УСТРОЙСТВО СЦЕПКИ
COUPLING DEVICE

Изобретение относится к устройству сцепки для крепления упряжной тяги к кузову вагона и содержит ударно-тяговый прибор, расположенный на конце упряжной тяги со стороны корпуса вагона для передачи опорной плите, соединенной с кузовом вагона, растягивающего и ударного усилий, воздействующих на упряжную тягу, причем ударно-тяговый прибор снабжен базовой деталью, соединенной с концом упряжной тяги со стороны корпуса вагона и продолжающей упряжную тягу в ее продольном направлении, упомянутая базовая деталь проходит через входное отверстие в опорной плите и снабжена передним пружинным диском со стороны упряжной тяги и задним пружинным диском со стороны корпуса вагона, при этом ударно-тяговый прибор дополнительно содержит, по меньшей мере, один передний пружинный элемент из упругого материала между передним пружинным диском и опорной плитой в направлении вдоль упряжной тяги, а также, по меньшей мере, один задний пружинный элемент из упругого материала между опорной плитой и задним пружинным диском в направлении вдоль упряжной тяги для поглощения передаваемых тягового и ударного усилий.
В публикации DE 20009859 U1 описано устройство сцепки для соединения упряжной тяги с корпусом вагона, известное в уровне техники, включая ударно-тяговый прибор (упругие элементы), расположенный на конце упряжной тяги со стороны корпуса вагона для передачи растягивающего и ударного усилий, воздействующих на упряжную тягу. Дополнительно предлагается базовая деталь, продолжающая упряжную тягу в ее продольном направлении и проходящая через входное отверстие в опорной плите и снабженная передним пружинным диском со стороны упряжной тяги и задним пружинным диском со стороны кузова вагона. Дополнительно предложен передний пружинный элемент, расположенный между передним пружинным диском и опорной плитой в направлении вдоль упряжной тяги, а также задний пружинный элемент, расположенный между опорной плитой и задним пружинным диском в направлении вдоль упряжной тяги, для поглощения передаваемых тягового и ударного усилий.
В публикации ЕР 1342637 А1 раскрыто устройство сцепки, аналогичное устройству, известному в уровне техники, в соответствии с публикацией DE 20009859 U1, с точки зрения функций и конструкции, несмотря на то, что целью ЕР 1342637 А1 является создание надежного устройства сцепки легкой конструкции, выполненного с возможностью передачи сжимающего усилия, возникающего при маневровых работах. В этой конструкции предлагаются специальные промежуточные плиты на конце между передним пружинным элементом и опорной плитой, причем форма пластин такова, что они могут выполнять функции опоры в вертикальном и горизонтальном направлении на входное отверстие, выполненное в опорной плите.
Подобное устройство сцепки известно, например, в железнодорожной технике, где оно применяется в соединениях и креплениях для соединения корпусов вагонов или целых поездов посредством автосцепки или жесткой сцепки.
В качестве иллюстрации базовой конструкции устройства сцепки этого типа приведена фиг.1а, на которой изображено устройство сцепки, известное в предшествующем уровне техники. На фиг.1b показано устройство сцепки, изображенное на фиг.1а, в сжатом состоянии, т.е. в состоянии, при котором сжимающие усилия воздействуют на упряжную тягу и поглощаются ударно-тяговым прибором, интегрированным в устройство сцепки, а затем передаются корпусу соответствующего вагона.
Ударно-тяговый прибор 100, интегрируемый в устройство сцепки, показанное на фиг.1а, имеет, по меньшей мере, три резиновых кольцевых пружины, выполняющих функцию пружинных элементов 116 и 117. Два из трех пружинных элементов 116 расположены между передним пружинным диском 114 на стороне упряжной тяги и опорной плитой 111, крепящейся к корпусу вагона (подробно не показано на чертеже). Другой эластомерный пружинный элемент 117 расположен между опорной плитой 111 и задним пружинным диском 115 со стороны корпуса вагона. В несжатом состоянии устройства сцепки, показанного на фиг.1а, два передних пружинных элемента 116 предварительно напряжены между передним пружинным диском 114 и опорной плитой 111, а задний пружинный элемент 117 предварительно напряжен между опорной плитой 111 и задним пружинным диском 115. Ударно-тяговый прибор 100, интегрируемый в устройство сцепки, показанное на фиг.1а и известное в уровне техники, в частности, имеет базовую деталь 12, которая соединена с концом упряжной тяги 2, расположенным у корпуса вагона, и которая продолжает упряжную тягу 2 в продольном направлении, причем упомянутая базовая деталь проходит через входное отверстие в опорной плите 111, a отдельные пружинные элементы 116 и 117 надеваются на базовую деталь 112 и фиксируются стопорной гайкой 118 с помощью переднего и заднего пружинных дисков 114, 115.
