Фрикционный амортизатор

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и касается фрикционных амортизаторов транспортных средств, преимущественно поглощающих аппаратов, устанавливаемых между вагонами железнодорожного состава.
Известен фрикционный амортизатор [1, Патент RU 2225306, приоритет 13.02.2001, опубликован 12.11.2002], принятый за прототип и содержащий корпус, в котором размещены воспринимающий усилие клин, фрикционные элементы, пружинный упор, прилегающий к фрикционным элементам, и пакет эластомерных подушек, установленный между днищем корпуса и упором. Фрикционные элементы выполнены в виде комплекта размещенных по окружности фрикционных башмаков, каждый из которых имеет наклонную внутреннюю поверхность, контактирующую с наклонной внутренней поверхностью клина, причем наклонная внутренняя поверхность каждого из трех фрикционных башмаков и контактирующие с ними внутренняя поверхность клина расположены относительно главной оси корпуса под углом около 35±3°.
Схема реализации фрикционного узла, учитывая малый угол наклона внутренней поверхности фрикционного башмака и внутренней поверхности клина относительно главной оси корпуса, позволяет обеспечивать высокое распорное усилие, а, следовательно, и высокую энергоемкость за счет работы сил трения под действием внешней силы.
Однако такое высокое распорное усилие негативно влияет на надежность фрикционного амортизатора тем, что может происходить взаимное схватывание внутренней поверхности фрикционного башмака со стенками корпуса, и при снятии внешней силы пакет эластомерных подушек оказывается неспособным вытолкнуть клин и фрикционные башмаки в исходное положение. Кроме того, у всех трех фрикционных башмаков, снабженных наклонными внутренними поверхностями, величина их наклона к главной оси одинакова и мала, то есть угол этого наклона чрезмерно острый. Поверхности контакта клина с башмаками под таким острым углом наклона также могут взаимно схватываться, и значительно ограничивать возможность их возврата в исходное положение пакетом эластомерных подушек.
Описанные выше недостатки фрикционного амортизатора по прототипу [1] снижают стабильность и надежность его работы.
Поэтому задачей полезной модели является достижение технического результата, направленного на повышение надежности фрикционного амортизатора.
Поставленная задача решается тем, что фрикционный амортизатор, содержащий корпус (1), образованный в направлении продольной оси (О1) стенками (2), а в направлении поперечной плоскости (Р1) днищем (3), снабженным длинными и короткими сторонами (а, b), при этом в корпусе (1) расположены контактирующие между собой по наклонным поверхностям (n1, n2) к продольной оси (O1) и к поперечной плоскости (Р1) нажимной клин (4) и три распорных клина (5, 5', 5''), между которыми и днищем (3) расположено возвратно-подпорное устройство (6), причем распорные клинья (5, 5', 5'') расположены в контакте со стенками (2) корпуса (1) и размещены в посадочных ложах (7, 7', 7''), образованных этими стенками (2), а упомянутые наклонные поверхности (n1, n2) по отношению к упомянутым продольной оси (O1) и к поперечной плоскости (Р1) расположены под острыми углами (α1, α2 и β1, β2) имеет отличительный признак: один из углов (α2) между продольной осью (O1) и наклонными поверхностями (n2) двух соседних распорных клиньев (5, 5'') больше, чем угол (β2) между их наклонными поверхностями (n2) и поперечной плоскостью (Р1).
Такой отличительный признак позволяет повысить надежность фрикционного амортизатора, за счет отталкивания третьим распорным клином нажимного клина в сторону пары других распорных клиньев благодаря другому и предпочтительно меньшему углу между его наклонными поверхностями и продольной осью, чем между продольной осью и наклонными поверхностями пары других распорных клиньев. Такая разность геометрической формы пары распорных клиньев и третьего распорного клина, а также их взаимного расположения и взаимодействия с нажимным клином, обеспечивает расклинивание и отталкивание нажимного клина при прекращении действия внешней силы от распорных клиньев, тем самым облегчая их совместное выведение в исходное положение.
