еластичния пълнител 6. Поради "гъвкавостта" на дънната облицовка, натоварванията, възприемани от нея, са по -малки, отколкото при твърда конструкция, и лодката може да развие повече висока скоростна вълни без риск от повреда на корпуса.

Тази опция е най -обещаваща за малки рендосващи моторни лодки и лодки. Изпълнението му не се възпрепятства от никакви технически трудности - достатъчно е да се подпечатат надлъжни гофри с известна твърдост в страничната обвивка. Описаното изобретение е използвано например при разработването на модернизирана версия на моторната лодка "Neman-sport" (), предварителни тестове прототипкоето показа забележимо подобрение в експлоатационните характеристики (на първо място - комфорт при плаване на вълни) в сравнение с базовия модел.

За моторни лодки и лодки също е възможно да се препоръча монтирането на гъвкави надлъжни ребра за втвърдяване (артикулен номер 1100000, бюлетин № 19.) % в сравнение с традиционния надлъжен дизайн. Това ви позволява да намалите размера на здравите връзки на долния етаж и, честно казано, - с 30% дебелината на външната обвивка.

Съответните надлъжни ребра са направени под формата на щамповане от тънък алуминиев лист С-образни профилисвързани помежду си чрез амортизиращи елементи (фиг. 3, а). Развитието на такъв дизайн е използването на амортизиращи С-образни елементи в комбинация с гофрирано дъно (v. P. № 1106724, „Бюлетин“ No 29, 1984). Тук хидродинамичните натоварвания, които се възприемат от облицовката на гофрираното дъно, я прехвърлят към С-образните амортисьори, които са опори за гофрирането върху напречните флори 6 (фиг. 3, б). Floras от своя страна се поддържат на стрингери 6 и кил 7.

Поради еластичността на С-образните плочи 4 и еластичните дистанционери 5, монтирани между тях, в момента на хидродинамичното въздействие върху вълната настъпва еластична деформация на дънната обвивка. Дистанционните елементи 4 могат да бъдат изработени от синтетичен каучук и подсилени със стоманен шнур. Поради еластичната деформация на долната обвивка, размерът на напреженията, действащи в кожата, и наборът от напрежения се намаляват наполовина.

По -горе бяха представени само общи технически решения на проблема за повишаване на надеждността и намаляване на масата на корпусите на рендосващи моторни лодки и лодки. Все още има усилена експериментална работа, резултатите от която ще позволят да се създаде надежден метод за избор на размерите на телесните връзки, като се вземе предвид гъвкавостта на еластичните елементи.

Изобретението може да се използва в областта на машиностроенето за абсорбиране и намаляване на ударните натоварвания. Амортисьорът съдържа прът 2 с фиксирано режещо устройство, състоящо се от поддържаща втулка 5, глава на нож 7 и втулка 10 от пластмасов материал, монтиран между тях. Клиновидните зъби 9 са направени в края на 8 на главата на ножа 7 в контакт с втулката 10, а втулката 10 е снабдена с пръстеновидно рамо 11. Когато амортисьорът работи, зъбите 9 на главата на ножа 7 отрежете рамото 11 на втулката 10, намалявайки ударните натоварвания, действащи върху амортизирания обект. Техническият резултат се състои в увеличаване на консумацията на енергия на амортисьора, премахване на неговото заглушаване, когато амортизираният обект е подложен на натоварвания, насочени под ъгъл, поддържайки амортизиращата способност на устройството под действието на повтарящи се ударни натоварвания. 2 c.p. f-ly, 3 dwg

