УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ЭНЕРГИИ ОТ СТОЛКНОВЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ
DEVICE FOR DISSIPATING ENERGY FROM COLLISIONS OF RAILWAY CARS

В настоящем изобретении представлено устройство для рассеивания энергии от столкновения железнодорожных вагонов, в частности к железнодорожным центральным автосцепкам.
Устройство для рассеивания энергии от столкновения описано в патенте PL202114, причем указанное устройство содержит односегментный стержень, выполненный с возможностью срезания посредством окружающих режущих инструментов, равномерно размещенных в гильзе корпуса. Для обеспечения точного направления режущих инструментов лезвия указанных инструментов размещены в направляющих, образованных на наружной поверхности стержня.
Также в документе WO2016088012A1 раскрыто устройство для рассеивания энергии удара железнодорожных вагонов, содержащее односегментный стержень с наклонной направляющей частью, проходящей в часть, выполненную с возможностью срезания. Этот стержень перемещается посредством вращения через гнездо во внутренней части опоры, оснащенной режущими инструментами.
Также в документе EP2977289A1 описано устройство для рассеивания энергии, содержащее двухсегментный стержень, установленный в отверстии кожуха, оснащенного режущими инструментами. Двухсегментный стержень содержит две цилиндрические части, при этом первый цилиндрический сегмент соединен со вторым цилиндрическим сегментов посредством шарнира.
Цель настоящего изобретения заключается в создании устройства для рассеивания энергии от столкновения, которое будет эффективно работать при угловых отклонениях между сцепленными железнодорожными вагонами и в условиях ударов большей силы.
Устройство согласно настоящему изобретению имеет стержень, установленный на шарнирной опоре, при этом указанный стержень выполнен с возможностью срезания посредством режущего инструмента. Решение характеризуется тем, что шарнирная опора содержит корпус с внутренней сферической поверхностью, в котором наружная сферическая поверхность внутреннего кольца установлена с возможностью перемещения, при этом внутреннее опорное кольцо шарнирной опоры имеет по меньшей мере один срезающий нож, предназначенный для срезания наружного слоя стержня.
Предпочтительно внутреннее кольцо шарнирной опоры соединено со стержнем посредством разрушаемого элемента в виде крепежного кольца.
Предпочтительно срезающий нож выполнен в форме кольца с кольцеобразной режущей частью.
Предпочтительно срезающий нож образует часть внутреннего кольца шарнирной опоры.
Предпочтительно срезающий нож выполнен в форме кольцеобразной вставки, установленной во фронтальной выточке внутреннего кольца шарнирной опоры.
Предпочтительно стабилизирующая гильза размещена внутри внутреннего кольца шарнирной опоры между режущей частью срезающего ножа и зажимным кольцом.
Предпочтительно корпус шарнирной опоры выполнен в виде двух взаимосоединенных пластин, при этом в каждой из этих пластин образована часть внутренней сферической поверхности.
Предпочтительно корпус шарнирной опоры выполнен из двух пластин, взаимосоединенных фронтально.
Предпочтительно корпус шарнирной опоры выполнен из двух пластин, взаимосоединенных перпендикулярно оси стержня, при этом плоскость раздела этих пластин находится на оси стержня.
Предпочтительно шарнирная опора имеет гофрированное коническое покрытие, с одной стороны прикрепленное к фронтальной поверхности корпуса, а с другой стороны закрепленное на периферии стержня.
Предпочтительно шарнирная опора имеет защитную крышку, прикрепленную к наружной фронтальной поверхности корпуса.
Предпочтительно стержень выполнен в форме односегментной гильзы.
Предпочтительно стержень имеет продольные желобки на своей наружной цилиндрической поверхности.
Предпочтительно стержень имеет конец в виде фронтального наружного кольца, а в своем внутреннем пространстве содержит стопорное кольцо, установленное на расстоянии от фронтальной поверхности.
Предпочтительно корпус шарнирной опоры имеет сквозные отверстия для его соединения с буферным брусом железнодорожного транспортного средства.
Использование шарнирной опоры, в которой внутреннее кольцо шарнирно состыковано с наружным корпусом, установленным на нем, и стык этого внутреннего кольца со срезающим ножом, предусмотренным для срезания наружного слоя стержня, обеспечивает равномерное направление режущего инструмента, расположенного параллельно оси стержня. Такая конструкция шарнирной опоры также обеспечивает даже срезание поверхностного слоя стержня в случае начальных угловых отклонений между железнодорожными вагонами, ударяющимися друг о друга. Силы, вызванные прижатием железнодорожных вагонов друг к другу и действующие на стыке в таком положении, приводят к немедленному процессу срезания и, следовательно, способствуют немедленному рассеиванию начальной энергии от столкновения. В результате уменьшаются силы, которые могут вызвать дальнейшее отклонение, и, таким образом, можно предотвратить сход с рельсов соединенных таким образом железнодорожных вагонов.
