ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ АВТОСЦЕПНОГО УСТРОЙСТВА ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ И ЛОКОМОТИВОВ

Полезная модель относится к железнодорожным транспортным средствам, в частности к конструкциям поглощающих аппаратов автосцепки.
Известен фрикционно-полимерный поглощающий аппарат автосцепки см. патент на изобретение РФ №2486090, публ. 27.06.2013 года, содержащий четырехгранный корпус с открытой горловиной, внутри которого размещены распорный узел, подвижные фрикционные пластины и толкатель, который опирается на комплект упругих элементов. Корпус аппарата на внутренней поверхности имеет вертикальные пазы, служащие направляющими при перемещении массивной оправки при ударном сжатии. Горловая часть корпуса выполнена с уклонами на рабочих поверхностях, подвижные фрикционные пластины имеют канавки, увеличивающие пространство между пластинами для увеличения объема распорного узла. Распорный узел выполнен в виде цилиндра, заполненного объемно-деформируемой композицией, штока и крышки и расположен в горловине четырехгранного корпуса внутри массивной оправки, через которую передается ударное усилие от автосцепки, а четырехгранный корпус выполнен с уклонами на рабочих поверхностях. Достигается стабильность силовых характеристик, повышение показателей энергоемкости, надежности и долговечности поглощающего аппарата.
К недостаткам известного поглощающего аппарата можно отнести сложность конструкции и малый срок службы элементов аппарата, включая фрикционные пластины и корпус с уклонами на рабочих поверхностях.
Известен более совершенный поглощающий аппарат - модуль для гашения энергии при соударении транспортных средств см заявку на изобретение РФ №2011147166/11 - прототип, публ. 20.02.2013 года, состоящий из трех плит: подвижной, промежуточной и неподвижной, между которыми установлены энергопоглощающие элементы. Неподвижная плита соединена с транспортным средством, подвижная со штоком, при этом 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. Максимальное усилие срезания первых энергопоглощающих элементов меньше минимального усилия срезания вторых энергопоглощающих элементов. 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, Достигается расширение технических возможностей, упрощение конструкции и повышение эффективности устройства.
К недостатком известного поглощающего аппарата-модуля можно отнести его разовое использование, требующее замены комплекта упругих элементов после каждого соударения.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение конструкции аппарата и увеличение срока его службы.
Поставленный полезной моделью технический результат достигается сочетанием использования совокупности известных признаков, включающих корпус с крышкой и с размещенным в его полости штоком и пакетом энергопоглощающих элементов и новыми признаками, заключающимися в том, что в качестве пакета упругих энергопоглощающих элементов в полости корпуса установлено, по меньшей мере, три неодим-железо-бор постоянных магнита, при этом крайние магниты смонтированы один на штоке, а другой на противоположном торце корпуса, выполненного из немагнитного материала, магниты установлены в корпусе одноименными полюсами друг к другу и с зазором между ними и стенками корпуса.
Постоянные магниты выполнены цельными без отверстий.
Крайние магниты выполнены плавающими и не закреплены на штоке и на противоположном торце корпуса.
Крайние магниты на штоке и на противоположном торце корпуса приклеены.
Новизной предполагаемой полезной модели является установка в полости корпуса в качестве пакета упругих элементов, по меньшей мере, трех неодим-железо-бор постоянных магнитов, при этом крайние магниты смонтированы один на штоке, а другой на противоположном торце корпуса, выполненного из немагнитного материала, магниты установлены в корпусе одноименными полюсами друг к другу и с зазором между ними и стенками корпуса.
Так, установка в полости корпуса в качестве пакета упругих элементов, по меньшей мере, трех неодим-железо-бор постоянных магнитов позволяет при увеличении количества промежуточных магнитов увеличить до требуемого параметра рабочий ход штока, обеспечить плавность работы поглощающего аппарата, а также повысить его надежность и долговечность.
Установка в полости корпуса магнитов с зазором между ними и стенками корпуса позволяет при соударении находящемуся между магнитами воздуху сначала увеличить сопротивление соударению, затем смягчить соударение путем равномерного выхода воздуха через заданные зазоры между магнитами и корпусом, а затем погасить обратный ход штока.
Признаки выполнения постоянных магнитов цельными без отверстий позволяет без снижения магнитных свойств магнитов осуществить более эффективное поглощение энергии при соударении.
Выполнение крайних магнитов плавающими и не закрепленными на штоке и на противоположном торце корпуса или в вариантном исполнении приклеенными позволяет в зависимости от требований к поглощающим аппаратам создавать строго направленное соосное продольной оси аппарата усилие или смещение. Вектор магнитной индукции каждого магнита совпадает с продольной осью поглощающего аппарата.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом, и позволяет получить более высокий и даже неожиданный результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого способа, в том числе на конкретном примере позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый в качестве полезной модели поглощающий аппарат для железнодорожного транспорта с тремя постоянными магнитами.