На фиг.1b показано устройство сцепки, известное в уровне техники и изображенное на фиг.1а, в сжатом состоянии, при котором сжимающие усилия воздействуют на упряжную тягу 2 и, следовательно, на базовую деталь 112 ударно-тягового прибора 100, которая соединена с концом упряжной тяги 2, расположенным у корпуса вагона, и которая продолжает упряжную тягу 2 в продольном направлении. Это сжатие заставляет упряжную тягу 2 или базовую деталь 112 смещаться в направлении корпуса вагона вместе с передним пружинным диском 114 на стороне упряжной тяги, уменьшая, таким образом, расстояние между передним пружинным диском 114 и опорной плитой 111, соединенной с корпусом вагона, по сравнению с расстоянием в несжатом состоянии, проиллюстрированном на фиг.1а. Два эластомерных пружинных элемента 116, расположенные между передним пружинным диском 114 и опорной плитой 111 сжимаются в результате воздействия сжимающих усилий, направляемых с поглощением через сжатые пружинные элементы 116 на опорную плиту 111 корпуса вагона. Из фиг.1b очевидно, что в сжатом состоянии расстояние между торцевой поверхностью опорной плиты 111 на стороне у корпуса вагона и задним пружинным диском 115, плотно навинченным на базовую деталь 112 ударно-тягового прибора 100, увеличивается по сравнению с этим расстоянием в несжатом состоянии, проиллюстрированном на фиг.1а, на котором показано, что задний пружинный элемент 117, расположенный между опорной плитой 111 и задним пружинным диском 115, приведен в несжатое состояние.
Полые пружины из эластомерного материала в основном применяются в качестве пружинных элементов в устройстве сцепки ударно-тягового прибора 100, известного в предшествующем уровне техники и проиллюстрированного на фиг.1а и 1b, причем такие пружины обычно имеют круглую форму поперечного сечения благодаря своей конструкции. Таким образом, пружинные элементы 116, 117 ударно-тягового прибора 100 реализуют функцию поглощения растягивающих и сжимающих усилий при их передаче от упряжной тяги 2 к корпусу каждого вагона. Другая функция заключается в рассеивании некоторой части энергии, выработанной при передаче усилия, в пружинных элементах 116, 117.
В традиционном решении, изображенном на фиг.1а и 1b, базовая деталь 112 ударно-тягового прибора 100 направляется через входное отверстие в опорной плите 111, соединенной с корпусом вагона с помощью сферической гильзы 119. Обеспечена, по меньшей мере, частичная поддержка базовой детали 112 ударно-тягового прибора 100 и, соответственно, упряжной тяги 2, соединенной с базовой деталью 112, во входном отверстии опорной плиты 111 с помощью сферической гильзы 119.
В устройстве сцепки, известном в уровне техники и изображенном на фиг.1а и 1b, упряжная тяга 2 или базовая деталь 112 ударно-тягового прибора 100, соединенная с упряжной тягой 2, дополнительно поддерживается с помощью опорного устройства 120 упряжной тяги выполненного на этом конце. Это опорное устройство 120 упряжной тяги может дополнительно реализовывать функцию повторного центрирования упряжной тяги 2 и, следовательно, базовой детали 112 ударно-тягового прибора 100, соединенной с упряжной тягой 2.
Сферическая гильза 119 данного типичного устройства сцепки является решением по минимизации износа пружинных элементов 116, 117 в ходе эксплуатации устройства. Подобный вид сферической гильзы 119, несомненно, имеет сложную конструкцию, поскольку на устройство сцепки воздействуют предельные силы, таким образом гильза должна быть выполнена с возможностью удовлетворения ожидаемых требований. В частности, угол отклонения, достигаемый традиционной упряжной тягой, ограничен сравнительно небольшим диапазоном, поскольку базовая деталь 112 направлена через входное отверстие в опорной плите 111.
Целью настоящего изобретения является дальнейшее усовершенствование устройства сцепки, упомянутого в начале, заключающееся в том, что, с одной стороны, устройство сцепки имеет упрощенную конструкцию, причем обеспечено оптимальное предотвращение раннего износа пружинных элементов устройства сцепки, а, с другой стороны, растягивающие и сжимающие усилия могут передаваться от упряжной тяги на корпус вагона даже при больших углах отклонения.
Эта проблема решена согласно изобретению для устройства сцепки упомянутого выше типа таким образом, что, по меньшей мере, один передний пружинный элемент и, по меньшей мере, один задний пружинный элемент непосредственно плотно окружает базовую деталь ударно-тягового прибора и каждый из которых выполнен с возможностью опоры в горизонтальном и вертикальном направлении относительно границы входного отверстия опорной плиты.
Предлагаемое решение обладает рядом существенных преимуществ над известными в области техники и описанными выше устройствами сцепки. В частности, благодаря тому, что передний пружинный элемент и задний пружинный элемент плотно окружают базовую деталь и опираются на опорную плиту в горизонтальном и вертикальном направлении, эти пружинные элементы выполняют функции поглощения сжимающих и ударных усилий, передаваемых устройством сцепки и дополнительно функцию поддержки сквозной упряжной тяги во входном отверстии, выполненном в опорной плите. Пружинные элементы дополнительно выполняют функцию направления сквозной упряжной тяги во входное отверстие, выполненное в опорной плите. По сравнению с решениями, известными в уровне техники, в предлагаемом устройстве сцепки нет необходимости в расположении сложной сферической гильзы или в других решениях для направления и поддержки сквозной упряжной тяги в плите. Следовательно, сложность конструкции устройства сцепки может быть, таким образом, уменьшена. В частности, благодаря решению согласно изобретению также возможно обойтись без отдельной опоры упряжной тяги.
