Стислива пружна еластомерна прокладка (варіанти)

Реферат: Запропонована стислива пружна еластомерна прокладка, яка включає в себе тіло, що визначає центральну вісь, причому тіло утворене із заданого матеріалу і має периферійну бічну поверхню, перший осьовий кінець і другий осьовий кінець, причому кожний з першого і другого осьових кінців має плоску поверхню, розташовану перпендикулярно центральній осі. Перший опуклий виступ розташований в центрі на плоскій поверхні першого осьового кінця. Другий опуклий виступ розташований в центрі на плоскій поверхні другого осьового кінця. Перший паз утворений в плоскій поверхні першого осьового кінця впритул до периферійної бічної поверхні першого виступу, і другий паз утворений в плоскій поверхні другого осьового кінця впритул до периферійної бічної поверхні другого виступу. UA 98490 C2 (12) UA 98490 C2 UA 98490 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід, загалом, стосується стисливих еластомерних пружин і, зокрема, цей винахід стосується стисливої еластомерної прокладки, яка використовується в стисливій еластомерній пружині для поглинання енергії, і, ще більш конкретно, даний винахід стосується стисливої еластомерної прокладки, для стисливої еластомерної пружини, що використовується у вузлі поглинаючого апарату для пом'якшення поштовхових і тягових динамічних ударних сил, які звичайно зустрічаються під час роботи залізничного транспортного засобу. Як, загалом, добре відомо, стисливі еластомерні пружини, що використовують еластомерні прокладки і металеві пластини, широко використовувалися в різних застосуваннях для поглинання енергії. Як, до того ж, добре відомо, здатність поглинання таких стисливих еластомерних пружин перебуває під впливом конструкції еластомерних прокладок і, більш конкретно, під впливом вибору матеріалу, процесу формування і механічного прикріплення еластомерної прокладки до пластини. Декілька альтернативних конструкцій прокладки проілюстровані в патентах США №№ 5351844 і 4198037. У патенті США № 5351844 описана прокладка, виготовлена з співполіефірного полімерного матеріалу і яка має центральний виступ, що проходить від кожного її кінця, який механічно зчеплений з апертурою, утвореною в металевій пластині. Згідно з патентом США № 4198037 розроблена прокладка, також виконана з співполіефірного матеріалу і яка має центральний виступ на одному кінці і центральне гніздо на протилежному кінці, які зчеплюються з гніздом і виступом на металевій пластині, відповідно. Проте, існує невичерпна потреба в поліпшеній стисливій еластомерній прокладці для забезпечення можливості пружини поглинати і пом'якшувати підвищену енергію. Згідно з винаходом розроблена пружна стислива еластомерна прокладка. Прокладка включає в себе тіло, що визначає центральну вісь прокладки. Тіло утворене із заданого матеріалу і має як периферійну бічну поверхню, так і перший осьовий кінець і другий осьовий кінець. Кожний з першого і другого осьових кінців має плоску поверхню, розташовану перпендикулярно центральній осі. Згідно з однією особливістю винаходу, прокладка включає в себе паз, утворений в центрі в плоскій поверхні одного з першого і другого осьових кінців, причому паз має задану форму. Згідно з іншою особливістю винаходу, прокладка включає в себе множину поглиблень, розташовану в плоскій поверхні щонайменше одного з першого і другого осьових кінців. Згідно з іншою особливістю винаходу, прокладка включає в себе перший опуклий виступ, який розташований в центрі на плоскій поверхні першого осьового кінця, і другий опуклий виступ, який розташований в центрі на плоскій поверхні другого осьового кінця. Перший паз утворений в плоскій поверхні першого осьового кінця впритул до периферійної бічної поверхні першого виступу, і другий паз утворений в плоскій поверхні другого осьового кінця впритул до периферійної бічної поверхні другого виступу. Згідно з даним винаходом також розроблене поліпшення використовуваної нині стисливої еластомерної прокладки, виконаної з можливістю поглинання і розсіювання