Объект настоящего изобретения представлен в качестве примера на графических материалах, где:
на фиг. 1 показан поперечный разрез по оси фрагмента устройства согласно настоящему изобретению, которое рассеивает энергию от удара железнодорожных вагонов, сталкивающихся друг с другом, в состоянии покоя до столкновения;
на фиг. 2 показан поперечный разрез по оси фрагмента устройства согласно настоящему изобретению до столкновения с видимым угловым смещением внутреннего кольца относительно наружного корпуса;
на фиг. 3 показан аксонометрический вид фрагмента устройства по фиг. 2;
на фиг. 4 показан поперечный разрез по оси всего устройства согласно настоящему изобретению с видимым угловым смещением внутреннего кольца относительно наружного корпуса;
на фиг. 5 показан фрагмент устройства согласно настоящему изобретению с наружным корпусом, образованным из двух планок, взаимосвязанных в направлении, перпендикулярном оси стержня;
на фиг. 6 показан аксонометрический вид фрагмента устройства по фиг. 5;
на фиг. 7 показан аксонометрический вид всего устройства по фиг. 5;
на фиг. 8 показан аксонометрический вид всего устройства по фиг. 2 во время этапа рассеивания энергии от столкновения посредством процесса срезания стержня; и
на фиг. 9 показано устройство, которое рассеивает энергию от удара, соединенное с головкой межвагонного соединения во время этапа рассеивания энергии за счет срезания стержня.
Как показано в одном варианте осуществления на фиг. 1, устройство для рассеивания энергии железнодорожных вагонов оснащено шарнирной опорой 1, образованной посредством внутреннего кольца 2, размещенного в наружном корпусе 3. Наружная сферическая поверхность 4 внутреннего кольца 2 зацеплена с возможностью перемещения с внутренней сферической поверхностью 5 корпуса 3, что означает, что сферические поверхности 4 и 5 могут выполнять поворотные движения относительно друг друга по трем осям. Во фронтальной части внутреннего кольца 2, в выточке 6, установлено разрушаемое кольцо 7, соединяющее внутреннее кольцо 2 со стержнем 8 посредством сварного шва 9. Стержень 8 выполнен в виде односегментной стальной гильзы, лицевой слой которой выполнен с возможностью срезания.
Крепежное кольцо 7, соединенное посредством сварки, имеет определенную прочность на разрыв. Правильный выбор толщины и длины сварного шва 9 обеспечивает возможность определения предельной силы, при которой крепежное кольцо 7 отделяется от стержня 8, и, следовательно, обеспечивает возможность определения предельной энергии между сталкивающимися железнодорожными вагонами, при которой начинается этап поглощения кинетической энергии за счет механической обработки. Для этого внутреннее кольцо 2 имеет срезающий нож 10 определенной формы с кольцеобразной режущей частью на своем фронтальном конце. Режущая часть срезающего ножа 10 имеет меньший диаметр, чем наружный диаметр стержня 8, на котором необходимо выполнить срезание.
Во внутреннем кольце 2 установлена пластиковая стабилизирующая гильза 11 между кольцеобразной режущей частью срезающего ножа 10 и крепежным кольцом 7.
Для упрощения сборки шарнирной опоры 1 корпус 3 выполнен из двух пластин 12 и 13, взаимосвязанных посредством крепежных средств, не показанных на фиг. 1, при этом каждая из стыкующихся пластин имеет часть, имеющую определенную форму, внутренней сферической поверхности 5. В предпочтительном варианте осуществления пластины 12 и 13 состыкованы фронтально.
Шарнирная опора 1 имеет гофрированное коническое покрытие 14, заполненное смазочным материалом. Гофрированная коническая оболочка 14 зафиксирована на одной стороне на периферии стержня 8 и прикреплена к другой стороне на внутреннюю фронтальную поверхность корпуса 3. Защитная крышка 15 прикреплена к наружной фронтальной поверхности корпуса 3. Гофрированное коническое покрытие 14 и защитная крышка 15 обеспечивают герметичность шарнирной опоры и, таким образом, стабильность устройства.
Как показано в предпочтительном примере на фиг. 2, за счет использования шарнирного соединения наружного корпуса 3 с внутренним кольцом 2, вставленным непосредственно в него, можно добиться углового смещения указанных элементов относительно друг друга. Угол отклонения корпуса 3 относительно внутреннего кольца 2 отмечен на фигуре символом α. Как показано на фиг. 2, несмотря на перемещение корпуса под углом 6° внутреннее кольцо 2 остается на оси стержня 8. Это положение внутреннего кольца 2 относительно стержня 8 предусмотрено в решении согласно настоящему изобретению, также после столкновения на этапе поглощения энергии за счет срезания стержня 8. В решении, показанном на фиг. 2, внутреннее кольцо 2 имеет срезающий нож 10a в форме кольца, размещенный в выточке 16. Стержень 8 имеет продольные желобки 17, образованные в его режущей части. При такой конструкции стержня 8 только продольные выступы 18 по существу предназначены для срезания.
