ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к области машиностроения и транспортирования, и касается конструкции поглощающих аппаратов автосцепных устройств грузовых вагонов.
Известен поглощающий аппарат [1, Поглощающий аппарат ПМКП-110 // «Вестник вниижт», 2005, №4), содержащий корпус в виде стакана, в котором симметрично его внутренним стенкам размещен нажимной усеченный конус, пара фрикционных клиньев с опорной плитой, по паре подвижных и неподвижных пластин, а также возвратно-подпорное устройство в виде пакета упругих элементов из полимера (термопласта), разделенных между собой шайбами, расположенного совместно с опорной плитой и клиньями между нажимным конусом и днищем корпуса и стянутого болтом через имеющиеся в них центральные отверстия.
Недостатком данного технического решения является отсутствие регулировки при сборке аппарата, что не позволяет компенсировать неблагоприятные сбеги допусков на размеры сопрягаемых деталей, определяющие длину и усилие начальной затяжки возвратно-подпорного устройства, и, как следствие, приводит к нестабильности силовой характеристики и показателей энергоемкости поглощающего аппарата в целом.
Этот недостаток устранен в принятом за прототип поглощающем аппарате [2, Патент RU 2380257 C2, МПК B61G 9/018, приоритет 13.11.2007, опубликован 27.01.2010].
Такой поглощающий аппарат содержит корпус и расположенный на днище корпуса пакет установленных друг на друге упруго-эластичных элементов, перемеженных пластинами, сквозь который пропущен закрепленный в выступе корпуса стержень, а также содержащий в горловине корпуса нажимной конус, фрикционный механизм и опорную плиту. При этом пакет упруго-эластичных элементов предварительно поджат гайкой, накрученной на резьбовую часть упомянутого стержня, что позволяет легко и без специальных дополнительных приспособлений производить сборку-разборку устройства.
Однако такое устройство - прототип [2] имеет не достаточный ресурс его наработки на отказ.
Дело в том, что на основе конструкции, описанной в данном патенте, известен и широко распространен поглощающий аппарат АПМ-120 [3, Аппарат поглощающий АПМ-120 / Электронный ресурс: http://lck.uaprom.net/p26538018-apparat-poqloschavuschij-apm.html. Дата доступа 11.05.2015]. на днище корпуса которого выполнен выступ для стержня в виде стяжного болта. Такое выполнение выступа требует увеличения диаметра центрального отверстия в смежных упруго-эластичных элементах по сравнению с упруго-эластичными элементами, расположенными ближе к горловине корпуса. Однако для нормальной работы пакета упруго-эластичных элементов требуется их одинаковая жесткость (для равномерного распределения нагрузки между упруго-эластичными элементами и, как следствие, уменьшение вероятности разрушения одного из элементов), что обуславливает соблюдение соразмерных объемов материала в упруго-эластичных элементах. Отсюда следует, что упруго-эластичные элементы с увеличенным центральным отверстием должны быть больше остальных по наружному диаметру либо быть больше их по высоте. Однако, в процессе сжатия пакета, нагрузка распределяется в его упруго-эластичных элементах одинаково, и они получают соответствующую своим силовым характеристикам деформацию. При этом наружный диаметр упруго-эластичных элементов с увеличенным центральным отверстием при одной и той же нагрузке будет больше, чем у остальных упруго-эластичных элементов, что может привести к его разрушению из-за того, что часть упруго-эластичного элемента, контактирующая с пластиной, перемещается за ее габарит и работает на срез. Резко увеличивается вероятность как пластичного, так и хрупкого разрушения упругих эластичных элементов (особенно при низких отрицательных температурах), и, как следствие, увеличивается вероятность снижения эффективности работы и даже поломка поглощающего аппарата.
Для решения заданной проблемы не достаточно использовать упруго-эластичные элементы повышенной жесткости вблизи от днища корпуса, т.к. это негативно сказывается на остальных элементах - при одинаковой нагрузке они получат большую деформацию (т.е. они будут сильнее сжиматься), что при экстремальных условиях может также вызвать их разрушение.
Также выполнение центрального отверстия увеличенного диаметра в упруго-эластичных элементах, смежных с выступом на днище корпуса устройства-прототипа [2] и аналога [3] на его основе, вызывает пластичную деформацию пластины, т.е. упруго-эластичные элементы с меньшим центральным отверстием стремятся «продавить» упруго-эластичные элементы с большим центральным отверстием.
Задача полезной модели - достижение технического результата, направленного на повышение надежности работы поглощающего аппарата.
Поставленная задача решается тем, что поглощающий аппарат, содержащий корпус и расположенный на его днище пакет установленных друг на друге упруго-эластичных элементов, перемеженных пластинами, сквозь который пропущен закрепленный в выступе корпуса стержень, а также содержащий в горловине корпуса нажимной конус, фрикционный механизм и опорную плиту, при этом пакет упруго-эластичных элементов собран таким образом, что в исходном своем состоянии, а также при приложении к нажимному конусу нагрузки, внешний периметр контакта любого упруго-эластичного элемента с любой из пластин, находящейся с ним в соприкосновении, расположен во внешнем периметре этой пластины, имеет отличительный признак: пластина между парой упруго-эластичных элементов, расположенной ближе к днищу корпуса, выполнена большего внешнего периметра, чем все остальные пластины.