Таким образом, пружинная сцепка согласно изобретению представляет собой простой вариант сцепки и поддержки, базовая конструкция пружинной сцепки при этом аналогична конструкции существующих устройств сцепки, описанных в начале, в которых применены эластомерные пружинные элементы в виде полых резиновых пружин, причем такие пружинные элементы обычно имеют базовую деталь с поперечным сечением круглой формы, и в случае применения полых пружин обеспечена возможность реализации функции поглощения растягивающих и сжимающих усилий, передаваемых устройством сцепки. Базовая конструкция пружинной сцепки, в частности, состоит из навинченной упряжной тяги с пружинными дисками, переднего и заднего резиновых элементов и опорной плиты, на которую опираются пружинные элементы (резиновые кольца). Следовательно, предлагаемое решение может быть использовано в традиционных соединениях и сцепках для соединения корпусов вагонов или целых поездов с помощью, например, автосцепки или жесткой сцепки.
Основная задача настоящего изобретения состоит в передаче растягивающих и ударных или сжимающих усилий, возникающих при эксплуатации. Устройство сцепки, таким образом, выполнено с возможностью введения растягивающих и сжимающих усилий в систему через упряжную тягу. Сжимающие усилия передаются на опорную плиту через передний пружинный диск и смежный пружинный элемент. Растягивающие усилия передаются на опорную плиту через задний пружинный диск и задний пружинный элемент. Опорная плита навинчена на раму корпуса вагона таким образом, что усилия могут передаваться на раму через опорную плиту. Благодаря расположению пружинных элементов в ударно-тяговом приборе согласно изобретению, в частности, может быть оптимальным образом предотвращен ранний износ пружин. В частности, вертикальная и горизонтальная опора пружинных элементов согласно изобретению позволяют передавать одинаковое усилие на пружины даже при больших углах отклонения. Кроме того, решение согласно изобретению позволяет дополнительно предотвращать непосредственное соприкосновение базовой детали и несущей плиты (т.е. внутренней стенки входного отверстия в опорной плите) в нормальных условиях эксплуатации. Другим преимуществом решения согласно изобретению является возможность обеспечения большего угла отклонения для традиционных устройств сцепки. Это, например, достигается тем, что пружинные элементы выполняют функции поддержки сквозной упряжной тяги во входном отверстии.
Преимущественные варианты выполнения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения соответствующие вогнутые области, проходящие, по меньшей мере, частично вдоль соответствующей границы входного отверстия в опорной плите и имеющие форму, соответствующую форме переднего или заднего пружинного элемента, выполнены в торцевой поверхности опорной плиты на стороне упряжной тяги и/или в торцевой поверхности опорной плиты на стороне корпуса вагона, причем соответствующий пружинный элемент расположен заподлицо с соответствующей вогнутой областью и опирается на нее. Это предпочтительное решение, позволяющее пружинным элементам плотно прилегающим к упряжной тяге опираться на опорную плиту в вертикальном и горизонтальном направлении. В частности, по меньшей мере, в одной торцевой поверхности опорной плиты выполнены вогнутые области, соответствующие по форме прилежащему пружинному элементу. Соответствующие пружинные элементы прижимаются к этим вогнутым областям, так что они располагаются заподлицо со стенками вогнутой области. Таким образом, обеспечена поддержка пружинных элементов и, следовательно, упряжной тяги с плотно прилегающими пружинными элементами эффективным и, следовательно, действенным образом. Иными словами, вогнутые области, сформированные в торцевых поверхностях опорной плиты, образуют гнездо для приема соответствующих пружинных элементов. В ходе эксплуатации пружинные элементы подвергаются воздействию значительных усилий. Форма этих пружинных элементов и прилежащей опорной плиты или вогнутых областей, выполненных в соответствующих торцевых поверхностях опорной плиты, к которым прижимаются и в которых располагаются заподлицо соответствующие пружинные элементы, преимущественно выполнены, с одной стороны, с возможностью обеспечения достаточной поддержки и, с другой стороны, с возможностью предоставления достаточного пространства для деформации эластомерных пружинных элементов при сжатии или отклонении.
В частности, преимуществом данного предпочтительного варианта выполнения является то, что пружинные элементы, выполненные в ударно-тяговом приборе, с одной стороны, позволяют скрывать упряжную тягу, а с другой стороны, одновременно обеспечивают комплексную подрегулировку упряжной тяги при условии соответственно выбранной формы вогнутых областей.
