АППАРАТ ПОГЛОЩАЮЩИЙ
ABSORBING APPARATUS

Группа изобретений относится к области машиностроения и касается аппаратов, предназначенных для поглощения энергии ударов, применяемых преимущественно в железнодорожном транспорте.
Известен поглощающий аппарат, который состоит из корпуса в форме цилиндра, закрытого с одной стороны дном, и подвижной относительно корпуса упорной плиты (здесь и далее заявитель исходит из того, что термины упорная плита и опорная плита являются равнозначными). Аппарат также содержит эластомерный амортизатор, расположенный частично внутри этого корпуса, с возможностью перемещения относительно него, причем этот амортизатор соприкасается своей донной частью с упорной плитой, а его шток соприкасается с контактной поверхностью дна, которая представляет собой торец выступа, выполненного в дне корпуса. Кроме этого аппарат имеет камеру, в которой расположен вкладыш из твердого эластомера (по патенту RU2296072, кл. B61G 9/06, B61G 11/08, опубл. 27.03.07).
Известен также поглощающий аппарат, состоящий из корпуса, упругого элемента, упорной плиты с болтами, подвижной относительно корпуса, и амортизатора, который состоит из цилиндра, заполненного сжимаемым жидким эластомером, и установленного в нем штока с поршнем, внутренняя полость цилиндра с одной стороны закрыта заправочной крышкой, а с другой стороны - рабочей крышкой с манжетным уплотнением, в цилиндре установлена направляющая, в которой выполнены сквозные каналы и сквозь которую пропущена часть штока, отличающийся использованием амортизирующей силиконовой композиции с заданными параметрами (RU 191885).
Известен амортизатор эластомерный для поглощающего аппарата железнодорожного вагона, который содержит открытый с одной стороны цилиндрический полый корпус с крышкой, через которую проходит шток, выполненный заодно с поршнем. Корпус в донышке имеет заправочный клапан. Заправочный клапан состоит из вкладыша, установленного в цилиндрическую полость с внешней стороны донышка корпуса. В полости донышка выполнено сквозное отверстие, а во вкладыше выполнено сквозное отверстие, заканчивающееся полостью со стороны донышка корпуса, в которую установлен блокирующий элемент (по патенту RU173654, кл. B61G 9/00, опубл. 05.09.17).
Недостатком данного амортизатора является неустойчивость штока с поршнем, особенно в случае, когда поршень удален от крышки. В этом положении из-за малой ширины поршня возможен его перекос и заклинивание. В качестве прототипа взят эластомерный амортизатор, состоящий из емкости, наполненной сжимаемым эластомером, погруженного в него стержня с головкой, причем обеспечивается протекание эластомера между цилиндрической поверхностью головки и внутренней поверхностью емкости по всей рабочей длине. Головка имеет переменный диаметр, причем центральная часть головки имеет форму цилиндра, а концы головки имеют диаметр меньший, чем диаметр центральной части головки, а в емкости вблизи направляющей и в сальниковом уплотнении выполнены пространства, способные поместить эти концы (по патенту RU2150620, кл. F16F 5/00, опубл. 10.06.00).
Недостатком данного амортизатора является то, что не конкретизирован сжимаемый эластомер. Из описания можно понять, что эластомер должен быть жидким, так как он должен протекать между цилиндрической поверхностью головки и внутренней поверхностью емкости по всей рабочей длине.
Недостатками всех приведенных выше конструкций является то, что они не рассчитаны на нагрузки для аппаратов класса Т3 (ГОСТ 32913-2014 Аппараты поглощающие сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки). Требования безопасности класса Т3 состоят в том, чтобы ход аппарата составлял не менее 110 см. Достичь этого нетрудно путем увеличения общей длины аппарата. Задачей настоящего технического решения является увеличение хода аппарата при сохранении его компактных габаритных размеров.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности работы аппарата поглощающего при сохранении его компактных размеров.
Указанный технический результат достигается тем, что аппарат поглощающий состоит из корпуса, упругого элемента, упорной плиты с болтами, подвижной относительно корпуса, и амортизатора, который состоит из цилиндра, заполненного сжимаемым жидким эластомером, и установленного в нем двустороннего штока с поршнем, внутренняя полость цилиндра с одной стороны закрыта заправочной крышкой, а с другой стороны - рабочей крышкой с манжетным уплотнением, в цилиндре установлена направляющая, в которой выполнены сквозные каналы и сквозь которую пропущена внутренняя часть штока, и отличается тем, что отношение толщины упорной плиты к длине внешней части штока составляет от 0,17 до 0,21.
Традиционное устройство аппарата класса Т2 (аппарата более низкого класса, но с компактными размерами) состоит в том, что длина внешней части двустороннего (двухчастного) штока составляет 179,8 мм (при общей длине всего штока целиком 360 мм), а толщина упорной плиты составляет 57 мм.
