БУФЕР
BUFFER

Объектом настоящего изобретения является буфер. В частности, объектом настоящего изобретения является буфер, который можно использовать на тяжелых транспортных средствах, таких как (но не только) железнодорожные локомотивы, трамваи, съемные автодрезины, рудные поезда, железнодорожные товарные вагоны, железнодорожные пассажирские вагоны и некоторые землеройные машины. Основное назначение буфера согласно настоящему изобретению заключается в защите от ударных воздействий транспортных средств (ТС), перемещающихся по стационарному пути, в частности, по обычному железнодорожному пути.
Применение буферов в качестве амортизаторов с целью поглощения энергии ударного воздействия с низкой скоростью, например, при столкновении железнодорожных ТС, было известно уже давно.
Однако обычные буфера предназначены для гашения ударного воздействия ТС, возникающего при маневровых скоростях, как правило, ниже 15 км/ч, или при движении железнодорожных вагонов в составе поезда. Большинство буферов не способно поглощать высокую энергию, генерируемую при столкновении с более высокими скоростями, чем те, которые возникают при столкновении с маневровыми скоростями, например, во время аварии.
Типичный обычный буфер содержит полый корпус в форме трубы, который может сжиматься в продольном направлении благодаря тому, что он содержит первый и второй буферные элементы, один из которых может скользить в продольном направлении внутри полого второго элемента.
Сжимаемая буферная капсула соединяет первый и второй элементы буфера. Как правило, буферная капсула заполнена гидравлическим маслом, которое при сжатии буфера вынуждено вытекать через различные пути с рассеиванием энергии с целью ослабления энергии, которая вызывает сжатие буфера в целом. В некоторых других конструкциях буферов, как известно специалистам в данной области, буферная капсула может содержать жидкий эластомер или иное аналогичное вещество; выполнение функции буферной капсулы может обеспечиваться также упруго деформируемыми кольцевыми пружинами, резиновыми или полимерными амортизаторами. Настоящее изобретение относится ко всем вышеупомянутым типам буферов. Буфера вышеупомянутых типов иногда называют восстанавливаемыми буферами или буферами многократного использования.
Буферная капсула представляет собой часть буфера, которая может поглощать энергию соударения с низкой скоростью, но не способна ослаблять энергию ударного воздействия с высокой скоростью, которая возникает при соударении с более высокими скоростями.
Другим типом гасителей энергии, используемых в железнодорожной отрасли, является буфер с деформируемой трубкой (или каким-либо другим деформируемым элементом). Идея, лежащая в основе амортизатора этого типа, заключается в пластической деформации материала типа сплава металла при сжатии конструкции амортизатора. В деформируемых трубах один относительно жесткий стержневой элемент с коническим концом вставлен в другой цилиндрический элемент, форма внутренней полости которого имеет поперечное сечение конической формы, соответствующей форме стержневого конусного элемента. При ударе стержневой элемент продвигается дальше в полость цилиндрического элемента, растягивая и утончая материал стенки конусной части. При этом конусная часть цилиндра закономерно и предсказуемо перемещается относительно конусной части стержневого элемента, поглощая энергию удара.
Деформируемая конструкция другого типа раскрыта в документе FR-A-2789358, в которой при ударе один элемент деформирует другой, удаляя его материал, что обеспечивает поглощение энергии удара.
В документе ЕР-А-1247716 раскрыт двухступенчатый буфер, в котором обычный буфер последовательно соединен с деформируемой трубой, таким образом, что деформируемая труба является удлиненным продолжением в целом обычной буферной конструкции.
Описываемый в документе ЕР-А-1247716 буфер обеспечивает хорошие характеристики, в частности, в ситуациях, в которых возможно боковое ударное воздействие, но данный буфер невозможно использовать в качестве соединительного элемента, т.е. для сцепки. Это объясняется тем, что деформируемая труба своим концом, противоположным буферу, прикрепляется к жесткой части рамы ТС.
Буфера, в основе работы которых заложен принцип пластической деформации или удаления материала, иногда называют невосстанавливаемыми буферами или невосстанавливаемыми буферными элементами.
Однако все более важной становится задача создания буферов, способных выполнять функцию соединительных элементов с разъемными соединениями на обоих концах для соединения с другим соединительным устройством или частью ТС.
В частности, одной из широко применяемых конструкций является так называемое соединение типа разъемной муфты, в котором оба конца соединения выполнены в виде цилиндров с одной или несколькими кольцевыми канавками на внешней стороне.
Применение такой соединительной муфты дает возможность непосредственного подсоединения буферов. Когда один муфтовый конец помещают рядом с другим, аналогичный муфтовый конец муфтового соединения, состоящий из двух полукруглых соединительных элементов, можно использовать для соединения двух буферов.
Полукольцевые элементы муфтового соединения содержат выступающие ребра на своей внутренней поверхности, и когда данные элементы располагаются вокруг примыкающих друг к другу буферных концов, они соединяют их. Муфтовые элементы можно скреплять вместе с помощью болтов или винтов, создавая, таким образом, узел, обладающий исключительной прочностью, как на сжатие, так и на растяжение.
Задачей настоящего изобретения является создание буфера, который: (а) обладает хорошими рабочими характеристиками при воздействии ударных нагрузок малой мощности за счет поглощения энергии, при использовании его в качестве вышеупомянутого восстанавливаемого буферного элемента; (b) содержит невосстанавливаемый амортизирующий элемент, способный ослаблять более мощные ударные воздействия; (с) может использоваться в качестве сцепки без какой-либо значительной модификации, и (d) длина которого невелика.
Согласно настоящему изобретению, в целом, предлагается буфер или буферная капсула, содержащий первый удлиненный полый буферный элемент, внутри которого установлен с возможностью перемещения второй удлиненный буферный элемент, так что первый и второй буферные элементы перекрываются на части своей длины, причем данные буферные элементы образуют внутреннюю полость, и конец, по меньшей мере, первого буферного элемента выступает наружу для сцепления с соответствующим еще одним элементом; первый и второй буферные элементы могут перемещаться между первой, выдвинутой или нормальной конфигурацией и второй, сжатой конфигурацией; при более энергичном сжатии буфера, чем сжатие с пороговым уровнем энергии, второй буферный элемент активирует невосстанавливаемый амортизатор, являющийся частью буфера или капсулы, что приводит к деформации одного или нескольких пластически деформируемых элементов буфера; предлагаемый буфер отличается тем, что невосстанавливаемый амортизатор расположен между концами буфера, по меньшей мере, в области, активируемой первым буферным элементом.
Буфер такой конфигурации, предпочтительно, выполняет функции как обычного буфера, так и невосстанавливаемого амортизатора, реализуемые в одном общем компактном устройстве. Таким образом, как показано более подробно ниже, буфер согласно настоящему изобретению при воздействии ударных нагрузок с малой скоростью функционирует как обычный буфер, а при поглощении ударных нагрузок более высокой мощности работает как деформируемая труба или другой невосстанавливаемый амортизатор, обладая при этом компактной конструкцией. Тот факт, что, по меньшей мере, первый элемент содержит наружную часть, которая может соединяться с еще одним элементом, означает, что, по меньшей мере, один конец предлагаемого буфера изначально предназначен для использования в качестве сцепки.
