ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к фрикционным поглощающим аппаратам автосцепных устройств грузовых вагонов.
Известны фрикционные поглощающие аппараты, в которых функцию возвратно-подпорного устройства выполняют пружины (Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г., Амортизаторы удара подвижного состава. М., Машиностроение, 1986 г., стр.53, рис.27), а также устройства в виде пакета упругих элементов из полимеров (патенты RU 2 145 558 C1, B61G 9/06, 20.02.2000; RU 2 173 273 C2, B61G 9/06, F16F 1/40, F16F 3/00, 10.09.2001; RU 2 128 301 C1, F16F 7/08, B61G 9/02, 27.07.1999; RU 61 669 U1, B61G 9/08, 10.03.2007; RU 2 380 257 C2, B1G 9/18, 20.05.2009; RU 2 283 791 C1, B61G 9/10, B61G 9/18, 27.01.2010, US 6478173 B2, B61G 9/18, 12.11.2002). Механические свойства пружинных сталей в сочетании с трибологическими характеристиками металлокерамических материалов с коэффициентом трения движения по стали не более 0,35, применяемых в настоящее время в фрикционных поглощающих аппаратах, позволили получить силовые характеристики аппаратов на уровнях, соответствующих по показателям энергоемкости классу ТО. Применение упругих элементов из полимеров позволило повысить силовые характеристики возвратно-подпорного устройства и, тем самым, - поглощающих аппаратов в целом, а с дополнительным введением регулировочных прокладок по патенту RU 2380257 C2, B61G 9/18, 27.01.2010, - стабилизировать значения показателей энергоемкости на уровне, соответствующем классу Т1 при температурах эксплуатации от -20° до +30°. Однако, высокая зависимость упругих свойств полимерных материалов, применяемых для изготовления упругих элементов от температуры окружающей среды, не позволяет достичь удовлетворительных показателей энергоемкости при низких и высоких температурных условиях эксплуатации грузовых вагонов, что является основным недостатком таких поглощающих аппаратов.
За прототип принят пружинно-фрикционный поглощающий аппарат АПМ-110-К-23 по проекту 2394.00.000 производства ЗАО «АзовЭлектроСталь», содержащий стальной корпус в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам стальные нажимной клин, два фрикционных клина с опорной плитой, по две фрикционные неподвижные, с накладками из металлокерамики К-23, и подвижные пластины, а также возвратно-подпорное устройство в виде двух параллельных (наружной и внутренней) цилиндрических винтовых пружин сжатия суммарной жесткостью более 1250 кН/м, расположенных совместно с опорной плитой и фрикционными клиньями между днищем корпуса и нажимным клином и стянутых по продольной оси болтом, заведенным через имеющиеся в днище корпуса, опорной плите и нажимном клине центральные отверстия.
Недостатком данного технического решения является то, что имеющееся неудовлетворительное сочетание значений коэффициента трения движения примененной в качестве материала накладок неподвижных пластин металлокерамики К-23 по стали и суммарной жесткости двух пружин возвратно-подпорного устройства не позволяет повысить силовые характеристики поглощающего аппарата до уровня, соответствующего по показателям энергоемкости более высокому классу чем Т0.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение значений показателей энергоемкости поглощающего аппарата до уровня, соответствующего классам Т1-Т2.
Указанный технический результат достигается тем, что в поглощающем аппарате, содержащем стальной корпус в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам стальные нажимной клин, два фрикционных клина с опорной плитой, по две фрикционные неподвижные, с металлокерамическими накладками, и подвижные пластины, а также пружинное возвратно-подпорное устройство, расположенное совместно с опорной плитой и фрикционными клиньями между днищем корпуса и нажимным клином и стянутое болтом через имеющиеся у них центральные отверстия, для металлокерамических накладок применен материал с коэффициентом трения по стали не менее 0,4, а пружинное возвратно-подпорное устройство представляет собой одну или две параллельные (наружную и внутреннюю) цилиндрические винтовые пружины сжатия жесткостью не более 920 кН/м и предварительным поджатием не менее 15% от полного рабочего хода.
