ТРЕХСТУПЕНЧАТЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ БУФЕР

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к буферным устройствам пассажирских вагонов, устанавливаемых на вагоны, обеспечивающих плавное соединение вагонов и защиту конструкции вагонов и пассажиров от продольных силовых воздействий, передаваемых через автосцепку, в процессе маневровой работы и движения поезда.
Известен буфер железнодорожного транспортного средства, содержащий цилиндрический корпус с отъемным поддоном, размещенные внутри корпуса полый стержень с тарелью, зафиксированный в корпусе продольными клиньями, между поддоном и тарелью установлен упругий элемент - винтовая пружина (SU №854791, кл. B61G 11/00,1981 г.)
Недостатком данного технического решения является низкая амортизационная способность ударных воздействий, а также отсутствие возможности предотвращения деформации рамы и кузова вагона в результате столкновения подвижного состава с препятствием.
Из уровня техники известны некоторые конструкции буферов, оборудованные пластически деформируемыми элементами (деформационными трубами, сминаемыми или разрывными элементами). Например, в WO 2005/115818 А1 приведено описание буфера, в котором после исчерпания регенеративных возможностей основного демпфирующего элемента, происходит разрушение разрывного соединения, за счет которого увеличивается длина укорочения буфера и тем самым корпус буфера пластически деформируется. В результате превращения кинетической энергии удара в работу деформации и тепло поглощается значительная часть энергии. Однако недостатком подобной конструкции является обязательная замена буфера, в случае активации разрывного или деформируемого элемента, поскольку корпус буфера подвергается частичной или полной необратимой деформации.
На основании указанных выше проблем в основу полезной модели положена задача создания деформируемого буфера, обеспечивающего высокий уровень пассивной безопасности, с помощью которого можно, с одной стороны, надежно выполнять основные функции стандартизированных моделей буферных устройств, а с другой стороны поглощать высокие энергии удара, за счет контролируемой пластической деформации жертвенного элемента, при условии, что при срабатывании данного элемента корпус буфера остается пригодным к дальнейшей эксплуатации.
Задача, на достижение которой направлено настоящее техническое решение, решена созданием деформируемого буфера для пассажирского вагона, состоящего из корпуса, имеющего технологические отверстия, служащие для крепления буфера к концевой балке рамы вагона, со вставленным внутрь промежуточным цилиндром, внутрь которого в свою очередь установлен поршень, соединенный с ударной тарелью по средством болтового соединения, характеризующийся тем, что буфер содержит три ступени: винтовую цилиндрическую пружину, комплект упругих элементов, состоящих из полиэфирных термоэластопластов и деформируемый внутренний корпус, выполняющий роль жертвенного элемента и пластически расширяющийся за счет внешнего давления со стороны высокопрочного нажимного элемента.
Все остальные признаки, изложенные в дополнительных пунктах формулы полезной модели, также способствуют достижению поставленной задачи.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание конструкции буфера, надежно выполняющего основные функции стандартизированных моделей буферных устройств, в части уменьшения продольных динамических воздействий в процессе маневровой работы и движения поезда, а также позволяющего снизить негативные последствия, возникающие вследствие возможного столкновения подвижного состава с препятствием, за счет контролируемой пластической деформации жертвенного элемента, установленного в корпусе буфера, который после активации жертвенного элемента остается пригодным к дальнейшей эксплуатации. Тем самым данное техническое решение обеспечивает высокий уровень пассивной безопасности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - трехступенчатый деформируемый буфер в изометрической проекции с вырезом одной четвертой его части;
На фиг. 2 - поперечный разрез буфера, согласно фиг. 1;
Деформируемый буфер, изображенный на фиг. 1 состоит из корпуса (1), имеющего технологические отверстия (2), служащие для крепления буфера к концевой балке рамы вагона, внутрь него установлен промежуточный цилиндр (3), и поршень (4), соединенный с ударной тарелью (5) по средством болтового соединения. В качестве амортизатора удара используется винтовая цилиндрическая пружина (6), которая опирается на упорную плиту (7), передающую усилие на набор упругих элементов (8), разделенных металлическими шайбами (9) и собранных между собой стяжным болтом (10) и корончатой гайкой (11). Этот комплект полимерных амортизаторов установлен в углубление высокопрочного нажимного элемента (12), который без зазора опирается на деформируемый внутренний корпус (13), работающий по принципу деформационной трубы. При этом поршень (4), изготовленный с двумя диаметрально противоположно расположенными технологическими проточками, перемещается в промежуточный цилиндре (3), который в свою очередь перемещается в корпусе буфера (1) при помощи направляющих валиков (14), жестко прикрепленных к корпусу (1) и промежуточному цилиндру (3) за счет применения болтового соединения, состоящего из болтов (15) и пружинных шайб (16). Ударная тарель (5) крепится к поршню (4) при помощи болтов (17), корончатый гаек (18) и пружинных шайб (19), что позволяет заменить ее на новую, в случае повреждения.
Работа буфера предполагает три ступени и осуществляется следующим образом.
Первая ступень - работа винтовой цилиндрической пружины жесткостью 95,8 Н/мм, имеющей ход 65 мм. Первая ступень обеспечивает плавное сцепление вагонов в процессе маневровой работы. Конечным результатом работы первой ступени является выборка зазора 20 мм, обеспечивающим необходимое распорное усилие для уменьшения относительного перемещения сцепок и износа тяговых и ударных поверхностей контура зацепления. Длина буфера после окончания работы первой ступени составляет 540 мм, что соответствует расстоянию от концевой балки пассажирского вагона до оси зацепления автосцепок.
Вторая ступень - работа комплекта упругих элементов из полиэфирных термоэластопластов в количестве четырех штук. При совместной работе второй ступени буфера и поглощающего аппарата достигается максимальное энергопоглощение удара и обеспечивается наиболее плавное сцепление в результате маневровой работы. К тому же, в результате движения поезда вторая ступень буфера позволяет минимизировать отрицательные динамические ускорения, воздействующие на кузов вагона.
Третья ступень - работа буфера в случаях столкновения подвижного состава друг с другом или с каким-либо препятствием. В результате чего вступает в работу деформируемый элемент, работающий по принципу деформационной трубы, за счет пластической деформации металла реализуется максимальное энергопоглощение удара.
Несравненным достоинством данного технического решения является возможность блочной замены деформируемых элементов, в случаях аварийных столкновений подвижного состава с препятствиями.
Последовательная работа всех трех ступеней деформируемого буфера обеспечивает высокий уровень пассивной безопасности.