Сочетание восстанавливаемого амортизатора с невосстанавливаемым амортизирующим элементом в одном и том же буфере между муфтовыми концами или концами иных типов уменьшает общую длину, требующуюся для выполнения двух вышеуказанных функций по отдельности. Это достигается за счет перекрытия первого и второго буферных элементов, что обеспечивает устойчивость как восстанавливаемому, так и невосстанавливаемому компонентам буфера, а также за счет того, что не требуется какое-либо дополнительное соединение между двумя отдельными устройствами.
В предпочтительных вариантах исполнения устройства невосстанавливаемый амортизирующий элемент представляет собой деформируемую трубу, которая располагается снаружи второго буферного элемента. В других вариантах исполнения, более подробно описываемых ниже, невосстанавливаемый амортизатор может быть расположен внутри второго буферного элемента. В некоторых вариантах исполнения невосстанавливаемый амортизатор может, кроме того, располагаться снаружи первого буферного элемента. В пределах объема настоящего изобретения невосстанавливаемый амортизатор может быть выполнен в нескольких формах.
Наличие невосстанавливаемого амортизатора снаружи второго буферного элемента придает гибкость конструкции в том, что невосстанавливаемый амортизатор можно выполнить с элементами сцепного устройства (такими как муфтовый конец, но не только), или в некоторых вариантах исполнения он может соединяться с дополнительным элементом, содержащим соединительное устройство (в качестве которого, опять же, но не обязательно, может быть использован муфтовый конец).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения невосстанавливаемый амортизатор расположен снаружи второго буферного элемента, что обеспечивает значительное сокращение общей длины буфера.
Предпочтительно, невосстанавливаемый амортизатор является пластически деформируемым компонентом, и при сжатии, энергия которого больше порогового значения, происходит пластическая деформация невосстанавливаемого амортизатора. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения в невосстанавливаемом амортизаторе могут использоваться известные принципы деформируемой трубы и других деформируемых элементов. Однако в пределах объема настоящего изобретения работа невосстанавливаемого амортизатора основана на других принципах ослабления энергии ударного воздействия.
Как правило, буфер содержит амортизатор, срабатывающий между первым и вторым буферными элементами. Более конкретно, в предпочтительных вариантах исполнения при сжатии буфера с энергией меньше порогового значения происходит буферизация сил сжатия за счет срабатывания амортизатора.
Данный отличительный признак позволяет буферу эффективно выполнять функцию буфера обычного типа при ударных воздействиях малой мощности (например, при скоростях менее 15 км/ч).
В предпочтительных вариантах исполнения деформируемый элемент располагается снаружи части второго буферного элемента. Во-первых, это обеспечивает возможность уменьшения общей длины буфера. Это может осуществляться путем расположения деформируемого элемента частично снаружи части длины буфера, чтобы он перекрывал, по меньшей мере, второй элемент в продольном направлении.
Во-вторых, расположение деформируемого элемента снаружи позволяет использовать трубчатую конструкцию, известную в технологии создания буферов, для обеспечения простоты изготовления и сборки, а также прогнозируемых рабочих характеристик по прочности, поглощению/ослаблению энергии и деформации.
В некоторых особенно предпочтительных вариантах исполнения второй буферный элемент содержит выполненный заодно с ним или прикрепленный к нему кольцевой конусный элемент, а деформируемый элемент содержит полую трубу с предварительно деформированным участком, причем профиль внутреннего конуса трубы аналогичен профилю конусного элемента; при сжатии конуса с энергией больше порогового значения трубный конус и кольцевой конусный элемент могут вступать во взаимодействие, приводящее к деформации трубы, начинающейся на конусном участке. Авторам изобретения удалось найти такую конструкцию, обеспечивающую особенно хорошие рабочие характеристики буфера.
Предпочтительно, буфер согласно настоящему изобретению содержит кольцевой конусный элемент, расположенный снаружи второго буферного элемента и образующий конусный элемент. Такая конструкция также обеспечивает однородные характеристики, в частности, в плане возможности деформации деформируемого элемента без отклонения первого элемента от продольной оси буфера.
Кроме того, предпочтительно, на внешней поверхности деформируемого элемента также выполнена конусная поверхность, профиль которой аналогичен профилю конуса на внутренней поверхности внутри деформируемого элемента. При деформации изменяется расположение внешнего конуса по длине ударного элемента. Таким образом, данный отличительный признак дает возможность мгновенно визуально определить, деформирован ударный элемент или нет, и подвергался ли буфер мощному ударному воздействию (в случае, если подвергался, невосстанавливаемый амортизатор подлежит проверке и/или замене).
Поскольку первый буферный элемент предназначен для подсоединения к дополнительному элементу, он, предпочтительно, содержит соединительное устройство для соединения его наружного конца с дополнительным элементом.
В одном из типов вариантов исполнения буфера согласно настоящему изобретению невосстанавливаемый амортизатор содержит соединительное устройство для соединения с конца буфера с дополнительным элементом. Таким образом, в таком варианте исполнения деформируемый элемент, предпочтительно, соединяется с дополнительным элементом (таким как дополнительный буфет соседнего вагона, хотя и не только), давая возможность получить буфер компактной конструкции, выполняющий две функции.
Еще в одном возможном исполнении буфер согласно настоящему изобретению может содержать цилиндрический полый рукав или корпус, внутри которого расположен деформируемый элемент, по меньшей мере, на части его длины. Данный цилиндрический рукав/корпус может содержать соединительное устройство для подсоединения конца буфера к дополнительному элементу.
Таким образом, в такой конфигурации цилиндрический рукав/корпус соединен с невосстанавливаемым таким образом, что буфер в целом может выполнять амортизирующую функцию, и при этом невосстанавливаемый амортизатор не должен обеспечивать функцию соединения, которая выполняется корпусом. В некоторых случаях это может обеспечивать преимущества по технологии производства и/или по рабочим характеристикам. Кроме того, корпус можно выполнять достаточно длинным, чтобы он перекрывал большую часть длины или всю длину буфера, таким образом, защищая первый и второй буферные элементы и невосстанавливаемый амортизатор от загрязнения или повреждения, а также обеспечивая устойчивость в поперечном направлении компонентов буфера, даже в случае, если усилие ударного воздействия будет направлено на точно по продольной оси буфера.
Независимо от того, к какому типу устройств относится вариант исполнения буфера согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, один конец буфера должен иметь муфтовый конец для осуществления функции подсоединения буфера; предпочтительным вариантом соединительного устройства для деформируемого элемента и цилиндрического корпуса является соединение муфтового типа.
