АППАРАТ ПОГЛОЩАЮЩИЙ
ABSORBER DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройствам поглощения энергии удара, устанавливаемых, в частности, на вагоны и локомотивы с целью амортизации при ударении вагонов друг о друга.
Известны различные конструкции поглощающих аппаратов (в частности, по патентам США №4556149 и №4591059). Ближайшим аналогом является поглощающий аппарат железнодорожного вагона по патенту РФ №2225306, опубликованному 10.03.2004, включающий корпус с закрытой концевой частью и противоположной открытой концевой частью, между которыми проходит ось с размещенным на ней пакетом упругих элементов (эластомерных подушек), пружинным упором, а также размещенный на оси внутри корпуса нажимной клин, опирающийся на фрикционные клинья.
Как это видно, известные поглощающие аппараты характеризуются металлическим корпусом с закрытым задним концом и открытым противоположным концом, у открытого конца находится фрикционный узел, состоящий из нескольких фрикционных элементов (клиньев или, говоря по-другому, башмаков) и нажимного конуса, который воспринимает внешнее усилие и давит на указанные клинья, заставляя их перемещаться внутри корпуса. Клинья, в свою очередь, при перемещении вглубь корпуса давят на нажимную пластину, которая давит на находящиеся внутри корпуса упругие элементы (подушки). Устойчивое состояние всех вышеуказанных элементов и их закрепление на оси обеспечивает направляющий стержень, прикрепленный с внутренней стороны корпуса к закрытому его концу.
Во время работы поглощающего аппарата и для поглощения удара или тяговых усилий металлические компоненты фрикционного узла работают при значительных усилиях. В результате со временем, после многократных усилий, находящиеся внутри корпуса упругие элементы могут терять свою форму, нажимная пластина может отклоняться от своего положения, вся конструкция расшатывается и теряет стабильность. В этом состоит недостаток ближайших аналогов. Таким образом, существует потребность в обеспечении более упругого и плавного воздействия нажимной пластины на основные упругие элементы, что и является задачей настоящего изобретения.
Технический результат, достижение которого обеспечивает предлагаемая по настоящей заявке конструкция, состоит в повышении энергоемкости поглощающего аппарата и, соответственно, в усилении амортизации при ударении вагонов друг о друга, а также в постоянстве эксплуатационных характеристик, увеличении износостойкости и срока службы, уменьшении риска поломки.
Заявленный технический результат достигается за счет следующей конструкции поглощающего аппарата.
Поглощающий аппарат имеет полый металлический корпус с закрытой концевой частью и открытой противоположной частью, через которые проходит главная ось. На оси расположен направляющий стержень, закрепленный одним своим концом к центру задней стенки концевой части корпуса с внутренней его стороны.
Большая часть корпуса поглощающего аппарата со стороны закрытой концевой части выполняется расширенной по диаметру и содержит в боковой стенке с одной стороны - загрузочное отверстие для размещения внутри соответствующих деталей, а с противоположной стороны - технологическое отверстие для манипуляция во время размещения.
При этом корпус внутри сужается по направлению к открытой концевой части (т.е. внутреннее пространство у закрытой части является более широким) с образованием внутри корпуса в месте сужения углового искривления стенки.
В открытой части корпуса расположен воспринимающий усилие нажимной клин (или, как его иногда называют, нажимной конус) и удлиненные подвижные фрикционные элементы (их можно также именовать фрикционными клиньями или башмаками). Они расположены на равном расстоянии относительно продольной оси. Каждый из них имеет аксиально-расположенные концы, а также внутреннюю (т.е. обращенную к оси) наклонную поверхность и внешнюю поверхность, которая соприкасается с внутренней стенкой корпуса.
Следует отметить, что нажимной клин выполняется с возможностью не только продольного, но и осевого перемещения, что необходимо для помещения и фиксации нижней части данного клина внутри корпуса поглощающего аппарата. Для удержания нажимного клина и фрикционных элементов в открытой части корпуса внутренняя (то есть находящаяся внутри корпуса) концевая часть нажимного клина выполняется с рядом расположенных по окружности и направленных наружу (т.е. к стенке корпуса) фланцев, как это описано в описании к патенту на ближайший аналог. А открытая часть корпуса аппарата выполнена с соответствующим числом расположенных с промежутками между собой и направленных вовнутрь выступов. При сборке поглощающего аппарата фланцы нажимного клина входят в зацепление с выступами корпуса, располагаясь сзади или с внутренней стороны от них, поэтому нажимной клин и фрикционные элементы надежно удерживаются в собранном взаимном положении в корпусе поглощающего аппарата, благодаря отчасти также и силам предварительного нагружения пакета упругих элементов, описанных ниже.
Нажимной клин плотно контактирует с внутренней наклонной подвижной поверхностью каждого фрикционного элемента, образуя с ней пару трения, и во время работы поглощающего аппарата приводит фрикционные элементы в движение аксиально и радиально наружу под действием аксиального движения нажимного конуса внутрь корпуса. В этой связи для обеспечения износостойкости эту часть аппарата в области указанных пар трения обеспечивают дополнительной смазкой путем установления на нажимном клине и/или на фрикционных клиньях смазывающих элементов (вставок) с так называемой твердой смазкой.
Далее внутри корпуса на оси размещены шайба, на которую во время работы поглощающего аппарата упираются и давят вышеуказанные фрикционные элементы, затем нажимная пластина и большие упругие элементы (например, пакет эластомерных подушек), количество и степень упругости которых достаточны для восприятия усилий, возникающих при обычном ударении вагонов друг о друга.
