Эластичные полиуретановые амортизаторы
Ключевые слова:
эластичный полиуретановый амортизатор, торообразный эластичный блок, жесткость, гистерезисные потери, программный комплекс ANSYS, деформационно-силовые характеристикиАннотация
В статье представлены результаты комплексных исследований жесткостных, деформационно-силовых характеристик и гистерезисных потерь эластичных амортизаторов и разработки новых технических устройств, повышающих надежность и долговечность узлов и деталей ходовой части рельсовых транспортных средств. Численные исследования проводились в программном комплексе ANSYS с набором продуктов Multiphysics методом конечных элементов с использованием полиномиальной модели гиперупругого материала Муни – Ривлина. Проведены экспериментальные исследования по определению зависимости жесткости торообразных эластичных блоков от осевой деформации сжатия и их гистерезисных потерь при рабочей нагрузке. На основании полученных результатов построены графические зависимости жесткости торообразных эластичных элементов с различным поперечным сечением, выполненных из полиуретана марки СКУ-7Л от осевой деформации сжатия. Они свидетельствуют, что жесткость амортизаторов с круглым поперечным сечением при увеличении нагрузки и деформировании до 40 %, допустимой для эластомеров, круто возрастает и позволяет обеспечить нормативные перемещения конструктивных элементов подвижного состава и улучшенные динамические свойства. Для расчета жесткости амортизаторов торообразной формы в зависимости от их осевой деформации выведена формула. Получены эпюры эквивалентных напряжений по Мизесу и построены деформационно-силовые характеристики рассматриваемых эластичных амортизаторов. Установлено, что коэффициент механических потерь с уменьшением коэффициента формы амортизаторов и их твердости снижается и находится в интервале 0,15–0,45. Для совершенствования конструкции и оптимизации параметров подвижного состава обоснованы и рекомендованы к внедрению универсальные полиуретановые амортизаторы торообразной формы.
Библиографические ссылки
Синильщиков В.Б., Мелихов К.В., Кунавич С.А. Анализ работы арочного эластомерного амортизатора при сложном нагружении // Изв. высш. учеб. заведений. Машиностроение. 2021. № 12. С. 73–82.
Дергачев Э.П., Дергачев Э.Э. Повышение надежности тележки пассажирского вагона // Железнодорожный транспорт. 2002. № 10. С. 49–50.
Виброзащита оборудования летательных аппаратов / Г.С. Аверьянов, В.Н. Бельков, А.А. Перчун и др. // Самолетостроение России. Проблемы и перспективы : материалы симпозиума с междунар. участием. Самара, 2012. C. 19–21.
Chakraborty B.C., Ratna D. Polymers for Vibration Damping Applications. Elsevier Science, 2020. 348 p.
Моисеев В.К. Совершенствование технологии изготовления трубчатых и полых деталей летательных аппаратов эластичным инструментом с управляемым формоизменением : автореф. дис. … д-ра. техн. наук. Самара, 2006. 31 с.
Результаты ограниченного изгиба криволинейных кромок листовых деталей эластомером / В.К. Моисеев, А.А. Шаров, Е.Г. Громова и др. // Ключевые инженерные материалы. 2017. Т. 746. С. 285–289.
ГОСТ 24346–80. Вибрация. Термины и определения. Введ. 1981–01–01. М. : Изд-во стандартов, 1980. 26 с.
Белкин А.Е., Даштиев И.З., Лонкин Б.В. Моделирование вязкоупругости полиуретана при умеренно высоких скоростях деформирования // Математическое моделирование и численные методы. 2014. № 3. С. 39–54.
Пат. 77593 Рос. Федерация. Поводок буксы / Н.А. Ефимов, Д.Е. Кочетков. № 2008121505/22 ; заявл. 27.05.2008 ; опубл: 27.10.2008, Бюл. № 30. 1 с.
Прозоров Ю. Все началось с изобретения // Наука и жизнь. 2008. № 8. С. 42.
Дергачев Э.П., Дергачев Э.Э. Снижение динамической нагруженности подвагонного оборудования // Железнодорожный транспорт. 2005. № 10. С. 60–62.
Ефимов Н.А., Андрончев И.К., Ефимов И.Н. Численные исследования жесткости перспективных амортизирующих устройств ходовых частей подвижного состава железных дорог // Вестн. трансп. Поволжья. 2011. № 3 (27). С. 9–14.
Ефимов Н.А., Альмуканов А.А., Ефимов И.Н. Определение жесткости эластичного торообразного амортизатора // Вестн. трансп. Поволжья. 2012. № 5 (35). С. 43–49.
Rivlin R.S., Saunders D.W. Large Elastic Deformations of Isotropic Materials VII. Experiments on the Deformation of Rubber // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1951.
Vol. 243 (865). Рp. 251–288.
ANSYS 2019 R1 – Расчетные возможности. М. : КАДФЕМ Си-Ай-Эс, 2019. 142 с.
Finite Element Method Study of the Protection Damping Elements Dynamic Deformation / A.V. Demareva, A.I. Kibets, M.V. Skobeeva et al. // Advanced Structured Materials. 2021. Vol. 137. Рp. 57–66.
Сидняев Н.И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных. М. : Юрайт, 2019. 495 с.
Анисимов В.Н., Литвинов В.Л. Анализ влияния движения границ при исследовании резонансных свойств систем с демпфированием // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер.: Физико-математические науки. 2009. № 2 (19). С. 147–152.
Высокоэффективные технологические процессы изготовления элементов трубопроводных и топливных систем летательных аппаратов / В.А. Барвинок, А.Н. Кирилин, А.Д. Комаров и др. М. : Наука и технологии, 2002. 394 с.
