Stötdämpande medel. Dämpning av båtens botten för att absorbera stötbelastningar. Skyddande konstruktioner med stötdämpare och spjäll

Uppfinningen hänför sig till området för stötprovning av stötdämpare och kan användas vid konstruktion av stötdämpningsanordningar gjorda av kompositmaterial. Syftet med uppfinningen är att erhålla egenskaper hos stötdämpare som visar hur effektivt de fungerar under stötar (koefficienter för stötdämpningseffektivitet för stötdämpare i samband med strukturell dämpning, dämpning i material samt på grund av olika akustisk styvhet olika element stötdämpare etc.) Tester utförs på en installation vars kvalitetsfaktor inte är mindre än en storleksordning högre än stötdämparens kvalitetsfaktor. Den erforderliga koefficienten är lika med produkten av koefficienterna associerade med olika fysikaliska egenskaper hos stötdämparen. Samtidigt gör det möjligt att bestämma var och en av koefficienterna som en följd av analysen av slagspektra som erhållits vid kollisionstester genom att ersätta dämpningsfodren med foder av olika material med tidigare kända dämpningsegenskaper. Den tekniska effekten är att förbättra kvaliteten på studien av processen för stötdämpare under stötar. 6 sjuka.

Den föreslagna tekniska lösningen avser området för testning av stötdämpare av kompositmaterial för att bestämma deras dämpningsegenskaper under påverkan. Nyligen kräver användning av nya material (metallgummi, kolfiberförstärkt plast, etc.) i system för skydd mot vibrationer i fartyg, flygplan och rymdfarkoster en tillräckligt noggrann bestämning av effektiviteten för varje chock absorberande element. För närvarande känd olika sätt bestämma dämpningsegenskaperna för stötdämpare. Till exempel i studien av stötdämpare som arbetar under ganska långsamt förändrade yttre påverkan används metoden för att uppskatta absorptionskoefficienten genom att analysera hystereslingan (IM Babakov "Theory of oscillations", s. 153-154, Moskva: Nauka, 1968). Sådana tester tar dock hänsyn till energiförlusten under en hel cykel av svängningar. För att skydda utrustningen från stöteffekter (ofta av explosiv karaktär) används stötdämpare, som i första hand bör minska amplituden på den främre fronten av deformationsstötvågen. Att minska sekundärvibrationer är vanligtvis inte ett stort problem. Det mest lämpliga i detta fall är analysen av amplitudfrekvensegenskaperna eller de sammanlagda värdena för påverkan före och efter stötdämparen. Till exempel (A. Nashif m.fl. vid en viss punkt, bestämmer det dynamiska svaret med hjälp av accelerometrar och töjningssensorer, och sedan jämför amplitudfrekvenssvaret före och efter stötdämparen. Användningen av en harmonisk Fourier -analysator, liksom liknande beräkningstekniker, är som regel endast giltig för "eftereffekt" (när påverkan redan har upphört och sekundärvibrationen undersöks). Dessutom leder användningen av installationer med en tillräckligt låg kvalitetsfaktor för testning (till exempel vibrationsställ) till en överskattning av dämpningsegenskaperna hos stötdämpare. Metoden som beskrivs ovan tillåter inte heller separering av spridningen av yttre påverkan på grund av olika fysikaliska egenskaper hos stötdämparna (strukturell dämpning, reflektion från gränser, etc.). Syftet med denna tekniska lösning är att delvis eliminera ovanstående nackdelar, vilket möjliggör en bättre undersökning av processen för stötdämpare under stöteffekter. Den föreslagna tekniska lösningen skiljer sig genom att stötdämparen laddas på en installation, vars kvalitetsfaktor inte är mindre än en storleksordning högre än stötdämparens kvalitetsfaktor, och testerna utförs i följd och först erhålls förhållandet mellan krafterna och deformationerna i stötdämparen under stötdämpning, därefter bestämning av stötdämparens akustiska styvhet vid olika belastningsnivåer, varefter testerna utförs med foder av samma konstruktion gjorda av olika material med förutbestämda dämpningsegenskaper, och bedömningen av effektdämpningseffektiviteten görs genom att jämföra stötaccelerationsspektra vid kontrollpunkterna, medan stötdämpresenteras som en produkt av koefficienterna, som var och en bestäms genom analys av chockspektra för testaccelerationer av de tidigare nämnda fodren. Kärnan i den föreslagna tekniska lösningen illustreras av ritningar, där i fig. 1 visar en stötdämpare av metallgummi 7VSh60 / 15, Fig. 2 visar förhållandet mellan krafter och deformationer p- (hystereslinga), Youngs modul (som tangens för en vinkel) och ljudets hastighet i materialet; FIG. 3 visar ett diagram över den experimentella uppställningen; 4-6 visar den totala koefficienten för effektiviteten av stötdämpning, koefficienten som erhålls på grund av strukturell dämpning och koefficienten som erhålls på grund av avledning i metallgummi. Låt oss som ett exempel betrakta en stötdämpare av metallgummi (fig. 1) och försöka använda den föreslagna algoritmen för att utvärdera stötdämparens dämpningsegenskaper. När deformationsvågen närmar sig stötdämparen, både dess reflektion på grund av olika stötdämpningar och spridning i materialet (stötdämparens metallgummi) och på grund av den strukturella dämpningen av själva stötdämparen (åtdragningsgrad, spelrum, etc.) inträffa. Låt vara den totala koefficienten för effektdämpningseffektiviteten. i = 1i 2i 3i,

Där 1i är en koefficient associerad med strukturell dämpning;

2i - koefficient associerad med värdena för akustisk styvhet;

3i är en koefficient relaterad till materialspridning. Uppenbarligen, för de använda materialen, 3i = 1 (förutom metallgummi, eftersom skärens dimensioner är små och spridning i materialet börjar påverka endast vid L> 1 m, och även då utgör 1-2% per 1 m. OD Alimov och annan påverkan, förökning av vågor av deformationer i slagsystem (Moskva: Nauka, 1982). Själva dämi enlighet med chockspektrumet förstås som amplitudfrekvensen som är karakteristisk för förhållandet mellan chockspektra för accelerationer av VIP före och efter stötdämparen:

1 = A B1i / A B2i. Koefficient

Visar effektiviteten hos olika foder, eftersom 1i = const (samma stötdämpare) och för alla foder, förutom metallgummi, 3i = 1, då

Ij = (1i 2i 3i) / (1j 2j 3j) = 2i 3i / 2j. Tänk på ett material, vars akustiska styvhet är lika med metallgummis akustiska styvhet

Det vill säga, vi får dämpningskoefficienten för chockvågen, som kännetecknar egenskaperna hos metallgummi. Som ni vet (LG Shaimordanov. Statistisk mekanik för deformerbara fibrösa nonwoven porösa kroppar. Krasnoyarsk, 1989) är metallgummi ett material med uttalade olinjära egenskaper. Dessutom kan materialets dämpningsegenskaper påverkas av hastighet (chock och explosiv) och typ av lastning. Samtidigt beror hystereslingan (dess begränsande högra gren) för en stötdämpare av metallgummi i området med begränsande deformationer inte av lasthastigheten. Genom att veta beroende av P- (hystereslinga) och slagets storlek (i form av en kraftimpuls) är det alltså möjligt att för varje ögonblick få Youngs modul och följaktligen ljudets hastighet (fig. 2). Genom att välja olika värden för stötar och värden för akustisk styvhet är det möjligt att erhålla koefficienterna för dämpningen av stötpåverkan beroende på styrkan hos den yttre påverkan. Uppenbarligen bör vid sådana tester spridningen av yttre påverkan vara minimal. Det finns en känd formel som förbinder kvalitetsfaktorn Q och den logaritmiska minskningen av oscillationer: Q = 3.141 ... /, a = lnA1 / A2, där A1 och A2 är amplituderna för två intilliggande oscillationer. Därifrån kan man se att även med en ökning av meritvärdet med en storleksordning (80-100, för konventionella strukturer cirka 8-10), kan energispridningen i den experimentella inställningen försummas. Användningen av konceptet med ett stötspektrum av accelerationer för att bedöma effektiviteten hos stötdämpare under stötpåverkan gör det möjligt att korrekt analysera driften av stötdämpare både vid tidpunkten för belastningens applicering och efter dess åtgärd (OP Doyar "Algoritm för beräkning av chockspektrum" i samlingen Dynamics of systems. Numerical Methods of Investigation of Dynamical Systems, Nistru: Kishenev, 1982, s. 124-128). Ett exempel på det praktiska genomförandet av den föreslagna metoden. Enligt den föreslagna metoden bestämdes dämpningskoefficienterna för stötdämparen 7VSh60 / 15 som användes i vibrationsskyddsbältet i en av rymdfarkosterna som utvecklats av NPO PM (fig. 1). Diagrammet över testinställningen visas i fig. 3, där 1 - vågledare, 2 - stötdämpare 3 - ABC -052 accelerometrar. Femton bultblästringsoperationer utfördes. Kraftmomentet för bulten erhölls tidigare. Dynamiska deformationer av stötdämparen registrerades med hjälp av höghastighets fotoregistreringsmetoden. Beroendet av materialets densitet (metallgummi) av ansträngningen togs enligt stötdämparens passdata. Foder av stål, brons, aluminium, textolit, fluoroplast användes för ersättning. En sprängbult 8x54 användes som stötkälla. När du byter ut ett metallgummifoder mot ett stålfoder (kroppsmaterial och fästelement) kan du omedelbart erhålla en koefficient i samband med strukturell dämpning, eftersom andra spridningseffekter är uteslutna. FIKON. 4, 5 visar diagram över den totala stötdämpningsfaktorn och dämpningsfaktorn förknippad med strukturell dämpning, och FIG. Figur 6 visar den koefficient som erhållits på grund av spridningen av påverkan i metallgummit. Slagnivån var 6 kN. Mätområde i amplitud upp till 6000 g och i frekvens upp till 10 000 Hz. Det totala mätnings- och bearbetningsfelet översteg inte 9-11%.

KRAV

Starka hydrodynamiska överbelastningar, i enklare termer - vågornas inverkan i botten, har blivit ett av huvudproblemen i modern båtbyggnad, vilket hindrar tillväxten av färdhastigheter. Skaparna av höghastighetsplanande båtar kämpade mot överdriven överbelastning främst i två riktningar: de letade efter sådana skrovkonturer som skulle dämpa slagkraften genom att minska ytan på botten som rörde vattnet och ge det en kile- formade tvärsnitt, eller så försökte de höja skrovet ovanför åsens vågor, riva av botten från vattenytan. Som ett resultat av utvecklingen av den första riktningen dök konturer av "djup V" -typ, katamaraner, Fox -slädar, "Sea Knife" etc. upp. I den andra riktningen utvecklades små hydrofoiler och svävare, ekranoplaner.

Men båda dessa riktningar i utformningen av hyvlingsfartyg är förknippade med påtagliga energikostnader. För att uppnå hög hastighet kräver både en djup V-båt och en hydrofoil eller svävare ytterligare motoreffekt jämfört med traditionella lågdödbottenstyper.

Samtidigt finns det fortfarande ett sätt att minska kraften hos hydrodynamiska stötar i botten, vilket inte kräver ökad motoreffekt eller förstärkning av karossstrukturen. Dess väsen ligger i användningen av stötdämpning, dämpning av chockbelastningar med hjälp av elastiska strukturelement som införs i kroppen. Med dämpning reduceras slagkraften på grund av ökningen av varaktigheten av det ökade hydrodynamiska trycket på botten. Överbelastningens storlek, mätt med talet g - accelerationen av kroppens fria fall - är nästan direkt proportionell mot den tid trycket verkar på båten. Så: konstruktionens elastiska element gör det möjligt att minska överbelastningen på hyvelbåten när man seglar på vågor med nästan 2 gånger jämfört med att skrovet har en traditionell "styv" design.

Författarna har genomfört ett antal designstudier av dämpningselement, som framgångsrikt kan appliceras på skrov på fritids- och turist- och sportbåtar. De tillåter i vissa fall att göra fodralet lättare och billigare, vilket kommer att kräva mindre material- och arbetsintensitet för tillverkningen än seriedesigner.