Дополнительные отличительные признаки полезной модели:
упомянутый угол (α2) между продольной осью (O1) и наклонными поверхностями (n2) двух соседних распорных клиньев (5, 5'') больше, чем угол (α1) между продольной осью (O1) и наклонной поверхностью (n2) третьего распорного клина (5');
величина угла (α1, α2) между наклонными поверхностями (n2) распорных клиньев (5, 5', 5'') и продольной осью (O1) не превышает 65 градусов;
образованные стенками (2) корпуса (1) посадочные ложа (7, 7', 7'') и распорные клинья (5, 5', 5'') выполнены таким образом, что в двух соседних посадочных ложах (7, 7'') обеспечена возможность размещения пары распорных клиньев (5, 5'') так, что их размещение в посадочном ложе (7'), где размещен третий распорный клин (5'), невозможно, при этом третий распорный клин (5'), размещенный в своем посадочном ложе (7'), выполнен с невозможностью своего размещения в посадочных ложах (7, 7''), в которых размещены упомянутые соседние распорные клинья (5, 5'');
угол (α2) между продольной осью (O1) и наклонными поверхностями (n2) двух соседних распорных клиньев (5, 5'') выполнен равным углу (α1) между продольной осью (O1) и наклонными поверхностями (n2) третьего распорного клина (5');
распорные клинья (5, 5', 5'') расположены таким образом, что одни соседние распорные клинья (5, 5'') обращены своими наклонными поверхностями (n2) к длинным сторонам (а) днища (3), а распорный клин (5') обращен своей наклонной поверхностью (n2) к коротким сторонам (b) днища (3);
нажимной клин (4) размещен в корпусе (1) с частичным выступанием из него на величину (х) не менее 80 миллиметров;
контакт распорных клиньев (5, 5', 5'') со стенками (2) корпуса (1) дополнен размещенными между ними вставками (8).
Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан вид спереди на фрикционный амортизатор по полезной модели; на фиг. 2 показан разрез А-А по фиг. 1 на фрикционный амортизатор по полезной модели в исходном положении; на фиг. 3 показан разрез А-А по фиг. 1 на фрикционный амортизатор по полезной модели в полностью сжатом положении.
Фрикционный амортизатор (фиг. 1-3) содержит корпус 1, образованный в направлении продольной оси O1 стенками 2, а в направлении поперечной плоскости Р1 днищем 3, снабженным длинными и короткими сторонами а, b. В корпусе 1 расположены контактирующие между собой по наклонным поверхностям n1, n2 к продольной оси O1 и к поперечной плоскости Р1 нажимной клин 4 и три распорных клина 5, 5', 5'', между которыми и днищем 3 расположено возвратно-подпорное устройство 6, способное сжиматься под действием внешней силы F (фиг. 3). Распорные клинья 5, 5', 5'' контактируют со стенками 2 корпуса 1 и размещены в посадочных ложах 7, 7', 7'', образованных этими стенками 2, причем между ними могут устанавливаться вставки 8 (фиг. 2, 3), предназначенные для обеспечения необходимого коэффициента трения, защиты стенок 2 корпуса 1 от изнашивания или с другой целью. Угол α2 между продольной осью O1 и наклонными поверхностями n2 двух соседних распорных клиньев 5, 5'' больше, чем угол β2 между наклонными поверхностями n2 этих распорных клиньев 5, 5'' и поперечной плоскостью Р1. Такое соотношение величин углов α2 и β2 позволяет исключить недостатки прототипа [1], где слишком острый угол между наклонной внутренней поверхностью каждого из трех фрикционных башмаков и главной осью затрудняет выведение клина и башмаков в исходное положение. При этом следует учесть, что для сохранения возможности обеспечения во фрикционном амортизаторе высокой энергоемкости, величина угла α2 не должна превышать 65 градусов. В противном случае, прижатие распорных клиньев 5, 5'' к стенкам 2 корпуса 1 будет слишком слабым, и работа сил трения между ними будет недостаточной.