Удобно, если, по меньшей мере, один амортизатор представляет собой или содержит гидравлическую буферную капсулу, которая соединяет первый и второй буферные элементы внутри буфера. Такая буферная капсула может быть выполнена в целом ряде форм. Примеры осуществления описываются ниже, хотя другие типы буфера (которые, как правило, но не обязательно, работают на гидравлическом масле) также возможны в пределах объема настоящего изобретения.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения амортизатор содержит накопитель энергии. Накопитель энергии может использоваться с целью возвращения амортизатора в несжатую конфигурацию после сжатия в результате соударения с малой энергией, которое является недостаточным для запрессовывания первого буферного элемента в невосстанавливаемый амортизатор.
Второй буферный элемент может быть предварительно соединен с невосстанавливаемым амортизатором, или может быть изначально отсоединен от него, так что на начальном этапе вдавливания второго буферного элемента в невосстанавливаемый амортизатор происходит соединение данных двух компонентов.
Предпочтительно, накопитель энергии может представлять собой или содержать упруго-деформируемую пружину, установленную между первым и вторым буферными элементами внутри буфера. Более конкретно, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения пружина представляет собой пневматическую или кольцевую пружину, причем последняя при необходимости может служить также для компенсации тяговых нагрузок.
Таким образом, накопитель энергии может быть создан в виде детали или конструкции, известной в технологии создания буферов, и являющейся надежной и экономичной в производстве.
В других вариантах осуществления изобретения, в которых невосстанавливаемый амортизатор, предпочтительно, но не обязательно выполнен в иной форме, отличающейся от описанных выше вариантов исполнения, буфер, предпочтительно, содержит, по меньшей мере, второй амортизатор, установленный между первым и вторым буферными элементами.
В таком варианте исполнения буфер, предпочтительно, может растягиваться, переходя из нейтрального положения в вытянутое положение. При таком растяжении, предпочтительно, происходит поглощение энергии тяговых усилий благодаря срабатыванию второго амортизатора.
Как правило, буфер содержит первый жесткий соединительный элемент, соединяющий первый амортизатор с первым буферным элементом, и второй жесткий соединительный элемент, соединяющий второй амортизатор со вторым буферным элементом.
При такой конфигурации первый буферный элемент, предпочтительно, содержит подвижный контактный элемент, который при сжатии буфера из нейтрального положения сжимает первый амортизатор, упирающийся в первый жесткий соединительный элемент; кроме того, подвижный контактный элемент при растяжении буфера из нейтрального положения производит сжатие второго амортизатора, упирающегося во второй жесткий соединительный элемент.
Вышеуказанные элементы выгодно помогают при работе буферов согласно настоящему изобретению в вариантах исполнения, в которых имеются первый и второй амортизаторы.
Второй амортизатор, предпочтительно, представляет собой или содержит кольцевую пружину. Первый амортизатор также может быть выполнен в виде кольцевой пружины, хотя в данном случае это не обязательно. В более общем смысле, другие типы амортизаторов могут содержать собой первый и второй амортизаторы, представляющие собой гидравлические амортизаторы, пневматические пружины, резиновые амортизаторы и другие амортизаторы комбинированного типа, представляющие собой комбинацию, например, гидравлических и кольцевых пружинных амортизаторов. Кроме того, как было указано выше, во всех вариантах исполнения первый и второй амортизаторы не обязательно должны быть одинаковыми.
Ниже приводится описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, путем рассмотрения неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - продольный разрез буфера в первом варианте исполнения согласно настоящему изобретению;
Фиг. 1а - вид в разрезе части варианта исполнения буфера, показанного на Фиг. 1, иллюстрирующий альтернативный способ установки конусного элемента, являющего частью буфера согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2 - изображение, аналогичное показанному на Фиг. 1, демонстрирующее второй вариант исполнения буфера согласно настоящему изобретению, в несжатом состоянии, до деформации в результате мощного ударного воздействия;
Фиг. 3 и 4 - буфера, показанные на Фиг. 1 и 2 соответственно, после сжатия в результате мощного ударного воздействия;
Фиг. 5 - изображение, аналогичное представленным на Фиг. 1 и 2, третьего варианта исполнения буфера согласно настоящему изобретению, в несжатом состоянии, до деформации в результате относительно мощного ударного воздействия;
Фиг. 5а - вид в разрезе, в увеличенном масштабе, части буфера, выделенной квадратом на Фиг. 5; и
Фиг. 6 - продольный разрез буфера в еще одном варианте исполнения в пределах объема изобретения.
На Фиг. 1 представлен продольный разрез буфера 20 в первом варианте исполнения согласно настоящему изобретению.
Буфер 20 содержит, первый удлиненный полый буферный элемент 21, внутрь которого через открытый торец 27 вставлен с возможностью скольжения второй удлиненный буферный элемент 22. Основной участок длины внутренней полости первого буферного элемента 21 представляет собой жесткий, ровный, полый цилиндр, внутри которого установлен с возможностью скольжения второй буферный капсульный элемент 22. Внешняя поверхность большей части длины второго буферного элемента 22 также представляет собой ровный цилиндр, установленный в буферном элементе 21 с применением уплотнений (на Фиг. 1 не показаны), так что первый 21 и второй 22 буферные элементы в собранном виде образуют гаситель энергии (амортизатор) в виде буферной капсулы, обозначенной в целом позицией 31.
В буферной капсуле 31 первый буферный элемент 21 закрывает внешнюю поверхность второго буферного элемента 22 на части его длины. Степень перекрытия буферных элементов может изменяться, а степень изменения является известной в технологии буферных капсул. Итак, буферные элементы 21, 22 могут перемещаться за счет скольжения из показанной на Фиг. 1 выдвинутой конфигурации во вторую, сжатую конфигурацию, в которой степень перекрытия первого и второго буферных элементов больше, чем показанная на Фиг. 1.
Длина перекрытия в несжатой конфигурации является достаточной для того, чтобы при сжатии буферной капсулы 31 элементы 21 и 22 оставались отцентрированными относительно друг друга, и капсула не деформировалась вбок, даже если сила сжатия будет направлена не по продольной оси капсулы 31.
Внешняя форма буферной капсулы 31 обеспечивает также возможность ее размещения в продольном направлении внутри невосстанавливаемого амортизатора 34 удлиненной формы, подробно описываемого ниже. Таким образом, большая часть длины невосстанавливаемого амортизатора 34 представляет собой полый цилиндр, внутренний диаметр которого скользит по внешнему диаметру первого буферного элемента 21.
В показанном на чертеже предпочтительном варианте исполнения внешний диаметр первого буферного элемента 21 на открытом торце 27 установлен со скользящей посадкой внутри невосстанавливаемого амортизатора 34. В некоторых вариантах исполнения открытый торец 27 является плотно притертым. Специалистам будет понятно, что в других вариантах осуществления изобретения могут использоваться и другие способы обеспечения требуемой скользящей посадки первого буферного элемента 21 внутри невосстанавливаемого амортизатора 34.
Используемый в настоящем описании термин "невосстанавливаемый амортизатор" предназначен для обозначения элемента типа деформируемой трубы (но не только), который, который при срабатывании поглощает энергию удара, причем при этом необратимо изменяется форма данного элемента.
