Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб виготовлення нелінійних багатожильних пружин, що включає високотемпературну термомеханічну обробку дроту, а при звиванні із дроту троса та навивання його на оправку проводять нагрів дроту, що не перевищує температуру її відпуску, і здійснюють на одній операції з одночасним скручуванням та розтягненням дроту відрізання навитої пружини заданої довжини, заварювання кінців дроту, термообробку пружини, заневолювання, замір її геометричних та силових параметрів з подальшим нанесенням захисного покриття, який відрізняється тим, що звивання із дроту троса та навивання його на оправку проводять таким чином, що пружини (дроти) виконують у вигляді нелінійно пружно кручених пружин, індекси (J) яких перевищують 100 одиниць, причому (J) це відношення діаметра пружин (D) до діаметра пружини дроту (d).

Текст

Дивитися

Спосіб виготовлення нелінійних багатожильних пружин, що включає високотемпературну термомеханічну обробку дроту, а при звиванні із дро 3 від прикладання первинного осьового навантаження (навантаження може бути прикладене безпосередньо вібрацією). Зазначений раніш спосіб є найбільш близьким до заявленого за сукупністю суттєвих ознак (порядку виконання і т.п.), але останній має суттєву ваду: Отриманні багатожильні пружини при повному випрямленні мають деформацію матеріалів, що перевищує 1%, тобто виходить за межі лінійної пружності. Після розвантаження таких пружин відбувається їх майже повне пружне відновлення. Тому останні неможливо використати для створення нелінійно пружних амортизаторів, які використовують для підвищення безпеки користувача транспортним засобом. Перед заявленим технічним рішення поставлено завдання: вдосконалити відомий спосіб виготовлення багатожильних пружин таким чином, щоб останній дозволив отримати нелінійно пружну багатожильну пружину. Спочатку теоретично обґрунтуємо заявлене технічне рішення на прикладі, що можливо використати в автомобільній галузі. Так при зіткненні транспортних засобів (наприклад, при аварійному лобовому зіткненні автомобілів, при приземленні або при приводненні кабін космічних апаратів, що спускаються, і т.п.) тіла учасників руху піддаються з значним перевантаженням n обумовленим як  s w/g, де w  d / dt     - негативне прискорення тіла, м/с2;  - швидкість, м/с; s - переміщення,  м. Якщо перша похідна від переміщення ds/dt = s є швидкістю  , друга похідна від переміщення s d2s/dt2 =  є прискоренням w, а третя похідна від   переміщення d3s/dt3 = s є різкістю w . У техніці найчастіше використовують такий параметр, як швидкість наростання переванта ження n , обумовлений як dn/dt або як   w /g= s /g,с-1. Тобто ступінь можливого перенесення ударного перевантаження багато в чому залежить від напрямку його дії. Експериментально встановлено, що якщо перевантаження діє до напрямку «спина-груди», то межі фізіологічних можливостей людини відповідає перевантаження порядку 50-60 одиниць. Виявилося, що більш сильніший вплив на перенесення перевантаження робить швидкість її   наростання n = s /g, тобто різкість. Межі фізіологічних можливостей відповідає швидкість наростання перевантаження порядку 500-600 с-1 [1,2,3]. Для того, щоб миттєве пікове значення швидкості напруження не перевищило межу фізіологічних можливостей людини, треба щоб протягом всієї тривалості  t погашення швидкості при  ударі величина n якнайменше відхилялася від  середнього значення. Інакше кажучи, різкість w при ударі повинна як можна більш рівномірно розподілятися по всьому проміжку часу  t погашення первісної швидкості Vo. Таку думку можна задовольнити тільки шляхом такого вибору пружнодемпфуючих амортиза 58053 4 торів, у яких залежність «зусилля-деформація» чітко відповідала б певному закону. Одним з найбільш важливих вимог до конструкції таких амортизаторів є незмінність їхніх параметрів в умовах температур, що змінюються, і різних впливів, що приводять до старіння й втрати їхніх функціональних можливостей. Щонайкраще поставленій мети відповідають нелінійно пружні кручені пружини, індекси J яких перевищують 100 одиниць (над індексами J мається на увазі відношення діаметра пружин D до діаметра пружини дроту d ). У роботі [10] показано, що якщо J пружини більше 100, то навіть при повному випрямленні пружинного дроту деформація матеріалів у ній не перевищить 1%, тобто не буде виходити за межі лінійної пружності. Після розвантаження таких пружин відбувається їх повне пружне відновлення. Як показано в [10], зміни напруги  у такій пружині описується рівнянням:   CSec(0   ) (Па) (1) Де С - константа пружини, Па;  о - кут підйому гвинтової лінії недеформованої пружини; (  0+   ) - кут підйому гвинтової лінії розтягнутої пружини;   - декремент кута підйому. Константа С - пружини визначається в такий спосіб: С = 0/162GJ-2 (Па) (2) Де: G - Модуль пружності матеріалу пружиною дроту, Па. Зусилля розтягання F спіральної жили, що складає з Z кручених пружин, визначається по формулі: F = ZSdC   Sес(  0+   ) (Н) (3) Де: Sd - площа поперечного перерізу пружинного дроту, м2. Зусилля F залежить від величини ударних перевантажень, обумовлених