Такая структура стержня 8 упрощает процесс срезания посредством срезающего ножа 10, 10a с кольцеобразной режущей частью. В этом случае по существу срезаются только продольные выступы 18, и части режущего лезвия ножа 10 и 10a скользят по поверхности нижних частей продольных желобков 17. В дополнение, эта конструкция обеспечивает лучшее удаление стружки в процессе срезания и, таким образом, дополнительно улучшает направление по оси внутреннего кольца 2 относительно стержня 8.
Стержень 8 оснащен периферийными гребнями 19, имеющими определенную форму, которые соприкасаются с лезвием ножа 10a, при этом их прочность на сдвиг определяет лимит силы давления железнодорожных вагонов друг на друга, при котором начинается поглощение энергии посредством срезания. Размер периферийных гребней 19 может быть выбран произвольно в зависимости от массы соединенных железнодорожных вагонов.
Как показано на фиг. 3, пластины 12 и 13, образующие корпус 3, соединены друг с другом посредством винтов 20. Корпус 3 также имеет четыре сквозных отверстия 21 для присоединения к буферному брусу железнодорожного транспортного средства, однако они не показаны на фигурах.
На фиг. 4 показано то же устройство, что и на фиг. 2 и фиг. 3, в котором пластины 12 и 13 взаимосоединены фронтально посредством винтов 20. На показанной фигуре угол α отклонения наружного корпуса составляет 15°. При этом ограниченном отклонении срезающий нож 10a, закрепленный на внутреннем кольце 2 шарнирной опоры 1, может равномерно механически обрабатывать поверхностный слой стержня 8. В концевой части стержня 8 образовано фронтальное наружное кольцо 22, которое выполняет функцию зацепляющего элемента. В дополнение, стопорное кольцо 24, предназначенное для вхождения в контакт с другими дополнительными механизмами рассеивания энергии, образовано во внутреннем пространстве стержня 8 на расстоянии от его фронтальной поверхности 23.
На фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7 показан альтернативный вариант осуществления устройства для рассеивания энергии железнодорожных вагонов, в котором две пластины 12a и 13a, образующие корпус 3 и имеющие внутреннюю сферическую поверхность 5, предназначены для зацепления с возможностью скольжения с наружной сферической поверхностью 4, при этом они соединены друг с другом в направлении, перпендикулярном оси стержня 8 в его нейтральном положении. Эти пластины прижимаются друг к другу посредством винтовых крепежных деталей 25. Плоскость раздела пластин 12a и 13a, находящихся под нулевым углом α, находится на оси стержня 8.
После превышения максимальной силы давления железнодорожных вагонов, соединенных друг с другом, обрабатывается поверхностный слой стержня 8. В таком случае, как показано на фиг. 8, корпус 3 шарнирной опоры 1 перемещается вдоль оси стержня 8, и нож 10a срезает продольные выступы 18 по всей их длине, за счет чего образуется стружка 26.
На фиг. 9 показано устройство для рассеивания энергии на этапе поглощения энергии от столкновения. Головка 27 межвагонного соединения соединяется с обработанным стержнем 8 посредством известного упругого механизма 28 рассеивания энергии. Такое сочетание обеспечивает мягкую амортизацию переменных сил натяжения и сжатия, возникающих во время нормальной работы сцепки железнодорожных вагонов.
Список ссылочных позиций:
1 - шарнирная опора;
2 - внутреннее кольцо;
3 - корпус;
4 - наружная сферическая поверхность;
5 - внутренняя сферическая поверхность;
6 - выточка;
7 - крепежное кольцо;
8 - стержень;
9 - сварка;
10 - срезающий нож, имеющий форму части внутреннего кольца;
10a - срезающий нож в форме кольцеобразной вставки, установленной во фронтальной выточке внутреннего кольца;
11 - стабилизирующая гильза;
12, 13; 12a, 13a - пластины корпуса;
14 - гофрированное коническое защитное покрытие;
15 - защитная крышка;
α - угол отклонения корпуса относительно внутреннего кольца;
16 - выточка;
17 - продольные желобки;
18 - продольные выступы;
19 - периферийные гребни;
20 - винты;
21 - сквозные отверстия;
22 - фронтальное наружное кольцо;
23 - фронтальная поверхность;
24 - стопорное кольцо;
25 - винтовые крепежные детали;
26 - стружка;
27 - головка межвагонного соединения;
28 - упругий механизм рассеивания энергии.