В частности, такое необратимое изменение формы элемента может происходить в результате пластической деформации металла, из которого изготовлен данный элемент. Пластическая деформация в этом смысле включает в себя растягивание материала элемента, удаление части материала и другие деформирующие процессы.
Буферная капсула 31 может содержать многочисленные внутренние компоненты, служащие для обеспечения управляемого, предсказуемого рассеяния энергии при сжатии, вызванном соударениями с малой энергией описанного выше типа. В предпочтительном способе осуществления изобретения буферная капсула 31 поглощает энергию удара с помощью, например, гидравлической среды или жидкого эластомера; данные термины знакомы специалистам в данной области.
Буферная капсула 31 является полностью восстанавливаемой (как принято в технологии создания буферов) и восстанавливается после поглощения энергии при соударениях с малой энергией.
Как показано на Фиг. 1, торец 28 первого буферного элемента 21 находится снаружи буфера 20. Таким образом, к данному торцу можно присоединять дополнительный элемент.
В рассматриваемом варианте исполнения торец 28 выполнен, по меньшей мере, с одной канавкой 33, которая расположена на небольшом расстоянии от свободного конца элемента 21. Канавка 33 на торце 28 круглой формы в предпочтительном варианте исполнения образует так называемый "муфтовый" конец. Он предназначен для соединения с муфтовым соединительным устройством, содержащим пару круглых ребер на своей внутренней поверхности, которые входят в зацепление с изображенной на чертеже канавкой 33, а также аналогичную канавку, выполненную в другом муфтовом соединительном устройстве в другом элементе, к которому необходимо подсоединить буфер 20.
При типичном использовании буфера 20 вышеупомянутым дополнительным компонентом является еще один буфер, но в некоторых других вариантах использования буфер 20 может соединяться с целым рядом других структур, содержащих шарнирные соединения или сцепные головки (но не только).
Как уже указывалось выше, расположенная далее удлиненная полая часть невосстанавливаемого амортизатора закрывает часть длины первого и второго буферных элементов 21, 22. В варианте исполнения, показанном на Фиг. 1, цилиндрический невосстанавливаемый амортизатор 34 представляет собой деформируемый элемент, выполненный из стального сплава, пластически деформирующегося при достаточно мощном ударном воздействии.
Один торец 53 невосстанавливаемого амортизатора 34 является открытым, и в нем установлено прикрепленное к внутренней поверхности кольцо 58, внутренний диаметр которого образует скользящую посадку с внешним диаметром первого буферного элемента 21.
Невосстанавливаемый (деформируемый) амортизатор 34, по меньшей мере, относительно своих рабочих частей, расположен между торцами всего буфера 20, расстояние между которыми приблизительно равно расстоянию между канавкой 33 и канавкой 39 на конце цилиндрического деформируемого элемента 34 на противоположном конце 53, как будет показано ниже.
В представленном варианте исполнения внутренний диаметр приблизительно 2/3 длины цилиндрического элемента 34 является достаточно большим, чтобы в него мог свободно входить диаметр первого буферного элемента 21. Данный участок 36 большого диаметра цилиндрического невосстанавливаемого амортизатора 34 сужается за счет внутреннего кольцевого конуса 37, образуя цилиндрический участок 38 уменьшенного диаметра.
Свободный конец цилиндрического невосстанавливаемого амортизатора 34, расположенный на удалении от торца 28 буферного элемента 22, выполнен в виде муфтового конца, содержащего канавку 39, по своей конструкции аналогичную канавке 33. Таким образом, на обоих концах буфера 20 выполнены аналогичные или идентичные муфтовые соединения, так что буфер можно использовать в ряде ситуаций, когда требуется соединить один с другим два ТС.
Внутренний диаметр участка 38 уменьшенного диаметра невосстанавливаемого амортизатора 34 является достаточно большим, чтобы в него могла входить внешняя часть второго буферного элемента 22 с посадкой скольжения, но по причинам, которые будут указаны ниже, второй буферный элемент 22 может входить в участок уменьшенного диаметра только при воздействии на буфер 20 достаточно мощного удара, способного вызвать пластическую деформацию материала цилиндрического невосстанавливаемого амортизатора 34.
На закрытом конце 24 (или рядом с ним) второго буферного элемента 22 установлен кольцевой конусный элемент 41 с конусной поверхностью 43, диаметр которой уменьшается в направлении к участку 38 уменьшенного диаметра.
Диаметр конусного элемента 41 в его наибольшей части равен, по меньшей мере, диаметру торца 27 первого буферного элемента 21. Форма конусной поверхности соответствует форме конуса 37 внутренней поверхности невосстанавливаемого амортизатора 34.
Конусный элемент 41 может быть выполнен несколькими способами, например, в виде цилиндрического конусного диска, в край которого, противоположный конусной поверхности 43, упирается торцовая поверхность 23 второго буферного элемента 22 (или к которому данная поверхность прикреплена) с целью противодействия силам взаимодействия между буферным элементом 21 и конусным элементом 41, как будет описано ниже.
На Фиг. 1 показан один из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения в пределах его объема.
Как вариант, устройство может быть таким, чтобы внешняя цилиндрическая стенка буферного элемента 22 служила в качестве поверхности, обеспечивающей противодействие силам взаимодействия буферного элемента 22 с конусным элементом 41. В таком случае, как показано на Фиг. 1а, конусный элемент 41 может быть прикреплен к внешней цилиндрической стенке буферного элемента 22 целым рядом способов. К этим способам относятся соединение с помощью резьбы, сварки и горячей посадки, а в показанном предпочтительном варианте исполнения ступенчатое изменение диаметра второго буферного элемента 22 образует упорную поверхность 24, как показано на чертеже. Данная конфигурация имеет дополнительное преимущество, заключающееся в оптимизации доступного пространства внутри буфера 20.
При нормальном использовании буфера 20 (т.е. когда на концы буфера воздействуют сравнительно маломощные ударные нагрузки) нагрузка передается на буферную капсулу 31, и конусный элемент 41 реагирует на данную нагрузку посредством контакта с конусом 37. Это предотвращает вхождение второго буферного элемента 22 внутрь участка 38 уменьшенного диаметра деформируемого элемента 34, в результате чего при таких небольших ударных нагрузках компоненты буферной капсулы 31 работают в нормальном режиме. Таким образом, буферная капсула 31 сопротивляется ударным усилиям (а также, если это позволяет конструкция, тяговым усилиям) как восстанавливаемый буфер.
Конусный элемент 41 закреплен любым из известных способов и не может перемещаться вперед к буферному элементу 21. В показанном предпочтительном варианте исполнения шпонка 42 конусного элемента (см. Фиг. 3), прикрепленная к внутренней поверхности участка 36 большого диаметра цилиндрического элемента 34, входит в зацепление с задним торцом конусного элемента 41, расположенным на удалении от внутреннего конуса 37.
