Кольцо многослойное
MULTILAYER RING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве деталей различных машин, в частности, в качестве колеса при производстве транспортных средств.
Устройство колеса рельсового транспортного описано в книге Лукина В.В. и др. «Вагоны. Общий курс» М. Маршрут, 2004. Колесо жесткое состоит из внешнего цилиндрического кольца (обода), которое с помощью жесткого диска соединено с центральной частью колеса. Недостатком этого колеса является то, что возникающие при движении динамические нагрузки распространяются на все транспортное средство в целом и способствуют его разрушению. Этот недостаток пытаются устранить введением в конструкцию колеса специальных резиновых вкладышей. Это решение имеет другой недостаток: упругие вкладыши препятствуют отводу тепла, которое выделяется при торможении.
Отмеченные недостатки устраняет устройство, защищенное Патентом №2488492 от 03.02.2012 «Колесо цилиндрическое», которое принято за прототип. Данное упругое колесо обеспечивает демпфирование динамических воздействий на транспортное средство и обеспечивает теплоотвод при выделении тепла, выделяющегося при торможении. Однако это техническое решение имеет свой недостаток: данная конструкция является недостаточно жесткой. Этот недостаток особенно остро проявится при возникновении осевых нагрузок на колесо, что неизбежно при интенсивной эксплуатации транспортного средства.
Задачей предлагаемого изобретения является создание такого устройства, которое, сохраняя свойство упругости, имело бы повышенную жесткость и прочность.
Это достигается изменением устройства, принятого за прототип, таким образом, что стенки трех соединяющих внешнюю и внутреннюю осесимметричные оболочки и соединенных между собой промежуточных оболочек выполняются так, что имеют переменную кривизну как в осевом, так и тангенциальном направлениях, при этом средняя промежуточная оболочка охватывает внутреннюю осесимметричную оболочку таким образом, что делящий кольцо по толщине пополам срединный слой средней промежуточной оболочки касается срединных слоев внешней и внутренней осесимметричных оболочек по линиям спиралей; входящая в состав трех соединенных между собой промежуточных оболочек вторая промежуточная оболочка размещена в полости между внутренней осесимметричной оболочкой и средней промежуточной оболочкой так, что ее срединный слой касается срединных слоев внутренней осесимметричной оболочки и средней промежуточной оболочки по линии их касания, представляющей собой линию спирали; входящая в состав трех соединенных между собой промежуточных оболочек третья промежуточная оболочка размещена в полости между внешней осесимметричной оболочкой и средней промежуточной оболочкой так, что ее срединный слой касается срединных слоев внешней осесимметричной оболочки и средней промежуточной оболочки по линии их касания, представляющей собой линию спирали.
С целью обеспечения осевой симметрии предлагаемого кольца многослойного оно выполняется таким образом, что включает в себя три дополнительные промежуточные оболочки, имеющие кривизну стенок как в осевом, так и тангенциальном направлениях, три дополнительные промежуточные оболочки расположены так, что симметрично средней промежуточной оболочке расположена дополнительная средняя промежуточная оболочка, симметрично второй промежуточной оболочке расположена дополнительная вторая промежуточная оболочка, симметрично третьей промежуточной оболочке расположена дополнительная третья промежуточная оболочка.
Для повышения прочности кольца многослойного полости между внешней осесимметричной и третьей промежуточной оболочками, внешней осесимметричной и дополнительной третьей промежуточной оболочками, третьей и средней промежуточными оболочками, дополнительной третьей и дополнительной средней промежуточными оболочками, средней и второй промежуточной оболочками, дополнительной средней и дополнительной второй промежуточными оболочками, второй промежуточной и внутренней осесимметричной оболочками, дополнительной второй промежуточной и внутренней осесимметричной оболочками могут быть заполнены наполнителем.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами:
- на фиг. 1 показано предлагаемое по п. 1 кольцо многослойное в плане;
- на фиг. 2 показано продольное сечение предлагаемого по п. 1 кольца;
- на фиг. 3 показано предлагаемое по п. 2 кольцо многослойное в плане;
- на фиг. 4 показано продольное сечение предлагаемого по п. 2 кольца.