En av möjliga alternativ kropp av "elastisk" design, föreslagen av författarna, visas i fig. 1 (se uppfinnares certifikat nr 1070048, publicerat i "Bulletin of Inventions" nr 4 1984). Dämpning sker genom att installera ihåliga kubformade element i sponsorna mellan två lager elastiska band. Tack vare den elastiska strukturen följer sponsornas botten profilen på vågen, vilket minskar stänk och tonhöjden blir mjukare.

Fartygets bågände är ett smalt centralt skrov 1, som förvandlas till en monoski 2 och har sidosponser 3, som smidigt förvandlas till ett skarpt hakat skrov i aktern. I den mellersta delen är sponsorna fyllda med kubiska vattentäta element 5, som är anslutna i de övre och nedre delarna med elastiska remsor 6 (det är möjligt att använda gummiband, förstärkning med ståltråd). Kubiska element kan röra sig i sidoguiderna till 7 sponsoner i vertikal riktning. Ovan är de kubiska elementen fjäderbelastade med stötdämpare 8. Ändarna på de nedre flexibla remsorna 6 är fast fixerade på sponsonlinjen, i de övre förblir de fria.

Med låg spänning blir slagen små; vågorna, som verkar på den elastiska remsan 6, kommer att överföra stötningsenergi genom elementen 5 till fjäderdämparna 8.

Vid betydande spänning, samtidigt med de elastiska sponsorna, kommer den centrala byggnaden 1 också att gå in i verket, som har bottenkonturer i näsan med ökad marklyft. Elastiska sponsoner dämpar slagkraften i det första ögonblicket och tillåter inte att det centrala skrovet sänks väsentligt i vågen, vilket minskar fartygets totala motstånd. Elastiska band följer vågprofilen, medan fjäderdämpare absorberar elementens vibrationsenergi. Detta, i kombination med ett smalt centralt skrov, som förvandlas till en monoski, kommer att tillåta fartyget att arbeta på öppet hav med hög hastighet. Genom att minska stötbelastningar kan kroppsställningens styrka minskas. Om detta inte leder till viktbesparingar, kompenserar det för massan av flexibla strukturer.

Denna tekniska lösning är särskilt användbar för hyvling av trimaran och katamaraner. Det är sant att en känd nackdel är svårigheten att använda volymerna av ihåliga dämpningselement, som upptar en del av kroppens totala användbara volym.

I en annan version tillverkas det elastiska elementet i form av längsgående korrugeringar i sidometallfodret (artikelnummer 1088982, publicerad i "Bulletin" nr 16 1984). Den korrugerade insatsen sträcker sig längs hela pärlens längd, med början från näskvartalet; korrugeringarna är fyllda med elastiskt material (fig. 2).

Bottenmanteln är förstärkt med längsgående förstyvningsribbor, som stöds av floror 3. De fästs på bottenpanelen på sidomanteln 4 under den korrugerade insatsen 5. Ovanför insatsen förstärks sidomanteln med stringer 7 och skjutdynor. 8.

Hydrodynamiska stötar som uppfattas av bottenpanelerna överförs till floran och följaktligen till sidhuden. Det mesta av slagkraften absorberas under deformationen av sidoskären 5 och det elastiska fyllmedlet 6. På grund av bottenplåtens "smidighet" är belastningarna som uppfattas mindre än med en styv struktur och båten kan utvecklas mer hög hastighet på vågor utan risk för skada på skrovet.

Detta alternativ är mest lovande för små hyvliga motorbåtar och båtar. Dess genomförande hindras inte av några tekniska svårigheter - det räcker med att stämpla längsgående korrugeringar med en viss styvhet i sidomanteln. Den beskrivna uppfinningen användes till exempel vid utvecklingen av en moderniserad version av motorbåten "Neman-sport" (), preliminära tester prototyp som visade en märkbar förbättring av driftsegenskaperna (först och främst - komfort när man seglar i vågor) jämfört med basmodellen.

För motorbåtar och båtar är det också möjligt att rekommendera att installera flexibla längsgående förstyvningar (v. S. 1100000, bulletin nr. 19.) % jämfört med den traditionella längsgående uppsättningen. Detta gör att du kan minska storleken på de starka anslutningarna på bottenvåningen och, helt rättvist, med 30% tjockleken på ytterhuden.

Överensstämmande längsgående ribbor är gjorda i form av stansningar från en tunn aluminiumplåt C-formade profiler anslutna till varandra genom stötdämpande element (fig. 3, a). Utvecklingen av en sådan design är användningen av stötdämpande C-formade element i kombination med korrugerad bottenplätering (v. S. 1106724, "Bulletin" nr 29, 1984). Här överför de hydrodynamiska belastningarna, som uppfattas av den korrugerade bottenmanteln, till de C-formade stötdämparna, som är stöd för korrugeringarna på de tvärgående flororna 6 (Fig. 3, b). Floras stöds i sin tur på stringers 6 och köl 7.

På grund av elasticiteten hos de C-formade plattorna 4 och de elastiska distanserna 5 installerade mellan dem, vid tidpunkten för den hydrodynamiska påverkan på vågen, uppstår elastisk deformation av bottenhuden. Distanserna 4 kan vara tillverkade av syntetiskt gummi och förstärkta med stålkabel. På grund av den elastiska deformationen av bottenhuden halveras storleken på de spänningar som verkar i huden och uppsättningen spänningar.

Ovan presenterades bara allmänna tekniska lösningar på problemet med att öka tillförlitligheten och minska massan av skrov för hyvliga motorbåtar och båtar. Det finns fortfarande ett noggrant experimentellt arbete, vars resultat kommer att göra det möjligt att skapa en tillförlitlig metod för att välja dimensioner av kroppsanslutningarna, med hänsyn till flexibiliteten hos elastiska element.