Если, как это может быть в некоторых вариантах исполнения, второй буферный элемент 22 прикреплен к конусному элементу 41, шпонка 42 (которая может быть выполнена в виде кольца, нескольких отдельных штифтов или других элементов) служит также для предотвращения отделения амортизатора 31 от невосстанавливаемого амортизатора 34. В таком случае шпонка 42 также обеспечивает противодействующую силу при работе амортизатора 31, когда он ослабляет тяговые усилия.
В предпочтительном варианте осуществления конусный элемент 41 выполнен из материала, поверхность которого обладает более высокой твердостью, чем материал цилиндрического деформируемого элемента 34. Таким образом, для создания конусного элемента 41 подходит широкий спектр металлических сплавов.
Компоненты буфера устроены таким образом, что при нормальной работе, когда буфер подвергается относительно слабым ударным воздействиям, которые, например, возникают при обычном перемещении железнодорожного состава, конусный элемент 41 жестко удерживается на месте благодаря реагирующему на ударные усилия сцеплению конусной поверхности 43 с внутренним конусом 37, а также, в некоторых вариантах исполнения буфера, возможному креплению с помощью шпонки или каким-либо другим способом конусного элемента относительно невосстанавливаемого амортизатора 34, сопротивляющегося любым тяговым усилиям, действующим в направлении, противоположном направлению действия ударных усилий.
При работе в таком режиме буферная капсула 31 поглощает и рассеивает ударные (сжимающие) усилия (а также, в зависимости от конкретного варианта исполнения, может рассеивать тяговые (растягивающие) усилия) низкой интенсивности. После такого поглощения энергии удара буферная капсула 31, поскольку она содержит внутреннее восстанавливающее устройство, например, пружину, возвращает буфер 20 из сжатой конфигурации в его первоначальную конфигурацию, к его первоначальной длине.
В предпочтительном варианте исполнения, представленном на Фиг. 1, тяговые усилия поглощаются кольцевой пружиной 26, работающей между торцом 27 буферного элемента 21 и торцом 58 деформируемого элемента 34. После такого поглощения энергии тягового усилия кольцевая пружина 26 возвращает буфер 20 (в направлении, противоположном направлению действия внутренней пружины) из растянутой конфигурации к его исходной длине.
Более мощные ударные воздействия (которые могут происходить, например, при столкновении на более высоких скоростях, например, при аварии), как правило, являются воздействиями высокочастотными, носят импульсный характер, так что буферная капсула 31 не в состоянии поглотить всю энергию, и сила, воздействующая на конусный элемент 41, превышает пороговый уровень, который требуется для деформации невосстанавливаемого амортизатора 34. В результате, мощное ударное воздействие по длине буферной капсулы 31 передается на конусный элемент 41. Вследствие сцепления компонентов в области конусного элемента 41 энергия ударного воздействия через конусную поверхность 43 передается на внутренний конус 37 деформируемого амортизатора 34.
Конструкция буфера 20 такова, что данное передаваемое усилие является достаточным для того, чтобы возникла пластическая деформация амортизатора 34 в области внутреннего конуса 37.
Это, в свою очередь, приводит к тому, что конус внутри амортизатора 34 под действие силы удара перемещается по длине участка 38 уменьшенного диаметра по направлению к канавке 39, определяющей конец деформируемого амортизатора. Такая пластическая деформация обеспечивает надежное и предсказуемое рассеяние энергии ударного воздействия.
После поглощения энергии мощного ударного воздействия цилиндрическим невосстанавливаемым амортизатором 34 данный амортизатор необходимо заменить; однако, при правильной конструкции буферной капсулы 31 и конусного элемента 41 их можно повторно использовать, или, по меньшей мере, заменять только конусный элемент 41 и элементы его фиксации. В результате, большинство элементов буфера 20 остаются пригодными к эксплуатации даже после довольно сильных столкновений.
На Фиг. 2 представлен вид в разрезе возможного варианта исполнения буфера, показанного на Фиг. 1.
Аналогичные компоненты и секции показанной на Фиг. 2 буферной капсулы 31 имеют такие же номера позиций, как и соответствующие детали на Фиг. 1, и описываются здесь лишь настолько, насколько это необходимо для понимания того, как их конструкция и/или работа отличаются от конструкции и/или работы элементов буферной капсулы, приведенной на Фиг. 1.
Показанный на Фиг. 2 буфер 20 содержит первый и второй буферный элементы 21, 22, конструкция которых аналогична конструкции соответствующих компонентов на Фиг.1, и которые образуют буферную капсулу 31, которая обеспечивает рассеяние ударных усилий малой мощности, а также, при необходимости, в зависимости от конструкции буферной капсулы, тяговых усилий малой мощности. Кольцевая пружина 26, аналогично кольцевой пружине, показанной 26 на Фиг. 1, поглощает тяговые усилия, в вариантах, в которых элементы ослабления тяговых усилий в буферной капсуле не предусмотрены.
На своем закрытом конце первый буферный элемент 22 содержит прикрепленный к нему конусный элемент 41, конструкция которого может быть аналогична конструкции конусного элемента 41, показанного Фиг. 1.
Конусная поверхность 43 конусного элемента 41 упирается во внутренний конус 37 цилиндрического невосстанавливаемого амортизатора 46, конструкция которого отличается от конструкции амортизатора 34, показанного на Фиг. 1.
Амортизатор 46 содержит участок 47 увеличенного диаметра, который сужается и переходит в участок 48 уменьшенного диаметра. Участок 47 увеличенного диаметра перекрывает относительно небольшую часть длины первого буферного элемента 21, а в участке 48 уменьшенного диаметра отсутствуют элементы муфтового конца, описанные выше для варианта невосстанавливаемого амортизатора 34, представленного на Фиг. 1.
Вместо этого, цилиндрический элемент 46 заканчивается открытым торцом 51, который упирается в уступ 49, выполненный внутри на одной стороне 54 удлиненного полого цилиндрического корпуса 52.
В области конца 54 в рассматриваемом варианте исполнения на внутренней поверхности корпуса 52 выполнено муфтовое соединение, которое содержит канавку 39, конструкция которой аналогична или идентична конструкции канавки 39, показанной на Фиг. 1. В других вариантах осуществления изобретения на обоих концах буфера 20 могут быть использованы и другие типы соединений, помимо показанного муфтового соединения.
Корпус 52 приблизительно на 2/3 длины закрывает другие компоненты показанного на Фиг. 2 буфера 20; внутренний диаметр корпуса 52 является достаточно большим, чтобы внутри него могли располагаться другие компоненты, к которым, в частности, относится элемент 46 с участком 47 увеличенного диаметра, который скользит по внутренней поверхности корпуса 52. К дополнительным отличительным признакам относится то, что диаметр муфтового соединения корпуса 52 меньше диаметра участка 47 увеличенного диаметра, а также то, что между указанными участками увеличенного и уменьшенного диаметра располагается конус 56, форма которого, по меньшей мере, внутри корпуса 52, соответствует форме конуса элемента 46. Тем не менее, как будет понятно специалисту в данной области, в пределах объема настоящего изобретения возможны и другие размеры и формы, отличающиеся от описанных и показанных на чертежах в настоящем описании.