Изобретението се отнася до областта на машиностроенето и може да се използва при проектирането на устройства за поглъщане и намаляване на ударните натоварвания.Известен е амортисьор, съдържащ цилиндрично тяло и прът с поставени в него фрикционни накладки, които са свързани към пръта и взаимодействат с вътрешната повърхност на тялото (вж. и. с. No 297518, клас F 16 F 11/00, 1969 г.) Недостатъкът на това устройство е нестабилността на амортизиращите характеристики поради големите колебания в коефициента на триене в зависимост от състоянието на триещите се повърхности (температура на околната среда, наличие на замърсявания по повърхностите, покрития, В резултат на анализа на научната, техническата и патентната литература, като прототип на заявеното устройство, добре познато устройство за абсорбиране е възприета енергията на удар на автомобил, съдържащ цилиндрично тяло и прът, поставен в него, и режещо устройство, състоящо се от глава на нож, фиксирана върху основата, и набор от режещи елементи, взаимодействащи ги с вътрешната повърхност на кутията (вж. Френски патент No 2137258, кл. F 16 F 7/00, 1972 - прототип). Недостатъците на това устройство също са нестабилността на амортизиращите свойства, възможното засядане на режещите елементи в тялото на цилиндричното тяло поради неравностите и несигурността на дълбочината на проникване на режещите елементи в страничната повърхност на тялото, особено при ударни натоварвания, действащи под ъгъл върху амортизиращата конструкция, тъй като режещата глава на режещото устройство е фиксирана неподвижно върху пръта. Забиването може да доведе до загуба на амортизиращи свойства на устройството и дори до счупване на режещи елементи, когато те проникнат в тялото. Този амортисьор има относително ниска консумация на енергия поради ограничения ход на режещите елементи по оста на тялото и значителното съпротивление на металния корпус (макар и пластмасов) на проникването на режещите елементи в него. В допълнение, известните амортисьорът намалява натоварванията само с единичен удар и не може да намали многократното натоварване, което обикновено се случва след първия удар, максимално в амплитудната си стойност. Целта на предложеното устройство е да получи по -стабилни амортизиращи свойства в сравнение с прототипа, за увеличаване на енергийния интензитет на амортисьора и разширяване на неговия обхват (способността да се намалят вибрационните натоварвания и натоварванията, действащи под ъгъл спрямо оста на амортисьора). За да се постигне тази цел в предложеното устройство, процесът на въвеждане (рязане) на режещи елементи в материалът на тялото се заменя с разрез на тънкостенна яка на втулка, изработена от пластмасов материал, например от алуминий мини сплав тип AMts или AD. За това на пръта е монтирано режещо устройство, фиксирано върху тялото на амортизираната конструкция, състоящо се от режеща глава, опорна втулка и втулка от пластмасов материал, монтирана между тях. Клиновидните зъби са направени на челната страна на режещата глава в контакт с втулката от пластмасов материал, а на втулката от пластмасов материал има пръстеновидна лента или перли. Освен това главата на ножа е монтирана на пръта коаксиално с втулката от пластмасов материал, тя я покрива поради по -големия диаметър, т.е. центриран по външния му диаметър и освен това има способността да се движи спрямо него в аксиална посока. В изходно положение клиновидните зъби на главата на ножа с върховете им опират (контакт) върху пръстеновидната яка на втулката и по време на работата на амортисьора, т.е. под действието на ударни натоварвания те взаимодействат с него, а именно, изрязват жлебовете в яката на втулката и я отрязват със страничните си повърхности.по -стабилни и определени амортизиращи свойства на устройството. В предложеното устройство няма възможност за заглушаване, т.к дори под действието на натоварвания, насочени под ъгъл спрямо оста на амортисьора, цилиндричното тяло на режещата глава ще се движи по страничната повърхност на втулката под действието на аксиалната компонента на товара. Изборът на материала на втулката с определени механични (пластмасови) свойства и дебелината на нейния фланец (и следователно площта на изрязване на фланеца) правят възможно недвусмисленото определяне на силата на удара, водеща до пълно или частично срязване на пръстеновидния фланец, и чрез промяна на височината и ъгъла на върха на клиновидните зъби, прерязващи фланеца, е възможно да се осигури необходимия ход на амортисьора, за да поеме енергията на удара, като по този начин се осигури необходимата му консумация на енергия. втулката и предварително монтиране на върховете на клиновидни зъби в тези канали подобрява характеристиките на амортисьора, тъй като в този случай върховете на зъбите не прорязват първоначалните жлебове (в този случай може да възникне нежелано огъване и намачкване на перлата), а веднага започват да изрязват перлата на ръкава с страничните им повърхности („чиста ”Настъпва изрязване). Амортизирана конструкция и шайба на гайката за закрепване на пръта, осигурява монтажа (връщането) на пръта с опората в първоначалното й положение след първото въздействие върху опората. Това позволява да се намалят не само единичните ударни натоварвания, но и възможните повтарящи се натоварвания.