енергії, прикладеної до неї. Поліпшення включає прокладку, утворену із заданого матеріалу, модифікованого для орієнтації молекулярної структури під час процесу формування, і що має заданий коефіцієнт форми, одержаний під час процесу формування, для забезпечення можливості багаторазового поглинання і розсіювання енергії, що перевищує, приблизно, на сто тридцять процентів (130 %) межу міцності на розрив заданого матеріалу. Отже, однією з головних цілей даного винаходу є розробка еластомерної прокладки для стисливої еластомерної пружини. Іншою метою даного винаходу є розробка еластомерної прокладки, виготовленої з модифікованого співполіефірного полімерного матеріалу, що має орієнтовану молекулярну структуру і коефіцієнт форми для забезпечення можливості прокладки багато разів поглинати і розсіювати динамічні ударні навантаження, що перевищують на сто тридцять процентів (130 %) межу міцності на розрив такого співполіефірного полімерного матеріалу. Ще однією метою даного винаходу є розробка еластомерної прокладки, що має виступ, який проходить з кожного осьового кінця, і паз, утворений впритул до периферійної бічної поверхні виступу. Додатковою метою даного винаходу є розробка еластомерної прокладки, що має виступ, який проходить з кожного осьового кінця, і множину поглиблень, утворених впритул до периферійної бічної поверхні виступу. Ще однією додатковою метою даного винаходу є розробка еластомерної прокладки, що має паз, утворений щонайменше в одному її осьовому кінці. У доповнення до декількох цілей і переваг даного винаходу, які були описані вище з деякою подробицею, різні інші цілі і переваги винаходу стануть легко зрозумілі фахівцям у відповідній 1 UA 98490 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 галузі техніки, особливо, коли такий опис використовується спільно з прикладеними кресленнями і з прикладеною формулою винаходу. Фіг. 1 - вигляд в плані стисливої еластомерной прокладки, сконструйованої згідно з одним варіантом здійснення даного винаходу; фіг. 2 - вертикальний вигляд в розрізі прокладки з фіг. 1; фіг. 3 - вигляд в плані стисливої еластомерной прокладки, сконструйованої згідно з іншим варіантом здійснення даного винаходу; фіг. 4 - вертикальний вигляд в розрізі прокладки з фіг. 3; фіг. 5 - вигляд в плані стисливої еластомерной прокладки, сконструйованої згідно з ще одним варіантом здійснення даного винаходу; фіг. 6 - вертикальний вигляд в розрізі прокладки з фіг. 5; фіг. 7 - вигляд в плані стисливої еластомерной прокладки, сконструйованої згідно з переважним в цей час варіантом здійснення даного винаходу; і фіг. 8 - вертикальний вигляд в розрізі прокладки з фіг. 7. Перед продовженням більш докладного опису даного винаходу потрібно зазначити, що для ясності і зрозумілості однакові компоненти, які мають однакові функції, були позначені посиланнями з однаковими номерами скрізь на декількох виглядах, зображених на кресленнях. Найкращий варіант здійснення винаходу представлений на основі його різних варіантів здійснення, зображених на фіг. 1-8. Проте, винахід не обмежений описаними варіантами здійснення, і фахівець в даній галузі техніки зрозуміє, що можливі багато які інші варіанти здійснення винаходу без відходу від основної ідеї винаходу, і що будь-який такий обхідний спосіб розв'язання проблеми також буде входити в об'єм даного винаходу. Потрібно розуміти, що інші стилі і конфігурації даного винаходу можуть бути легко об'єднані з ідеєю даного винаходу, і тільки деякі особливі конфігурації будуть показані і описані з метою ясності і зрозумілості, а не для обмеження об'єму винаходу. Згідно з даним винаходом розроблена стислива еластомерна прокладка, загалом позначена посилальною позицією 110. Прокладка виготовляється із заготовки. Прокладка 110 має тіло 111, що визначає центральну вісь 112. У переважному варіанті здійснення винаходу тіло 111 має круглий поперечний переріз, розташований перпендикулярно центральній осі 112, незважаючи на те, що інші форми поперечного перерізу, наприклад, такі як прямокутник, розглядаються