Сжимаемый упругий элемент

Полезная модель применяется в различных областях и относится к машиностроению, в частности к сжимаемым полимерным пружинам, имеющим новую компоновку для центрирования и крепления полимерных элементов, из которых состоит пружина, предназначенным для поглощения, рассеивания и возвращения энергии во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к сжимаемой пружине, которую создают удар и/или вибрация. Например, полимерная пружина широко используется как неотъемлемая часть узла поглощающего аппарата пассажирского или грузового железнодорожного вагона.
Известна конструкция поглощающего аппарата (патент RU №136776, B61G 9/14, 06.09.2013) содержащая плиту прямоугольной формы, стяжной болт, проходящий через центральное отверстие в плите, шесть полимерных упругих элементов из термоэластопласта "Хайтрел", выполненного с возможностью рассеивания энергии за счет внутреннего трения при упругом деформировании полимерных упругих элементов, каждый из полимерных упругих элементов имеет торообразную форму, между ними установлены проставки, каждая из которых имеет центральное отверстие, с помощью которого проставка установлена на стяжном болту с возможностью перемещения вдоль его оси, на краях блока полимерных упругих элементов установлено по одной проставке. Проставки выполнены в виде плоского диска, имеющего пробивные отверстия с выступами, направленными в противоположные стороны от плоскостей диска, выступы внедрены в полимерные упругие элементы, проставки, установленные на краях блока полимерных упругих элементов, выполнены с выступами, направленными в сторону крайнего полимерного упругого элемента.
Известна сжимаемая эластомерная пружина (патент RU №2491197, B61G 9/06, 01.05.2008), содержащая множество эластомерных прокладок и размещенных между ними разделительных пластинчатых элементов, расположенных соосно и последовательно друг за другом и формирующих многоярусный пакет. Каждая эластомерная прокладка имеет боковую поверхность и пару концевых поверхностей, расположенных по нормали к центральной оси. Разделительный пластинчатый элемент имеет первую и вторую плоские поверхности и осевое отверстие. В сжимаемой пружине по первому варианту с каждой стороны разделительного пластинчатого элемента вблизи края осевого отверстия выполнено множество зубцов. Зубцы имеют трапецеидальную форму и проходят наружу под углом относительно плоской поверхности в материал соответствующей эластомерной прокладки. В сжимаемой пружине по второму варианту вблизи периферийного края осевого отверстия расположено средство для крепления разделительного пластинчатого элемента к эластомерной прокладке. Достигается возможность поглощения энергии удара без использования металлического стержня или корпуса в качестве направляющей.
Известна сжимаемая упругая эластомерная прокладка (патент RU №2490527, F16F 1/40, B61G 9/06, 01.05.2008), Сжимаемая упругая эластомерная прокладка выполнена в виде сплошного тела, имеющего боковую поверхность и первую и вторую плоские концевые поверхности, расположенные перпендикулярно центральной оси. По первому варианту в центре одной плоской концевой поверхности образован паз для сцепления прокладки с зубцами, выполненными в пластине. Впритык с периферийной внутренней поверхностью паза образован выступ, при этом объем выступа равен объему паза. По второму варианту в плоской концевой поверхности выполнено множество углублений, предназначенных для обеспечения сцепления прокладки с зубцами пластины. По третьему варианту в центре каждой плоской концевой поверхности образован паз для сцепления прокладки с зубцами, выполненными в пластине. Впритык с периферийной внутренней поверхностью каждого паза образован выступ, при этом объем выступа равен объему примыкающего к нему паза.
Существует потребность в увеличении энергии, которая может быть поглощена пружиной, и потребность в дополнительных улучшениях сжимаемых упругих пружин. Любой из вышеперечисленных прототипов обеспечивает закрепления и/или центрирование полимерных упругих элементов сжимаемой упругой пружины. Однако известные решения требуют наличия пробивных отверстий с выступами, которые внедрены в полимерные упругие элементы; разделительных пластинчатых элементов с зубцами, внедренными в полимерные упругие элементы, и/или предварительного аксиального сжатия заготовки из термопластичного полиэфирного эластомера и металлических крепежных деталей, тем самым нарушая сплошность полимерных упругих элементов и/или препятствуя возможности изготовления полимерных упругих элементов отдельно от металлических крепежных деталей.
Таким образом, имеется необходимость и потребность в сжимаемом упругом элементе, предназначенном для поглощения, рассеивания и возвращения энергии во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к сжимаемой пружине, надежно соединенной с парой металлических пластин без нарушения сплошности и/или возможности изготовления отдельно от металлических крепежных деталей полимерных упругих элементов и препятствующую радиальному расширению сверх заданных пределов при аксиальном сжатии пружины.
Задача полезной модели состоит в получении полимерных сжимаемых упругих элементов, которые плавно распределяют нагрузки по торцевой поверхности сжимаемой пружины, препятствуют радиальному расширению сверх заданных пределов и задают направление радиального расширения в сторону оси симметрии элемента при аксиальном сжатии и как следствие повышению энергоемкости, надежности, безопасности и рабочих характеристик сжимаемой упругой пружины.
Указанная задача решается тем, что сжимаемый упругий элемент, состоящий из сплошного тела, криволинейной боковой поверхности и пары торцевых поверхностей, отличающий тем, что на торцевой поверхности упругих элементов имеется уклон не менее 5°, направленный к центру элемента. На торцевых поверхностях упругого элемента выполнены выступающие концентрические окружности или "архимедовы" спирали высотой не менее 1 мм с шагом не менее 3 мм с центром на оси симметрии.
Согласно полезной модели создан сжимаемый упругий элемент для поглощения, рассеивания и возвращения энергии от динамической ударной нагрузки, приложенной к сжимаемой пружине, которая плавно распределяет нагрузки по торцевой поверхности такой пружины, препятствует радиальному расширению сверх заданных пределов и задает направление радиального расширения при аксиальном сжатии в сторону оси симметрии элемента и как следствие повышение жесткости, а, следовательно, энергоемкости, силы начального сжатия и надежности соединения элементов с пластинами.
На торцевых поверхностях упругого элемента имеет уклон не менее 5°, направленный к центру элемента, на торцевых поверхностях выполнены выступающие концентрические окружности или "архимедовы" спирали высотой не менее 1 мм с шагом не менее 3 мм с центром на оси симметрии. Сжимаемая упругая пружин состоит из полимерных упругих элементов. При этом повышается надежность соединения полимерных элементов за счет препятствия радиального расширения сверх заданных пределов, задается направление радиального расширения при аксиальном сжатии в сторону оси симметрии элемента и как следствие повышение жесткости, а, следовательно, энергоемкости, силы начального сжатия и надежности соединения элементов с пластинами без нарушения сплошности.
В настоящее время на данную конструкцию разработана конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы, проходящие всесторонние испытания.