устройство для защиты объектов от ударных нагрузок

Формула изобретения

Устройство для защиты объектов от ударного воздействия, содержащее основание, шток, один конец которого имеет шарнир для связи с амортизируемым объектом, и крестообразный энергопоглощающий элемент, связанный с основанием и штоком посредством скоб, установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях, одна - на основании, а вторая - на другом конце штока, и соединенных лапками с энергопоглощающим элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности гашения ударных нагрузок, крестообразный энергопоглощающий элемент выполнен в виде двух пар торсионов из пластичного материала, расположенных вдоль лучей крестообразного энергопоглощающего элемента, жестко скрепленных одними концами с лапками скоб, а другими - с призмой, установленной в центре энергопоглощающего элемента и имеющей на своих торцах цилиндрические поверхности, образующие которых параллельны осям соответствующих скоб, находящихся с ними в контакте по своим внутренним поверхностям.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к средствам защиты объектов от ударных нагрузок - амортизаторам, принцип действия которых основан на использовании пластической деформации материала, и может найти применение для защиты радиоэлектронной аппаратуры, приборов и другого оборудования.

Известны упругие устройства для защиты от ударных нагрузок, действующих в пространстве или в плоскости размещения защищаемого объекта [1, 2, 3], однако, из-за малого рассеяния энергии эффективность таких амортизаторов относительно низкая.

Известны также устройства для защиты от ударных нагрузок, энергопоглощение в которых обеспечивается за счет необратимости процессов скручивания материала стержневых рабочих элементов за пределом текучести [4, 5], однако, область их применения существенно ограничена односторонностью их действия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство [6], содержащее корпус, шток, расположенный внутри корпуса и связанный с его основанием посредством упругого элемента в виде, по крайней мере, одной плоской крестообразной пружины и скоб, установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях, одна на основании, другая - на другом конце штока, и соединенных лапками с крестообразной пружиной. Основным недостатком прототипа является низкая эффективность гашения ударных нагрузок, обусловленная малым энергопоглощением при деформировании упругой плоской крестообразной пружины.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности гашения ударных нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что крестообразный энергопоглощающий элемент выполнен в виде двух торсионов из пластичного материала, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, жестко скрепленных одними концами с лапками скоб, а другими - с призмой, установленной в центре элемента и имеющей на своих торцах цилиндрические поверхности, образующие которых параллельны осям соответствующих скоб, находящихся с ними в контакте по своим внутренним поверхностям.

Сущность конструкции предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - устройство в исходном положении, вид спереди, на фиг.3 - вид слева, на фиг.4 - вид сверху, на фиг. 5 и 6 - разрез устройства в деформированном состоянии при приложении нагрузки в плоскостях расположения осей торсионов 7 и 8, соответственно.

Данное устройство содержит основание 1 (фиг.1-3), предназначенное для крепления к ограждающей конструкции, шток 2, один конец которого снабжен сферической головкой 3, предназначенной для шарнирного крепления амортизируемого объекта, а на другом конце штока 2 в плоскости, перпендикулярной первой скобе, образующейся основанием 1 и лапками 5, жестко установлена скоба 4, причем лапки 5 основания 1 и 6 скоб 4 расположены навстречу друг другу, и крестообразный энергопоглощающий элемент, выполненный в виде двух пар торсионов 7 и 8 из пластичного материала, торсионы пар расположены вдоль лучей крестообразного элемента и одними концами жестко соединены с лапками 5 и 6 скоб 1 и 4, а другими с призмой 9, установленной в центре крестообразного элемента и имеющей на своих торцах цилиндрические поверхности 10 и 11, соприкасающиеся с внутренней поверхностью соответствующих скоб 1 и 4 и имеющие образующие, параллельные продольным осям этих скоб. Для облегчения их изготовления и сборки устройства на лапках 5 и 6 установлены крышки 12, 13, закрывающие гнезда установки торсионов.

Изготовление и сборка устройства производится обычными известными методами. Лапки 5 и 6 могут быть выполнены отдельно и закреплены винтами 14, 15.

При воздействии нагрузки на сферическую головку 3 в плоскости расположения осей торсионов 7 (см. фиг.5), происходит поворот скобы 4 вокруг оси, проходящей через оси торсионов 8, и закручивание концов торсионов 8, связанных с призмой 9, относительно других концов, жестко связанных с лапками 6 скобы 4. При этом скоба 4 своей внутренней поверхностью скользит по цилиндрической поверхности 11 призмы 9, за счет чего исключается изгиб торсионов 8. Пластическое деформирование материала торсионов 8 обеспечивается выбором соотношения диаметра торсиона к рабочей длине и выбором материала торсионов.

При воздействии нагрузки на сферическую головку 3 в плоскости расположения осей торсионов 8 (см. фиг.6), происходит поворот призмы 9 вокруг оси, проходящей через оси торсионов 7, и закручивание концов торсионов 7, связанных с призмой 9, относительно других концов, жестко связанных с лапками 5 скобы 1. При этом призма 9 своей цилиндрической поверхностью 10 скользит по внутренней поверхности скобы 1, за счет чего исключается изгиб торсионов 7. Соответствующим выбором длины, диаметра и материала торсионов 7 обеспечивается деформирование (кручение) материала торсионов 7 в пластической области диаграммы деформирования даже при малых углах поворота. Процесс пластического деформирования материала торсионов 7 и 8 обеспечивает рассеяние энергии воздействия.

При воздействии нагрузки под любым углом к плоскостям расположения осей торсионов 7, 8 будут деформироваться (скручиваться) одновременно обе пары торсионов.

Положительный эффект предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении эффективности гашения ударных нагрузок за счет обеспечения силовой характеристики, близкой к оптимальной (типа "сухого трения") для противоударной защиты, увеличение удельного энергопоглощения устройства и его работы при приложении нагрузки в плоскости, параллельной основанию 1. Это достигнуто благодаря использованию двух пар торсионов 7 и 8, изготовленных из пластичного материала, установленных взаимно перпендикулярно с помощью специальной призмы 9 и скоб 1 и 4, и работающих независимо друг от друга. Независимость работы пар торсионов друг от друга и исключение изгибных деформаций торсионов обеспечивает стабильность силовой характеристики устройства. При этом удельное энергопоглощение и удельная энергоемкость устройства могут изменяться выбором соответствующих геометрических размеров и материала торсионов. Кроме этого, обеспечивается дополнительное энергопоглощение за счет трения скольжения внутренних поверхностей скоб 1 и 4 по соответствующим цилиндрическим поверхностям 10 и 11 призмы 9, а при установке торсионов с поджатием (например, за счет изготовления отверстий в призме 9 не по центру, а со смещением в сторону цилиндрической поверхности, контактирующей со скобой 1), величина этого дополнительного энергопоглощения может быть значительной.

Предлагаемая конструкция, при своей относительной простоте и компактности, надежна в эксплуатации и может быть использована для защиты радиоэлектронной аппаратуры и другого оборудования от воздействия ударных нагрузок.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 241157, 1969 г.

2. Авторское свидетельство СССР 247728, 1969 г.

3. Авторское свидетельство СССР 267264, 1970 г.

4. Авторское свидетельство СССР 912973, 1980 г.

5. Авторское свидетельство СССР 91680, 1980 г.

6. Авторское свидетельство СССР 1583678 от 07.08.90 г., "Устройство для защиты объектов от ударного воздействия", F 16 F 13/00.