ПЛАСТИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР ТОРОВОГО ТИПА

Полезная модель относится к пассивным системам ударозащиты от столкновений во время движения транспортных средств, с использованием энергопоглощающих элементов.
Известен пластический амортизатор, содержащий параллельные основания и размещенные между ними равномерно по окружности предварительно изогнутые деформируемые стержни, они состоят из прямолинейных и меньших по длине предварительно изогнутых участков с плавными переходами на изгибах, прямолинейные концы стержней закреплены в параллельных основаниях амортизатора, предварительно изогнутые участки стержней расположены в изогнутых по форме изгиба стержней канавках матрицы, имеющей опорные поверхности и осевое или периферийные, параллельные оси амортизатора, сквозные отверстия, охватывающие своими поверхностями опорные вставки, соединенные с основаниями (патент RU №2335671, 2008 г.)
Недостатком данного пластического амортизатора является громоздкость, несоответствие силовой характеристики к требованиям по защите объектов с жесткими ограничениями по допускаемым перегрузкам и, в связи с этим, невозможностью их использования для противоударной защиты.
Наиболее близким к заявляемому пластическому амортизатору торового типа является пластический амортизатор, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, последовательно установленные в корпусе пластически деформируемые элементы, шток с режущими и деформирующими элементами, днище корпуса имеет отверстие для крепления штока, шток в виде цилиндрического стержня, на котором смонтированы, с возможностью осевого перемещения, режущая секция, деформирующий элемент и дополнительный амортизирующий элемент, деформируемый узел (патент RU №2428601, 2011 г.)
Данный пластический амортизатор не обладает приемлемой силовой характеристикой типа «сухое трение», то есть стабильностью передаваемой нагрузки на защищаемый объект от внешней силы с большой амплитудой. Сложность конструкции, высокотехнологичное производство, и, как следствие этого, значительные материально-технические затраты на производство и сборку.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение энергоемкости системы ударозащиты путем увеличения удельного энергопоглощения от внешних ударных воздействий и приближение силовой характеристики к характеристике типа « сухое трение».
Сущность полезной модели заключается в том, что в пластический амортизатор торового типа, содержащий корпус в виде цилиндрического стакана, шток в виде цилиндрического стержня, смонтированный с возможностью осевого перемещения, пластически деформируемые элементы, в крышке корпуса выполнено отверстие для перемещения штока, к которому прикреплена направляющая шайба с помощью болтового соединения, пластически деформируемые элементы выполнены в виде торов, которые охватывают шток и взаимодействуют со стенкой корпуса.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая модель отличается конструктивным исполнением и физической сущностью работы пластически деформируемого элемента.
Пластический амортизатор торового типа представлен на фиг. 1, на фиг. 2 представлен график силовой характеристики работы пластического амортизатора торового типа. Пластический амортизатор торового типа состоит из корпуса 1, в виде цилиндрического стакана с крышкой 2, в которой выполнено отверстие, шток 3,расположенный внутри корпуса 1, проходящий через отверстие в крышке 2,охваченый пластически деформируемыми элементами 4, соединенный с направляющей шайбой 5, с помощью болтового соединения 6.
Полезная модель работает следующим образом: при действии ударной нагрузки усилие передается на шток 3, который перемещается в осевом направлении. При этом пластически деформируемые элементы 4 обкатываются по наружной поверхности штока 3 и внутренней поверхности корпуса 1 за счет возникающих при этом сил трения. Такое перемещение приводит к пластической деформации элементов 4, при этом происходит поглощение энергии внешнего воздействия и снижение перегрузок, передаваемых на защищаемый объект, до заданных предельно допустимых значений, так как усилие пластического деформирования, как это подтвердили проведенные расчеты и эксперимент, не превышает заданного расчетного значения.
Как известно энергия пластической деформации всего пластически деформируемого элемента может быть определена с помощью зависимости
где: U - энергия пластической деформации пластически деформируемого элемента,
T
σ - предел текучести материала пластически деформируемого элемента,
ср
ε - значение относительной деформации одновременно для растянутой и сжатой зон,
r - радиус пластически деформируемого элемента.
Работа A силы деформирования F за один оборот пластически деформируемого элемента
Приравняв энергию U пластической деформации пластически деформируемого элемента к работе A внешней силы F получим
Силовая характеристика зависимости
может быть представлена в виде петли на этапах нагружения и разгрузки. При увеличении количества пластически деформируемых элементов 4, энергопоглощающая способность пластического амортизатора торового типа возрастает. Из вышеизложенного следует, что использование пластического амортизатора торового типа в системах защиты от внешних ударных воздействий, позволяет обеспечить возможность получения больших рабочих ходов и широкого диапазона расчетных усилий, изменения числа пластически деформируемых элементов и дискретного изменения усилия сопротивления деформированию, постоянства усилия рабочей характеристики, а следовательно, высокой энергопоглощающей способности при заданном рабочем усилии и допустимых значениях перегрузок, действующих на амортизируемый объект, сравнительная простота устройства и малые габариты.