Для увеличения хода поглощающего аппарата на 15-20 мм (до класса Т3) традиционно увеличивают длину внешней части штока и длину цилиндра амортизатора, при этом толщину упорной плиты оставляют неизменной.
Таким образом, общие габариты всего аппарата целиком возрастают на 15-20 мм.
При этом нагрузки на упорную плиту традиционно являются незначительными, точнее, распределяются по всей ее поверхности и не приводят к ее повреждениям.
Ставя задачу создания компактного поглощающего аппарата класса Т3, заявитель пришел к решению в виде уменьшения толщины плиты при увеличении длины внешней части штока.
Таким образом, соотношение длины внешней части штока и толщины плиты значительно изменились.
В традиционном аппарате класса Т2 толщина плиты составляет 57 мм, а длина внешней части штока 180 мм; их соотношение (57 к 180) равно в десятичных дробях примерно 0,32.
В традиционном аппарате класса Т3 толщина плиты составляет 57 мм, а длина внешней части штока 196 мм; их соотношение (57 к 196) равно в десятичных дробях примерно 0,29.
В предлагаемом аппарате толщина плиты составляет 37 мм (погрешность может составлять ±1 мм), а длина внешней части штока 196 мм (погрешность может составлять ±1 мм); их оптимальное соотношение (37 к 196) равно в десятичных дробях примерно 0,19 и находится в оптимальном диапазоне от 0,17 до 0,21.
Предлагаемое решение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - аппарат поглощающий;
Фиг. 2 - амортизатор аппарата поглощающего.
Аппараты поглощающие (фиг. 1) состоят из корпуса 1, упругого элемента 2, упорной плиты 3 с болтами 4 и амортизатора 5. На каждой паре болтов 4 установлена монтажная планка 6, закрепленная типовым креплением, состоящая из шайбы 7, гайки 8, шплинта 9. Между монтажными планками 6 и приливами корпуса 1 закладываются дистанционные вкладыши 10.
Амортизатор аппаратов поглощающих (фиг. 2) состоит из цилиндра 11, заправочной крышки 12, рабочей крышки 13, двустороннего штока 14 с поршнем 15. Внутри цилиндра 11 установлена направляющая 16 со сквозными каналами 17, сквозь которую пропущена внутренняя часть штока 14.2.
Заправочная крышка 12 установлена герметично в цилиндре 11 при помощи уплотнения 18. В заправочной крышке 12 установлен заправочный клапан 19.
Рабочая крышка 13 установлена герметично в цилиндре 11 при помощи уплотнения 20. В рабочей крышке 13 для облегчения скольжения внешней части штока 14.1 установлена втулка 21. Шток 14 (внешняя его часть 14.1) уплотнен в рабочей крышке 13 манжетным уплотнением 22.
Направляющая 16 фиксируется в цилиндре 11 кольцом 23. Направляющая 16 для облегчения скольжения штока 14 (внутренней его части 14.2) имеет втулку 24.
Упорная плита 3 имеет уменьшенную толщину, а длина внешней части штока имеет соразмерное удлинение, что в совокупности приводит к соотношению данных габаритов в виде десятичной дроби (пропорции) в диапазоне от 0,17 до 0,21.
Применение
Поглощающий аппарат предназначен для установки в автосцепках грузовых вагонов и обеспечивает защиту от действия (восприятия и гашения) продольных сил, возникающих при маневровых работах и при переходных режимах движения поезда.
Для предварительного поджатия аппарата с целью облегчения монтажа при постановке на вагон, между монтажными планками 6 и приливами корпуса 1 закладываются дистанционные вкладыши 10, которые выпадают при первом сжатии аппарата в процессе маневровых работ. Для беспрепятственного выпадения вкладышей 10 аппарат должен быть правильно сориентирован при постановке на вагон в соответствии с надписями "ВВЕРХ" на упорной плите 2 и монтажной планке 6.
Суть работы поглощающего аппарата заключается в том, что при сжатии амортизатора 5 шток 14 входит в цилиндр 11 и сжимает эластомер, создавая высокое внутреннее давление.
Для увеличения хода поглощающего аппарата на 15-20 мм (до класса Т3) традиционно увеличивают длину внешней части штока и длину цилиндра амортизатора, при этом толщину упорной плиты оставляют неизменной, таким образом, общие габариты всего аппарата целиком возрастают соразмерно. Опытным путем было установлено, что при утоньшении упорной плиты с внутренней стороны (внешняя часть с углублением при этом не изменяется) плита, выполненная из того же материала, продолжает свою работу штатно, не трескается, не повреждается.
Таким образом, предлагается осуществить перераспределение размеров внутри аппарата: сделать плиту тоньше, а шток - длиннее.
В амортизаторе используется эффект динамических потерь при перетекании жидкого эластомера через малый кольцевой зазор. Величина зазора составляет десятые доли миллиметра при номинальном диаметре поршня 132…132,32 мм.
Таким образом, предлагаемые решения позволяют повысить эффективность работы аппарата поглощающего при сохранении его компактных размеров и обеспечивают достижение технического результата.