ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ СЦЕПНОГО И АВТОСЦЕПНОГО УСТРОЙСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к устанавливаемым на пассажирских вагонах ударно-тяговым сцепным устройствам, обеспечивающим механическое соединение вагонов, а также защиту вагонов и пассажиров от продольных силовых воздействий, передаваемых через автосцепку.
На железнодорожном транспорте широко известны и используются ударно-тяговые устройства, содержащие корпус автосцепки с хвостовиком, шарнирно соединенным посредством клина с расположенным в кармане хребтовой балки вагона хомутом, внутри которого расположен поглощающий аппарат, взаимодействующий через упорные плиты с передними и задними упорами на хребтовой балке (раме) вагона [1].
Известное устройство обеспечивает надежное удержание вагонов на заданном расстоянии, передачу и смягчение тяговых и ударных продольных нагрузок, возникающих при трогании состава с места, движении и маневровой работе.
На пассажирские вагоны до начала 70-х годов прошлого века устанавливались пружинно-фрикционные поглощающие аппараты, а впоследствии - резинометаллические [2, 3].
Однако энергоемкость этих поглощающих аппаратов приемлемых размеров относительно невелика (до 25-35 кДж) и рассчитана на восприятие эксплуатационных ударных нагрузок, возникающих при небольших скоростях соударения, не превышающих 5-6 км/час.
Известны также газо-гидравлические амортизаторы, имеющие повышенную энергоемкость при меньших габаритных размерах [4], однако они также не рассчитаны на восприятие ударных нагрузок, возникающих в аварийной ситуации (при столкновении с другим составом или каким-либо препятствием на пути).
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является ударно-тяговое устройство подвижного состава, содержащее расположенный в хребтовой балке вагона в тяговом хомуте резинометаллический амортизатор с передней и задней упорными плитами, взаимодействующими с образованными на раме вагона упорами и расположенный в хвостовике автосцепки трубчатый элемент, пластично деформируемый под действием продольных сил, возникающих в аварийной ситуации [5].
Резинометаллический амортизатор этого устройства обеспечивает восприятие и смягчение тяговых и ударных усилий, возникающих при штатной эксплуатации вагона, а значительно большие продольные нагрузки, возникающие в аварийной ситуации снижаются за счет преобразования части кинетической энергии в процессе пластической деформации трубчатого элемента в хвостовике, обеспечивая сохранность вагона и безопасность пассажиров. Однако для достижения этого результата требуется внесение значительных изменений в конструкцию хвостовика автосцепки, влекущих за собой усложнение, снижение надежности и удорожание автосцепки СА-3.
Кроме того, процесс пластического деформирования (расширения) трубчатого элемента в реальных условиях может носить неустойчивый характер, снижая эффективность поглощающего аппарата.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении степени сохранности вагонов и повышении безопасности пассажиров в процессе эксплуатации подвижного состава и в аварийных ситуациях без внесения изменений в применяемую автосцепку (СА-3) и силовую раму вагона, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в повышении энергоемкости поглощающего аппарата и увеличении его коэффициента необратимо поглощенной энергии при обеспечении стабильности в процессе его функционирования.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в поглощающем аппарате сцепного и автосцепного устройства, содержащем расположенные в торцовой части рамы внутри тягового хомута амортизатор с передней и задней упорными плитами, взаимодействующими с образованными на раме упорами и пластично деформируемый поглощающий элемент, предлагается амортизатор выполнить в виде газогидравлической капсулы, а пластично деформируемый поглощающий элемент установить между передней упорной плитой и торцом газогидравлической капсулы.
Пластично деформируемый поглощающий элемент может быть выполнен в виде блока сотовой конструкции с ячейками, параллельными продольной оси амортизатора.
Между пластично деформируемым поглощающим элементом и торцом газогидравлической капсулы может быть установлена промежуточная пластина, на которой, как и на задней упорной плите могут быть закреплены направляющие элементы, фиксирующие газогидравлическую капсулу в радиальном направлении.
Направляющие элементы могут быть выполнены в виде стержней, расположенных вокруг газогидравлической капсулы, параллельно ее наружной поверхности.
Выполнение амортизатора в виде газогидравлической капсулы (без элементов ее крепления) позволяет повысить энергоемкость амортизатора, снизить его габаритные размеры и разместить внутри тягового хомута и пластично деформируемый блок сотовой конструкции, который начинает деформироваться при полностью сжатом амортизаторе (при усилиях сжатия, например, >1500 кН). При этом сотовая конструкция пластично деформируемого элемента обеспечивает квазипостоянство воспринимаемой в процессе деформации нагрузки, а следовательно и эффективное энергопоглощение с относительно равномерным характером перегрузки, воздействующей на вагон и пассажиров.