Uppfinningen kan användas inom maskinteknik för att absorbera och minska stötbelastningar. Spjället innehåller en stav 2 med en skäranordning fixerad på den, bestående av en stödhylsa 5, ett knivhuvud 7 och en hylsa 10 av ett plastmaterial installerat mellan dem. Kilformade tänder 9 är gjorda på knivhuvudets 7 ändyta 8 i kontakt med hylsan 10, och hylsan 10 är utrustad med en ringformad axel 11. När spjället fungerar, kommer knivhuvudets 7 tänder 9 skär av axeln 11 på hylsan 10, vilket reducerar slagbelastningarna som verkar på det dämpade föremålet. Det tekniska resultatet består i att öka spjällets energiförbrukning, eliminera dess störning när det dämpade föremålet utsätts för belastningar riktade i en vinkel, bibehålla enhetens dämpningsförmåga vid inverkan av upprepade stötbelastningar. 2 c.p. f-ly, 3 dwg

Uppfinningen avser området maskinteknik och kan användas vid konstruktion av anordningar för att absorbera och reducera stötbelastningar. Känt är ett spjäll som innehåller en cylindrisk kropp och en stav med friktionsdynor placerade i den, som är anslutna till stången och interagera med kroppens inre yta (se och. med nr 297518, klass F 16 F 11/00, 1969). Nackdelen med denna anordning är instabiliteten hos dämpningsegenskaperna på grund av stora fluktuationer i friktionskoefficienten. beroende på gnidningsytornas tillstånd (omgivningstemperatur, förekomst av smuts på ytor, beläggningar, Som en följd av analys av vetenskaplig, teknisk och patentlitteratur, som en prototyp av den påstådda anordningen, en välkänd anordning för absorbering energin från ett slag från en bil antogs, innehållande en cylindrisk kaross och en stav placerad i den och en skäranordning bestående av ett knivhuvud fixerat på förrådet och en uppsättning skärelement som samverkar dem med fodralets inre yta (se. Franska patentet nr 2137258, kl. F 16 F 7/00, 1972 - prototyp). Nackdelarna med denna anordning är också instabiliteten hos dämpningsegenskaperna, eventuell fastklämning av skärelementen i den cylindriska kroppens kropp på grund av ojämnheterna och osäkerheten kring skärelementens penetrationsdjup in i kroppens sidoyta, särskilt under stötbelastningar som verkar i en vinkel på den stötdämpande strukturen, eftersom skärhuvudet på skäranordningen är fixerat orörligt på stången. Stopp kan leda till att apparatens dämpningsegenskaper förloras och till och med att skärelement går sönder när de tränger in i kroppen. Detta spjäll har en relativt låg energiförbrukning på grund av skärelementens begränsade slag längs kroppens axel och kroppsmetallens (om än plast) betydande motstånd mot att skärelementen tränger in i den. Dessutom är det kända spjäll reducerar belastningar endast med en enda stötpåverkan och kan inte minska upprepade belastningar vibrationsdämpande karaktär, som vanligtvis uppstår efter den första stöten, maximalt i dess amplitudvärde. Syftet med den föreslagna enheten är att uppnå mer stabila dämpningsegenskaper jämfört med prototypen, för att öka spjällets energiintensitet och utöka dess omfång (förmågan att minska vibrationsbelastningar och belastningar som verkar under vinkel mot spjällaxeln) .För att uppnå detta mål i den föreslagna enheten, införs (skärande) skärelement i kroppsmaterial ersätts med ett snitt av en tunnväggig krage av en hylsa av ett plastmaterial, till exempel av aluminium mini -legeringstyp AMts eller AD. För detta är en skäranordning installerad på stången, fixerad på kroppen av den dämpade strukturen, bestående av ett skärhuvud, en stödhylsa och en hylsa av plastmaterial installerat mellan dem. Kilformade tänder är gjorda på skärhuvudets ändyta i kontakt med hylsan av plastmaterial, och på hylsan av plastmaterial finns ett ringformat band eller en pärla. Dessutom är knivhuvudet installerat på stången koaxiellt med hylsan av plastmaterial, det täcker det på grund av den större diametern, d.v.s. centrerad på dess ytterdiameter, och har dessutom förmågan att röra sig relativt den i axiell riktning. I utgångsläget vilar knivhuvudets kilformade tänder med sina toppar (kontakt) på hylsans ringformade krage och under spjällets funktion, d.v.s. under verkan av stötbelastningar interagerar de med det, nämligen de skär spår i hylsans krage och skär av det med sina sidoytor. mer stabila och bestämda dämpningsegenskaper hos anordningen. I den föreslagna enheten finns det ingen möjlighet att fastna, eftersom även under inverkan av laster riktade i en vinkel mot spjällaxeln, kommer skärhuvudets cylindriska kropp att röra sig längs hylsans sidoyta under påverkan av lastens axiella komponent. Valet av bussningsmaterial med vissa mekaniska (plast) egenskaper och tjockleken på dess fläns (och därför flänsskärområdet) gör det möjligt att entydigt bestämma slagkraften som leder till en helt eller delvis skjuvning av den ringformiga flänsen, och genom att variera höjden och vinkeln vid spetsen för de kilformade tänderna som skär flänsen, är det möjligt att ge spjället nödvändigt slag för att absorbera slagkraften och därigenom säkerställa dess erforderliga energiförbrukning. hylsan och förinstallation av topparna på kilformade tänder i dessa spår förbättrar spjällets egenskaper, eftersom i detta fall skär tändernas toppar inte genom de första spåren (i detta fall kan oönskad böjning och veckning av pärlan inträffa), utan börjar omedelbart skära hylsans pärla med sina sidoytor (en ”ren ”Skärning inträffar). Dämpad struktur och en bricka på stångens fästmutter, ger installation (återföring) av stången med stödet till sitt ursprungliga läge efter den första påverkan på stödet. Detta gör det möjligt att minska inte bara enstaka stötbelastningar utan även möjliga upprepade belastningar. Figur 1 visar en allmän vy över spjället i utgångsläget. En variant av anordningen med färdiga spår i hylsans krage och med knivhuvudets tänder monterade i dem. Figur 2 visar en allmän vy av dämparen efter operation med ett partiellt snitt av kragen på hylsan (en sådan skärning av kragen är möjlig efter det första slaget). Figur 3 visar en allmän vy. Spjället är installerat på höljet 1 av den stötdämpande strukturen och fixeras på det genom stången 2 med mutter 3 och brickan 4. Ena änden av stången 2 är fäst vid kroppen 1, i den andra änden av stången finns ett stöd 6, som mottar stötbelastningar som verkar på konstruktionen.Spjällets skäranordning består av en stödhylsa 5 , ett knivhuvud 7, vid slutet 8 av vilka kilformade tänder 9 är gjorda, och en hylsa 10 av plastmaterial, utrustad med en ringformad axel 11. Stödhylsa 5, ett knivhuvud 7 och bussningen 10 är monterade på stången 2 och bussningen 10 är placerad mellan skärhuvudet 7 och stödhylsa 5. I detta fall görs skärhuvudets 7 innerdiameter större än hylsans 10 ytterdiameter, skärhuvudets 7 kropp täcker hylsans 10 kropp och därmed centreras på hylsans 10 ytterdiameter för att säkerställa ett enhetligt snitt på kragen 11 och för att säkerställa fri rörelse skärhuvudet 7 relativt (längs) hylsan 10 när spjället utlöses. Kontakten mellan skärhuvudet 7 och hylsan 10 utförs på ett sådant sätt att de kilformade tänderna 9, gjorda på skärhuvudets 7 ändyta 8, monteras med sina toppar 12 på kragen 11 och är i kontakt med den. Stödhylsan 5 fungerar som stöd för hylsan 10, hylsans 5 diameter får inte vara större än hylsans 10 diameter för att säkerställa att dess krage 11 skärs av tänderna 9 på knivhuvudet 7 och knivhuvudets 7 tänder 9 kan röra sig fritt längs hylsan 10 när spjället utlöses. hylsans 10 krage 11 är färdiga spår 13 i vilka topparna 12 på tänderna 9 på knivhuvudet 7 är installerade. Antalet tänder på knivhuvudets 7 ändyta 8 är lika med antalet slitsar 13 på kragen 11 på hylsan 10. I det här fallet, när spjället utlöses, skärs hylsans 11 krage 11 10 inträffar direkt vid sidoytorna på 14 tänder 9. Kompressionsfjädern 15, som täcker stödhylsan 5, knivhuvudet 7 och hylsan 10 av plastmaterial (skäranordning) och installerad på stången 2 mellan kroppen 1 på den stötdämpande strukturen och brickan 4 på muttern 5, ger installationen av stången 2, brickorna 4, muttrarna 3 och stödet 6 till sitt ursprungliga läge efter den första påverkan för nästa d dämpning av möjliga upprepade stötar. Spjället fungerar enligt följande. När stödet 6 träffar ett hinder överförs stötbelastningar på kroppen 1 av den stötdämpande strukturen genom spjället, nämligen genom stödet 6, mutter 3, bricka 4, stång 2. Under verkan av den axiella komponenten i stötdämpningen rör sig knivhuvudet 7 med stången 2 längs hylsan 10. Samtidigt rör sig dess tänder 9 med sina toppar 12 skurna spår i hylsans krage 11 10 och med sina sidoytor 14 under den efterföljande rörelsen längs hylsan 10 klippte de av dess krage 11 (se. Figur 2 och 3) på grund av dess kilformade form (tändernas bredd ökar med en förändring i tändernas höjd från toppen till basen). Skärningen av flänsdelarna mellan tänderna kan vara partiell eller fullständig, beroende på slagkraften och de geometriska parametrarna för flänsen 11 och de mekaniska egenskaperna hos materialet i hylsan 10. Vid preliminär utförande av spåren 13 i hylsans 10 axel 11 och montering av topparna 12 på tänderna 9 på knivhuvudet 7 (se figur 1), när spjället utlöses kommer flänsen 11 att skäras direkt av sidoytorna på 14 tänder 9. Bussflänsen skärs av tänderna på skärhuvudet inte bara efter den första påverkan av maxvärdet, utan också med efterföljande påverkan av ett lägre värde på grund av installation (retur) stång 2, brickor 4, muttrar 3 och stöd 6 till sitt ursprungliga läge med fjädern 15, som komprimeras under påverkan av stötbelastningar (rörelse av knivhuvudet 7 i förhållande till hylsan 10), efter slutet av stötbelastningens verkan, är fjädern 15 expanderat. I detta fall skär knivhuvudet 7 av hylsans 10 krage 11 efter det första stötet (se figur 2) och med efterföljande stötar fortsätter att skära pärlan ytterligare (se figur 3). konstruktionens kropp 1. reduceras på grund av krafter av plastskjuvning av hylsans flänsdelar vid knivhuvudets tänder Den anspråk som anordningen gör, i jämförelse med den tekniska lösningen som används som en prototyp, gör det möjligt att effektivt reducera både axiella belastningar och laster riktade i en vinkel mot spjällaxeln, liksom stötbelastningar av upprepad karaktär, vilket eliminerar risken för att skärelement fastnar skärs av axeln). Samtidigt ökar spjällets energiintensitet och stabiliteten i dess dämpningsegenskaper förbättras. Beräkningarna som utförts av författarna, samt fälttester av enheten som en del av standardprodukter och bänkprov som en del av arbetsprodukter , har visat betydande effektivitet för den föreslagna tekniska lösningen för dämpning av stötbelastningar.

