Ролик для однорядных роликовых коньков и лыжероллеров

Ролик для однорядных роликовых коньков и лыжероллеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность: ролик состоит из эластичной шины и залитых внутрь него жестких ступицы и закладного элемента. Геометрические параметры элемента и модуль упругости материала эластичной шины выбраны из соотношений: а 17,1 0,21 Е0 ,33 ,43; п b-Ro R а н ( RH RO ) ( RH RO 0,29; Ь) 18,8; где а - ширина закладного элемента, м; b - высота закладного элемента, м; h - ширина ролика, м; RH - наружный радиус эластичной шины, м; RO - внутренний радиус эластичной шины, м; Е-модульупругости материала эластичной шины. Па; G - усилие, действующее на один ролик, Н. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s А 63 С 17/14, 17/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) k

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

0,21

< 0,29;

17,1 (21) 5037087/12 (22) 14.04.92 (46) 23.07.93. Бюл. ЬЬ 27 (71) Пермский завод им. С,M. Кирова (72) В.Н. Аликин, Г.Э. Кузьмицкий, В.А. Журавлев, В.И. Пашин и С.Г. Сесюнин (73) Пермский завод им, С,M. Кирова (56) Заявка ЕР М 0295824, кл. А 63 С 17/06, 1989. (54) РОЛИК ДЛЯ ОДНОРЯДНЫХ РОЛИКОВЫХ КОНЪКОВ И ЛЫЖЕРОЛЛЕРОВ (57) Сущность: ролик состоит из эластичной шины и залитых внутрь него жестких ступицы и закладного элемента. Геометрические параметры элемента и моИзобретение относится к производству спортивного инвентаря, в частности, роликов для однорядных роликовых коньков и лыжероллеров, а также роликов для других средств передвижения.

Основным недостатком конструкции прототипа является малый срок службы ролика из-за низких эксплуатационных характеристик, в частности, демпфирующих свойств эластичной шины, необходимых для гашения колебаний, вызванных качением по неровностям дорожного покрытия, и жесткостных свойств ролика, необходимых для снижения силы сопротивления качению. Это происходит из-за того, что в прототипе не заложено требование к геометрическим параметрам закладного элемента, Кроме того, в прототипе отсутствуют требования к модулю упругости материала эластичной шины, который также

„„ („„1829946 АЗ дуль упругости материала эластичной шин ы выбраны из соотношений:

0,33 « — <0,43;

< 18,8; где а — ширина закладного элемента, м; b— высота закладного элемента, м; h — ширина ролика, м; R< — наружный радиус эластичной шины, м; Ra — внутренний радиус эластичной шины, м; Š— модульупругости материала эластичной шины, Па; G — усилие, действующее на один ролик, Н. 1 ил, оказываетсущественное влияние на эксплуатационные характеристики ролика.

Задачей изобретения является повышение долговечности ролика и улучшение его эксплуатационных характеристик за счет использования конструкции с наилучшими жесткостными и демпфирующими свойствами. Это достигается оптимальным выбором размеров закладного элемента и модуля упругости материала эластичной шины.

Исследования механического поведения ролика, проведенные по адекватной математической модели методом конечных элементов, оцененной из эксперимента, в статической и динамической постановках задачи подтвердили, что варьируя геометрические параметры закладного элемента и модуль упругости материала эластичной шины, можно добиться широких пределов регулирования эксплуатационных характе1829946

О,ЗЗ < <0,4З; и

< 18,8;

17,1

О,.ЗЗ «" <0,4З; и

17,1

< 18,8;

1 8FA

К= — — min, Е д$к

G ристик ролика. Проведенные оптимизационные экспериментально-расчетные исследования показали, что наилучшие с точки зрения эксплуатационных свойств значения для указанных параметров конструкции ролика лежат в пределах (обозначения даны согласно фиг.1):

0,21 «0,29;

b-Q н Вн Во где а — ширина закладного элемента, (м);

Ь вЂ” высота закладного элемента, (м);

n — ширина ролика, (м);

R — наружный радиус эластичной шины, (м);

R< — внутренний радиус эластичной шины, (м);

Š— модуль упругости материала эластичной шины, (Па);

G — усилие, действующее на один ролик, (Н), Оптимальность предложенных соотношений показана на графиках (фиг.2). При этом, в качестве критерия оптимальности принимался следующий. B процессе качения ролика по неровностям дорожного покрытия происходит изменение усилий, возникающих на поверхности пятна контакта, и, следовательно, изменение площади этого пятна контакта. Это приводит к изменению возникающих в конструкции ролика напряжений и, в итоге, к изменению усилий, передаваемых роликом на ось вращения.

Поэтому в качестве критерия оптимальности используется минимальная зависимость изменения усилий, передаваемых на ось вращения, от изменения площади пятна контакта. Математически критерий оптимальности записывается в виде: где Š— модуль упругости материала эластичного кольца;

Fp, — усилие, передаваемое роликом на ось вращения;

SK — площадь пятна контакта.

На графиках приведены зависимости значения указанного критерия от безразмерных комплексов, Оптимальность выбранных соотношений объясняется следующим. При уменьшении размеров закладного элемента по сравнению с предложенными падает его эффективность, так как снижается способность элемента воспринимать возникающие напряжения, а также снижается жесткость конструкции в целом. При увеличении этих размеров происходит снижение

"0 демпфирующей способности ролика и увеличивается уровень возникающих напряжений в эластичной шине, что приводит к быстрому износу и разрушению ролика.

Аналогичные процессы происходят при варьировании величины модуля упругости материала эластичной шины. Таким образом, определенные в ходе исследований оптимальные значения указанных параметров конструкции соответствуют наиболее равномерному распределению возникающих при эксплуатации напряжений в теле эластичной шины при высоких демпфирующих и жесткостных свойствах.

Экспериментальное подтверждение ус25 тановленных оптимальных соотношений получено в ходе испытаний изготовленных с их учетом роликов спортсменами различных команд.

Зо Формула изобретен ия

Ролик для однорядных роликовых коньков и лыжероллеров, состоящий из эластичной шины и залитых внутрь нее жестких металлических или синтетических ступицы и закладного элемента, отличающийся тем, что геометрические параметры закладного элемента и модуль упругости материала шины выбраны из соотношений

0,21 < 0,29;

b. R() Вн йн — Ro где а — ширина закладного элемента, м;

Ь вЂ” высота закладного элемента, м;

h — ширина ролика, м;

RH — наружный радиус шины, м;

Ro — внутренний радиус шины, м;

Š— модуль упругости материала шины, Па; . G — усилие, действующее на один .ролик, Н.

1829946

1829946! ! !

I !

1 ! !!! I

1, ! !

1 I I!

1 1 I !

3 I! !

I 1 !!

I ! !. ! ! I!

1 ! I

D,=

Составитель К. Новоселов

Техред М. Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор Г. Бельская

Заказ 2483 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 01