Торец 53 невосстанавливаемого амортизатора 34, противоположный концу корпуса 52, на котором расположена канавка 39 муфтового соединения, является открытым, и в нем установлено прикрепленное к внутренней поверхности кольцо 58, внутренний диаметр которого образует скользящую посадку с внешним диаметром первого буферного элемента 21. Поскольку корпус 52 закрывает значительную часть длины первого буферного элемента 21, даже когда буферные элементы 21, 22 находятся в выдвинутой конфигурации, как показано на Фиг. 2, конструкция буфера 20 в целом эффективно предотвращает возникновение нежелательных перемещений его элементов в боковом направлении, даже если усилие ударного воздействия направлено не точно по продольной оси буфера 20. Такая устойчивость буфера 20 обеспечивается благодаря указанному небольшому расстоянию перекрытия между торцом 27 буферного элемента 22 и торцом 53 корпуса 52. На любом из торцов корпуса 52 могут быть установлены подшипники или какие-либо другие стабилизирующие элементы, или же, в зависимости от конкретной конструкции, на данных торцах могут отсутствовать указанные элементы.
Конус 56 корпуса 52 находится на некотором расстоянии по продольной оси буфера 20 по направлению к канавке 39 от конуса 37 амортизатора 34. Это означает, что в конфигурации, показанной на Фиг. 2, внутри корпуса 52 имеется кольцевое пространство между внешней поверхностью конуса 37 и внутренней поверхностью конуса 56. Когда, как указано ниже, показанный на Фиг. 2 буфер 20 испытывает мощное ударное воздействие, в данном пространстве происходит перемещение конуса 37 в продольном направлении под действием конусного элемента 41.
При ударных воздействиях сравнительно малой мощности показанный на Фиг. 2 буфер работает аналогично буферу, показанному на Фиг. 1. При этом амортизатор, содержащий первый и второй буферные элементы 21, 22, закономерно и предсказуемо поглощает ударные усилия. Во время срабатывания буферные элементы 21, 22 перемещаются из показанного на чертеже относительно выдвинутого положения в относительно сжатое положение. Энергия, накапливаемая при этом в буферной капсуле 31, известным образом восстанавливает капсулу, переводя ее из сжатой конфигурации в выдвинутую конфигурацию.
Однако если показанный на Фиг. 2 буфер 20 испытывает относительно мощное ударное воздействие, буферная капсула 31 оказывается неспособной поглотить все количество энергии, и сила, действующая на конусный элемент 41, превышает пороговый уровень деформации невосстанавливаемого амортизатора 46. В результате происходит передача усилия ударного воздействия между торцами 28 и 54 соответственно первого буферного элемента 21 и корпуса 52.
Поскольку невосстанавливаемый амортизатор 46 находится в контакте с торцом 54 корпуса 52, сила ударного воздействия заставляет конусный элемент 41, прикрепленный к первому буферному элементу 21, деформировать конус 37 невосстанавливаемого амортизатора 46. Это, в свою очередь, приводит к деформации невосстанавливаемого амортизатора 46, что вызывает перемещение конуса 37 в продольном направлении по оси буфера 20 к торцу 54 корпуса 52.
Как указывалось выше, при такой деформации деформируемого элемента 46 перекрытие первого и второго буферных элементов 21, 22, а также перекрытие между корпусом 52 и буферным элементом 21 по длине буфера даже в случае воздействия ударного усилия не точно по оси буфера устойчивость буфера 20 в поперечном направлении сохраняется.
На Фиг. 3 и 4 показаны буфера, изображенные на Фиг. 1 и 2 соответственно, после сжатия в результате сравнительно мощного ударного воздействия, способного вызвать деформацию невосстанавливаемого амортизатора 34 и 46 соответственно.
Как показано на Фиг. 3, буферная капсула 31 в этом случае сжимается и переходит в полностью сжатое положение (хотя это и не обязательно происходит каждый раз в случае относительно мощного ударного воздействия), а конус 37 перемещается по длине невосстанавливаемого амортизатора 34, уменьшая участок 38 уменьшенного диаметра в процессе перемещения. При таком перемещении конуса 37 материал невосстанавливаемого амортизатора 46 растягивается, как показано на чертеже.
После того, как буфер 20 переходит в состояние, показанное на Фиг. 3, необходимо заменить невосстанавливаемый амортизатор 34, прежде чем буфер 20 можно будет снова использовать, однако, в большинстве случаев, это все, что требуется, чтобы снова получить буфер, пригодный к эксплуатации.
Как показано на Фиг. 4, поскольку корпус 52 дополнительно содержит часть длины буфера, когда буфер 20 находится в выдвинутом положении, то при сжатии буфера 20 большинство компонентов буфера располагаются полностью внутри корпуса 52, и лишь канавка 33 буферной капсулы 31 находится снаружи. Таким образом, корпус 52 защищает остальные компоненты буфера 20 от нежелательной деформации и загрязнения.
После сжатия буфера 20 до состояния, показанного на Фиг. 4, как правило, после замены невосстанавливаемого амортизатора 46 (которая, в свою очередь, проводится после временного снятия корпуса 52) буфер 20 будет готов к повторному использованию.
Разумеется, возможны такие мощные соударения, при которых будет происходить деформация невосстанавливаемых ароматизаторов, при которой конусы не будут перемещаться на полную длину, показанную на Фиг. 3 и 4, до того, как будет достигнуто требуемое ослабление энергии удара. В таких случаях внешний вид использованного буфера может отличаться от показанного на чертежах. Ослабление усилия ударного воздействия при таком частичном перемещении конусов входит в объем изобретения.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения капсула 31 является гидравлической буферной капсулой. Известен целый ряд вариантов конструкций таких устройств. Гидравлические буферные капсулы содержат лабиринтные пути прохождения жидкости и сочетания клапанов, которые обеспечивают преобразование ударных усилий при соударении с малой скоростью в тепло, таким образом, безопасно ослабляя форму волны энергии удара. В качестве накопителя энергии в такой капсуле обычно используется пневматическая пружина, длина которой изменяется в зависимости от степени сжатия капсулы 31. Указанная пневматическая пружина восстанавливает полную длину капсулы 31 после окончания ударного воздействия с малой скоростью.
Как правило, части буферов согласно настоящему изобретению, отличающихся от описанных здесь тем, что они являются упруго-деформируемыми или гидравлическими, изготовляются из металлических сплавов, например, из стали (но не только). Упруго-деформируемые элементы могут быть изготовлены из целого ряда эластомеров или аналогичных материалов.
На Фиг. 5 и 5а представлен вариант исполнения буфера согласно настоящему изобретению, который содержит гидравлическую буферную капсулу 31ʹ, а вместо кольцевой пружины (аналогичной кольцевой пружине 26, показанной на Фиг. 1) содержит альтернативное устройство, служащее для поглощения тяговой энергии. В буферной капсуле, показанной на Фиг. 5, могут быть использованы элементы для поглощения тяговой энергии, которые используются в буферной капсуле 31, представленной на Фиг. 1-3. Принцип реализации поясняется с помощью продольного разреза, представленного на Фиг. 5а.