Krav

1. Spjäll som innehåller ett hus, en stav och en skäranordning placerad på den, som samverkar med husets inre yta, kännetecknad av att skäranordningen är gjord i form av ett knivhuvud med kilformade tänder, ett stöd hylsa och en hylsa av plastmaterial installerad mellan dem, försedd med en ringformad axel, dessutom är skärhuvudet centrerat på hylsans ytterdiameter med en krage med förmåga att röra sig i förhållande till den, och de kilformade tänderna på knivhuvudet samverkar med kragen på ärmen med sina toppar. 2. Spjäll enligt krav 1, kännetecknat av att spår är gjorda i hylsans ringformade krage, i vilka topparna på de kilformade tänderna på knivhuvudet är monterade och tänderna samverkar med hylsans krage med sina sidoytor. 3. Spjäll enligt krav 1 och 2, kännetecknat av att en fjäder är monterad på stången som täcker skäranordningen.

Inom mekanik är en chock den mekaniska effekten av materialkroppar, vilket leder till en ändrad ändring av hastigheterna på deras punkter under en oändligt liten tidsperiod. Slagrörelse är en rörelse som uppstår som ett resultat av en enda interaktion mellan en kropp (medium) och det aktuella systemet, förutsatt att den minsta perioden med naturliga oscillationer i systemet eller dess tidskonstant står i proportion till eller större än interaktionstiden .