На фиг. 2 схематично представлен поглощающий аппарат для железнодорожного транспорта с четырьмя постоянными магнитами.
Предлагаемый поглощающий аппарат автосцепного устройства грузовых вагонов и локомотивов состоит из корпуса 1 со смонтированными в его полости на обратном от штока торце неподвижным магнитом 2, подвижным магнитом 3, закрепленным на штоке 4 и, по меньшей мере, одним промежуточным магнитом(ми) 5. Корпус 1 аппарата выполнен из немагнитного материала. Магниты выполнены из сплава неодим-железо-бор. Между боковыми стенками магнитов 3, 5 и корпусом 1 выполнены заданные по величине зазоры 6. При этом зазоры 6 могут быть выполнены уменьшающимися или увеличивающимися слева направо или справа налево, в зависимости от предъявляемых к поглощающему аппарату требований компенсации обратного хода штока. Корпус со стороны штока закрывается крышкой 7.
Предлагаемый поглощающий аппарат работает следующим образом.
В собранном состоянии магниты 2, 3, 5 под действием отталкивающих магнитных сил находятся на максимальном расстоянии друг от друга определяемом размерами корпуса 1. При соударении одного вагона о другой в работу вступает поглощающее устройство. При этом шток с магнитом 3 начинает перемещаться в сторону промежуточного магнита(ов) 5 и неподвижного магнита 2, установленного на другом торце корпуса 1. По мере сближения магнитов, расположенных к друг другу одноименными полюсами, возрастает сила взаимного отталкивания магнитов, то есть возрастает и сопротивление перемещению штока 4. Одновременно, воздух, находящийся между магнитами 2, 3 и 5 также сжимается, создавая дополнительное сопротивление соударению и смягчая удар, после чего через заданные зазоры между магнитами и корпусом воздух просачивается в свободную полость корпуса. По окончании соударения шток с магнитом, включая промежуточный один или несколько магнитов, под действием отталкивающих магнитных сил стремится занять исходное положение и находящийся в свободной полости воздух по зазорам также стремиться вернуться в исходные полости между магнитами, создавая сопротивление откату.
Крайние магниты могут быть закреплены один на штоке другой на противоположном от штока торце, например путем приклеивания. В вариантном исполнении магниты на противоположных сторонах удерживаются непосредственно магнитными силами отталкивания.
Использование предлагаемого поглощающего устройства также позволит снизить энергоемкость, повысить надежность в эксплуатации, упростить конструкцию, исключить приработку, появляется возможность использования предлагаемого поглощающего устройства во всех типах вагонов, полувагонов, платформах, а также платформах для перевозки опасных грузов, полностью сохраняет функциональную работоспособность при температуре от -60 градусов по Цельсию до +60 градусов по Цельсию без изменения номинальной энергоемкости в этом диапазоне температур. (Для сравнения: во всех существующих видах поглощающих устройств, изменение номинальной энергоемкости в диапазоне температур от -40 градусов по Цельсию до +50 градусов по Цельсию доходит до 30%). Высокая стабильность силовой характеристики: показатели остаются стабильными и не зависят от конструкции и типа вагона, вида груза, срок службы выше, чем у всех существующих типов поглощающих устройств. Не менее 30 лет. Полное исключение ремонта и технического обслуживания. Полное исключение неисправностей других систем, узлов, которые возникают из-за неисправности поглощающего устройства, например: трещина корпуса автосцепки, трещина рамы вагона, трещина литых деталей тележки. Позволяет производить торможение более плавно и мягко. Позволяет увеличить сроки эксплуатации всей системы автосцепки в несколько раз, а подвижного состава в 1,5-2 раза, увеличить безопасность грузового подвижного состава. Увеличить скоростной режим поездов на 15-20%. Использовать в поглощателях магнитного поля локальной направленности. Снизить себестоимость по сравнению с существующими поглощающими эластомерными аппаратами. Увеличить прибыль в 1,5-2 раза в связи с уменьшением времени простоя подвижного состава на ремонте и в 1,5-2 раза в связи с увеличением оборачиваемости подвижного состава (уменьшением времени простоя вагонов на ремонте и техобслуживании, увеличением срока эксплуатации подвижного состава и увеличением скорости движения поездов). Обеспечивается экономия денежных средств по следующим направлениям: ремонт поглощающего устройства либо его замена на новое; ремонт автосцепки; преждевременный ремонт подвижного состава из-за неисправности поглощающего устройства; стоимость запчастей; заработная плата работникам, занятым на ремонте и т.д.
В настоящее время автором изготовлена модель поглощающего аппарата испытания которой показали положительные результаты. После проведения расчетов и разработки технической документации будет принято решение об изготовлении опытного образца.