В приведенном особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения форма поперечного сечения сквозного отверстия в опорной плите выполнена с возможностью горизонтального поворота базовой детали ударно-тягового прибора, проходящей через сквозное отверстие, с заданным угловым диапазоном, в частности ±25°, и, тем самым, с возможностью отклонения упряжной тяги, соединенной с базовой деталью, относительно оси Z. В частности, входное отверстие в опорной плите должно быть достаточно велико, чтобы позволять отклонение упряжной тяги в пределах ±25° относительно оси Z. Опорная плита и ее входное отверстие предпочтительно сконструированы таким образом, что упряжная тяга расположена прямо относительно соответственно сформированного профиля опорной плиты по достижении ею полного отклонения. Как указано выше, формы пружин и прилежащей опорной плиты выполнены, с одной стороны, с возможностью обеспечения достаточной поддержки, а с другой стороны, с возможностью предоставления достаточного пространства для деформации резиновых элементов при сжатии или отклонении.
В данном описании термин «ось X» относится к оси, проходящей (горизонтально) в продольном направлении тягового усилия, термин «ось Y» относится к горизонтальной оси, проходящей под прямым углом к оси X, а термин «ось Z» относится к оси, проходящей вертикально относительно продольного направления упряжной тяги.
Как разъяснено выше, выполнение вогнутых областей, проходящих, по меньшей мере, частично вдоль соответствующей границы входного отверстия, выполненного в торцевой поверхности опорной плиты на стороне упряжной тяги или в торцевой поверхности опорной плиты на стороне корпуса вагона так, что соответствующий пружинный расположен заподлицо, обеспечивает опору для пружинных элементов и, соответственно, базовой детали ударно-тягового прибора, плотно окруженного пружинными элементами. Поддерживаемая таким образом базовая деталь крепится к корпусу вагона и, следовательно, обеспечивается также поддержка упряжной тяги в направлении по оси Y и по оси Z. Для обеспечения дополнительной подрегулировки относительно оси Х в особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, один передний и/или один задний пружинный элемент имеет форму поперечного сечения, отличную от круглой, например эллиптическую, овальную или близкую к эллипсу, по меньшей мере, на соответствующих концах прижимной плиты.
Применяемый в данном документе термин «форма поперечного сечения, близкая к эллипсу» относится к форме, которая в том числе включает эллипс, усеченный вдоль его горизонтальной протяженности, так что стороны такого усеченного эллипса взаимно параллельны. Форма поперечного сечения соответствующих пружин может не соответствовать форме правильно окружности, т.е. с центральной симметрией.
Пружинные элементы с таким поперечным сечением, отличным от круглой формы, таким образом, не допускают вращения пружинного элемента относительно опорной плиты, если пружинный элемент расположен заподлицо с опорной плитой или лежит в вогнутых областях заподлицо с соответствующими торцевыми поверхностями опорной плиты. Результатом предотвращения вращения пружинных элементов относительно опорной плиты становится предотвращение вращения базовой детали ударно-тягового прибора, к которой заподлицо прилегают пружинные элементы и, следовательно, вращение упряжной тяги, соединенной с базовой деталью на ее конце у корпуса вагона. Однако здесь возможны также и другие решения.
В описанном последним особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения, в котором, по меньшей мере, один передний и/или один задний пружинный элемент имеет форму поперечного сечения, отличную от круглой, по меньшей мере, на соответствующих концах прижимной плиты, причем пружинные элементы имеют эллиптическую форму или форму, близкую к эллипсу, с проходящей горизонтально большой осью и проходящей вертикально полуосью. Как было отмечено выше, термин «форма поперечного сечения, близкая к эллипсу» относится к форме, которая в том числе включает эллипс, усеченный вдоль его горизонтальной протяженности. Иными словами, форма поперечных сечений соответствующих пружинных элементов может быть прямоугольной с соответствующими противоположными короткими сторонами прямоугольника, выполненных в виде полуокружностей. Следует также иметь в виду, что в этом варианте возможна любая форма поперечного сечения, позволяющая регулировать положение базовой детали ударно-тягового прибора относительно оси Х с помощью формы пружинного элемента, если пружинный элемент расположен заподлицо с опорной плитой или входит заподлицо в вогнутые области торцевых поверхностей опорной плиты.
Для эффективного предупреждения вращения упряжной тяги или базовой детали ударно-тягового прибора относительно пружинных элементов, с одной стороны, и, с другой стороны, для обеспечения подрегулировки упряжной тяги в предпочтительном варианте, по меньшей мере, один передний пружинный элемент или один задний пружинный элемент выполнен со сквозным отверстием, расположенным по центру в соответствующих пружинных элементах, через которое проходит базовая деталь ударно-тягового прибора, при этом сквозное отверстие, сформированное в переднем пружинном элементе и/или заднем пружинном элементе, каждое имеет форму поперечного сечения, отличную от круглой, и, например, эллиптическую, овальную или близкую к эллипсу. Кроме того, поперечное сечение базовой детали ударно-тягового прибора предпочтительно имеет форму, согласующуюся с формой поперечного сечения соответствующего сквозного отверстия, по меньшей мере, на участках, проходящих через сквозное отверстие, сформированное в переднем и/или заднем пружинном элементе, и расположено заподлицо с внутренним профилем соответствующего отверстия. Следовательно, внутренний профиль пружинного элемента и наружный профиль базовой детали является, например, эллиптическим, овальным или близким к эллипсу, что позволяет простым, но эффективным образом предотвратить вращение базовой детали и упряжной тяги относительно пружинных элементов. Это также соответственно предотвращает вращение упряжной тяги относительно опорной плиты и обеспечивает подрегулировку тяги. Прочие формы сквозных отверстий, выполненных в пружинных элементах, и соответствующих участков базовой детали ударно-тягового прибора, проходящих через эти отверстия, также допустимы. Безусловно, эти формы должны быть отличны от круглой формы.