Vid chockinteraktion bestäms chockacceleration, hastighet eller förskjutning vid punkterna som övervägs. Sammantaget kallas sådana influenser och reaktioner chockprocesser. Mekaniska stötar kan vara enkla, flera och komplexa. Enstaka och flera slagprocesser kan påverka apparaten i längsgående, tvärgående och mellanliggande riktningar. Komplexa chockbelastningar påverkar objektet i två eller tre ömsesidigt vinkelräta plan samtidigt. Flygplanets slagbelastningar kan vara både icke-periodiska och periodiska. Förekomsten av chockbelastningar är förknippad med en kraftig förändring i acceleration, hastighet eller riktning för flygplanets rörelse. Oftast, under verkliga förhållanden, inträffar en komplex enkelchockprocess, som är en kombination av en enkel chockpuls med överlagrade svängningar.

De viktigaste egenskaperna hos effektprocessen:

• lagarna för tidsvariation för chockacceleration a (t), hastighet V (t) och förskjutning X (t) \ varaktighet för slagacceleration t är tidsintervallet från utseendet till det ögonblick då chockacceleration försvinner, vilket uppfyller tillstånd, a> an, där a är toppchockacceleration;
• varaktigheten av chockaccelerationens framsida Tf är tidsintervallet från det ögonblick då chockaccelerationen uppträder till det ögonblick som motsvarar dess toppvärde;
• koefficienten för överlagrade fluktuationer av chockacceleration är förhållandet mellan den totala summan av de absoluta värdena för ökningarna mellan intilliggande och extrema värden för chockacceleration till dess fördubblade toppvärde;
• chockaccelerationsimpuls - integrerad av chockacceleration under en tid som är lika med varaktigheten av dess verkan.

Enligt formen på kurvan för det funktionella beroendet av rörelseparametrarna är chockprocesser uppdelade i enkla och komplexa. Enkla processer innehåller inte högfrekventa komponenter, och deras egenskaper approximeras av enkla analytiska funktioner. Funktionens namn bestäms av kurvens form som närmar sig beroende av acceleration i tid (halv-sinusformad, cosanusoidal, rektangulär, triangulär, sågtand, trapetsformad, etc.).

Mekanisk chock kännetecknas av en snabb frigöring av energi, vilket resulterar i lokala elastiska eller plastiska deformationer, excitation av stressvågor och andra effekter, som ibland leder till fel och förstörelse av flygplanets struktur. Chockbelastningen på flygplanet väcker snabbt dämpade naturliga svängningar i det. Värdet av påverkan överbelastning, beskaffenhet och hastighet av spänningsfördelning över flygplanets struktur bestäms av kraften och varaktigheten av påverkan, och arten av acceleration förändring. Påverkan som påverkar flygplanet kan orsaka dess mekaniska förstörelse. Beroende på varaktigheten, komplexiteten i slagprocessen och dess maximala acceleration under testning bestäms graden av styvhet för flygplanets strukturelement. Ett enkelt slag kan orsaka förstörelse på grund av förekomsten av starka, om än kortsiktiga, överspänningar i materialet. En komplex påverkan kan leda till ackumulering av trötthetsmikrostammar. Eftersom flygplanets design har resonansegenskaper kan även en enkel påverkan orsaka ett oscillerande svar i dess element, vilket också åtföljs av trötthet.

Mekaniska överbelastningar orsakar deformation och sönderdelning av delar, lossning av leder (svetsade, gängade och nitade), lossning av skruvar och muttrar, rörelse av mekanismer och reglage, till följd av vilket justering och inställning av enheter ändras och andra funktionsstörningar.

Kampen mot de skadliga effekterna av mekaniska överbelastningar utförs på olika sätt: genom att öka strukturens hållfasthet, använda delar och element med ökad mekanisk styrka, använda stötdämpare och specialförpackningar och rationell placering av enheter. Skyddsåtgärder mot de skadliga effekterna av mekanisk överbelastning är indelade i två grupper:

1. åtgärder som syftar till att säkerställa konstruktionens erforderliga mekaniska hållfasthet och styvhet;
2. åtgärder som syftar till att isolera strukturella element från mekanisk påfrestning.

I det senare fallet används olika stötdämpande medel, isoleringstätningar, kompensatorer och dämpare.

Den allmänna uppgiften att testa ett flygplan för stötbelastningar är att kontrollera flygplanets förmåga och alla dess element att utföra sina funktioner under och efter påkörning, d.v.s. behålla sina tekniska parametrar under och efter stötpåverkan inom de gränser som anges i normativa och tekniska dokument.

De viktigaste kraven för slagprov under laboratorieförhållanden är den maximala approximationen av resultatet av en testpåverkan på ett föremål för effekten av en verklig påverkan i fullskaliga driftförhållanden och reproducerbarheten av påverkan.

Vid återgivning av chockbelastningslägen i laboratorieförhållanden införs begränsningar för formen av den momentana accelerationsimpulsen som en funktion av tiden (fig. 2.50), liksom för de tillåtna gränserna för impulsformavvikelserna. Nästan varje chockimpuls på en laboratoriebänk åtföljs av en pulsering, vilket är en följd av resonansfenomen i chockinstallationer och hjälputrustning. Eftersom chockpulsens spektrum huvudsakligen är kännetecknande för chockens destruktiva effekt, kan även en liten pulsering överlagrad göra mätresultaten opålitliga.

Testriggar som simulerar enstaka stötar följt av vibrationer utgör en särskild klass av mekanisk testutrustning. Stötdämpare kan klassificeras enligt olika kriterier (bild 2.5!):

I - enligt principen för chockimpulsbildning;

II - enligt testernas beskaffenhet;

III - efter typen av reproducerbar chockbelastning;

IV - enligt handlingsprincipen;

V - efter energikälla.

I allmänhet består stötdiagrammet av följande element (fig. 2.52): ett testobjekt fixerat på en plattform eller behållare tillsammans med en chocköverbelastningssensor; accelerationsmedel för att kommunicera erforderlig hastighet till objektet; bromsanordning; kontrollsystem; inspelningsutrustning för registrering av objektets undersökta parametrar och lagen om ändring av chocköverbelastning; primära omvandlare; hjälpanordningar för justering av testobjektets driftslägen; strömförsörjningar som är nödvändiga för driften av testobjektet och registreringsutrustningen.

