Elastic polyurethane shock absorbers
Keywords:
elastic polyurethane shock absorber, torus-shaped elastic block, stiffness, hysteresis losses, software package ANSYS, deformation and force characteristicsAbstract
Comprehensive studies of stiffness, deformation-force characteristics and hysteresis losses of elastic shock absorbers and the development of new technical devices that increase the reliability and durability of components and chassis parts of rail vehicles have been carried out. Numerical studies were carried out in the ANSYS software package with a set of Multiphysics products by the finite element method using the Mooney-Rivlin polynomial hyper elastic material model. Experimental studies of the dependence of torus-shaped elastic blocks stiffness on axial compression deformation and the determination of their hysteresis losses under workload have been carried out. Based on the research results, graphical dependences of the stiffness of torus-shaped elastic elements with different cross-sections made of the SKU-7L brand polyurethane on axial compression deformation are constructed. They indicate that the rigidity of shock absorbers with a circular cross-section increases steeply with an increase in load and deformation up to 40 % of permissible for elastomers, and allows for normative movements of structural elements of rolling stock and improved dynamic properties. To calculate the stiffness of torus-shaped shock absorbers, depending on their axial deformation, the formula is derived. Diagrams of equivalent stresses according to Mises are obtained and the deformation-force characteristics of the elastic shock absorbers under consideration are constructed. It is established that the coefficient of mechanical losses decreases with a decrease in the coefficient of the shape of shock absorbers and their hardness and is in the range of 0.15 – 0.45. To improve the design and optimize the parameters of the rolling stock, universal torus-shaped polyurethane shock absorbers have been developed and recommended for implementation.
References
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.
