ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается устройств, предназначенных для поглощения энергии взаимодействия единиц подвижного состава.
Известна конструкция аппарата поглощающего ПМКП-110 [«Сцепные и автосцепные устройства железнодорожного подвижного состава», В.И. Беляев, Д.А. Ступин, - М.: Трансинфо, 2012 г., стр. 137], содержащего прямоугольный корпус, два фрикционных клина, нажимной конус, две пластины неподвижные с металлокерамическими элементами, две пластины подвижные, пластину опорную, комплект упругих элементов с промежуточными пластинами и болт стяжной с гайкой. Каждая неподвижная пластина выполнена L-образной формы, при этом нижним выступом неподвижная пластина входит в сквозное отверстие в корпусе, тем самым ограничивая передвижение неподвижной пластины.
Недостатком данной конструкции является нестабильное положение неподвижных пластин. При таком закреплении неподвижных пластин возможно изменение их угла направленности относительно продольной оси поглощающего аппарата, что может привести к нарушению стабильности работы аппарата и сокращению срока эксплуатации. Кроме того, при таком расположении крепежных отверстий для неподвижных пластин, состояние нижней части неподвижных пластин отслеживать в процессе эксплуатации невозможно, так как при установке поглощающего аппарата внутри хребтовой балки вагона крепежные отверстия располагаются напротив стенок хребтовой балки, то есть визуальный контроль таким образом исключается.
Вместе с этим, известна конструкция аппарата поглощающего [Патент на изобретение RU 2773964, опубликовано 01.02.2021 г.], содержащая полый корпус, упругую систему, нажимной элемент и фрикционную систему, расположенную в открытой части корпуса. Упругая система образована упругим элементом, расположенным в закрытой части корпуса на направляющем стержне. Направляющий стержень выполнен с головкой для его установки в углублении, выполненном в нижней части корпуса для центрирования относительно главной оси. Нажимной элемент выполнен с плоской внутренней горизонтальной поверхностью с возможностью взаимодействия с упругим элементом. В центре нажимного элемента выполнено отверстие для центрирования посредством размещения в нем участка направляющего стержня. Упругий элемент образован блоком эластомерных элементов, разделенных между собой пластинами, установленными на направляющем стержне. Рабочий ход поглощающего аппарата составляет от 110 до 120 мм. Фрикционная система включает фрикционный клин, расположенный на главной оси корпуса, один конец которого выходит из открытой концевой части корпуса, а второй конец расположен вверху открытой части корпуса, первый и второй фрикционные башмаки, расположенные по обе стороны от фрикционного клина. Также фрикционная система включает первую и вторую барьерные пластины (неподвижные пластины), причем первая барьерная пластина расположена со стороны первого фрикционного башмака, а вторая барьерная пластина - со стороны второго фрикционного башмака.
В предпочтительном варианте исполнения каждая барьерная пластина (неподвижная пластина) выполнена на противоположных сторонах с боковыми выступами в нижней части, причем каждый боковой выступ пластины барьерной выполнен с нижней горизонтальной плоской или выпуклой поверхностью, верхней горизонтальной плоской или выпуклой поверхностью, боковой вертикальной поверхностью, корпус выполнен с размещенными на противоположных сторонах нижней части С-образными противоположно направленными выступами, причем каждый С-образный выступ выполнен с нижней горизонтальной плоской или вогнутой поверхностью, верхней горизонтальной плоской или вогнутой поверхностью, боковой вертикальной поверхностью. Каждый боковой выступ каждой барьерной пластины расположен внутри соответствующего С-образного выступа на противоположных сторонах нижней части корпуса таким образом, что нижняя горизонтальная плоская или вогнутая поверхность каждого С-образного выступа корпуса в нижней части взаимодействует с нижней горизонтальной плоской или выпуклой поверхностью соответствующего бокового выступа барьерной пластины, верхняя горизонтальная плоская или вогнутая поверхность каждого С-образного выступа корпуса в нижней части расположена с технологическим зазором от верхней горизонтальной плоской или выпуклой поверхности соответствующего бокового выступа барьерной пластины, боковая вертикальная поверхность каждого С-образного выступа корпуса в нижней части расположена с технологическим зазором от боковой вертикальной поверхности соответствующего бокового выступа барьерной пластины.
Недостатком вышеописанной конструкции также является нестабильное положение барьерных пластин (неподвижных пластин), что в процессе эксплуатации приводит к горизонтальному перемещению нижней части каждой барьерной пластины, в результате чего изменяется угол направленности относительно продольной оси поглощающего аппарата, что приводит к нарушению стабильности работы аппарата и сокращению срока эксплуатации. Особенно данный недостаток будет проявляться при износе деталей поглощающего аппарата, что приводит к снижению эксплуатационной надежности и срок службы поглощающего аппарата.