Det enklaste stället för slagprov under laboratorieförhållanden är ett stativ som arbetar efter principen att tappa ett testobjekt som är fixerat på vagnen från en viss höjd, d.v.s. använder tyngdkraften för att accelerera. I detta fall bestäms stötpulsens form av materialet och formen på de kolliderande ytorna. Sådana stativ kan ge acceleration upp till 80 000 m / s2. I fig. Fig. 2.53, a och b visar möjliga schematiska diagram över sådana stativ.

I den första versionen (bild 2.53, a) roteras en speciell kam 3 med en spärrtand av en motor. När kammen når sin maximala höjd H faller bordet 1 med testobjektet 2 på bromsanordningarna 4, vilket ger en chock. Chocköverbelastningen beror på fallhöjden H, bromselementens k styvhet, tabellens totala massa och testobjektet M och bestäms av följande samband:

Genom att variera detta värde kan olika överbelastningar erhållas. I den andra versionen (bild 2.53, b) fungerar stativet enligt tappmetoden.

Testbänkar som använder en hydraulisk eller pneumatisk drivning för att accelerera vagnen är praktiskt taget oberoende av tyngdkraften. I fig. 2.54 visar två alternativ för pneumatiska stötdämpare.

Principen för drift av stativet med en pneumatisk pistol (bild 2.54, a) är följande. Komprimerad gas tillförs arbetskammaren /. När det inställda trycket uppnås, som styrs av en manometer, utlöses den automatiska 2 -frigivningen av behållaren 3, där testobjektet är beläget. När du lämnar luftpistolens cylinder 4 kommer behållaren i kontakt med anordningen 5, vilket gör det möjligt att mäta behållarens rörelsehastighet. Luftpistolen fästs på stödbenen genom stötdämpare b. Den förutbestämda lagstiftningen om bromsning på stötdämparen 7 genomförs genom att ändra den flytande vätskans 9 hydrauliska motstånd i gapet mellan den speciellt profilerade nålen 8 och hålet i stötdämparen 7.

Strukturdiagrammet för ett annat pneumatiskt stötdämpare (Fig. 2.54, b) består av ett testobjekt 1, en vagn 2 på vilken testobjektet är installerat, en packning 3 och en bromsanordning 4, ventiler 5, som gör det möjligt att skapa specificerade gastryckskillnader på kolven b, och gastillförselsystem 7. Bromsanordningen aktiveras omedelbart efter slaget från vagnen och packningen för att förhindra att vagnen återkommer och snedvrider chockvågformerna. Hantering av sådana stativ kan automatiseras. De kan återge ett stort antal stötbelastningar.

Som en accelerationsanordning kan stötdämpare av gummi, fjädrar användas såväl som i enskilda fall, linjära induktionsmotorer.

Nästan alla stötdämpares kapacitet bestäms av bromsanordningarnas konstruktion:

1. Testobjektets inverkan med en styv platta kännetecknas av retardation på grund av elastiska krafter i kontaktzonen. Denna metod för att bromsa testobjektet gör det möjligt att erhålla stora värden på överbelastningar med en liten framsida av deras stigning (bild 2.55, a).

2. För att få överbelastning i ett brett intervall, från tiotals till tiotusentals enheter, med sin stigningstid från tiotals mikrosekunder till flera millisekunder, används deformerbara element i form av en platta eller en packning, som ligger på en styv bas . Materialen för dessa packningar kan vara stål, mässing, koppar, bly, gummi, etc. (Fig. 2.55, b).

3. För att säkerställa att någon specifik (given) variation av n och t i ett litet intervall används, används deformerbara element i form av en spets (kross), som installeras mellan plattan på slagstället och testobjektet ( Fig. 2.55, c).

4. För att återge ett slag med en relativt lång bromsväg används en bromsanordning, bestående av en bly, plastiskt deformerbar platta placerad på en stel bas av stativet och en styv spets av motsvarande profil som tränger in i den (fig. 2.55, d), fäst på stativets föremål eller plattform ... Sådana bromsanordningar gör det möjligt att erhålla överbelastningar i ett brett intervall av n (t) med en kort stigningstid, upp till tiotals millisekunder.

5. Ett elastiskt element i form av en fjäder (fig. 2.55, d) installerat på stötdämparens rörliga del kan användas som en bromsanordning. Denna typ av bromsning ger relativt små överbelastningar av en halv-sinusformad form med en varaktighet mätt i millisekunder.

6. En punkterad metallplatta, fixerad längs konturen vid basen av installationen, i kombination med en stel spets på plattformen eller behållaren, ger relativt låga överbelastningar (bild 2.55, e).

7. Deformerbara element installerade på stativets rörliga plattform (Fig. 2.55, g), i kombination med en styv konisk fångst, ger långvariga överbelastningar med en stigningstid på upp till tiotals millisekunder.

8. En bromsanordning med en deformerbar bricka (bild 2.55, h) gör det möjligt att erhålla långa bromssträckor för ett föremål (upp till 200 - 300 mm) med små deformationer av brickan.

9. Skapande i laboratorieförhållanden av intensiva chockimpulser med stora fronter är möjlig vid användning av en pneumatisk bromsanordning (Fig. 2.55, s). Fördelarna med ett pneumatiskt spjäll inkluderar dess återanvändbara verkan, liksom förmågan att återge stötimpulser av olika former, inklusive de med en betydande förutbestämd front.

10. Vid praktiken av att genomföra stötprov används en bromsanordning i form av en hydraulisk stötdämpare i stor utsträckning (se fig. 2.54, a). När testobjektet träffar stötdämparen sänks dess stav i vätskan. Vätskan skjuts ut genom stampunkten enligt en lag som bestäms av regleringsnålens profil. Genom att ändra nålprofilen är det möjligt att inse olika slag hämningslagen. Nålprofilen kan erhållas genom beräkning, men det är för svårt att ta hänsyn till exempelvis närvaron av luft i kolvhålan, friktionskrafter i tätningsanordningarna etc. Därför måste den beräknade profilen korrigeras experimentellt. Således är det med beräknings- och experimentell metod möjligt att erhålla den profil som är nödvändig för genomförandet av vilken hämningslag som helst.

