ЛИСТОВАЯ РЕССОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к машиностроению и касается конструкции листовых рессор транспортных средств, например, автомобильной и железнодорожной техники.
Известна листовая рессора со стяжным хомутом [авторское свидетельство СССР №289952, МПК F16F 1/18, 1970 г.], в котором скоба выполнена изогнутой по профилю стороны сжатия рессорного листа.
Недостатками такой конструкции листовой рессоры является то, что хомут имеет недостаточную прочность из-за работы стяжного болта хомута на срез, а также из-за того, что концы скобы хомута, работающие в этом листе на растяжение, ослаблены выполненными отверстиями и перемычками, находящиеся около отверстий.
Известна листовая рессора транспортного средства, содержащая пакет листов одинаковой ширины, скрепленных стяжными. Каждый хомут имеет скобу с участком, выполненным изогнутым по профилю со стороны сжатия рессорного листа, со стороны растяжения коренного рессорного листа скоба имеет заплечики, выполненные перпендикулярно боковым участкам скобы хомута, а концы скобы отогнуты относительно заплечиков под углом 90° и через распорную втулку стянуты стяжным болтом и гайкой.
Недостатком известной листовой рессоры является слабая зависимость ее упругих свойств от скорости деформирования.
Известна листовая рессора транспортного средства, содержащая пакет листов одинаковой ширины, скрепленных стяжными хомутами, причем каждый из внутренних листов пакета имеет внутреннюю закрытую полость, в которой размещена эластичная герметичная оболочка, заполненная неньютоновской жидкостью [патент авторов РФ №205597, МПК F16F 1/22, 2021 г. - прототип].
Недостатком известной листовой рессоры является отсутствие возможности управлять жесткостью рессоры и тем самым ограничивать амплитуду колебаний транспортного средства.
Задачей полезной модели является расширение технических возможностей рессоры транспортного средства и повышение надежности ее работы при ударных нагрузках.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение ее повышенной жесткости при высокой скорости деформации с одновременным снижением материалоемкости и массы.
Указанная задача решается тем, что в листовой рессоре транспортного средства, содержащей пакет листов одинаковой ширины, скрепленных стяжными хомутами, каждый из внутренних листов пакета имеет внутреннюю закрытую полость, с размещенной эластичной герметичной оболочкой, заполненная неньютоновской жидкостью, в которой вертикально установлен вспомогательный элемент в виде двутавра, закрепленный через электроизолирующие прокладки торцевыми поверхностями к боковым поверхностям внутренней закрытой полости, на наружных поверхностях полок которого и на противоположных им внутренних поверхностях листа пакета на электроизолирующей прокладке установлены пленки моноэлектрета, имеющие электростатический заряд одного знака.
Так как каждый из внутренних листов пакета листовой рессоры имеет внутреннюю закрытую полость, в которой размещена эластичная герметичная оболочка, заполненная неньютоновской жидкостью, то жесткость листовой рессоры будет существенно зависеть от скорости его деформации. Кроме того, поскольку внутри каждой пластины вертикально установлен вспомогательный элемент в виде двутавра, закрепленный через электроизолирующие прокладки торцевыми поверхностями к боковым поверхностям внутренней закрытой полости, на наружных поверхностях полок которого и на противоположных им внутренних поверхностях листа пакета на электроизолирующей прокладке установлены пленки моноэлектрета, имеющие заряд одного знака, то при возникающих ударных нагрузках, вызывающих повышенный прогиб пластин, возрастающие электростатические силы отталкивания при взаимодействии пленок моноэлектрета, имеющих электростатический заряд одного знака, величина которых обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, дополнительно увеличивают жесткость листа пакета и, следовательно, итоговую жесткость рессоры транспортного средства.
Тем самым решается задача расширения технологических возможностей и повышенной надежности и долговечности листовой рессоры при ударных нагрузках.
На фиг. 1 приведен внешний вид листовой рессоры транспортного средства; на фиг. 2 приведено сечение А-А фиг. 1, на фиг. 3 приведено увеличенное сечение А-А листа рессоры (фрагментарно).
На внешнем виде фиг. 1 предлагаемой листовой рессоры цифрами обозначено: 1 - скоба стяжного хомута, 2 - боковой участок скобы хомута, 3 - дополнительное заплечико скобы хомута, 4 - конец скобы хомута, 5 - боковой участок рессорного листа со стороны растяжения листа, 6 - стяжной болт, 7 - распорная втулка, 8 - гайка, 9 - внутренние листы пакета листовой рессоры, 10 - внутренние закрытые полости внутренних листов пакета, в которые помещены эластичные герметичные оболочки, заполненные неньютоновской жидкостью.
На фиг. 3 фрагментарного увеличенного сечения А-А листа рессоры цифрами обозначено: 11 - вертикально установленный вспомогательный элемент в виде двутавра, 12 - пленки моноэлектрета, имеющие электростатический заряд одного знака.