Кроме того, барьерные пластины расположены внутри корпуса, соответственно состояние нижней части барьерных пластин (неподвижных пластин) отслеживать в процессе эксплуатации невозможно, что не позволяет вовремя диагностировать аварийное состояние поглощающего аппарата и тем самым увеличивают трудозатраты при ремонте вагона.
Также недостатком данной конструкции является то, что барьерные пластины (неподвижные пластины) внутри корпуса закреплены только выступами, а средняя часть нижней поверхности барьерной пластины опоры не имеет, данный факт отрицательно сказывается на долговечности поглощающего аппарата.
Кроме того, известна конструкция аппарата поглощающего [Патент на изобретение RU 2761676, опубликовано 13.12.2021 г.], содержащая корпус, который имеет дно, боковую стенку и опорные полки. Дно и боковая стенка ограничивают внутреннее пространство корпуса, которое открыто с одной стороны. В корпусе традиционным образом установлен комплект отдельных упругих элементов, который с одной стороны опирается на дно корпуса, а другой стороны - на опорную плиту. Также в корпусе предусмотрен фрикционный узел, который включает в себя нажимной конус, фрикционные клинья, неподвижные пластины и подвижные пластины. Неподвижные пластины имеют Т-образный профиль с симметричными выступами, которые установлены в приемных окнах боковой стенки корпуса, при этом одна из сторон каждого приемного окна выполнена на одном уровне с опорной поверхностью опорных полок.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.
Недостатком данной конструкции, является то, что в неподвижной пластине нижняя торцевая поверхность выполнена общей для основной части неподвижной пластины и для выступов, а нижняя поверхность приемочного окна и опорная поверхность опорной полки выполнены на одном уровне. В процессе эксплуатации каждая неподвижная пластина центральную часть опорной поверхности опорной полки будет деформировать больше, чем участок, расположенный ближе к приемным окнам. В результате выступы начнут воспринимать ударные нагрузки в большей степени, особенно радиус перехода верхней поверхности выступа в боковую поверхность неподвижной пластины, как при соударении, так и при обратном ходе, что приведет к возникновению усталостных трещин и излому неподвижных пластин. Расчет показывает, что при сжатии аппарата (прямой ход) в радиусе перехода верхней поверхности выступа в боковую поверхность неподвижной пластины, напряжение неподвижной пластины составляет 668,37 МПа, при этом предел текучести материала, из которого выполнена неподвижная пластина, составляет 735 МПа, то есть разность возникающих напряжений и предела текучести неподвижной пластины составляет всего 9%.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании конструкции, позволяющей повысить эксплуатационную надежность, увеличить срок службы аппарата поглощающего, снизить материальные затраты на ремонт аппарата, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции аппарата поглощающего на каждой боковой поверхности неподвижной пластины в нижней части выполнены выступы, установленные в соответствующие сквозные отверстия, выполненные в стенках корпуса. Внутри корпуса выше уровня нижней поверхности сквозного отверстия, выполненного в стенке корпуса, расположена полка, с которой взаимодействует нижняя торцевая поверхность неподвижной пластины.
Сущность полезной модели заключается в том, что поглощающий аппарат содержит корпус со стенками и днищем, с установленным в корпусе вдоль центральной оси возвратно-подпорным устройством, а также фрикционный узел, включающий нажимной конус, опорную пластину, фрикционные клинья и подвижные пластины, между которыми установлены неподвижные пластины, при этом внутри корпуса установлен стержень, а на каждой боковой поверхности неподвижной пластины в нижней части выполнены выступы, установленные в соответствующие сквозные отверстия, выполненные в стенках корпуса, также внутри корпуса выше уровня нижней поверхности сквозного отверстия, выполненного в стенке корпуса, расположена полка, с которой взаимодействует нижняя торцевая поверхность неподвижной пластины.
Высота каждого выступа у основания, измеряемая от нижней торцевой поверхности неподвижной пластины до верхней поверхности выступа, составляет не менее 33 мм, а толщина выступа составляет не менее 21 мм.
Ширина неподвижной пластины по верхней торцевой поверхности составляет диапазон от 142 мм до 147 мм, а ширина неподвижной пластины по выступам составляет диапазон от 214 мм до 218 мм.
Радиус перехода от верхней поверхности выступа неподвижной пластины в боковую поверхность неподвижной пластины составляет не менее 2 мм.