Возможное конструктивное исполнение полезной модели проиллюстрировано на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 представлен вид сверху на поглощающий аппарат автосцепки (с разрывом по тяговому хомуту).
На фиг.2 показан вид спереди на пластично деформируемый блок сотовой конструкции.
Поглощающий аппарат сцепного и автосцепного устройства железнодорожного подвижного состава содержит расположенный в торцовой части рамы 1 вагона в тяговом хомуте 2 амортизатор 3, установленный между передней упорной плитой 4 и задней упорной плитой 5. Упорные плиты 4 и 5 взаимодействуют с образованными на раме 1 упорами 6 и 7.
Тяговый хомут 2 шарнирно соединен посредством клина 8 с хвостовиком 9 автосцепки.
Амортизатор 3 поглощающего аппарата выполнен в виде газогидравлической капсулы, зажатой за счет предварительного поджатия между задней упорной плитой 5 и промежуточной пластиной 10, контактирующей с пластично деформируемым поглощающим элементом 11, выполненным в виде блока сотовой конструкции (фиг.2), который в свою очередь поджат к передней упорной плите 4.
На задней упорной плите 5 и на промежуточной пластине 10 закреплены направляющие элементы, выполненные в виде стержней 12, расположенных вокруг газогидравлической капсулы 3 параллельно ее наружной поверхности.
За счет предварительного поджатия газогидравлической капсулы 3 она вместе с промежуточной плитой 10 и пластично деформируемым блоком сотовой конструкции 11 надежно зафиксирована между передней упорной плитой 4 и задней упорной плитой 5.
Возникающие в процессе эксплуатации тяговые усилия передаются хвостовиком 9 через клин 8 и тяговый хомут 2 на заднюю упорную плиту 5, которая воздействует на газогидравлическую капсулу 3, сжимая ее, при этом происходит смягчение ударных тяговых нагрузок (возникающих, например, в момент трогания состава) и частичное рассеивание кинетической энергии.
Ударные усилия передаются через хвостовик 9 непосредственно на переднюю упорную плиту 4 и через пластично деформируемый блок 11 и промежуточную пластину 10 на газогидравлическую капсулу 3. При этом до достижения воздействующими усилиями величины меньшей, чем максимально допустимая рабочая величина (например, 1500 кН), блок сотовой конструкции 11 не работает, т.е. не деформируется.
В аварийных (нештатных) ситуациях, когда приходящие на хвостовик 9 усилия превышают максимальные рабочие усилия газогидравлической капсулы 3 (>1500 кН) происходит полное сжатие капсулы 3 и начинается пластическое деформирование блока сотовой конструкции 11, в процессе которого происходит эффективное поглощение и рассеивание кинетической энергии, при этом благодаря квазипостоянству нагрузки, воспринимаемой сотовым блоком 11 в процессе его деформирования, обеспечивается и равномерный характер возникающей перегрузки.
После деформирования блок сотовой конструкции 11 не восстанавливается и подлежит замене, которая не трудоемка и может быть осуществлена широко используемым оборудованием для установки и снятия известных поглощающих аппаратов.
Заявляемый поглощающий аппарат может использоваться с автосцепным устройством типа СА-3, а также с беззазорным сцепным устройством типа БСУ, и устанавливаться как на ранее изготовленные типы подвижного состава без изменения конструкции главной рамы, так и на вновь разрабатываемые. Он сохраняет работоспособность в широком диапазоне температур, надежен и имеет большой срок службы.
Источники информации:
[1]. Б.К.Спиридонов, И.Ф.Пастухов, «Конструкция и расчет вагонов», М., Машиностроение, 1980, стр.55-67
[2]. «Подвижной состав и тяга поездов», под ред. А.П.Третьякова, изд. МПС, М., 1961, стр.240-241.
[3]. RU, 64167, B61G 9/06, 2006.
[4]. РСТ, WO 01/30631, B61G 9/16, 1999.
[5]. RU, 64168, B61G 9/12, 2007 (портатип)
[6]. RU, 2359853, B61G 5/02, 2005.
[7]. RU, 2323118, B61F 19/04, 2006.
[8]. US, 3265163, B61G 9/16, 1966.
[9]. RU, 2246646, F16F 7/12, 2003.