В особенно предпочтительной реализации последнего варианта изобретения, в котором обеспечено эффективное предотвращение упряжной тяги относительно базовой детали, сквозное отверстие, сформированное в переднем и/или заднем пружинном элементе, каждое имеет форму поперечного сечения, близкую к эллипсу с проходящей горизонтально большой осью и проходящей вертикально полуосью. Это один из возможных вариантов выполнения, в котором весь ударно-тяговый прибор может быть сконструирован с возможностью блокировки и предотвращения вращения посредством формы сквозных отверстий. Естественно, возможны также другие решения.
В еще одном варианте выполнения, частично известном в уровне техники в области железнодорожного проектирования, по меньшей мере, один передний пружинный элемент и, по меньшей мере, один задний пружинный элемент предварительно напряжены между соответствующими пружинными дисками и опорной плитой в направлении сжатия/ удара. Таким образом, обеспечена возможность заранее точно задать и предусмотреть последовательность событий при передаче растягивающих и сжимающих усилий. Например, возможно задать нулевой обратный ход пружинных элементов.
Один предпочтительный вариант выполнения данного изобретения подробно описан ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1а изображает устройство сцепки, известное в уровне техники, для соединения упряжной тяги и корпуса вагона;
Фиг.1b изображает устройство сцепки, изображенное на фиг.1а, под воздействием сжимающих усилий;
Фиг.2 изображает общий вид в перспективе предпочтительного устройства сцепки согласно изобретению;
Фиг.3 изображает вид в перспективе продольного разреза устройства сцепки, изображенного на фиг.2;
Фиг.4а изображает вид в перспективе опорной плиты, применяемой в устройстве сцепки, изображенном на фиг.2;
Фиг.4b изображает вид в перспективе в разрезе опорной плиты, изображенной на фиг.4а;
Фиг.5 изображает вид в перспективе пружинного элемента, применяемого в ударно-тяговом приборе устройства сцепки, изображенного на фиг.2;
Фиг.6 является покомпонентным изображением базовой детали ударно-тягового прибора, применяемого, например, в устройстве сцепки, изображенном на фиг.2;
Фиг.7а изображает вид в разрезе устройства сцепки, показанного на фиг.2, для иллюстрации распределения усилий в ударно-тяговом приборе под воздействием сжимающих усилий, также
Фиг.7b изображает вид в разрезе устройства сцепки, показанного на фиг.2, для иллюстрации распределения усилий в ударно-тяговом приборе под воздействием сжимающего напряжения;
Фиг.8 изображает вид в разрезе устройства сцепки, показанного на фиг.2, для иллюстрации возможного диапазона отклонения упряжной тяги.
На фиг.1а изображено устройство сцепки, известное в предшествующем уровне техники, для крепления упряжной тяги к корпусу вагона (подробно не показано на чертеже) поезда. Ударно-тяговый прибор 100, с помощью которого растягивающие и сжимающие усилия, воздействующие упряжную тягу 2, передаются на опорную плиту 111, соединенную с корпусом вагона, расположен на конце упряжной тяги 2 у корпуса вагона. Другой конец (не показан) упряжной тяги 2 соединен, например, с головкой межвагонного соединения (также на чертеже подробно не показано) для автосцепки центрального буфера.
Базовая конструкция ударно-тягового прибора 100 состоит из базовой детали 112, соединенной с концом упряжной тягой 2 со стороны корпуса вагона и имеющей передний пружинный диск 114 и задний пружинный диск 115, причем задний пружинный диск 115 соединен с концом базовой детали 112 со стороны корпуса вагона с помощью стопорной гайки 118. В варианте выполнения, известном в уровне техники, изображенном на фиг.1а, два эластомерных пружинных элемента 116 предварительно напряжены между передним пружинным диском 114 и опорной плитой 111, жестко соединенной с рамой корпуса вагона. Между опорной плитой 111 и задним пружинным диском 115 расположен задний эластомерный пружинный элемент 117. Пружинные элементы 116, 117 представляют собой полые резиновые пружины с поперечным сечением круглой формы. В ударно-тяговом приборе 100 они выполняют функцию поглощения тяговых и ударных усилий, возникающих при передаче усилий, с возможностью последующей передачи поглощенных усилий от упряжной тяги 2 через прижимную плиту 111 на раму транспортного средства (подробно не показано на чертеже).