Скоба стяжного хомута 1 на фиг.2 изогнута по форме стороны сжатия рессорного листа и приклепана к наружному рессорному листу заклепкой. Боковой участок скобы хомута 2 и дополнительное заплечико располагаются один к другому под прямым углом. Конец скобы хомута расположен к дополнительному заплечику под углом 90°. Дополнительное заплечико скобы хомута располагается напротив бокового участка рессорного листа со стороны растяжения.
Через отверстия в концах скобы продевается стяжной болт, на который надета распорная втулка 7, закрепленная гайкой 8. При такой конструкции стяжной болт нагружен на растяжение, так как основную нагрузку при взаимодействии подрессоренной и неподрессоренной частей транспортного средства воспринимают на себя дополнительные заплечики 3 скобы хомута.
3
Во внутреннюю закрытую полость 10 у внутренних листов 9 пакета листовой рессоры размещена эластичная герметичная оболочка (не показана), заполненная, например, дилатантной неньютоновской жидкостью d3o, разработанная одной из британских компаний. Ее плотность составляет ρ=0,5…0,65 г/см. В неньютоновской жидкости d3o роль жидкой фазы играет вискоза - производное целлюлозы, жидкий полимер - раствор ксантогената целлюлозы в разбавленном NaOH, получаемый, в основном, из древесного сырья. Твердой фазой служат наночастицы полиборметилсилоксана - сложного боркремнийорганического полимера [см. сайт: www.d3o.com].
Вспомогательный элемент в виде двутавра 11, закрепленный через электроизолирующие прокладки торцевыми поверхностями к боковым поверхностям внутренней закрытой полости листа рессоры, может быть изготовлен, в том числе, из высокопрочного композиционного материала малой плотности, например, из полидициклопентадиена [Э.И. Бэдэрэу, А.П. Пономаренко, А.Д. Багдатьев, Е.М. Глебова, А.В. Глебов. Применение полидициклопентадиена при изготовлении композитов с повышенными механическими свойствами. Аналитика. Выпуск #5/2020. DOI: 10.22184/2227-572Х.2020.10.5.404.408], что дополнительно снижает материалоемкость и массу листовой рессоры.
3
Отметим, что полидициклопентадиен (ПДЦПД) - это новый тип материала, который может заменять металл, стеклопластик и ряд полимеров в силу своих уникальных свойств. Полидициклопентадиен имеет низкую плотность - 1,03 г/см, высокую ударопрочность, которая сохраняется при низких температурах (до - 60°С), высокую химическую и термическую стабильность в широком диапазоне рабочих температур и высокую устойчивость к воздействию агрессивных сред, а также стойкость к ультрафиолету, воде, бензо - маслостойкость (в частности, прочность при растяжении 46 МПа, прочность на изгиб 80 МПа, твердость по Роквеллу HRC 115), практически нет ограничений по размерам и толщине изделий. Кроме того, материал легко обрабатывается, склеивается и окрашивается.
Кроме того, отметим, что вспомогательный элемент 11, выполненный в виде балки двутаврового профиля примерно в 30 раз жестче и в 7 раз прочнее балки квадратного профиля аналогичной площади сечения, что также превосходит и прочность швеллера.
-4
-8
2
В качестве электростатически заряженных пленок моноэлектрета 12, имеющих заряд одного знака и нанесенных на наружных поверхностях полок вспомогательного элемента в виде двутавра, закрепленного через электроизолирующие прокладки торцевыми поверхностями к боковым поверхностям внутренней закрытой полости, и на противоположных им внутренних поверхностях листа пакета на электроизолирующей прокладке, могут быть использованы, например, электретные пленки поли-бис-трифторэтоксифосфазена (ПТФЭФ) [Формирование поверхности в смесях полистирола с поли-бис-трифторэтоксифосфазеном / И.О. Волков, Д.Р. Тур, А. И. Перцин [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 2002. - Т. 44. - №5. - С. 882-885, Smirnova N.N., Lebedev B.V., Bykova Т.А. et al. Thermodynamic properties of poly[bis(trifluoroethoxy)phosphazene] in the range from Т→0 TO 620 K//J. Therm. Anal. Calorim, 2009. - Vol. 95, P. 229-234 URL: https://doi.org/10.1007/s 10973-008-9038-71 толщиной 100…300 MKM, имеющие начальную поверхностную плотность заряда σ=10…10 Кл/м.
При этом расчетное время жизни для электретов из ПТФЭ составляет не менее 200 лет. Для других диэлектриков оно может составлять от нескольких месяцев до десятков лет и зависит не только от свойств материала, но и от условий хранения электрета.
Изменяя геометрические параметры, сечение и материал полого листа рессоры 9, геометрические параметры внутренней закрытой полости у полого листа рессоры 9, тип дилатантной неньютоновской жидкости 10, величину электростатического заряда пленки моноэлектрета 12, используемой в конструкции листа рессоры 9, можно существенно изменять упругие свойства комбинированного демпфирующего элемента, тем самым расширяя технологические возможности и повышая надежность рессоры при значительных ударных и знакопеременных нагрузках, решая тем самым задачу полезной модели.