БУФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Буферное устройство
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно буферным устройствам, и может быть использована на транспорте, грузоподъемных машинах и производственном оборудовании для смягчения ударов при взаимодействии подвижных частей и механизмов и машин с неподвижными, а также для ограничения их перемещения.
Известен пружинный буфер, применяемый на локомотивах и вагонах для восприятия продольных ударов и сжимающих усилий, возникающих при движении поезда и при соударениях вагонов (см. Грузоподъемные машины под ред. М.П. Александрова, М., Высшая школа, 1973 г. с. 319), содержащий шток с буферной тарелкой, буферный стакан, пружину для смягчения толчков, воспринимаемых буфером, и шайбу, через которую шток взаимодействует с пружиной. Однако, при работе известного буфера почти вся кинетическая энергия движения переходит в потенциальную энергию упругости пружины, которая возвращается в виде резкой отдачи, вредно отражающейся на элементах конструкции. Кроме того, указанный буфер имеет сравнительно небольшую энергоемкость и значительную длину, а для восприятия больших нагрузок его собирают из несколько параллельно работающих пружин, от чего его конструкция становится громоздкой и тяжелой.
Практически без отдачи работают гидравлические буфера. Эти буфера компактны, обладают большой энергоемкостью. Известен гидравлический буфер с переменным кольцевым зазором (там же. с. 320), содержащий корпус, в котором размещены возвратная пружина и неподвижно закрепленный шток, пустотелый поршень, наконечник которого взаимодействует с поршнем через ускорительную пружину. Однако, применение указанного устройства, как и других гидравлических буферов, ограничено из-за сложности конструкции и необходимости в постоянном наблюдении.
Простотой конструкции, компактностью и удобством в эксплуатации отличаются резиновые буфера, работающие на деформаций сжатия. Эти буфера имеет малую отдачу, т.к. значительная часть кинетической энергии движущихся масс (до 30-50%) при сжатии поглощается за счет внутреннего трения упругих элементов. В некоторых случаях для повышения энергоемкости и снижения отдачи упругих элементов резиновый буфер может быть набран из отдельных пластин и выполнен по конструкции аналогично известному амортизатору (см. В.Н. Поту: - -jieii  ЦШ11Ц ПЦЯ l|(f
V D - О , g j q .-jpi
в 66 с 7/16
раев и др. Резиновые детали машин, М., Машиностроение, 1977 г.), выбранному в качестве прототипа.
Известный амортизатор выполнен цилиндрической формы с осевым отверстием и состоит из пакета цилиндрических амортизаторов с металлическими дисками, служащими для их соединения. Наличие центрального отверстия повышает эластичность амортизатора и способствует лучшему теплоотводу пружинного можно и охлаждению устройства. Кроме того, упругую характеристику такого амортизатора легко изменять путем присоединения новых элементов.
Известный амортизатор имеет следующие недостатки:
-количество резинометаллических элементов в пакете ограничено возможностью потери его устойчивости из-за изгиба элементов или выпучивания резины, что является важным условием нормальной работы на деформацию сжатия, особенно при высоких ударных нагрузках;
-металлические диски резинометаллических элементов не достаточно надежно зафиксированы от поперечного смещения (сдвига) друг относительно друга за счет скольжения контактирующих поверхностей соседних дисков;
-при сборке большого количества резинометаллических элементов в пакет трудно обеспечить их соосность;
-при отклонении вектора приложения нагрузки от оси амортизатора, снижается эффективность его работы, повышается вероятность потери устойчивости и выпучивания резины;
Настоящей полезной моделью решается следующая задача - создание буферного устройства, способного гасить высокие ударные нагрузки и ограничивать перемещение значительных масс в различных механизмах и машинах.
Поставленная задача решается тем, что в буферном устройстве, содержащем содержащее резинометаллический буфер в виде пакета резинометаллических элементов со сквозным осевым отверстием, каждый из которых выполнен в виде упругой шайбы, закрепленной между четным и нечетным металлическими дисками, согласно полезной модели, что устройство содержит ограничитель перемещения подвижных частей или механизма относительно неподвижных, пакет резинометаллических элементов буфера установлен соосно подвижному в осевом направлении несущему штоку, выполненному в виде стержня с резьбовыми хвостовиками и закрепленному одним концом через направляющую втулку на вышеупомянутом ограничителе, при этом резьбовом конце штока жестко установлен отбойник, пакет резинометаллических элементов установлен между опорой отбойника и опорой направляющей втулки, установленной на цилиндрической части штока с возможностью продольного скольжения последнего по ее внутренней поверхности, при этом резинометаллические элементы смонтированы в пакет посредством центрирующих буртиков, выполненных на четных дисках по форме втулок, путем их установки в осевые отверстия нечетных металлических дисков сопрягаемых резинометаллических элементов, и зафиксирован с предварительным поджатием посредством гайки, установленной на резьбовом хвостовике несущего штока, при этом направляющая втулка и отбойник снабжены хвостовиками, центрирующими пакет резинометаллических элементов, а рабочая ловерхность отбойника выполнена сферической формы с повышенной поверхностной твердостью металла.