Показанная на фиг. 1 и 2 конструкция кольца многослойного по п. 1 включает в себя пять связанных между собой оболочек. Внешняя оболочка 1 и внутренняя оболочка 2 цилиндрической формы, которые соосно расположены и имеют общую осевую линию О-О. В полости между внешней 1 и внутренней 2 цилиндрическими оболочками размещены три соединенные между собой промежуточные оболочки. Средняя промежуточная оболочка 3 соединяет между собой внешнюю 1 и внутреннюю 2 цилиндрические оболочки таким образом, что срединный слой средней промежуточной оболочки 3 касается срединных цилиндрических слоев внешней 1 и внутренней 2 цилиндрических оболочек по диаметрально противолежащим линиям, имеющим форму спиралей. В полости между внутренней цилиндрической оболочкой 2 и средней промежуточной оболочкой 3 расположена вторая промежуточная оболочка 4 таким образом, что ее срединный слой касается срединных слоев внутренней цилиндрической оболочки 2 и средней промежуточной оболочки 3 по линии их касания. В полости между внешней цилиндрической оболочкой 1 и средней промежуточной оболочкой 3 расположена третья промежуточная оболочка 5 таким образом, что ее срединный слой касается срединных слоев внешней цилиндрической оболочки 1 и средней промежуточной оболочки 3 по линии их касания.
Показанная на фиг. 3 и 4 конструкция кольца многослойного по п. 2 включает в себя восемь связанных между собой оболочек. Внешняя оболочка 1 и внутренняя оболочка 2 представляют собой два соосно расположенных полых цилиндра, имеющих общую осевую линию О-О. В полости между внешней 1 и внутренней 2 цилиндрическими оболочками размещены шесть соединенных между собой попарно симметричных промежуточных оболочек. Средняя промежуточная оболочка 3 и симметричная ей дополнительная средняя промежуточная оболочка 6 соединяют между собой внешнюю цилиндрическую оболочку 1 и внутреннюю цилиндрическую оболочку 2 таким образом, что срединные слои промежуточных оболочек 3 и 6 касаются срединных цилиндрических слоев внешней 1 и внутренней 2 цилиндрических оболочек по диаметрально противолежащим линиям, имеющим форму спиралей. В полости между внутренней цилиндрической оболочкой 2 и средней промежуточной оболочкой 3 расположена вторая промежуточная оболочка 4 таким образом, что ее срединный слой касается срединных слоев внутренней цилиндрической оболочки 2 и средней промежуточной оболочки 3 по линии их касания; симметрично второй промежуточной оболочке 4 в полости между внутренней цилиндрической оболочкой 2 и дополнительной средней промежуточной оболочкой 6 расположена дополнительная вторая промежуточная оболочка 7 таким образом, что ее срединный слой касается срединных слоев внутренней цилиндрической оболочки 2 и дополнительной средней промежуточной оболочки 6 по линии их касания. В полости между внешней цилиндрической оболочкой 1 и средней промежуточной оболочкой 3 расположена третья промежуточная оболочка 5 таким образом, что ее срединный слой касается срединных слоев внешней цилиндрической оболочки 1 и средней промежуточной оболочки 3 по линии их касания; симметрично третьей промежуточной оболочке 5 в полости между внешней цилиндрической оболочкой 1 и дополнительной средней промежуточной оболочкой 6 расположена дополнительная третья промежуточная оболочка 8 таким образом, что ее срединный слой касается срединных слоев внешней цилиндрической оболочки 1 и дополнительной средней промежуточной оболочки 6 по линии их касания.
Конструкция предлагаемого кольца многослойного обладает свойством упругости, при этом выполнена так, что становится более жесткой и прочной, такая конструкция не боится осевых нагрузок, вызывающих сдвиговые напряжения и деформации колеса. Кроме того, предлагаемая конструкция кольца многослойного обладает свойством, позволяющим преобразовать энергию ламинарного потока среды (газ, пар, жидкость и т.п.) в энергию вращательного движения механического тела. Достигается это тем, что в пространстве между двумя соосно расположенными, осесимметричными оболочками размещены либо три, либо шесть криволинейных промежуточных оболочек, которые образуют, соответственно, либо четыре, либо восемь криволинейных полостей, преобразующих ламинарный поток той или иной среды в вихревое движение. Энергия вихревого потока придает вращательное движение самому кольцу многослойному. А это значит, что предлагаемое устройство может быть использовано при создании энергетических установок принципиально нового типа.