Фигура 1 показва общ изглед на амортисьора в първоначалното състояние. Вариант на устройството с предварително направени канали в яката на втулката и с монтирани в тях върховете на зъбите на главата на ножа. Фигура 2 показва общ изглед на амортисьора след работа с частичен разрез на яката на втулката (такъв разрез на яката е възможен след първия удар). Фигура 3 показва общ изглед. Амортисьорът е монтиран върху корпуса 1 на амортизиращата конструкция и е фиксиран върху него през пръта 2 чрез гайка 3 и шайба 4. Единият край на пръта 2 е фиксиран към тялото 1, в другия край на пръта има опора 6, която приема ударни натоварвания, действащи върху конструкцията. Режещото устройство на амортисьора се състои от поддържаща втулка 5 , глава на нож 7, в края на която са направени клиновидни зъби 9, и втулка 10 от пластмасов материал, снабдена с пръстеновидно рамо 11. Опорната втулка 5, главата на ножа 7 и втулката 10 са монтирани върху пръта 2 и втулката 10 е разположена между режещата глава 7 и опорна втулка 5. В този случай вътрешният диаметър на режещата глава 7 е по -голям от външния диаметър на втулката 10, тялото на режещата глава 7 покрива тялото на втулката 10, като по този начин се центрира върху външната диаметър на втулката 10, за да се осигури равномерно изрязване на яката 11 и да се осигури свободно движение режеща глава 7 спрямо (по протежение) на втулката 10 при задействане на амортисьора. Контактът на режещата глава 7 и втулката 10 се осъществява по такъв начин, че клиновидните зъби 9, направени върху крайната страна 8 на режещата глава 7, са монтирани с върховете си 12 върху яката 11 и са в контакт с него. Поддържащата втулка 5 служи като опора за втулката 10, диаметърът на втулката 5 трябва да бъде не по -голям от диаметъра на втулката 10, за да се гарантира, че яката му 11 е отрязана от зъбите 9 на главата на ножа 7 и зъбите 9 на главата на ножа 7 могат да се движат свободно по втулката 10 при задействане на амортисьора. Броят на зъбите на края 8 на главата на ножа 7 е равен на броя на процепите 13 на яката 11 на втулката 10. В този случай, когато амортисьорът се задейства, изрязването на яката 11 на втулката 10 възниква директно от страничните повърхности на 14 зъба 9. Компресионната пружина 15, покриваща опорната втулка 5, главата на ножа 7 и втулката 10, изработена от пластмасов материал (режещо устройство) и монтирана на пръта 2 между тялото 1 на амортизиращата конструкция и шайбата 4 на гайката 5, осигурява монтажа на пръта 2, шайбите 4, гайките 3 и опората 6 до първоначалното им положение след първоначалния удар за следващия d амортизация на евентуални повтарящи се удари. Амортисьорът работи по следния начин. Когато опората 6 удари препятствие, ударните натоварвания върху тялото 1 на амортизиращата конструкция се предават през амортисьора, а именно през опората 6, гайката 3, шайбата 4, пръчка 2. Под действието на аксиалния компонент на ударното натоварване главата на ножа 7 с пръта 2 се движи по втулката 10. В същото време зъбите му 9 с върховете си 12 изрязват канали в яката 11 на втулката 10 и със страничните си повърхности 14 по време на последващото движение по втулката 10 те отрязват яката му 11 (виж. Фигури 2 и 3) поради своята клинообразна форма (ширината на зъбите се увеличава с промяна във височината на зъбите от върха им до основата). Разрезът на фланцовите секции между зъбите може да бъде частичен или пълен, в зависимост от силата на удара и геометричните параметри на фланеца 11 и механичните свойства на материала на втулката 10. В случай на предварително изпълнение на каналите 13 в рамото 11 на втулката 10 и монтажа на върховете 12 на зъбите 9 на режещата глава 7 (виж фигура 1), когато амортисьорът се задейства, фланецът 11 ще бъде отрязан директно от страничните повърхности на 14 зъби 9. прът 2, шайби 4, гайки 3 и опора 6 до първоначалното им положение до пружина 15, която се компресира под действието на ударни натоварвания (движение на режещата глава 7 спрямо втулката 10), след края на действие на ударните натоварвания, пружината 15 се разширява. В този случай главата на ножа 7 частично отрязва яката 11 на втулката 10 след първия удар (виж фигура 2) и с последващи удари продължава да разрязва допълнително перлата (виж фигура 3). Така ударното натоварване, действащо върху тялото 1 на конструкцията е намалено поради силите на пластмасовото срязване на фланцовите секции на втулката от зъбите на главата на ножа.Предявеното устройство, в сравнение с техническото решение, прието за прототип, дава възможност за ефективно намаляват както аксиалните натоварвания, така и натоварванията, насочени под ъгъл спрямо оста на амортисьора, както и ударните натоварвания с повтарящ се характер, елиминирайки възможността за блокиране на режещите елементи (няма проникване на зъби в материала на корпуса на втулката, има само разрез на рамото му). Едновременно с това се увеличава енергийният интензитет на амортисьора и се подобрява стабилността на амортизиращите му свойства. Изчисленията, извършени от авторите, както и полевите тестове на устройството като част от стандартните продукти и стендовите тестове като част от работещите продукти, са показали значителна ефективност на предложеното техническо решение за амортизиране на ударни натоварвания.