Возвратно-подпорное устройство дополнено расположенной по оси болта внутренней цилиндрической пружиной сжатия жесткостью 2000…2500 кН/м, включаемой в работу перед закрытием аппарата при ходе 0,85…0,95 от полного рабочего.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить наличие отличительных от прототипа признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен поглощающий аппарат в продольном разрезе.
д
д
в
n
Поглощающий аппарат содержит стальные корпус 1 в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам нажимной клин 2, контактирующий с фрикционными клиньями 3, опирающимися на опорную плиту 4. Своими боковыми поверхностями А клинья 3 контактируют с фрикционными металлокерамическими накладками 5 неподвижных пластин 6, которые опираются на уступы Б в стенках корпуса 1 и снабжены выступами 7, заведенными в окна В стенок корпуса 1 с целью ограничения перемещений пластин 6 из корпуса. Между наружными поверхностями металлокерамических накладок 5 и внутренними стенками корпуса 1 установлены подвижные стальные фрикционные пластины 8. Между днищем корпуса 1 и опорной плитой 4 размещено возвратно-подпорное устройство, которое в общем случае содержит четыре соосные цилиндрические винтовые пружины сжатия: две основные параллельные (наружную - 9 и внутреннюю - 10), дополнительную - 11 и вспомогательную - 12, и совместно с опорной плитой - 4, нажимным клином 2 и фрикционными клиньями 3 стянуто по продольной оси болтом 13, заведенным через центральные отверстия в бобышке 14 днища корпуса 1, опорной плите 4 и нажимном клине 2. Дополнительная пружина 11 жесткостью 2000…2500 кН/м, относительно малой длины l, совместно с опорной шайбой 15, дистанционной втулкой 16 ступенчатого сечения и вспомогательной пружиной 12 малой жесткости расположены непосредственно на стяжном болте 13 между бобышкой 14 днища корпуса и опорной плитой 4, при этом значения длин дополнительной пружины 11 - l и дистанционной втулки 16 - l приняты из условия, что при достижении аппаратом хода 0,85…0,95 от полного рабочего x вспомогательная пружина 12 утопает в дистанционной втулке 16, которая в этот момент вступает в контакт с опорной пластиной 4 и включает в работу дополнительную пружину 11.
1
n
В случае применения в возвратно-подпорном устройстве одной основной пружины 9 жесткостью 880…900 кН/м, длиной в поджатом состоянии l=350…360 мм и предварительным поджатием 20…25 мм силовая характеристика фрикционного аппарата с коэффициентом трения движения в фрикционных парах металлокерамика - сталь от 0,42 до 0,48, полным рабочим ходом x=120 мм, углом α=47° между поверхностью контакта нажимного клина 2 с фрикционным клином 3 и поперечной плоскостью Г, как без дополнительной пружины 11, так и с ней согласно выполненным расчетам по значениям показателей энергоемкости соответствует классу Т1. Применение в возвратно-подпорном устройстве дополнительной пружины 11 позволяет получить еще более высокое значение максимальной энергоемкости.
Проводимые в настоящее время предварительные испытания опытных образцов фрикционного аппарата предлагаемой конструкции с одной основной пружиной 9 в возвратно-подпорном устройстве подтверждают стабильность работы указанных аппаратов и соответствие их по показателям энергоемкости требованиям, предъявляемым к аппаратам класса Т1.
1
В случае применения в возвратно-подпорном устройстве двух основных пружин (наружной 9 и внутренней 10) суммарной жесткостью 600…630 кН/м, длиной в поджатом состоянии l=350…360 мм и предварительным поджатием 70…100 мм силовая характеристика фрикционного аппарата с теми же значениями других исходных характеристик, без дополнительной пружины 14, согласно выполненным расчетам по значениям номинальной энергоемкости соответствует классу Т2, а максимальной - приближается к классу Т2. Применение в возвратно-подпорном устройстве дополнительной пружины 11 позволяет достичь полного соответствия аппарата классу Т2 по значениям, как номинальной, так и максимальной энергоемкостей.
Использование поглощающих аппаратов предлагаемых конструкций в автосцепных устройствах грузовых вагонов позволит уменьшить ударные воздействия на вагоны и повысить их эксплуатационную надежность.