МОДУЛЬ ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПРИ СОУДАРЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
COLLISION ENERGY DAMPER MODULE FOR VEHICLES

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для поглощения механической энергии с целью уменьшения продольных усилий в железнодорожном подвижном составе.
Известно поглощающее устройство отвода энергии для железнодорожного транспортного средства, содержащее корпус в виде подвижной и неподвижной втулок с расположенным в нем одноразовым деформируемым элементом, опорную плиту, деформируемый элемент выполнен в виде цилиндрического стержня заодно с плоскими кольцевыми ребрами, один торец которого расположен на днище подвижной втулки, а второй торец соприкасается с инструментом-вставкой, установленной на днище неподвижной втулки, торец которой расположен на плоскости опорной плиты, цилиндрический стержень с ребрами выполнен по длине переменной жесткости за счет разной толщины ребер по длине стержня. (RU полезная модель на изобретение №92397, кл. B61G 9/00, опубл. 2010 г.)
Недостатками устройства являются:
- выполнение демпфирующего элемента в виде цилиндрического стержня с плоскими кольцевыми ребрами, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, выполненными одинаковой или разной толщины в виде единой детали, не обеспечивает создание заданной величины силы воздействия на всей длине перемещения, особенно в начале и в конце работы устройства, и приведет к ударному циклическому воздействию устройства на железнодорожный транспорт и снижению надежности работы устройства;
- изготовление плоских кольцевых ребер без продольных разрезов приведет при перемещении демпфирующего элемента к смятию между собой срезанных кольцевых ребер и уменьшению величины его полезного перемещения, что снижает эффективность его работы.
Известно противоаварийное буферное устройство, состоящее из телескопически связанных наружного и внутреннего цилиндров, на наружной поверхности последнего из которых выполнен, по меньшей мере, один буртик, взаимодействующий с торцовой поверхностью наружного цилиндра, буртик выполнен в виде ребер многозаходной спирали, разделенных на отдельные сегменты продольными разрезами по высоте, в торцовой части наружного цилиндра размещена сменная вставка с режущей кромкой, обращенной к буртику. (SU, авторское свидетельство №867746, кл. B61G 11/16, F16F 7/12, опубл. 1981 г.)
Недостатками устройства являются - конструктивное выполнение на наружной поверхности внутреннего цилиндра как одно целое с ним буртика в виде ребер многозаходной спирали, разделенных на отдельные сегменты продольными разрезами по высоте, которое усложняет технологию изготовления устройства и не обеспечивает создание заданной величины силы воздействия на всей длине перемещения, особенно, в начале и в конце работы, что снижает эффективность устройства.
Известен модуль для гашения энергии при соударении транспортных средств, представленный в аварийном энергопоглощающеем устройстве для вагонов железнодорожного транспорта, принятом в качестве прототипа, установленном между сцепкой и рамой вагона и состоящим, по крайней мере, из трех плит, между которыми установлены энергопоглощающие элементы различной энергоемкости, одна из которых, подвижная, другая, неподвижная, соединена с корпусом крепежными элементами дозированного усилия разрушения при прямом ходе устройства, третья, промежуточная плита, расположена в корпусе между двумя другими с возможностью перемещения в нем по направляющей поверхности корпуса и последовательной деформации энергопоглощающих элементов, сначала расположенных между подвижной и промежуточной плитами, а затем - между промежуточной и неподвижной плитами, при этом максимальное усилие деформации первых меньше минимального усилия деформации вторых, плиты между собой соединены тягово-направляющими стяжками, причем корпус жестко установлен на раме вагона и снабжен ограничителем обратного хода, энергопоглощающие элементы выполнены в виде трубок переменного сечения, снабжены упорным наружным пояском с возможностью взаимодействия с обжимающими втулками промежуточной плиты в пределах пластической деформации трубок, энергопоглощающий элемент выполнен в виде стержней с поясками с последовательным увеличением диаметра с возможностью взаимодействия с отверстиями промежуточной плиты в пределах пластической деформации отверстия промежуточной плиты. (RU, патент на изобретение №2181677, кл. B61G 11/16, F16F 7/12, опубл. 2002 г.)
Недостатками устройства являются:
- направляющие и тягово-направляющие стяжки с ребрами, связывающие три плиты, выполнены последовательно как единое целое и при соударении передние торцы направляющих выступают за габариты устройства, поэтому устройство не может быть использовано в случае непосредственного контакта плоских поверхностей вагонов, что сужает его технические возможности;
- выполнение поясков и ребер как одно целое с жесткими стержнями и тягово-направляющими стяжками усложняет конструкцию устройства и не обеспечивает создание заданной величины силы воздействия на всей длине перемещения, особенно, в начале и в конце работы, что снижает эффективность устройства.
Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей, упрощение конструкции и повышение эффективности устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль для гашения энергии при соударении транспортных средств, состоящий, по крайней мере, из трех плит: подвижной, промежуточной и неподвижной, между которыми установлены энергопоглощающие элементы, причем неподвижная плита соединена с транспортным средством, подвижная и промежуточная плиты установлены с возможностью перемещения и последовательного срезания материала с энергопоглощающих элементов, сначала расположенных между подвижной и промежуточной плитами, а затем - между промежуточной и неподвижной плитами, при этом максимальное усилие срезания первых меньше минимального усилия срезания вторых; срезаемая поверхность энергопоглащающих элементов выполнена в виде колец с наружной многозаходной спиралью и продольными пазами, количество которых должно быть не менее двух, энергопоглащающие элементы закреплены с одной стороны посредством втулок с режущими кромками, базирующих втулок, шайб с крепежными элементами на промежуточной и неподвижной плитах и связанных с другой стороны, соответственно, с подвижной плитой и промежуточной плитой с возможностью срезания установленной толщины материала наружной поверхности многозаходной спирали колец, при этом количество колец, материал и объем срезаемого слоя определяются необходимой энергоемкостью модуля, а увеличение максимального усилия срезания неподвижной плитой обеспечивается установкой дополнительных энергопоглащающих элементов.
На фиг.1 изображен общий вид модуля; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Модуль для гашения энергии при соударении транспортных средств, состоящий, по крайней мере, из трех плит: подвижной 1 (фиг.1 и 2), промежуточной 2 и неподвижной 3, между которыми установлены энергопоглощающие элементы 4, причем неподвижная плита 3 соединена с транспортным средством, подвижная 1 и промежуточная 2 плиты установлены с возможностью перемещения и последовательного срезания материала с энергопоглощающих элементов 4, изначально расположенных между подвижной 1 и промежуточной 2 плитами, а затем - между промежуточной 2 и неподвижной 3 плитами, при этом максимальное усилие срезания первых меньше минимального усилия срезания вторых; срезаемая поверхность энергопоглащающих элементов 4 выполнена в виде колец 5 с наружной многозаходной спиралью 6 и продольными пазами 7, количество которых должно быть не менее двух, энергопоглащающие элементы 4 закреплены с одной стороны посредством втулок 8 с режущими кромками 9, базирующих втулок 10, шайб 11 с крепежными элементами 12 на промежуточной 2 и неподвижной 3 плитах и связанных с другой стороны, соответственно, с подвижной плитой 1 и промежуточной плитой 2 с возможностью срезания установленной толщины материала наружной поверхности многозаходной спирали 6 колец 5, при этом количество колец 5, материал и объем срезаемого слоя определяются необходимой энергоемкостью модуля, а увеличение максимального усилия срезания неподвижной плитой 3 обеспечивается установкой дополнительных энергопоглащающих элементов 4.
Модуль работает следующим образом.
В зависимости от расчетной величины энергии соударения транспортного средства выполняется выбор количества энергопоглащающих элементов 4 и колец 5, материала и объема срезаемого слоя. При соударении транспортных средств с выступающим упором подвижной плиты 1 на первом этапе подвижная плита 1 перемещается относительно промежуточной плиты 2 и режущими кромками 9 втулок 8 производится срезание материала, например металла, с наружной многозаходной спирали 6 колец 5, при этом, ввиду уменьшенного сечения срезаемой спирали процесс энергопоглащения происходит при более плавном режиме. Срезанные участки колец 5 разделяются продольными пазами 7 и отдельными сегментами удаляются из модуля и не мешая движению подвижной плиты 1 до касания ее с промежуточной плитой 2. При снижении энергии соударения на достаточную величину дальнейшее движение подвижной плиты 1 и промежуточной плиты 2 прекращается. Если энергия удара больше, чем энергоемкость первой ступени, то плиты 1 и 2 продолжают движение и начинается действие второго этапа работы модуля, при котором происходит срезание металла с увеличенного количества энергопоглащающих элементов 4, расположенных между плитами 2 и 3, что позволяет реализовать возможность изменения параметров модуля за счет выбора количества колец 5, их материала, например применения композитных материалов, расширить технические возможности, упростить конструкцию и повысить эффективность модуля, кроме того, после соударения и срабатывания модуля замене подлежат только кольца 5, что также повышает эффективность модуля.