Иск

1. Амортисьор, съдържащ корпус, пръчка и режещо устройство, поставено върху него, взаимодействащо с вътрешната повърхност на корпуса, характеризиращо се с това, че режещото устройство е направено под формата на ножова глава с клиновидни зъби, опора втулка и втулка от пластмасов материал, монтирана между тях, снабдена с пръстеновидно рамо, освен това режещата глава е центрирана върху външния диаметър на втулката с яка, с възможност за придвижване спрямо нея, и клиновидните зъби на главата на ножа взаимодейства с яката на ръкава с върховете им. 2. Амортисьорът съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че в пръстеновидната яка на втулката са направени канали, в които са монтирани върховете на клиновидните зъби на главата на ножа, докато зъбите взаимодействат с яката на втулката с техните странични повърхности. 3. Амортисьор съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че върху пръта е монтирана пружина, покриваща режещото устройство.

В механиката ударът е механичният ефект на материалните тела, който води до крайна промяна в скоростите на техните точки за безкрайно малък период от време. Ударното движение е движение, което възниква в резултат на еднократно взаимодействие на тяло (среда) с разглежданата система, при условие че най -малкият период на естествени трептения на системата или нейната времева константа са съизмерими или по -големи от времето на взаимодействие .

В случай на ударно взаимодействие, ударните ускорения, скоростта или изместването се определят в разглежданите точки. Взети заедно, такива влияния и реакции се наричат ​​шокови процеси. Механичните удари могат да бъдат единични, множество и сложни. Единични и множество процеси на въздействие могат да засегнат апарата в надлъжни, напречни и всякакви междинни посоки. Сложните ударни натоварвания въздействат върху обекта в две или три взаимно перпендикулярни равнини едновременно. Ударните натоварвания върху самолета могат да бъдат както непериодични, така и периодични. Появата на ударни натоварвания е свързана с рязка промяна в ускорението, скоростта или посоката на движение на самолета. Най -често в реални условия възниква сложен единичен шоков процес, който представлява комбинация от обикновен ударен импулс с насложени колебания.

Основните характеристики на процеса на въздействие:

• законите на промяната във времето на ускорението на удара a (t), скоростта V (t) и изместването X (t) \ продължителността на ускорението на удара t е интервалът от време от момента на появата до момента на изчезване на ускорението на удара, удовлетворяващ условие, a> an, където an е пиково ускорение на удар;
• продължителността на фронта на ударното ускорение Tf е интервалът от време от момента на появата на ударното ускорение до момента, съответстващ на пиковата му стойност;
• коефициентът на наложени колебания на ударното ускорение е съотношението на общата сума на абсолютните стойности на стъпките между съседни и екстремни стойности на ускорението на удара към неговата удвоена пикова стойност;
• импулс на ударно ускорение - интеграл на ударното ускорение за време, равно на продължителността на неговото действие.