Буфер 20, показанный на Фиг. 5 и 5а, в целом аналогичен буферу, представленному на Фиг. 1, за исключением двух важных моментов. Таким образом, буфер 20 содержит первый и второй буферные элементы 21, 22, который функционируют аналогично буферным элементам 21, 22 на Фиг. 1; невосстанавливаемый амортизатор 34 содержит внутренний конус 37 и конусный элемент 41, образующий внешнюю конусную поверхность 43, форма которой аналогична форме конуса 37.
Во внутренней полости первого буферного элемента 21 расположен гидравлический амортизатор общего описанного выше типа. Такой амортизатор, детали которого не представлены на Фиг. 5 для ясности, содержит, как было указано выше, ряд лабиринтных открываемых путей для прохождения жидкости, такой как гидравлическое масло, и ряд клапанов и ограничителей, которые срабатывают в зависимости от направления маломощного ударного воздействия с целью ослабления ударных и тяговых усилий.
Данный амортизатор схематично изображен в виде поршня 59, прикрепленного к торцу 28 буферного элемента 22. Поршень 59 выходит из отверстия 61 в торце 25 второго буферного элемента 22 и входит во внутреннюю полость буферного элемента 21. Поршень 59 имеет удлиненную форму и расположен по продольной оси буфера 20.
При сжатии буферной капсулы 31ʹ гидравлическая жидкость, заполняющая объем внутри первого буферного элемента 21 и торца 25 второго буферного элемента 22, вынуждена проходить через ряд клапанов и отверстий малого диаметра к торцу 23 буферной капсулы 31ʹ, и при этом происходит ослабление энергии ударного воздействия с малой скоростью.
На Фиг. 5 буфер 31ʹ показан в полностью выдвинутой конфигурации, т.е. после поглощения тягового усилия, которое воздействовало на буфер, когда он находился в сжатом состоянии в результате поглощения предыдущего сжимающего ударного усилия.
В этот момент поршень 59 выдвинут относительно положения, когда он находится внутри второго буферного элемента 22, к закрытому концу 23. Это приводит к увеличению объема между головкой поршня 60, торцом 25 и внутренним диаметром буферного элемента 22. Этот замкнутый объем, заполненный жидкостью, такой как гидравлическое масло, вместе с рядом открываемых лабиринтных путей для прохождения жидкости и/или рядом клапанов и ограничителей, которые срабатывают, когда буферная капсула раздвигается, обеспечивает средство поглощения энергии тягового усилия. Для того, чтобы заставить жидкость проходить через клапаны и/или ограничители, необходимо достичь тяговых усилий на муфтовых концах 28 и 39, взаимодействующих с устройствами сопряжения второго буферного элемента 22 с конусным элементом 41 и шпонкой 42 конусного элемента.
Буферный элемент 22 содержит внутренний подвижный разделительный поршень 62. Как показано на Фиг. 5а, разделительный поршень 62 перемещается внутри первого буферного элемента 21 по его длине.
Между разделительным поршнем 62 и торцом 23 элемента 22 находится объем газа, например, воздуха или азота. Когда буферная капсула 31ʹ срабатывает, поглощая ударные усилия, поршень 62 перемещается, как показано на чертеже, к торцу 23, сжимая газ. При прекращении действия сжимающей силы на буферную капсулу 31ʹ данный сжатый газ действует как пневматическая пружина, возвращая капсулу 31ʹ обратно в несжатую конфигурацию.
При таком восстановлении положения капсулы 31ʹ в предпочтительных вариантах осуществления изобретения гидрожидкость внутри амортизатора вынуждена перетекать в обратном направлении, и выдвигает буферный поршень 59 наружу из первого буферного элемента.
Такое сжатие и растяжение буферной капсулы 31ʹ происходит при воздействии на капсулу ударных и тяговых усилий при малой скорости.
При относительно мощном ударном воздействии оно, вследствие своего высокочастотного характера, передается по капсуле 31ʹ и заставляет конус 43 входить в зацепление (или заставляет входить в более плотное зацепление) с конусом 37, так что конус 37 перемещается по участку 38 уменьшенного диаметра невосстанавливаемого амортизатора 34, в результате чего происходит пластическая деформация данного участка. Это приводит к исчезновению участка 38 уменьшенного диаметра с одновременным предсказуемым поглощением энергии ударного воздействия, которое является аналогичным срабатыванию буфера в варианте исполнения, представленном на Фиг. 1 и 2.
При необходимости, буфер, показанный на Фиг. 5 и 5а, может быть выполнен в модифицированной форме, в которой будут использованы конструктивные принципы, заложенные в конструкции буфера, показанного на Фиг. 2, с цилиндрическим (или другой формы) корпусом 52, который перекрывает капсулу 31ʹ и образует один из торцов буфера 31ʹ. Иными словами, можно создать вариант исполнения, показанный на Фиг. 1 и 2, с амортизатором гидравлического типа вместо кольцевой пружины.
Далее, на Фиг. 6 показан еще один вариант исполнения буфера согласно настоящему изобретению, в нейтральном положении (перед ударным воздействием).
Показанный на Фиг. 6 буфер 20 содержит первый буферный элемент 21, выполненный в виде полого цилиндра. Первый торец 22 цилиндра закрыт крышкой 23, аналогично тому, как это показано на Фиг. 1.
Противоположный первому торцу 22 второй торец 24 буферного элемента 21 является открытым.
Первый буферный элемент 21 скользит внутри второго удлиненного цилиндрического и полого буферного элемента 26, входя в него через первый открытый торец 27. Противоположный торцу 27 торец 28 закрыт еще одной крышкой 29.
В представленном на Фиг. 6 варианте исполнения на торцовой крышке 29 выполнена втулочная канавка 33, аналогичная показанной на Фиг. 1.
Торцовая крышка 23 также имеет муфтовый конец 28. Как на торцовой крышке 23, так и на муфтовом конце 28 могут быть предусмотрены альтернативные способы крепления дополнительных элементов, или же крышка 23 и конец 28 могут быть гладкими.
Жесткий пружинный соединительный стержень 63 своим концом 63ʹ прикреплен к торцовой крышке 29. Соединительный стержень 63 отходит от торца 28 к своему дальнему концу 63ʹʹ, который находится внутри первого буферного элемента 21. В показанном варианте исполнения дальний конец 63ʹʹ выходит за торец 27 второго буферного элемента 26, когда буфер 20 принимает положение, изображенное на Фиг. 6, в котором буфер 20 может воспринимать ударные и тяговые усилия, и которое, как указано выше, называется нейтральным положением.
Соединительный стержень 63 содержит прикрепленный к нему на конце 63ʹʹ или вблизи него удерживающий элемент 64, который может быть выполнен в виде жесткого диска или планки, отходящей от конца 63ʹʹ стержня наружу, по меньшей мере, с двух сторон.