На полке, которая взаимодействует с нижней торцевой поверхностью неподвижной пластины, выполнена наплавка более прочного металла по сравнению с металлом, из которого изготовлен корпус.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - поглощающий аппарат, главный вид;
Фиг. 2 - поглощающий аппарат, разрез вдоль центральной оси;
Фиг. 3 - поглощающий аппарат (разрез А-А, фиг. 1);
Фиг. 4 - неподвижная пластина, главный вид.
Поглощающий аппарат содержит корпус 1 со стенками 2 и днищем 3 в виде прямоугольного стакана 4, с установленным в корпусе 1 вдоль центральной оси 5 возвратно-подпорным устройством 6, а также фрикционный узел 7, включающий нажимной конус 8, опорную пластину 9, фрикционные клинья 10 и подвижные пластины 11. Между фрикционными клиньями 10 и подвижными пластинами 11 установлены неподвижные пластины 12. Внутри корпуса 1 установлен стержень 13, пропущенный сквозь возвратно-подпорное устройство 6, опорную пластину 9 и нажимной конус 8.
На каждой боковой поверхности 14 неподвижной пластины 12 в нижней части выполнены выступы 15, установленные в соответствующие сквозные отверстия 16, выполненные в стенках 2 корпуса 1. Внутри корпуса 1 выше уровня нижней поверхности 17 сквозного отверстия 16, выполненного в стенке 2 корпуса 1, расположена полка 18, с которой взаимодействует нижняя торцевая поверхность 19 неподвижной пластины 12.
Высота (а) каждого выступа 15 у основания, измеряемая от нижней торцевой поверхности 19 неподвижной пластины 12 до верхней поверхности 20 выступа 15, составляет не менее 33 мм, а толщина (b) выступа 14 составляет не менее 21 мм.
Ширина (с) неподвижной пластины 12 по верхней торцевой поверхности составляет диапазон от 142 мм до 147 мм, а ширина (d) неподвижной пластины 12 по выступам 15 составляет диапазон от 214 мм до 218 мм.
Радиус 21 перехода от верхней поверхности 20 выступа 15 неподвижной пластины 12 в боковую поверхность 14 неподвижной пластины 12 составляет не менее 2 мм.
На полке 18, взаимодействующей с нижней торцевой поверхностью 19 неподвижной пластины 12, выполнена наплавка 22 более прочного металла по сравнению с металлом, из которого изготовлен корпус 1.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что наличие на каждой боковой поверхности неподвижной пластины в нижней части выступов, установленных в соответствующие сквозные отверстия, выполненные в стенках корпуса, также внутри корпуса выше уровня нижней поверхности сквозного отверстия, выполненного в стенке корпуса, расположена полка, с которой взаимодействует нижняя торцевая поверхность неподвижной пластины, позволяет создать конструкцию поглощающего аппарата, обеспечивающую эксплуатационную надежность и энергоемкость, а также позволяющую увеличить срок службы аппарата, за счет уменьшения напряжений в нижней части неподвижной пластины и уменьшения вероятность возникновения усталостных трещин в неподвижной пластине путем увеличения площади контакта нижней торцевой поверхности неподвижной пластины с опорной полкой внутри корпуса и площадь вертикального сечения выступа неподвижной пластины.
Также выполнение сквозных отверстий в стенках корпуса обеспечивает надежное крепление неподвижных пластин и способствует уменьшению трудозатрат при диагностике повреждения неподвижных пластин, поскольку выполнение сквозных отверстий позволяет без разборки поглощающего аппарата зрительно зафиксировать поломку выступов неподвижных пластин.
Выполнение высоты каждого выступа у основания, измеряемой от нижней торцевой поверхности неподвижной пластины до верхней поверхности выступа, составляет не менее 33 мм, а толщина выступа составляет не менее 21 мм, обеспечивает минимальный результат по увеличению запаса прочности неподвижных пластин. Увеличение заданных размеров позволит ещё более увеличить запас прочности.
Выполнение ширины неподвижной пластины по верхней торцевой поверхности в диапазоне от 142 мм до 147 мм, а также ширины неподвижной пластины по выступам в диапазоне от 214 мм до 218 мм, обеспечивает беспрепятственную установку неподвижных пластин в корпус поглощающего аппарата и удержание их в необходимом положении, для обеспечения работоспособности поглощающего аппарата.
Выполнение радиуса перехода от верхней поверхности выступа неподвижной пластины в боковую поверхность неподвижной пластины размером не менее 2 мм, способствует плавному распределению возникающих нагрузок, что увеличивает эксплуатационную надежность.
Выполнение на полке корпуса, взаимодействующего с нижней торцевой поверхностью, неподвижной пластины, наплавки более прочного металла по сравнению с металлом, из которого изготовлен корпус, обеспечивает износостойкость опорной поверхности полки.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и ведутся всесторонние испытания опытных образцов.