як: N = Fm-1g-1 (4) Де: m - маса тіла, кг. Графік залежності (3) майже повністю визначає форму діаграми ударних перевантажень n = f(t). Якщо таку діаграму апроксимувати трапецією, то найбільший інтерес викликає висхідна ділянка такої діаграми, оскільки вона визначає швидкість наростання ударного перевантаження   n , різкість удару s . Для здійснення переходу від механічних характеристик системи амортизації до динамічних характеристик діаграми наростання ударних перевантажень, припустимо, що кінетична енергія тіла повністю розходиться на виконання роботи розтягання пружнодемпфуючої пружинної розтяжки, тобто:  Fds  0,5mV 2 (Дж) (5) Для наближеного обчислення інтеграла (5) використовуємо відомі формули прямокутників. У результаті таких припущень, що спрощують, були розраховані миттєві швидкості, прискорення W і  різкості W , що відповідають різним моментам часу t. Виявилося, що швидкість наростання пе ревантаження n в плині всієї тривалості погашення швидкості ( t  0,1c ) зберігає майже те 5 саме значення, що відрізняюся від середнього значення, обумовленого як nmax/  t. Перелік фігур, що може описати один із дуже великої кількості варіантів виконання: Фіг. 1. Поперечний переріз 4-х жильні спіральні троси із пружинного дроту діаметром 0,5 мм у гранично витягнутому стані, де: Dext - зовнішній діаметр; Dg - діаметр жили; Фіг. 2. Поперечний переріз 4-х жильні спіральні троси із пружинного дроту діаметром 0,5 мм у гранично розвантаженому стані, де Dext - зовнішній діаметр; Dint - внутрішній діаметр; D0 - діаметр осьової лінії жил; Dg - діаметр жили; Приклад 1 Спосіб виготовлення нелінійних багатожильних пружин, за яким здійснюють : - високотемпературну термомеханічну обробку дроту, а при звиванні із дроту троса та навивання його на оправку проводять нагрів дроту, що не перевищує температуру її відпуску і здійснюють на одній операції з одночасним скручуванням та розтягненням дроту. Звивання із дроту троса та навивання його на оправку проводять таким чином, що пружини (дроти) виконують у вигляді нелінійно пружно кручених пружин, індекси (j) яких перевищують 100 одиниць, причому (j), це відношення діаметра пружин (D) до діаметра пружини дроту (d). - відрізання навитої пружини заданої довжини; - заварку кінців дроту; - термообробку пружини; - заневолювання, замір її геометричних та силових параметрів з подальшим нанесенням захисного покриття. Отримана таким чином багатожильна пружина може застосовуватися у різних галузях де необхідно отримати рівномірне розподілення по всьому проміжку часу погашення первісної швидкості при ударі. Використовувані нами технології 58053 6 виробництва забезпечують максимальну зносостійкість, зручність у роботі, тривалий строк експлуатації. Технічне рішення дозволяє розширити область застосування та відповідає всім критеріям патентоздатності. Література 1. Нургалиев Р.Г. Доповідь. 2-й Міжнародний конгрес «Безпека на дорогах заради безпеки життя». С. - Петербург (2008). 2. Рабинович Б.А. Безпека людини при прискореннях (біомеханічний аналіз). М., 208с. (2007). 3. Stapp J.P., Taylor E.R. Space cabin landing impact vector effects of human physiology.// Aerospace Medicine (1964). 4. Swearinden J.J. et al // Human voluntary tolerance to vertical impact. Aerospace Medicine. Vol. 31 №12, p.989. 5. Severin G.I. Comprehensive approach to the problem of the crew emergency escape from flying venicles. // Aircraft safety conference. Zhukovsky. Russia (1993). 6. Bustamante C, Smith S.B., Liphardt J., Smith D. Single - molecule studies of DNA mechanics (2000) // Current Opinion in Structural Biology. Vol. 10, pp. 279-285. 7. Watson J.D., Crick F.H.C. Molecular structures of nucleic acids: a structure for Deoxyribose Nucleic Acid // Nature, v.171, pp. 737 738 (1953). 8. Vologodskii A.V. Topology and Physics of circular DNA (1992) // CRC Press, Boca Roton, FL. 9. Lu X. - J. and Olson W.K. 3DNA: a software package for analysis, rebuilding and visualization of fhree-dimentional nucleic acid structure // Nucleic Acids Research, vol.31, №17, pp. 5108-5121 (2003). 10. Goncharenko V.V., Goncharenko M.V., Malkin A.Ya. Non - linear elasticity of spiral springs // Intern. J. of Applied Mechanics and Engineering. Vol. 13.№2nn. 373 -381 (2008). 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 58053 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method of producing non-linear multi-strand springs

Автори англійською

Honcharenko Vasyl Vlasovych, Loboda Petro Ivanovych, Honcharenko Mykhailo Vasyliovych, Heilmayer Martin, Verba Artem Yuriiovych

Назва патенту російською

Способ изготовления нелинейных многожильных пружин

Автори російською

Гончаренко Василий Власович, Лобода Петр Иванович, Гончаренко Михаил Васильевич, Хайльмаер Мартин, Верба Артем Юрьевич

МПК / Мітки

МПК: B21F 35/00

Мітки: пружин, спосіб, нелінійних, виготовлення, багатожильних

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-58053-sposib-vigotovlennya-nelinijjnikh-bagatozhilnikh-pruzhin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення нелінійних багатожильних пружин</a>

Подібні патенти