Аппарат поглощающий

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и качается 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, 2012г., стр. 137], содержащего прямоугольный корпус, два фрикционных клина, конус нажимной, пластины подвижные и неподвижные, комплект упругих элементов с промежуточными пластинами и болт стяжной с гайкой.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления, сборки и ремонта аппарата вследствие наличия большого количества сопряженных элементов. Это приводит к увеличению стоимости изготовления, обслуживания и ремонта аппарата поглощающего. Применение в конструкции двух фрикционных клиньев не обеспечивает достаточное центрирование подвижных частей аппарата поглощающего относительно его центральной оси при воздействии ударной нагрузки, что может привести к нарушению стабильности работы аппарата и сокращению срока эксплуатации.
Также известна конструкция поглощающего аппарата [Патент на изобретение RU 2283791 С1 от 31.01.2005г.], состоящая из корпуса с закрытой цилиндрической частью и открытой противоположной частью, внутренние стенки которой выполнены со сходящимися на конус внутрь фрикционными поверхностями, гасителя величины динамической нагрузки, центратора-распределителя динамической нагрузки в виде усеченного конуса и фрикционных башмаков. Угол между внутренней наклонной поверхностью каждого из башмаков и внутренней наклонной поверхностью усеченного конуса составляет 38-45°. Угол между наружной наклонной поверхностью каждого из башмаков и внутренней фрикционной поверхностью открытой части корпуса составляет 2,5-3°. На наружной части поверхности корпуса размещен усилительный элемент. Между фрикционными башмаками и корпусом в выемках корпуса установлены вкладыши, выполненные из бронзы. Длина конусных фрикционных поверхностей, расположенных в открытой части корпуса, составляет 142-170 мм. Корпус аппарата с усилительным элементом выполнен из стали.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком данной конструкции является то, что не исключены случаи неравномерного одностороннего сжатия возвратно-подпорного устройства вследствие того, что при соударении вагонов направление внешней силы может не совпадать с продольной осью аппарата. Это может привести к заклиниванию аппарата поглощающего и, тем самым, увеличить динамические ударные нагрузки на конструкцию вагона.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании конструкции, обеспечивающей эксплуатационную надежность, стабильность и энергоемкость аппарата поглощающего, и позволяющую увеличить срок службы аппарата поглощающего, а также снизить материальные затраты на ремонт аппарата.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции аппарата поглощающего имеется две пары фрикционных клиньев, расположенных друг напротив друга. На каждом фрикционном клине, на поверхности, контактирующей с нажимным конусом, выполнена выемка, в которую установлен вкладыш.
Сущность полезной модели заключается в том, что аппарат поглощающий содержит корпус с закрытой концевой частью и открытой противоположной частью, нажимной конус с центральным отверстием, фрикционные клинья, каждый из которых имеет на поверхности, контактирующей с внутренней поверхностью корпуса, выемки, в которые установлены вкладыши, нажимную шайбу, а также расположенное между нажимной шайбой и закрытой концевой частью корпуса возвратно-подпорное устройство в виде пакета полимерных упругих элементов с промежуточными пластинами, стянутых между собой по продольной оси при помощи болта через нажимной конус, отличающийся тем, что имеет две пары фрикционных клиньев, расположенных напротив друг друга, при этом на каждом фрикционном клине на поверхности, контактирующей с нажимным конусом, выполнена выемка, в которую установлен вкладыш.
Угол между наружными поверхностями каждого из фрикционных клиньев находится в пределах от 165 до 175 градусов.
При этом каждый фрикционный клин контактирует с внутренней поверхностью корпуса двумя наружными поверхностями, соединенными между собой скругленной поверхностью.
Также, каждый фрикционный клин контактирует с наклонной поверхностью нажимного конуса плоской или скругленной внутренней поверхностью.
Кроме того, вкладыши выполнены из композиционных материалов или из бронзы.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - аппарат поглощающий в разрезе,
фиг. 2 - вид А фиг. 1,
фиг. 3 - фрикционный клин.
Аппарат поглощающий содержит корпус 1 с закрытой концевой частью и открытой противоположной частью, нажимной конус 2 с центральным отверстием, фрикционные клинья 3. Каждый фрикционные клин 3 имеет на поверхности 4, контактирующей с внутренней поверхностью корпуса 1, выемки 5, в которые установлены вкладыши 6. Нажимную шайбу 7, а также расположенное между нажимной шайбой 7 и закрытой концевой частью корпуса возвратно-подпорное устройство в виде пакета полимерных упругих элементов 8 с промежуточными пластинами 9, стянутых между собой по продольной оси при помощи болта 10 через нажимной конус 2. Имеет две пары фрикционных клиньев 3, расположенных напротив друг друга, при этом на каждом фрикционном клине 3 на поверхности 11, контактирующей с нажимным конусом 2, выполнена выемка 12, в которую установлен вкладыш 13.