Соединительный стержень 63 на участке между торцовой крышкой 29 и концом 63" проходит с посадкой скольжения сквозь силопередающую траверсу 66.
Траверса 66 проходит от одного края внутреннего диаметра первого буферного элемента 21 до противоположного края; данная траверса расположена на определенном расстоянии по длине элемента 21.
В данном варианте исполнения, например, показанном на Фиг. 1 и 2, буферные элементы 21 и 26 обычно закрывают часть длины других компонентов. В результате, при нормальной работе буфера 20 соединительный стержень 63 проходит сквозь траверсу 66 приблизительно на половине своей длины.
Траверса 66 является жесткой и прочно прикреплена к первому буферному элементу 21. Между траверсой 66 и конусным элементом 67 установлена буферная пружина 68, так что при сжатии буфера 20 в результате ударного воздействия происходит ослабление энергии ударного воздействия вследствие сжатия первой пружины 68.
Согласно стандартной технологии буферных пружин, первая пружина 68 содержит несколько упруго-деформируемых кольцевых элементов или подушек 69.
Кольцевые пружинные элементы 69 содержат центральные отверстия, сквозь которые проходит соединительный стержень 63, который, таким образом, обеспечивает центрирование и правильное расположение данных элементов в буфере. В представленном варианте исполнения кольцевые элементы 69 соединены друг с другом шайбами 71, которые предотвращают их непосредственное смятие, и, таким образом, обеспечивает целостность пружины.
Диаметр центральных отверстий в кольцевых пружинных элементах 69 является таким, что данные элементы могут свободно скользить по поверхности стержня при сжатии и растяжении буфера 20. Однако, кольцевые элементы 69 не могут перемещаться на большие расстояния, поскольку они ограничены конусным элементом 67 с одной стороны и траверсой 66 с другой.
В данном варианте исполнения изображены четыре кольцевых пружинных элемента 69, установленных один за другим между конусным элементом 67 и траверсой 66. Однако, в других вариантах осуществления изобретения количество кольцевых элементов 69 может быть меньше или больше.
Такое же устройство из четырех кольцевых элементов 69ʹ (хотя в других вариантах исполнения количество кольцевых элементов 69ʹ может быть другим) установлено с возможностью перемещения между траверсой 66 и удерживающим элементом 64; соединительный стержень 63 проходит через центральные отверстия кольцевых элементов 69ʹ, так же, как и через центральные отверстия кольцевых элементов 69; между кольцевыми элементами 69ʹ также установлены шайбы 71, конструкция которых аналогична конструкции шайб 71, разделяющих кольцевые элементы 69.
Таким образом, кольцевые элементы 69ʹ являются частью пружины растяжения 68ʹ, которая аналогична пружине сжатия 68, содержащей кольцевые элементы 69, но отходит от траверсы 66 в противоположную сторону от пружины сжатия 68.
В показанном варианте исполнения пружины 68, 68ʹ являются одинаковыми и содержат одинаковое количество кольцевых элементов одинакового размера, формы и конструкции. Однако следует иметь в виду, что в границах объема настоящего изобретения возможны изменения вышеуказанных параметров, в результате чего характеристики пружин сжатия 68 и растяжения 68ʹ также будут различными в соответствии с требуемыми.
При сжатии буфера 20 в результате ударного воздействия малой мощности будет происходить сжатие кольцевых элементов 69 между траверсой 66 (которая жестко прикреплена к первому буферному элементу 21) и конусным элементом 67 (который, как будет показано ниже, при ударных воздействиях малой мощности остается соединенным со вторым буферным элементом 26).
Такое сжатие кольцевых элементов 69 обеспечивает ослабление энергии удара за счет упругой деформации кольцевых элементов 69.
При растягивающих усилиях малой мощности длина буфера 20 увеличивается по сравнению с нейтральным положением, показанным на Фиг. 5, что приводит к сжатию кольцевых элементов 69ʹ между траверсой 66 и удерживающим элементом 64, так как соединительный стержень 63 вытягивается, поскольку он прочно прикреплен к крышке 29. Таким образом, упругая деформация кольцевых элементов 69ʹ приводит к ослаблению энергии тяговых усилий, аналогично тому, как деформация кольцевых элементов 69 обеспечивает ослабление энергии ударного воздействия. Когда пружина растяжения 68ʹ находится в полностью сжатом состоянии, конец 25 буферного элемента 21 находится в контакте с концом 27 буферного элемента 26, предотвращая возможность чрезмерного сжатия пружинных элементов.
Когда пружина сжатия 68 находится в полностью сжатом состоянии, конец 24 буферного элемента 21 контактирует с элементом 67, тем самым предотвращая чрезмерное сжатие кольцевых пружинных элементов 69 и обеспечивая контактную поверхность, которая позволяет прикладывать более значительные нагрузки к элементу 67, чем нагрузки, которые могли бы выдержать пружинные элементы 69.
При сжатии кольцевых элементов 69 или кольцевых элементов 69ʹ структурная целостность пружин сохраняется благодаря стабилизирующему влиянию соединительного стержня 63 и шайб 71.
Конструкция пружины, показанной на Фиг. 6, при желании может быть применена в любом другом варианте исполнения буфера согласно настоящему изобретению, если в его конструкции необходимо использование одной или нескольких кольцевых пружин.
Элемент 67 представляет собой твердый диск с отверстием в центре, диаметр которого позволяет ему скользить по соединительному стержню 63.
Со стороны, которая расположена ближе к концу 28 второго буферного элемента 26, элемент 67 содержит кольцевую конусную поверхность 67ʹ на передней кромке, в результате чего диаметр диска уменьшается по мере приближения к концу 28. Профиль конуса соответствует профилю конуса 26ʹ, выполненного на цилиндрической стенке второго буферного элемента 26; данная конусная поверхность является переходом от сравнительно большого диаметра к сравнительно малому диаметру, расположенному ближе к концу 28 второго буферного элемента 26.
При мощном ударном воздействии кольцевые пружинные элементы 69 сжимаются до тех пор, пока не будет достигнут контакт между открытым торцом 24 первого буферного элемента 21 и элементом 67, после чего энергия ударного усилия начнет передаваться на элемент 67.
В результате взаимодействия стыкующихся конусных поверхностей 67ʹ и 26ʹ данная энергия будет передаваться на второй буферный элемент 26.
Второй буферный элемент 26 выполнен из пластически деформируемого материала типа стали. В результате передачи силы удара при мощном ударном воздействии конус 26ʹ перемещается по направлению к концу 28. Это обеспечивает предсказуемое ослабление энергии ударного воздействия, аналогично тому, как это происходит и в других вариантах исполнения буфера согласно настоящему изобретению.
Внесение в список литературы или обсуждение настоящего предварительно опубликованного патентного документа не следует рассматривать как признание того факта, что данное изобретение является частью современного уровня техники или общеизвестными сведениями.