Според формата на кривата на функционалната зависимост на параметрите на движение, ударните процеси се делят на прости и сложни. Простите процеси не съдържат високочестотни компоненти и техните характеристики се апроксимират с прости аналитични функции. Името на функцията се определя от формата на кривата, приближаваща зависимостта на ускорението от времето (полусинусоидална, косанусоидална, правоъгълна, триъгълна, трионна, трапецовидна и др.).

Механичният удар се характеризира с бързо освобождаване на енергия, което води до локални еластични или пластични деформации, възбуждане на вълни на напрежение и други ефекти, които понякога водят до неизправност и разрушаване на конструкцията на самолета. Ударното натоварване, приложено към самолета, възбужда бързо затихващи естествени трептения в него. Стойността на претоварването при удара, естеството и скоростта на разпределение на напрежението върху конструкцията на самолета се определят от силата и продължителността на удара и от характера на промяната на ускорението. Ударът, действащ върху самолета, може да причини механичното му разрушаване. В зависимост от продължителността, сложността на процеса на удара и максималното му ускорение по време на изпитването се определя степента на твърдост на конструктивните елементи на самолета. Един прост удар може да причини разрушаване поради появата на силни, макар и краткосрочни, пренапрежения в материала. Сложното въздействие може да доведе до натрупване на уморителни микронапрежения. Тъй като конструкцията на самолета има резонансни свойства, дори простото въздействие може да предизвика колебателна реакция в неговите елементи, което също е придружено от умора.

Механичните претоварвания причиняват деформация и счупване на части, разхлабване на фуги (заварени, резбовани и нитове), разхлабване на винтове и гайки, движение на механизми и органи за управление, в резултат на което се променят настройката и настройката на устройствата и други неизправности.

Борбата с вредните ефекти на механичните претоварвания се извършва по различни начини: чрез увеличаване на здравината на конструкцията, използване на части и елементи с повишена механична якост, използване на амортисьори и специални опаковки и рационално поставяне на устройства. Мерките за защита срещу вредното въздействие на механичните претоварвания са разделени на две групи:

1. мерки, насочени към осигуряване на необходимата механична якост и твърдост на конструкцията;
2. мерки, насочени към изолиране на конструктивните елементи от механично напрежение.

В последния случай се използват различни амортизиращи средства, изолационни уплътнения, компенсатори и амортисьори.

Общата задача на изпитването на самолет за въздействие на ударни натоварвания е да се провери способността на самолета и всички негови елементи да изпълняват функциите си по време и след удара, т.е. поддържат техническите си параметри по време и след удар при удар в границите, посочени в нормативните и техническите документи.

Основните изисквания за изпитвания на удар в лабораторни условия са максималното сближаване на резултата от изпитваното въздействие върху обект до ефекта на реално въздействие в пълномащабни експлоатационни условия и възпроизводимост на удара.

При възпроизвеждане на режими на ударно натоварване в лабораторни условия се налагат ограничения върху формата на импулса на моменталното ускорение в зависимост от времето (фиг. 2.50), както и върху допустимите граници на отклоненията във формата на импулса. Почти всеки ударен импулс на лабораторен стенд е придружен от пулсация, която е следствие от резонансни явления в ударни инсталации и спомагателно оборудване. Тъй като спектърът на ударния импулс е предимно характеристика на разрушителния ефект на удара, дори малка пулсация, наложена, може да направи резултатите от измерването ненадеждни.

Тестовите съоръжения, които симулират единични удари, последвани от вибрации, представляват специален клас оборудване за механично изпитване. Ударните стойки могат да бъдат класифицирани по различни критерии (фиг. 2.5!):

I - според принципа на образуване на ударни импулси;

II - по естеството на изпитванията;

III - по вида на възпроизводимото ударно натоварване;

IV - според принципа на действие;

V - по източник на енергия.