для використання в даному винаході. Перший осьовий кінець 114 розташований на тілі 111 і має плоску, переважно, по суті, плоску поверхню 118, розташовану перпендикулярно центральній осі 112. Протилежний в осьовому напрямі другий кінець 116 також розташований на тілі 111 і має, переважно, по суті, плоску поверхню 120, розташовану перпендикулярно центральній осі 112. Тіло 111 також має периферійну бічну поверхню 122. Периферійна бічна поверхня 122 має проходячу назовні зігнену форму, яка виходить під час процесу формування прокладки. Кожний з осьових кінців 114, 116 має заданий діаметр. Згідно з одним варіантом здійснення винаходу, прокладка 110 поліпшує поглинання і розсіювання енергії існуючих еластомерних прокладок, описаних в патентах США №№ 5351844 і 4198037, ідеї яких включені в цей документ по посиланню до них. Як в патенті США № 5351844, так і в патенті США № 4198037 описані еластомерні пружини для використання в поглинаючих апаратах залізничного транспортного засобу. Прокладка 110 виготовляється з термопластичного еластомерного матеріалу, який був модифікований перед виготовленням заготовки 106. Прокладка 110 також має свою молекулярну структуру, орієнтовану більше ніж на 70 % під час процесу формування, і заданий коефіцієнт форми, одержаний після процесу формування, що забезпечує багаторазове поглинання і розсіяння динамічних ударних навантажень, що перевищують на сто тридцять процентів (130 %) межу міцності на розрив такого співполіефірного полімерного матеріалу без використання механізму зчеплення силами тертя. Переважним вихідним або свіжим термопластичним полімерним матеріалом до модифікації є співполіефірний полімерний матеріал, що виготовляється Такий свіжий матеріал Hytrel 5556 відрізняється межею міцності на розрив, яка дорівнює, приблизно, 5800 фунтів на квадратний дюйм. Як було виявлено, модифікований матеріал в комбінації з процесом формування і коефіцієнтом форми, який дорівнює, приблизно, 3,30, має можливість багаторазового поглинання і розсіювання динамічних ударних навантажень, що перевищують 7500 фунтів на квадратний дюйм, коли прокладка 110 встановлена в пружину. Більш того було виявлено, що такий модифікований матеріал має можливість багаторазового поглинання і розсіювання динамічних ударних навантажень в діапазоні між, приблизно, 9500 фунтів на квадратний дюйм і, приблизно, 11000 фунтів на квадратний дюйм без втрати структурної цілісності прокладки 110. Коефіцієнт форми прокладки 110 визначається і обмежується кожною конкретною висотою 2 UA 98490 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стандартного поглиблення поглинаючого апарату Американської асоціації залізниць, що становить, приблизно, 9,0 дюймів, і переміщенням вузла поглинаючого апарату під час пом'якшення поштовхових динамічних ударних сил, що становить, приблизно, 3,25 дюйми. Згідно з іншим варіантом здійснення даного винаходу, найкращим чином зображеному на фіг. 1-2, прокладка 110 має перший виступ 130, утворений в центрі на першій плоскій поверхні 118. Виступ 130 має кожну із заданої множини висот і задану форму. Вільна кінцева поверхня 132 виступу 130 має опуклу форму. Як добре відомо, такий виступ 130 використовується для зчеплення прокладки 110 з пластиною. У нині переважному варіанті здійснення, зображеному на фіг. 1-2, виступ 130 має круглий поперечний переріз, перпендикулярний центральній осі 112, і діаметр виступу 130 заданий з можливістю забезпечення зчеплення силами тертя із зубцями пластини. Висота 136 проходження виступу 130 за плоску поверхню 118 визначається, основуючись на конструкції розташованої впритул пластини. У даному винаході висота 136 виступу 130 визначається, основуючись на товщині пластини, таким чином, щоб вона не проходила за протилежну кромку пластини, що використовується як кінцеві елементи пружини, або щоб не проходила за серединну площину пластини, що використовується як розділювальна пластина. Необов'язковий другий виступ 130 може бути утворений на другій плоскій поверхні 120 другого осьового