На фиг.1a изображен вариант решения, выполненный в виде тороида, в котором эластомерные пружинные элементы 116, 117 выполнены подобными тороидам со сквозным отверстием, расположенным по центру в соответствующих пружинных элементах 116, 117, имеющих круглую форму поперечного сечения. Базовая деталь 112 ударно-тягового прибора 100 проходит через данное сквозное отверстие, не показанное на фиг.1а. Базовая деталь 112 дополнительно проходит через входное отверстие, выполненное в опорной плите 111. Выполнение сферической гильзы 119 необходимо для обеспечения поддержки и направления базовой детали 112 во входное отверстие. Это усложняет общую конструкцию устройства сцепки. Для дополнительной поддержки базовой детали 112 или упряжной тяги 2, соединенной с базовой деталью 112 в вертикальном направлении, предназначена опора 120.
На фиг.1b показано устройство сцепки, проиллюстрированное на фиг.1а, в сжатом состоянии, т.е. в состоянии, при котором сжимающие усилия передаются от упряжной тяги 2 на ударно-тяговый прибор 100 и на опорную плиту 111 и поглощаются ею. В состоянии, показанном на фиг.1b, передние пружинные элементы 116 деформируются соответствующим образом, а задний пружинный элемент 117 находится в несжатом состоянии.
Проблемы, отмеченные при эксплуатации известного в уровне техники устройства сцепки, в частности, связанные с применением полых пружин и сферической гильзы, используемой для обеспечения поддержки и направления базовой детали ударно-тягового прибора во входное отверстие, описаны выше, т.е. нет необходимости в их повторном обсуждении.
На фиг.2 изображен вид в перспективе предлагаемого предпочтительного устройства сцепки. В соответствии с данным вариантом выполнения устройство сцепки имеет ударно-тяговый прибор 10 для передачи растягивающих и сжимающих усилий или ударных усилий, воздействующих на упряжную тягу 2 (на чертеже подробно не показана) на опорную плиту 11, соединенную с корпусом вагона (также не показан). Ударно-тяговый прибор 10 расположен на этом конце упряжной тяги 2 с базовой деталью 12, соединенной с концом упряжной тяги 2 со стороны корпуса вагона и продолжающей упряжную тягу 2 в ее продольном направлении и изображенной на перспективном виде сбоку на фиг.2 на конце ударно-тягового прибора 10 со стороны упряжной тяги.
Передний эластомерный пружинный элемент со стороны упряжной тяги зажат между передним пружинным диском 14 и опорной плитой 11, а эластомерный пружинный элемент 17 со стороны корпуса вагона зажат между опорной плитой 11 и задним пружинным диском 15 для поглощения растягивающих и сжимающих усилий, возникающих при эксплуатации и воздействующих на упряжную тягу 2 и, следовательно, на базовую деталь 12 ударно-тягового прибора 10, соединенную с упряжной тягой 2. Задний пружинный диск 15 жестко соединен с базовой деталью 12 стопорной гайкой 18, причем стопорная гайка 18 закреплена соответствующим образом на конце базовой детали 12 со стороны корпуса вагона.
На фиг.3 изображен вид в поперечном разрезе устройства сцепки, проиллюстрированного на фиг.2. На этом чертеже отчетливо проиллюстрирована форма базовой детали 12 ударно-тягового прибора 10. В частности, базовая деталь 12 последовательно проходит от ее конца со стороны упряжной тяги к ее концу со стороны корпуса вагона через сквозное отверстие 16', расположенное по центру в переднем пружинном элементе 16, через входное отверстие 13, сформированное в опорной плите 11, через сквозное отверстие 17', расположенное по центру в заднем пружинном элементе 17, и через задний пружинный диск 15 и стопорную гайку 18, надетую на конец базовой детали 12 у корпуса вагона и фиксирующую задний пружинный диск 15 и одновременно создающую предварительное напряжение переднего и заднего пружинного элементов 16 и 17 соответствующим способом. В проиллюстрированном варианте передний пружинный диск 14 выполнен за единое целое с базовой деталью 12 в виде гребнеобразного выступа. Однако в данном варианте допустимо, что передний пружинный диск 14, как задний пружинный диск 15, надевается на базовую деталь в качестве отдельного элемента и фиксируется соответствующим образом в удобной точке.
Базовая деталь 12 плотно прилегает к соответствующим пружинным элементам 16, 17 в сквозных отверстиях 16', 17', расположенных в переднем пружинном элементе 16 и в заднем пружинном элементе 17. Сами пружинные элементы 16, 17 расположены заподлицо в вогнутых областях 18, сформированных в торцевой поверхности 11'' опорной плиты 11 на стороне корпуса вагона. Таким образом, обеспечена опора базовой детали 12 ударно-тягового прибора 10 на опорную плиту 11 в горизонтальном и вертикальном направлении, при помощи пружинных элементов 16, 17. В частности, предлагаемое решение снимает необходимость в обеспечении соответствующей опоры и/или направляющей, например, в форме сложной сферической гильзы во входном отверстии 13, выполненном в опорной плите 11.