По принцип диаграмата на ударната стойка се състои от следните елементи (фиг. 2.52): обект за изпитване, фиксиран върху платформа или контейнер заедно със сензор за претоварване при удар; ускорителни средства за съобщаване на необходимата скорост на обекта; спирачно устройство; системи за управление; записващо оборудване за запис на изследваните параметри на обекта и закона за промяна на ударното претоварване; първични преобразуватели; спомагателни устройства за регулиране на режимите на работа на изпитвания обект; захранвания, необходими за работата на тествания обект и записващо оборудване.

Най -простата стойка за шокови тестове в лабораторни условия е стойка, която работи на принципа на изпускане на изпитван обект, фиксиран върху каретата от определена височина, т.е. използвайки гравитацията за ускоряване. В този случай формата на ударния импулс се определя от материала и формата на сблъскващите се повърхности. Такива стойки могат да осигурят ускорение до 80 000 m / s2. На фиг. 2.53, а и б показват принципните възможни схеми на такива стойки.

В първата версия (фиг. 2.53, а) специален гърбица 3 със зъб с тресчотка се върти от мотор. Когато гърбицата достигне максималната височина H, масата 1 с изпитвания обект 2 пада върху спирачните устройства 4, които й придават удар. Ударното претоварване зависи от височината на падането H, сковаността на спирачните елементи k, общата маса на масата и обекта на изпитване M и се определя от следната зависимост:

Променяйки тази стойност, могат да се получат различни претоварвания. Във втората версия (фиг. 2.53, б) стойката работи по метода на падане.

Стендовете за изпитване, използващи хидравлично или пневматично задвижване за ускоряване на каретата, са практически независими от действието на гравитацията. На фиг. 2.54 показва две възможности за пневматични стойки за удар.

Принципът на действие на стойката с пневматичен пистолет (фиг. 2.54, а) е следният. Сгъстен газ се подава в работната камера /. Когато се достигне зададеното налягане, което се контролира от манометър, се задейства автоматичното 2 освобождаване на контейнера 3, където се намира изпитваният обект. При излизане от цевта 4 на пневматичния пистолет контейнерът влиза в контакт с устройството 5, което прави възможно измерването на скоростта на движение на контейнера. Въздушният пистолет е прикрепен към опорните крака чрез амортисьори b. Предварително определеният закон за спиране на амортисьора 7 се прилага чрез промяна на хидравличното съпротивление на течащата течност 9 в пролуката между специално профилираната игла 8 и отвора в амортисьора 7.

Структурната схема на друга пневматична амортисьорна стойка (фиг. 2.54, б) се състои от изпитващ обект 1, карета 2, на която е монтиран изпитваният обект, уплътнение 3 и спирачно устройство 4, клапани 5, които позволяват създаването на специфицирани разлики в налягането на газа в буталото b и системите за подаване на газ 7. Спирачното устройство се задейства веднага след сблъсъка на каретата и уплътнението, за да се предотврати проследяването на каретата и изкривяването на формите на ударната вълна. Управлението на такива щандове може да бъде автоматизирано. Те могат да възпроизведат широк спектър от ударни натоварвания.

Като ускоряващо устройство могат да се използват гумени амортисьори, пружини, както и в отделни случаи, линейни асинхронни двигатели.

Възможностите на почти всички стойки за удари се определят от дизайна на спирачните устройства:

1. Ударът на изпитвания обект с твърда плоча се характеризира със забавяне поради появата на еластични сили в контактната зона. Този метод на спиране на изпитвания обект дава възможност да се получат големи стойности на претоварване с малка предна част на тяхното издигане (фиг. 2.55, а).

2. За да се получат претоварвания в широк диапазон, от десетки до десетки хиляди единици, с тяхното време на нарастване от десетки микросекунди до няколко милисекунди, се използват деформируеми елементи под формата на плоча или дистанционер, лежащ върху твърда основа. Материалите за тези уплътнения могат да бъдат стомана, месинг, мед, олово, гума и др. (Фиг. 2.55, б).

3. За да се осигури някакъв специфичен (даден) закон на изменение на n и t в малък диапазон, се използват деформируеми елементи под формата на накрайник (трошачка), който се монтира между плочата на стойката за удар и изпитвания обект ( Фиг. 2.55, в).