Распорные клинья 5, 5', 5'' желательно располагать в корпусе 1 таким образом, чтобы два из них (5, 5'') были обращены своими наклонными поверхностями n2 к длинным сторонам а днища 3, а третий распорный клин 5' был обращен своей наклонной поверхностью n2 к коротким сторонам b днища 3 (фиг. 1). Это позволит обеспечить возможность установки фрикционного амортизатора в автосцепное устройство (не показано) в любом из двух возможных положений, опирая его на одну из двух одинаковых стенок 2 вдоль длинных сторон а днища 3, без опасений, что функционирование фрикционного амортизатора будет различаться. То есть два соседних распорных клина 5, 5'', образующих пару, следует размещать обращенными своими наклонными поверхностями n2 к длинным сторонам а днища 3.
Третий распорный клин 5' можно изготавливать двумя способами. В первом случае необходимо, чтобы угол α1 между его наклонной поверхностью n2 (фиг. 2) и продольной осью O1 был меньше, чем угол α2 между продольной осью O1 и наклонными поверхностями n2 пары распорных клиньев 5, 5'', то есть более острый угол α1, по сравнению с углами α2, предотвращает схватывание распорных клиньев 5, 5', 5'' с нажимным клином 4, а также обеспечивает равномерное и одинаковое прижатие нажимного клина 4 к каждому из пары распорных клиньев 5, 5'', препятствуя «покачиванию» одного из них в исходном положении фрикционного амортизатора и исключению провалов энергоемкости в его силовой характеристике. Во втором варианте, и как правило в обоснованных случаях, когда фрикционный амортизатор показывает и без того хорошие и стабильные результаты своей работы, углы α1 и α2 можно выполнять и одинаковыми, соблюдая в этом случае соотношения α1>β1 и α2>β2, причем α1 и α2 не более 65 градусов.
Преимуществом второго варианта является возможность унификации распорных клиньев 5, 5' и 5'' с возможностью их изготовления полностью одинаковыми. В первом же случае, пара распорных клиньев 5, 5'' отличается по форме от третьего распорного клина 5', и при сборке фрикционного амортизатора следует обеспечивать защиту от возможного неправильного их размещения в корпусе 1. Для этого контуры посадочных лож 7, 7'' (фиг. 2) для пары распорных клиньев 5, 5'' выполняют отличными от контура посадочного ложа 7' для третьего распорного клина 5' так, что размещение любого из пары распорных клиньев 5, 5'' в посадочном ложе Т невозможно, как и размещение третьего распорного клина 5' в посадочных ложах 7, 7''.
Следует отметить, что применение первого варианта оказывается особенно полезным, когда угол α2 больше угла β2 незначительно, а во втором варианте, когда угол α2 значительно больше угла β2, углы α1 и α2 могут быть равными.
Упомянутые отличительные признаки фрикционного амортизатора по полезной модели в основном применимы для высокоэнергоемких устройств, характеризуемых большим рабочим ходом. Рабочий ход фрикционного амортизатора обеспечивается размещением в корпусе 1 нажимного клина 4 так, что часть его выступает из корпуса 1 на величину х, значение которой не менее 80 миллиметров.
Таким образом, введение упомянутых отличительных признаков, позволяет оказывать существенное повышение надежности фрикционного амортизатора.
Источники информации:
1. Патент RU 2225306, конвенционный приоритет 13.02.2001 US 09/782114, опубликован 10.03.2004, Бюл. №7 /прототип/
Приложение к заявке на патентование полезной модели «Фрикционный амортизатор»
ПЕРЕЧЕНЬ
ссылочных обозначений и наименований элементов, к которым эти обозначения относятся