На фиг.4а изображен подробный вид в перспективе опорной плиты 11, применяемой в ударно-тяговом приборе, изображенном на фиг.2. На фиг.4b изображен вид в разрезе опорной плиты, изображенной на фиг.4а. Как упомянуто выше, в собранном состоянии ударно-тягового прибора 10 опорная плита 11 предпочтительно выполнена с входным отверстием 13, расположенным по центру, через которое проходит базовая деталь, не показанная на чертежах 4а, 4b. Соответствующие вогнутые области 19, проходящие, по меньшей мере, отчасти вдоль соответствующей границы входного отверстия 13 в опорной плите 11 и сформированы в торцевой поверхности 11' опорной плиты 11 на стороне у упряжной тяги и в торцевой поверхности 11'' опорной плиты 11 на стороне у корпуса вагона. В другом варианте возможно выполнение подобной вогнутой области 19 только в одной из двух торцевых поверхностей 11', 11'' опорной плиты 11.
В собранном состоянии ударно-тягового прибора 10 форма вогнутой области 19 совпадает с формой переднего или заднего пружинных элементов 16, 17 (подробно не показаны на фиг.4а, 4b), причем соответствующий пружинный элемент 16, 17 прижимается к этим областям 19, так что они располагаются заподлицо со стенками вогнутой области 19.
Входное отверстие 13, выполненное в опорной плите 11, и вогнутые области 19, проходящие вдоль границы входного отверстия имеют поперечные сечения, отличные от формы (правильной) окружности. В особенности предпочтительны овальная, эллиптическая или близкая к эллипсу формы. Форма поперечного сечения входного отверстия 13, показанного на фиг.4а и 4b, относится к «близкой к эллипсу», как определено в данном описании. В частности, протяженность поперечного сечения по горизонтали больше, чем по вертикали. С помощью вогнутых областей 19 в опорной плите 11 обеспечена поддержка пружинных элементов 16, 17 (не показаны на фиг.4а и 4b), лежащих заподлицо с соответствующими стенками вогнутых областей 19, в направлении по оси Y и по оси Z.
Поскольку эти пружинные элементы 16, 17 плотно прилегают к базовой детали 12 ударно-тягового прибора 10, как описано в связи с фиг.3, также обеспечивается возможность соответствующей поддержки для базовой детали 12 или упряжной тяги 2, соединенной с базовой деталью 12, благодаря расположению пружинных элементов 16, 17 заподлицо в соответствующих вогнутых областях 19.
На фиг.5 изображен вид в перспективе пружинного элемента 16, 17, применяемого в ударно-тяговом приборе 10 предпочтительного варианта выполнения изобретения, изображенного на фиг.2, в качестве переднего или заднего пружинного элемента. Пружинный элемент 16, 17, показанный на чертеже, имеет форму, близкую к овалу, соответствующую контуру вогнутой области 19, сформированной в опорной плите 11 (см. чертежи 4а, 4b) для обеспечения поддержки пружинных элементов 16, 17 опорной плитой 11 в направлении по оси Y и по оси Z с помощью вогнутых областей 19. Применение пружинных элементов с формой, близкой к эллипсу, которая также конечно может быть эллиптической или овальной, дополнительно обеспечивает подрегулировку базовой детали и, следовательно, упряжной тяги, относительно оси X, в дополнение к поддержке, описанной выше. В случае традиционного ударно-тягового прибора это невозможно выполнить, так как используемые в них пружинные элементы представляют собой полые резиновые пружины с поперечным сечением круглой формы.
Как упомянуто в описании фиг.1а и 1b, в ударно-тяговом приборе, известном в уровне техники, поддержка и подрегулировка базовой детали обеспечены с помощью применения соответствующих опорных устройств.
Кроме того, как очевидно из фиг.5, пружинный элемент 16, 17 предпочтительно выполнен с расположенным по центру сквозным отверстием 16', 17', через которое проходит базовая деталь 12 ударно-тягового прибора 10 в собранном состоянии, причем участки А базовой детали 12 проходят через сквозное отверстие 16', 17' в пружинном элементе 16, 17, плотно прижимаясь к соответствующим внутренним стенкам отверстия 16', 17'. Это также проиллюстрировано на фиг.3.
Сквозное отверстие 16', 17' в пружинном элементе 16, 17 предпочтительно имеет форму поперечного сечения, отличную от круглой. Как показано на фиг.5, отверстие выполнено в форме, близкой к эллипсу, с проходящей горизонтально большой осью и проходящей вертикально полуосью. Участки А базовой детали 12 проходят через сквозное отверстие 16', 17', сформированное в пружинном элементе 16, 17, и имеют форму поперечного сечения, отличную от формы (правильной) окружности. Таким образом, форма поперечного сечения участков А соответствует форме поперечного сечения отверстия, что обеспечивает возможность расположения заподлицо с внутренним контуром сквозного отверстия 16', 17'. Эти формы поперечного сечения участков А проиллюстрированы на фиг.6.
На фиг.5 внутренний контур пружинного элемента 16, 17 имеет форму, близкую к эллипсу. Наружный контур соответствующих участков А базовой детали 12 также выполнен в форме, близкой к эллипсу, так что возможно эффективное предотвращение вращения базовой детали 12 относительно пружинных элементов 16, 17. В частности, существенное вращение упряжной тяги 2 относительно опорной плиты 11, следовательно, также может быть предотвращено, с обеспечением вместо этого ее подрегулировки.