Угол между наружными поверхностями 4 каждого из фрикционных клиньев 3 находится в пределах от 165 до 175 градусов.
При этом каждый фрикционный клин 3 контактирует с внутренней поверхностью корпуса 1 двумя наружными поверхностями 4, соединенными между собой скругленной поверхностью 4.1.
Также, каждый фрикционный клин 3 контактирует с наклонной поверхностью нажимного конуса 2 плоской или скругленной внутренней поверхностью 11.
Кроме того, вкладыши 13 выполнены из композиционных материалов или из бронзы.
Аппарат поглощающий работает следующим образом.
При маневровых соударениях вагонов под действием ударной нагрузки нажимной конус 2 смещается внутрь корпуса 1, передавая нагрузку на каждый фрикционный клин 3 через наклонную поверхность нажимного конуса 2 и ответную ей поверхность 11 на фрикционном клине 3. В свою очередь, каждый фрикционный клин 3 поверхностью 4 контактирует с внутренней поверхностью корпуса 1. Происходит центрирование составляющих динамической нагрузки вдоль продольной оси корпуса 1 и равномерное распределение нагрузки  на стенки корпуса 1. Одновременно усилие от нажимного конуса 1 через фрикционные клинья 3 и через нажимную шайбу 7 передается на пакет  из полимерных упругих элементов 8 и промежуточных пластин 9. Полимерные упругие элементы 8 под действием принятой нагрузки деформируются, сжимаясь, благодаря чему на конструкцию вагона передается значительно меньшее усилие. Болт 10 не дает терять устойчивость комплекту полимерных упругих элементов 8 при сжатии. После снятия нагрузки, силы, затраченные ранее на сжатие полимерных упругих элементов 8, обеспечивают возвращение всех подвижных элементов аппарата поглощающего в исходное положение.
Под воздействием динамической ударной нагрузки между наклонной поверхностью нажимного конуса и ответными поверхностями фрикционных клиньев, а так же, между наружными поверхностями фрикционных клиньев и ответными поверхностями корпуса возникает сила трения. Вследствие этого происходит интенсивный износ сопряженных поверхностей нажимного конуса, фрикционных клиньев и внутренней поверхности корпуса. Также, при соударении вагонов, направление внешней силы часто не совпадает с продольной осью аппарата, что вызывает перекос нажимного конуса, неравномерное сжатие возвратно-подпорного устройства, в виде пакета полимерных упругих элементов, и влечет за собой повреждение стяжного болта и возвратно-подпорного устройства. В результате ухудшается работа аппарата поглощающего и возникает опасность заклинивания подвижных деталей аппарата и, как следствие, деформация корпуса, что приводит к увеличению ударной нагрузки на конструкцию вагона и сокращению срока эксплуатации аппарата поглощающего. Для уменьшения износа сопряженных поверхностей и для снижения ударной нагрузки, а так же для надежного позиционирования подвижных элементов аппарата необходимо равномерно распределить ударную нагрузку и уменьшить силу трения.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том,что при наличие двух пар фрикционных клиньев, расположенных друг напротив друга, и при выполнении выемки на каждом фрикционном клине, на поверхности, контактирующей с нажимным конусом, в которую установлен вкладыш, обеспечивается эксплуатационная надежность, стабильность и энергоемкость аппарата поглощающего за счет надежного позиционирования и центрирования подвижных элементов относительно вертикали и горизонтали, повышается срок службы аппарата поглощающего за счет уменьшения износа фрикционных поверхностей, а также обеспечивается снижение материальные затраты на ремонт аппарата.
Выполнение угла между наружными поверхностями каждого из фрикционных клиньев в пределах от 165 до 175 градусов, способствует надежному позиционированию клиньев внутри корпуса в вертикальном и горизонтальном направлении, что позволяет стабилизировать работу аппарата.
При этом контакт каждого фрикционного клина с внутренней поверхностью корпуса двумя наружными поверхностями, соединенными между собой скругленной поверхностью увеличивает площадь поверхностей фрикционных пар и равномерно распределяет ударную нагрузку на стенки корпуса, тем самым способствуя снижению интенсивности износа фрикционных поверхностей и повышению долговечности аппарата поглощающего.
Также, контакт каждого фрикционного клина с наклонной поверхностью нажимного конуса плоской или скругленной внутренней поверхностью увеличивает площадь поверхностей фрикционных пар и обеспечивает дополнительное центрирование, что повышает эффективность работы аппарата.
Выполнение вкладышей из композиционных материалов или из бронзы позволяет снизить износ фрикционных поверхностей, исключить заклинивание подвижных элементов и повысить срок службы аппарата поглощающего.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и ведутся всесторонние испытания опытных образцов.