Ролик для однорядных роликовых коньков и лыжероллеров
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