На фиг.6 показано покомпонентное изображение базовой детали 12 ударно-тягового прибора 10, изображенного на фиг.2. Базовая деталь 12 состоит из переднего пружинного диска 14, заднего пружинного диска 15 и стопорной гайки 18, причем задний пружинный диск 15 надет на базовую деталь и закреплен на конце базовой детали 12 со стороны корпуса вагона с помощью стопорной гайки 18. Отдельные пружинные элементы 16, 17 (см. фиг.5) не показаны на фиг.6. В собранном состоянии пружинные элементы предварительно напряжены между передним пружинным диском 14 и опорной плитой 11, жестко соединенной с рамой корпуса вагона, и задним пружинным диском 15.
Как упомянуто выше в связи с фиг.3, в варианте выполнения базовой детали 12, проиллюстрированном на фиг.6, передний пружинный диск 14 выполнен за единое целое с базовой деталью 12. Участки А базовой детали 12, проходящие через сквозные отверстия 16', 17' в пружинных элементах 16, 17, расположены между передним пружинным диском 14 и задним пружинным диском 15.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения сквозные отверстия 16', 17' в пружинных элементах 16, 17 выполнены в форме, близкой к эллипсу, как упомянуто в описании фиг.5, так что участки А базовой детали 12, проходящие через сквозное отверстие 16' в пружинном элементе 16 и через сквозное отверстие 17' в пружинном элементе 17, имеют форму поперечного сечения, соответствующую форме соответствующего отверстия, т.е. близкую к эллипсу в данном случае. Однако также конечно допустимо, что участки А базовой детали 12, проходящие через сквозное отверстие 16' в пружинном элементе 16 или через сквозное отверстие 17' в пружинном элементе 17, выполнены с внешним контуром, совпадающим со внутренним контуром соответствующего отверстия 16', 17'.
Базовая деталь 12 ударно-тягового прибора 10 сконструирована, например, в виде отдельной отливки, с контуром, соответствующим близкому к эллипсу контуру соответствующих частей, причем передний пружинный диск 14 непосредственно вставлен в базовую деталь 12. Однако возможны также прочие способы изготовления базовой детали 12.
Ударно-тяговой прибор собирают способом, аналогичным существующим вариантам с тороидом (см. фиг.1а и 1b). Пружинные элементы 16, 17 и опорную плиту 11 надевают на базовую деталь 12 ударно-тягового прибора 10 и фиксируют с помощью пружинных дисков 14, 15 и стопорной гайки 18.
На фиг.7а. показан вид в разрезе устройства сцепки, показанного на фиг.2, с целью иллюстрации распределения усилий в ударно-тяговом приборе под воздействием сжимающего напряжения. На фиг.7b изображен вид в разрезе устройства сцепки, показанного на фиг.2, с целью иллюстрации распределения усилий в ударно-тяговом приборе под воздействием напряжения на растяжение.
Основной задачей ударно-тягового прибора 10 является передача растягивающих и сжимающих усилий, возникающих при эксплуатации и воздействующих на упряжную тягу 2. Растягивающие и сжимающие усилия, таким образом, вводятся в систему через упряжную тягу 2, соединенную с базовой деталью 12 ударно-тягового прибора 10 на конце корпуса вагона. Сжимающие усилия передаются на опорную плиту 11 через передний пружинный диск 14 и прилежащий к ней задний пружинный элемент 16 (фиг.7а). Растягивающие усилия передаются на опорную плиту 11 через задний пружинный диск 15 и прилежащий к ней задний пружинный элемент 17 (фиг.7b). Опорная плита 11 навинчена на раму корпуса вагона так, что усилия могут передаваться на раму.
На фиг.8 изображен вид в разрезе устройства сцепки, показанного на фиг.2. Как проиллюстрировано на этом виде сверху, угол отклонения упряжной тяги 2 относительно оси Z в данном случае составляет ±25%. Входное отверстие в опорной плите 11 должно измеряться соответственно этому концу с целью обеспечения отклонения упряжной тяги 2 или базовой детали 12 в пределах диапазона отклонения, который может быть задан в начале. По достижении полного отклонения упряжной тяги 2 или базовой детали 12, упряжная тяга 2 остается плоской относительно соответственно сформированного контура опорной плиты 11.
В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого устройства сцепки, проиллюстрированного на чертежах, обеспечена возможность отклонения и поддержки способом, описанным выше. Пружинные элементы 16, 17, включенные в ударно-тяговой прибор 100, подвергаются воздействию значительных усилий. Форма этих пружинных элементов 16, 17 и прилежащей опорной плиты 11 преимущественно выполнена, с одной стороны, с возможностью обеспечения достаточной поддержки, а с другой стороны, с возможностью предоставления достаточного пространства для деформации эластомерных пружинных элементов при сжатии или отклонении.
Необходимо отметить, что объем данного изобретения не ограничен вариантами выполнения, проиллюстрированными на чертежах, возможен ряд иных вариантов.