Нажимная пластина под действием больших упругих элементов, которые отталкивают ее по направлению к открытой концевой части корпуса аппарата, упирается своими внешними краями в вышеуказанное угловое искривление стенки внутри корпуса, которое препятствует ее дальнейшему перемещению по этому направлению.
Поглощающий аппарат отличается тем, что внутри корпуса на оси в специальном углублении нажимной пластины, которое имеется в ней со стороны шайбы, размещен малый упругий элемент. Он контактирует с шайбой, принимает от нее давление во время работы поглощающего аппарата и передает его нажимной пластине. То есть он тоже принимает на себя силы, возникающие при ударе, а главное, участвует в распределении этих усилий, обеспечивая при этом плавность и стабильность работы аппарата.
То, что данный элемент расположен в углублении нажимной пластины, исключает соприкосновение его боковых краев со стенками корпуса аппарата, при трении о которые он мог бы повредиться. Это особенно важно в связи с тем, что при давлении малый упругий элемент сжимается и стремится к увеличению своей площади по горизонтальному сечению. При предложенном конструктивном решении даже в этот момент его внешние стенки упираются в стенки углубления нажимной пластины.
Этот малый упругий элемент можно и желательно выполнять в дискообразной форме с усечением (хотя бы частичным) по внешнему краю. Это необходимо для лучшего распространения малого упругого элемента по углублению нажимной пластины, где он находится, в тот момент, когда под действием возникающей извне нагрузки он и большие упругие элементы сжимаются. А кроме того, поскольку углубление нажимной пластины по форме совпадает с формой горизонтального сечения малого упругого элемента, то частичное усечение препятствует его шатанию, перемещению вокруг своей оси или иному изменению положения.
Направляющий стержень, прикрепленный к закрытой концевой части корпуса поглощающего аппарата, проходит через канал, образуемый отверстиями, сделанными по оси в больших упругих элементах, в нажимной пластине, в малом упругом элементе, в шайбе, в нажимном конусе. При этом нажимная пластина имеет со стороны открытого конца корпуса аппарата втулку центрального отверстия, то есть отверстие со стороны открытого конца корпуса обрамлено стенками. Эти стенки отделяют малый упругий элемент от направляющего стержня, который проходит через это отверстие.
Такое конструктивное решение имеет своей целью исключить контакт находящегося в углублении этой пластины малого упругого элемента с направляющим стержнем, поскольку в процессе перемещения по оси нажимной пластины и вместе с ней находящегося на ней малого упругого элемента последний может повреждаться от трения с направляющим стержнем.
Также эти стенки, как и края углубления нажимной пластины, препятствуют излишней деформации малого упругого элемента в момент давления, ограничивая максимальную величину его сжатия.
Наконец, эти стенки служат упором для шайбы во время сжатия малого упругого элемента.
Все это обеспечивает равномерное и равновесное распределение нагрузки, повышение упругости и повышение износостойкости.
Корпус поглощающего аппарата, нажимной клин, фрикционные элементы, шайба, нажимная пластина и направляющий стержень выполняются из прочных металлов, а большие упругие элементы и малый упругий элемент - из синтетических материалов (таких, как полимерные материалы, и других).
Изобретение иллюстрируется чертежом (фиг. 1), где поглощающий аппарат изображен в горизонтальном положении в разрезе по уровню горизонтального сечения А-А, показанному на фиг. 2, на которой представлена общая схема поглощающего аппарата сбоку. На фиг. 3 представлена схема поглощающего аппарата сверху. На фиг. 4 изображен нажимной клин. На фиг. 5 представлена нажимная пластина. На фиг. 6 - малый упругий элемент (общий вид). На фиг. 7 - схема малого упругого элемента (вид сверху).
С помощью идентификации нижеуказанных конструктивных элементов на прилагаемых изображениях сущность, изготовление и применение изобретения могут быть пояснены следующим образом.
Нажимной клин 1 с фланцами 2, расположенными на концевой его части внутри корпуса поглощающего аппарата, располагается в открытой части корпуса 3 этого аппарата, который внутри имеет угловое искривление 11. Во время работы поглощающего аппарата воспринимающий внешнюю силу нажимной клин 1 давит на фрикционные элементы 4, с внутренней поверхностью которых он плотно контактирует, и тем самым приводит их в движение по направлению вглубь корпуса. Они оказывают давление на находящуюся внутри корпуса шайбу 5, а та в свою очередь - на малый упругий элемент 6, на нажимную пластину 7 и через это - на большие упругие элементы 8, которые за счет своей упругости стремятся возвратить систему в равновесное положение и отталкивают вышеуказанные элементы. При этом края нажимной пластины 7 упираются в угловое искривление 11 внутренней стенки корпуса, которое препятствует дальнейшему перемещению нажимной пластины к открытому концу.
Малый дискообразный частично усеченный по внешнему краю упругий элемент 6 располагается на оси в специальном углублении 9 нажимной пластины 7. Направляющий стержень 10 проходит через канал, образуемый осевыми отверстиями в больших упругих элементах 8, в нажимной пластине 7, в малом упругом элементе 6, в нажимном клине 1. При этом нажимная пластина имеет со стороны открытого конца корпуса втулку 12 центрального осевого отверстия, исключающую контакт малого упругого элемента с направляющим стержнем.