4. За възпроизвеждане на удар със сравнително дълъг спирачен път се използва спирачно устройство, състоящо се от оловна, пластично деформируема плоча, разположена върху твърда основа на стойката, и твърд връх на съответния профил, който прониква в нея (фиг. 2.55, г), фиксирани върху обекта или платформата на стойката ... Такива спирачни устройства дават възможност да се получат претоварвания в широк диапазон от n (t) с кратко време за покачване, до десетки милисекунди.

5. Еластичен елемент под формата на пружина (фиг. 2.55, г), монтиран върху движещата се част на стойката за удари, може да се използва като спирачно устройство. Този тип спиране осигурява относително малки претоварвания на полусинусоидална форма с продължителност, измерена в милисекунди.

6. Пробита метална плоча, фиксирана по контура в основата на инсталацията, в комбинация с твърд връх на платформата или контейнера, осигурява относително ниско претоварване (фиг. 2.55, д).

7. Деформируемите елементи, монтирани на подвижната платформа на стойката (фиг. 2.55, ж), в комбинация с твърд коничен уловител, осигуряват дългосрочни претоварвания с време на нарастване до десетки милисекунди.

8. Спирачно устройство с деформируема шайба (фиг. 2.55, з) дава възможност да се получат дълги спирачни пътища на обект (до 200 - 300 мм) с малки деформации на шайбата.

9. Създаването в лабораторни условия на интензивни ударни импулси с големи фронтове е възможно при използване на пневматично спирачно устройство (фиг. 2.55, s). Предимствата на пневматичния амортисьор включват действието му за многократна употреба, както и способността да възпроизвеждат ударни импулси с различни форми, включително тези със значителна предварително определена предна част.

10. В практиката на провеждане на шокови тестове широко се използва спирачно устройство под формата на хидравличен амортисьор (виж фиг. 2.54, а). Когато изпитваният обект удари амортисьора, пръчката му се потапя в течността. Течността се изтласква през точката на ствола съгласно закон, определен от профила на регулиращата игла. Чрез промяна на профила на иглата е възможно да се реализира различен видзаконът на инхибирането. Профилът на иглата може да бъде получен чрез изчисление, но е твърде трудно да се вземе предвид например наличието на въздух в кухината на буталото, силите на триене в уплътнителните устройства и т.н. Следователно изчисленият профил трябва да бъде коригиран експериментално. По този начин чрез изчислителния и експериментален метод е възможно да се получи профилът, необходим за прилагането на всеки закон на инхибиране.

Провеждането на шокови тестове в лабораторни условия също поставя редица специални изисквания за инсталирането на обект. Например, максимално допустимото напречно движение не трябва да надвишава 30% от номиналната стойност; както по време на изпитванията за устойчивост на удар, така и по време на изпитванията за якост на удар, продуктът трябва да може да се монтира в три взаимно перпендикулярни позиции с възпроизвеждане на необходимия брой ударни импулси. Еднократните характеристики на измервателното и записващото оборудване трябва да бъдат идентични в широк честотен диапазон, което гарантира правилното регистриране на съотношенията на различните честотни компоненти на измерения импулс.

Поради разнообразието от трансферни функции на различни механични системи, един и същ спектър на удар може да бъде причинен от ударни импулси с различна форма. Това означава, че няма едно-към-едно съответствие между някаква времева функция на ускорението и спектъра на ударите. Следователно от техническа гледна точка е по -правилно да се определят техническите условия за изпитвания на удар, съдържащи изисквания за спектъра на ударите, а не за времето, характерно за ускорението. Това се отнася преди всичко до механизма на разрушаване на материалите поради умора поради натрупването на цикли на натоварване, които могат да бъдат различни от изпитването до изпитването, въпреки че пиковите стойности на ускорението и напрежението ще останат постоянни.

При симулиране на шокови процеси е препоръчително да се съставят системите за определяне на параметри според идентифицираните фактори, които са необходими за достатъчно пълно определяне на желаната стойност, която понякога може да бъде намерена само експериментално.

