УДАРНО-ТЯГОВОЕ УСТРОЙСТВО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устанавливаемым на вагонах поездов постоянного формирования ударно-тяговым сцепным устройствам, обеспечивающим механическое соединение вагонов и защиту конструкции вагонов и пассажиров от продольных силовых воздействий, передаваемых через автосцепку.
На железнодорожном транспорте широко известны и используются ударно-тяговые устройства, содержащие корпус автосцепки с хвостовиком, шарнирно соединенным с установленным в хребтовой балке вагона поглощающим аппаратом пружинно-фрикционного типа или с пакетом резинометаллических элементов, взаимодействующим с передним и задним упорами, образованными на хребтовой балке (раме) вагона [1].
Известное ударно-тяговое устройство обеспечивает надежное удержание на заданном расстоянии вагонов (и локомотива), передачу и смягчение продольных нагрузок, возникающих при трогании поезда с места, движении и маневровой работе, однако оно не рассчитано на восприятие повышенных нагрузок, которые могут возникнуть в аварийной ситуации.
Известно также оснащение головных вагонов железнодорожного состава (локомотивов) наряду о связанным с хребтовой балкой ударно-тяговым устройством, закрепленными на торце вагона энергопоглощающими элементами, предназначенными для восприятия значительных ударных нагрузок, возникающих в аварийных ситуациях, например, при столкновении с другим
составом, или каким-либо препятствием на пути, и обеспечивающими энергопоглощение за счет их пластической деформации.
Такие энергопоглощающие элементы могут быть выполнены в виде сминаемых сотовых конструкций [2], или в виде телескопически сочлененных трубчатых элементов [3].
Эти известные решения имеют массивные и крупно-габаритные поглощающие элементы, рассчитанные на поглощение нагрузок, возникающих при соударении массы всего состава, движущегося с большой скоростью и не могут обеспечивать безопасность пассажиров и сохранность всех вагонов, особенно в случае, если соударение произошло не с локомотивом, а например, с последним или с отдельным вагоном (группой вагонов).
Задача заявляемой полезной модели заключается в оснащении ударно-тягового устройства каждого вагона энергопоглащающими элементами, обеспечивающими в аварийной ситуации целостность вагона и безопасность пассажиров за счет поглощения энергии удара при столкновении с препятствием, как для всего состава, так и отдельного вагона.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявляемой полезной модели, заключается в упрощении конструкции, снижении массы и габаритных размеров устройства, а также в повышении эффективности путем двухступенчатого поглощения ударно-тяговым устройством продольных нагрузок в различных, в том числе и в аварийных ситуациях.
Указанный результат может быть достигнут за счет того, что в ударно-тяговом устройстве, содержащем корпус автосцепки с хвостовиком, шарнирно
соединенным с установленным на раме вагона поглощающим аппаратом с упруго-деформируемыми элементами, взаимодействующими с образованными на раме упорами, предлагается хвостовик автосцепки выполнить полым в виде телескопически сочлененных трубчатых элементов, по крайней мере один из которых пластически деформируется в аварийной ситуации.
Для повышения жесткости хвостовика и восприятия им эксплуатационных растягивающих усилий, предлагается внутри хвостовика по оси наружного трубчатого элемента расположить стержень, один конец которого жестко соединить с корпусом автосцепки, а второй - выполнить с внешним диаметром, соответствующим внутреннему диаметру второго (внутреннего) трубчатого элемента, с которым он образует соединение, воспринимающее продольные растягивающие усилия.
Для обеспечения пластической деформации в радиальном направлении внешний трубчатый элемент может быть выполнен с конусообразным раструбом на конце, с внутренней поверхностью которого сочленен внутренний трубчатый элемент, выполненный с ответной конусообразной частью и с внешним диаметром, превышающим внутренний диаметр наружного трубчатого элемента.
Один из вариантов возможного конструктивного выполнения представлен на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 - представлено ударно-тяговое устройство в аксонометрической проекции.
На фиг.2 - продольное сечение хвостовика автосцепки.
Ударно-тяговое устройство содержит корпус автосцепки 1 с хвостовиком 2, который соединен посредством шарнира 3 с установленным на раме вагона 4 поглощающим аппаратом 5.
Поглощающий аппарат 5 может содержать пакет упруго-деформируемых элементов 6, например, резинометаллических, взаимодействующих с образованными на раме вагона 4 упорами (на чертежах не показаны).
Для снижения ударных нагрузок в аварийной ситуации хвостовик 2 выполнен полым в виде телескопически сочлененных внешнего трубчатого элемента 7 и внутреннего трубчатого элемента 8.
Внутри трубчатых элементов 7 и 8 по оси хвостовика 2 расположен стержень 9, один конец которого жестко соединен с корпусом автосцепки 1, а на втором закреплена втулка 10 с внешним диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубчатого элемента 8, с которым она образует соединение, воспринимающее продольные растягивающие хвостовик 2 усилия.
Трубчатый элемент 7 может быть выполнен с конусообразным раструбом 11, с внутренней поверхностью которого сочленен трубчатый элемент 8, выполненный с ответной конусообразной частью 12, при этом внешний диаметр трубчатого элемента 8 превышает внутренний диаметр трубчатого элемента 7.
В месте сочленения трубчатых элементов 7 и 8 может быть установлено кольцо 13, упорядочивающее и регулирующее процесс деформации трубчатого элемента 7.
В обычных условиях ударно-тяговое устройство функционирует в штатном режиме, осуществляя механическое соединение вагонов через корпуса
автосцепок 1, передачу на раму вагона 4 и смягчение продольных нагрузок, возникающих при трогании состава, в процессе движения и во время маневровой работы за счет рассеивания энергии поглощающим аппаратом 5 с пакетом упругого деформируемых элементов 6, например, резинометаллических.
Энергоемкость поглощающего аппарата 5 рассчитывается из условия восприятия эксплуатационных ударных нагрузок, возникающих при небольших скоростях соударения, не превышающих 12 км/час.
В случае возникновения аварийной ситуации (в случае столкновения с препятствием на больших скоростях) ударные нагрузки существенно возрастают и начинает функционировать вторая ступень энергопоглощения: происходит вдавливание трубчатого элемента 7, при этом трубчатый элемент 7 подвергается пластической деформации, за счет чего существенно в большей степени поглощается и рассеивается энергия соударения, и снижается вероятность нарушения конструкционной целостности подвижного состава и травмирования пассажиров.
После срабатывания второй ступени энергопоглощения по крайней мере хвостовик 2 автосцепки 1 подлежит замене.
Источники информации:
[1] В.В.Коломийченко и др. «Автосцепное устройство железнодорожного состава», М., Транспорт, 1991 г., стр.6-13.
[2] ЕР, №0831005, В61G 11/16, 1997 г.
[3] ЕР, №1247716, B61G 11/16, 2002 г.
[4] ЕР, №0185728, B61G 9/20, 1988 г.