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 хомутами [патент РФ №2037688, МПК F16F 1/18, 1995 г. - прототип]. 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.
На практике часто бывает необходимо использовать материалы для деталей листовых рессор переменной жесткости, зависящей от скорости их деформирования, например, для крепления контейнеров со взрывоопасными грузами для снижения вероятности взрыва при столкновении поездов в железнодорожной аварии; при загрузке большегрузных карьерных самосвалов роторными экскаваторами при падении с высоты больших масс горной породы в кузов и т.д.
Одновременно дополнительная повышенная жесткость листовой рессоры также требуется для предотвращения аварий на АЭС, которые могут возникнуть из-за падения тяжелых объектов, например, контейнеров с отработавшими ТВЭЛ - сборками тепловыделяющих элементов энергетических реакторов, на строительные конструкции здания, так как листовая рессора должна эффективно затормозить падающий объект и при соответствующем выборе его жесткости, зависящей от скорости удара, обеспечить условие, при котором силовое воздействие на основание, например, на междуэтажное перекрытие здания АЭС, не превзойдет достаточно низкий допустимый уровень; а также и во многих других случаях.
Задачей полезной модели является придание листовой рессоре повышенной надежности и долговечности 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, в которой размещена эластичная герметичная оболочка, заполненная неньютоновской жидкостью.
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. Известно, что неньютоновские жидкости могут менять свою структуру и вязкость в зависимости от колебания давления или температуры, а при высокой скорости деформации вообще могут превращаться в очень жесткий и прочный материал. Таки образом, при увеличении скорости деформирования, которая обычно возникает при ударных нагрузках, увеличивается жесткость листа пакета, а, следовательно, итоговая жесткость листовой рессоры транспортного средства. Тем самым решается задача 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 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.
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. При этом перемычки на концах скобы хомута работают на изгиб, не являясь слабым местом по прочности, что позволяет уменьшить сечение скобы хомута и также снизить его массу.
3
Во внутреннюю закрытую полость 10 у внутренних листов 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.coml.
Наличие неньютоновской жидкости во внутренней полости листов рессоры обеспечивает повышенную жесткость рессоры при высокой скорости деформации, и как следствие, повышенной надежности и долговечности транспортного средства при ударных нагрузках. Дополнительным эффектом является снижение веса рессоры. Поскольку наружные листы пакета листовой рессоры выполнены из конструкционных, например, 60С2Г, 65С2ВА, 60С2Н2А, 50ХФА - никельсодержащих, хромванадиевых и др. марок сталей, а каждый из внутренних листов 9 пакета листовой рессоры имеет внутреннюю закрытую полость 10, в которой размещена эластичная герметичная оболочка, заполненная неньютоновской жидкостью, имеющей плотность почти на порядок меньшую, чем плотность марок конструкционных сталей листов пакета, то это снижает материалоемкость и массу листовой рессоры.