кінця 116. Згідно з іншим варіантом здійснення даного винаходу, найкращим чином зображеному на фіг. 3-4, прокладка 110 має щонайменше один паз 140, утворений в щонайменше одній відповідній поверхні 118, 120. Паз 140 має задану форму. Паз 140 використовується для з'єднання із зубцями, утвореними в пластині. Ширина і глибина паза 140 можуть бути вибрані для зчеплення прокладки 110 із зубцями як за допомогою зчеплення силами тертя, так і за допомогою ковзного зчеплення. Будь-який термопластичний або термореактивний матеріал може бути використаний у виготовленні прокладки 110, що має паз 140. У переважному варіанті здійснення, зображеному на фіг. 3-4, заданим матеріалом є щонайменш або співполіефірний полімерний, або співполіамідний матеріал. Згідно з ще одним варіантом здійснення даного винаходу, найкращим чином показаним на фіг. 5-6, паз 140 замінений на множину поглиблень 148, кожне з яких має задану форму поперечного перерізу і задану глибину. Внаслідок спільно заявок, що знаходяться на розгляді, поглиблення 148 суміщені із зубцями і виконані з розміром, що забезпечує як зчеплення силами тертя, так і ковзне зчеплення з такими зубцями. У переважному варіанті здійснення, зображеному на фіг. 5-6, задана форма поглиблення 148, загалом, ідентична формі зубця. Було передбачено, що такі поглиблення 148 можуть поліпшити стабільність в бічному напрямі пружини і зменшити міру руйнування матеріалу. У даному винаході прокладка 110 може мати виступ 130, утворений на одному осьовому кінці, і паз 140 або поглиблення 148, утворений на протилежному осьовому кінці. У найбільш переважному варіанті здійснення винаходу, показаному на фіг. 7-8, кожний осьовий кінець 114, 116 передбачений як з виступом 130, так і з пазом 140, що мався в своєму розпорядженні впритул до периферійної бічної поверхні 134 виступу 130. Додатково переважне те, що об'єм паза 140, по суті, ідентичний об'єму виступу 130, щоб врівноважувати і рівномірно розподіляти механічні напруження, що утворюються на всій плоскій поверхні 118, 120 під час формування прокладки 110. Під час формування заготовка стискується до максимальної висоти переміщення прокладки 110, відомої як "висота в стисненому стані". Під час операції, як звичайно відомо, тіло 111 стискується від його початкової нормальної висоти до висоти, яка, загалом, дорівнює або менше ніж його висота в стисненому стані, для пом'якшення і поглинання динамічного ударного навантаження або енергії, прикладеної до прокладки 110. Під час стиснення, оскільки висота тіла 111 зменшується, діаметр периферійної поверхні 122 збільшується. Коли динамічна ударна сила або енергія знімається з прокладки 110, тіло 111 повертається до його початкової висоти і діаметра. Прокладка, зображена на фіг. 1-8, може додатково мати виїмку 138, утворену в кожному осьовому кінці 114, 116 під час процесу формування. Діаметр такої виїмки 138, загалом, ідентичний діаметру заготовки. Таким чином, даний винахід був описаний настільки повно, ясно, лаконічно і точно, щоб дозволити будь-якому фахівцеві в даній галузі техніки зробити і використати те ж саме. Потрібно розуміти, що зміни, модифікації, еквіваленти і заміни компонентів конкретно описаних варіантів здійснення винаходу можуть бути зроблені фахівцями в даній галузі техніки, не виходячи за рамки суті і об'єму винаходу, що визначається прикладеною формулою винаходу. 3 UA 98490 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Стислива пружна еластомерна прокладка, яка відрізняється тим, що вона містить: по суті тверде тіло, що визначає центральну вісь прокладки, причому тіло утворене з заданого матеріалу і має периферійну бічну поверхню, перший осьовий кінець і другий осьовий кінець, причому кожний з першого і другого осьових кінців має по суті плоску поверхню, розташовану перпендикулярно центральній осі; і паз, утворений в центрі в плоскій поверхні одного з першого і другого осьових кінців, причому паз має задану форму. 2. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що по суті тверде тіло має круглий поперечний переріз, розташований перпендикулярно центральній осі. 3. Прокладка за п. 2, яка відрізняється тим, що кожний з першого і другого осьових кінців має заданий діаметр. 4. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що периферійна поверхня має зігнену форму, яка проходить назовні. 5. Прокладка за п. 4, яка відрізняється тим, що зігнена форма, яка проходить назовні, утворена під час процесу формування прокладки. 6. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що прокладка додатково включає в себе опуклий виступ, утворений в центрі на поверхні одного з першого і другого осьових кінців в зчепленні впритул з периферійною внутрішньою поверхнею паза, причому виступ має як задану висоту, так і задану форму. 7. Прокладка за п. 6, яка відрізняється тим, що поверхня вільного кінця виступу має опуклу форму. 8. Прокладка за п. 6, яка відрізняється тим, що виступ має круглий поперечний переріз, розташований перпендикулярно центральній осі, при цьому паз має кільцеву форму. 9. Прокладка за п. 6, яка відрізняється тим, що об'єм виступу по суті дорівнює об'єму паза. 10. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що вона додатково включає в себе виїмку, утворену в одній з першої і другої плоских кінцевих поверхонь в сполученні з пазом, причому заглиблення має як задану глибину, так і задану форму. 11. Прокладка за п. 1, яка відрізняється тим, що заданим матеріалом є співполіефірний полімерний або співполіамідний матеріал. 12. Стислива пружна еластомерна прокладка, яка відрізняється тим, що вона містить: по суті тверде тіло, що визначає центральну вісь, причому тіло утворене з заданого матеріалу і має периферійну бічну поверхню, перший осьовий кінець і другий осьовий кінець, причому кожний з першого і другого осьових кінців має по суті плоску поверхню, розташовану перпендикулярно центральній осі; і множину заглиблень, розташованих в плоскій поверхні першого і/або другого осьових кінців. 13. Стислива пружна еластомерна прокладка, виконана з можливістю поглинання і розсіювання ударних динамічних навантажень, прикладених до неї, яка відрізняється тим, що вона утворена з заданого матеріалу, що має молекулярну структуру, яка одержує орієнтацію під час процесу формування і маєзаданий коефіцієнт форми, одержаний під час процесу формування, причому матеріал і коефіцієнт форми вибираються такими, щоб забезпечити відповідно поглинання і розсіювання прокладкою ударного динамічного навантаження, яке (виражене в одиницях сили на одиницю площі) перевищує 130 % межі міцності на розрив (вираженої в аналогічних одиницях сили на одиницю площі) матеріалу. 14. Стислива пружна еластомерна прокладка, яка відрізняється тим, що вона містить: по суті тверде тіло, що визначає центральну вісь, причому тіло утворене з заданого матеріалу і має периферійну бічну поверхню, перший осьовий кінець і другий осьовий кінець, причому кожний з першого і другого осьових кінців має по суті плоску поверхню, розташовану перпендикулярно центральній осі; перший опуклий виступ, розташований в центрі на по суті плоскій поверхні першого осьового кінця, причому перший виступ має задану висоту і задану форму; другий опуклий виступ, розташований в центрі на по суті плоскій поверхні другого осьового кінця, причому другий виступ має задану висоту і задану форму; перший паз, утворений в по суті плоскій поверхні першого осьового кінця впритул до периферійної бічної поверхні першого виступу; і другий паз, утворений в по суті плоскій поверхні другого осьового кінця впритул до периферійної бічної поверхні другого виступу. 4 UA 98490 C2 5 15. Прокладка за п. 14, яка відрізняється тим, що другий виступ по суті ідентичний першому виступу. 16. Прокладка за п. 14, яка відрізняється тим, що другий паз по суті ідентичний першому пазу. 17. Прокладка за п. 14, яка відрізняється тим, що об'єм кожного з першого і другого пазів по суті дорівнює об'єму відповідного одного з першого і другого опуклих виступів. 5 UA 98490 C2 6 UA 98490 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7