Като се има предвид въздействието на масивно, свободно движещо се твърдо тяло върху деформируем елемент със сравнително малък размер (например върху спирачно устройство на стойка), фиксиран върху твърда основа, е необходимо да се определят параметрите на ударния процес и да се установи условия, при които тези процеси ще бъдат подобни помежду си. В общия случай на пространственото движение на тяло могат да бъдат съставени шест уравнения, три от които са дадени от закона за запазване на инерцията, две са законите за запазване на масата и енергията, а шестото е уравнението на състоянието . Тези уравнения включват следните величини: три компонента на скоростта Vx Vy \ Vz> плътност p, налягане p и ентропия. Пренебрегвайки дисипативните сили и считайки състоянието на деформирания обем за изоентропично, е възможно да се изключи ентропията от определящите параметри. Тъй като се разглежда само движението на центъра на масата на тялото, е възможно да не се включват компонентите на скоростите Vx, Vy сред определящите параметри; Vz и координати на точки L ", Y, Z вътре в деформируемия обект. Състоянието на деформируемия обем ще се характеризира със следните определящи параметри:

• плътността на материала p;
• налягане р, което е по -целесъобразно да се вземе предвид чрез стойността на максималната локална деформация и Otmax, като се разглежда като обобщен параметър на характеристиката на силата в контактната зона;
• началната скорост на удар V0, която е насочена по нормалата към повърхността, върху която е монтиран деформируемия елемент;
• текущо време t;
• телесно тегло t;
• ускорение на свободното падане g;
• модулът на еластичност на материалите Е, тъй като напрегнатото състояние на тялото при удар (с изключение на контактната зона) се счита за еластично;
• характерен геометричен параметър на тялото (или деформируем елемент) D.

В съответствие с mc-теоремата, от осем параметъра, сред които три имат независими измерения, може да се съставят пет независими безразмерни комплекса:

Безразмерни комплекси, съставени от определените параметри на ударния процес, ще бъдат независими от някои функции] безразмерни комплекси P1 - P5.

Параметрите, които трябва да бъдат определени, включват:

• текуща локална деформация a;
• скорост на тялото V;
• контактна сила P;
• напрежение в тялото a.

Следователно можем да напишем функционални отношения:

Типът функции / 1, / 2, / e, / 4 може да бъде установен експериментално, като се вземат предвид голям брой определящи параметри.

Ако при удар остатъчните деформации не се появят в участъците на тялото извън зоната на контакт, тогава деформацията ще има локален характер и следователно комплексът R5 = pY ^ / E може да бъде изключен.

Комплексът Jl2 = Pttjjjax) ~ Cm се нарича коефициент на относителна телесна маса.

Коефициентът на силата на устойчивост на пластична деформация Cp е пряко свързан с показателя на силовата характеристика N (коефициентът на съответствие на материала в зависимост от формата на сблъскващите се тела) чрез следната връзка:

където p е намалената плътност на материалите в контактната зона; Cm = t / (pa?) Е намалената относителна маса на сблъскващите се тела, която характеризира съотношението на намалената им маса М към намалената маса на деформирания обем в контактната зона; xV е безразмерен параметър, характеризиращ относителната работа на деформацията.

Функцията Cp - / s (R1 (R1, R3, R4) може да се използва за определяне на претоварванията:

Ако осигурим равенството на числените стойности на безразмерните комплекси IJlt R2, R3, R4 за два ударни процеса, тогава тези условия, т.е.

ще представлява критериите за сходство за тези процеси.

Ако посочените условия са изпълнени, числовите стойности на функциите /l /r./z »A» te- в подобни моменти от времето -V CtZoimax- const също ще бъдат същите; ^ r = const; Cp = const, което дава възможност да се определят параметрите на един ударен процес чрез просто преизчисляване на параметрите на друг процес. Необходимите и достатъчни изисквания за физическо моделиране на ударни процеси могат да бъдат формулирани по следния начин:

1. Работните части на модела и обекта в пълен мащаб трябва да са геометрично сходни.
2. Безразмерните комплекси, съставени от определящи двойки, метри, трябва да отговарят на условие (2.68). Въвеждане на мащабни фактори.

Трябва да се има предвид, че когато се моделират само параметрите на шоковия процес, напрегнатите състояния на телата (природа и модел) непременно ще бъдат различни.