Введение такого отличительного признака позволит в любом состоянии пакета упруго-эластичных элементов, у которого для усиления жесткости последние из них возле днища выполнены большего диаметра, сохранять полный контакт всех таких элементов со своими пластинами, не выходя за их границы. Это обеспечит нормальную работу пакета упруго-эластичных элементов, устранит как пластичное, так и хрупкое разрушение этих элементов (особенно при низких отрицательных температурах), и, как следствие, повысит надежность работы поглощающего аппарата в целом.
Целесообразно, для достижения технического результата, чтобы пластина между упомянутой парой упруго-эластичных элементов не прогибалась, выполнять ее также большей толщины, чем все остальные пластины.
Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан разрез поглощающего аппарата в его исходном положении; на фиг. 2 - то же что и на фиг. 1, но при приложении к нему ударной нагрузки.
Поглощающий аппарат (фиг. 1) содержит корпус 1 и расположенный на его днище 2 пакет 3 установленных друг на друге упруго-эластичных элементов 4-9, перемеженных пластинами 10, сквозь который пропущен закрепленный в выступе 11 корпуса 1 стержень 12. В горловине 13 корпуса 1 расположен нажимной конус 14, и фрикционный механизм 15 в виде подвижных элементов 16-18, с клиновыми поверхностями (не обозначены) сопряженных с нажимным конусом 14, а также между собой и с горловиной 13 корпуса 1. Нажимной конус 14 сопряжен также с опорной плитой 19, опирающейся на пакет 3 установленных друг на друге упруго-эластичных элементов 4-9. Данный пакет 3 предварительно поджат, с деформацией его упруго-эластичного элемента 4, накрученной на резьбу 20 стержня 12 гайкой 21, упирающейся в дно 22 нажимного конуса 8. При этом в таком состоянии упомянутый пакет 3 удерживается за счет зацепа в буртик 23 выступа 11 головки 24 стержня 12 и за счет зацепа в буртики 25 корпуса 1 загибов 26 подвижных элементов 17. Данные загибы 26 расположены в отверстиях 27 корпуса 1.
Внешний периметр контакта любого упруго-эластичного элемента с любой из пластин, находящейся с ним в соприкосновении, расположен во внешнем периметре этой пластины. Например, как показано, для такого периметра контакта a1 для упруго-эластичного элемента 4 и для внешнего периметра b1 соприкасающейся с ней пластины 10. Или для периметра контакта a2 для упруго-эластичного элемента 8 и для внешнего периметра b2 соприкасающейся с ней пластины 10.
Пластина 10 между парой упруго-эластичных элементов 8, 9, расположенной ближе к днищу 2 корпуса 1, и/или пластина 10 между этой парой и соседним с нею упруго-эластичным элементом 7, может быть выполнена большей толщины или/и большего внешнего периметра, чем все остальные пластины 10. Как пример, на фиг. 1 показано, что пластина 10 в упомянутой паре, а также пластина 10 между нею и соседним с нею упруго-эластичным элементом 7, выполнены большего внешнего периметра b2, при этом пластина 10 между упомянутой парой и соседним с нею упруго-эластичным элементом 7 выполнена большей толщины.
Пластина 10 между парой упруго-эластичных элементов 8, 9, расположенной ближе к днищу 2 корпуса 1, снабжена втулкой 28, а упруго-эластичные элементы 4-7 и 9 - V-образными внутренними канавками 29. В упруго-эластичном элементе 8 выполнено глухое отверстие 30, охватывающее втулку 28, которая также расположена в сквозном отверстии 31 упруго-эластичной втулки 9.
Принцип действия устройства по полезной модели основан на том, что при приложении (фиг. 2) к нажимному конусу 14 результирующей силы F от ударной нагрузки или/и сжимающего усилия, происходит демпфирование пакета 3 упруго-эластичных элементов 4-9, с образованием внутри них линии смыкания 32 их внутренних поверхностей, за счет сжимания через подвижные элементы 16, 18 фрикционного механизма 15, которые гасят энергию ударной нагрузки или/и сжимающего усилия за счет их интенсивного трения своими клиновыми поверхностями о подвижный элемент 17 фрикционного механизма 15 и о внутренние поверхности горловины 13 корпуса 1.
Причем, образовавшийся новый увеличенный внешний периметр контакта, например, a3 и a4 (фиг. 2), любого упруго-эластичного элемента 4-9, например, соответственно, упруго-эластичных элементов 4 и 8 с любой из пластин 10, находящихся с ними в соприкосновении, расположен по-прежнему, как и в исходном состоянии поглощающего аппарата, во внешнем периметре, например, соответственно b1 и b2 этих пластин. Это обеспечит равномерное распределение приходящейся на упомянутый пакет 3 нагрузки и обеспечит его нормальную работу, как без пластичного, так и без хрупкого разрушения упруго-эластичных элементов 4-9 (особенно при низких отрицательных температурах), и, как следствие, повысит эффективность работы поглощающего аппарата в целом.
Источники информации:
1. Поглощающий аппарат ПМКП-110 // «Вестник ВНИИЖТ», 2005, №4
2. Патент RU 2380257 C2, МПК B61G 9/018, приоритет 13.11.2007, опубликован 27.01.2010 /прототип/.
3. Аппарат поглощающий АПМ-120 / Электронный ресурс: http://lck.uaprom.net/p26538018-apparat-pogloschayuschij-apm.html. Дата доступа 14.05.2015