Genomförande av chockprov under laboratorieförhållanden ställer också ett antal speciella krav för installation av ett föremål. Till exempel bör den högsta tillåtna tvärrörelsen inte överstiga 30% av det nominella värdet. både under tester för slagmotstånd och tester för slaghållfasthet, bör produkten kunna installeras i tre inbördes vinkelräta positioner med reproduktion av det erforderliga antalet chockimpulser. Engångskarakteristika för mät- och registreringsutrustningen måste vara identiska över ett brett frekvensområde, vilket garanterar korrekt registrering av förhållandena för olika frekvenskomponenter i den uppmätta pulsen.

På grund av de olika överföringsfunktionerna hos olika mekaniska system kan samma chockspektrum orsakas av stötimpulser av olika former. Detta innebär att det inte finns någon en-till-en-överensstämmelse mellan någon tidsfunktion av acceleration och chockspektrum. Därför är det ur teknisk synpunkt mer korrekt att ställa de tekniska villkoren för slagprov, som innehåller krav för slagspektrumet, och inte för den tid som är karakteristisk för acceleration. Detta hänför sig främst till mekanismen för utmattning av material på grund av ackumulering av laddningscykler, som kan vara olika från test till test, även om toppvärdena för acceleration och spänning kommer att förbli konstanta.

Vid simulering av chockprocesser är det lämpligt att komponera systemen för att bestämma parametrar enligt de identifierade faktorerna, som är nödvändiga för en tillräckligt fullständig bestämning av det önskade värdet, som ibland bara kan hittas experimentellt.

Med tanke på påverkan av en massiv, fritt rörlig styv kropp på ett deformerbart element av relativt liten storlek (till exempel på en stativbromsanordning), fixerad på en stel bas, är det nödvändigt att bestämma parametrarna för chockprocessen och fastställa förhållanden under vilka sådana processer kommer att likna varandra. I det allmänna fallet med en kropps rumsliga rörelse kan sex ekvationer sammanställas, varav tre ges av lagen om bevarande av momentum, två är lagarna för bevarande av massa och energi, och den sjätte är statens ekvation . Dessa ekvationer inkluderar följande mängder: tre hastighetskomponenter Vx Vy \ Vz> densitet p, tryck p och entropi. Om man försummar dissipativa krafter och anser att tillståndet för den deformerade volymen är isentropiskt är det möjligt att utesluta entropi från de definierande parametrarna. Eftersom endast rörelsen i kroppens masscentrum beaktas är det möjligt att inte inkludera komponenterna i hastigheterna Vx, Vy bland de definierande parametrarna; Vz och koordinater för punkterna Л ", Y, Z inuti det deformerbara objektet. Statusen för den deformerbara volymen kommer att kännetecknas av följande definierande parametrar:

• materialets densitet p;
• tryck p, vilket är mer lämpligt att ta hänsyn till genom värdet av den maximala lokala deformationen och Otmax, betraktar det som en generaliserad parameter för kraftkarakteristiken i kontaktzonen;
• den initiala slaghastigheten V0, som är riktad längs normalen till ytan på vilken det deformerbara elementet är installerat;
• aktuell tid t;
• kroppsvikt t;
• fritt fall acceleration g;
• elasticitetsmodulen för material E, eftersom kroppens spända tillstånd vid stöt (med undantag för kontaktzonen) anses vara elastiskt;
• karaktäristisk geometrisk parameter för kroppen (eller deformerbart element) D.

I enlighet med mc-satsen, av åtta parametrar, bland vilka tre har oberoende dimensioner, kan man bilda fem oberoende dimensionslösa komplex:

Dimensionlösa komplex som består av de bestämda parametrarna för chockprocessen kommer att vara oberoende av vissa funktioner] dimensionslösa komplex P1 - P5.

De parametrar som ska bestämmas inkluderar:

• aktuell lokal deformation a;
• kroppshastighet V;
• kontaktkraft P;
• spänning i kroppen a.

Därför kan vi skriva funktionella relationer:

Typen av funktioner / 1, / 2, / e, / 4 kan fastställas experimentellt med hänsyn till ett stort antal definierande parametrar.

Om kvarstående deformationer inte förekommer i kroppsdelarna utanför kontaktzonen, kommer deformationen att ha en lokal karaktär, och därför kan komplexet R5 = pY ^ / E uteslutas.

Komplexet Jl2 = Pttjjjax) ~ Cm kallas den relativa kroppsmassekoefficienten.

Motståndskoefficienten för motståndskraften mot plastisk deformation Cp är direkt relaterad till indikatorn för kraftkarakteristiken N (koefficienten för materialöverensstämmelse, beroende på de kolliderande kropparnas form) av följande förhållande:

där p är den reducerade densiteten av material i kontaktzonen; Cm = t / (pa?) Är den minskade relativa massan av kolliderande kroppar, som kännetecknar förhållandet mellan deras reducerade massa M och den reducerade massan av den deformerade volymen i kontaktzonen; xV är en dimensionslös parameter som kännetecknar det relativa deformationsarbetet.

Funktionen Cp - / s (R1 (R, R3, R4) kan användas för att bestämma överbelastningar:

Om vi ​​säkerställer likvärdigheten mellan de numeriska värdena för de dimensionslösa komplexen IJlt R2, R3, R4 för två chockprocesser, då är dessa villkor, d.v.s.

kommer att representera likhetskriterierna för dessa processer.

När dessa villkor är uppfyllda kommer de numeriska värdena för funktionerna /b /r./z »A» te- vid liknande tidpunkter -V CtZoimax- const att vara desamma; ^ r = const; Cp = const, vilket gör det möjligt att bestämma parametrarna för en chockprocess genom att helt enkelt beräkna parametrarna för en annan process. De nödvändiga och tillräckliga kraven för fysisk modellering av chockprocesser kan formuleras enligt följande:

1. Arbetsdelarna i modellen och objektet i full skala ska vara geometriskt lika.
2. Dimensionlösa komplex bestående av bestämande par, meter, måste uppfylla villkor (2,68). Presentation av skalfaktorer.

Man bör komma ihåg att när man bara modellerar parametrarna för chockprocessen kommer kropparnas stressade tillstånd (natur och modell) nödvändigtvis att vara annorlunda.