При этом, ограничитель перемещения подвижных частей машины или механизма выполнен в виде кронштейна, жестко связанного с неподвижной частью машины или механизма, а направляющая втулка своей внешней поверхностью закреплена в проушине кронштейна -ограничителя. Кроме того, кронштейнограничитель может быть закреплен на неподвижной части машины или механизма съемно с возможностью установки на любое из последовательно организованных вдоль траектории движения подвижных элементов посадочных мест, либо установлен на подвижном элементе машины или механизма с возможностью взаимодействия рабочей поверхности концевого упора отбойника с неподвижными частями конструкции.
Наличие ограничителя перемещения подвижных частей или механизма обеспечивает установку буфера с обеспечением остановки подвижных частей или механизма после взаимодействия с отбойником буфера в пределах зоны упругого рабочего поджатия буфера.
Установка пакета резинометаллических элементов осевым отверстием на несущем штоке повышает устойчивость буфера от изгиба и выпучивания.
Выполнение центрирующих буртиков по форме втулок на четных металлических дисках обеспечивает соосность последних при сборке пакета.буфера из любого количества резинометаллических элементов и предохраняет их от радиального смещения относительно друг друга.
Кроме того, пакет из резинометаллических элементов ограничен от поперечного смещения взаимодействием металлических дисков крайних упругих элементов с хвостовиками отбойника и направляющей втулки.
Установка направляющей втулки в проушине кронштейна, жестко связанного с неподвижной с неподвижной частью машины или механизма, позволяет использовать указанный кронштейн в качестве ограничителя перемещения подвижных элементов конструкции, а с помощь, буфера смягчать удары и исключать возникновение повышенных нагрузок.
Закрепление кронштейна-ограничителя перемещения на неподвижной части машины или механизма съемно, с возможностью установки на различные посадочные места, выполненные вдоль траектории движения подвижных элементов конструкции, обеспечивает при необходимости варьировать величину перемещения этих элементов.
Закрепление кронштейна-ограничителя перемещения на подвижной части машины или механизма с возможностью взаимодействия сферического наконечника отбойника с неподвижными частями, расширяет возможности использования буферного устройства.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - общий вид буферного устройства; на фиг. 2 - резинометаллический буфер, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - резинометаллический элемент пакета буфера;
Буферное устройство содержит резинометаллический буфер 1 (фиг.1) и ограничитель перемещения подвижных частей или механизма относительно неподвижных, выполненный в виде кронштейна 2. Буфер 1 собран в пакет из отдельных резинометаллических элементов 3 со сквозным осевым отверстием, (фиг.2), каждый из которых выполнен в виде упругой резиновой шайбы 4 с наружной поверхностью в виде вогнутого мениска, привулканизированной между четным и нечетным металлическими дисками 5, 6 (фиг. 3). На четных дисках 5 по окружности осевых отверстий выполнены центрирующие буртики 7 по форме втулок. Наружный диаметр d буртиков 7 выполнен равным диаметру d осевых отверстий нечетных дисков 6, а высота Л буртика 7 равна толщине s металлических дисков 5, 6. В собранном пакете буртики 7 четных дисков 5 размещены в осевых отверстиях нечетных металлических дисках 6 смежных резинометаллических элементов
ДО осуществления контакта между торцевыми поверхностями указанных дисков. Собранный пакет буфера 1 установлен на подвижном в осевом направлении несущем штоке 8, соосно последнему, и размещен между отбойником 9 и направляющей втулкой 10. Отбойник 9 жестко закреплен на. штоке 8 посредством резьбового соединения и зафиксирован штифтом 11. Рабочая поверхность А отбойника 9 выполнена сферической формы и закалена до твердости 35...48 HRC. Направляющая втулка 10 установлена сквозным осевым отверстием на цилиндрической части В несущего штока 8 и снабжена канавкой для под кольцевое уплотнение 12 и защитное кольцо 13. Отбойник 9 и направляющая втулка 10 выполнены с цилиндрическими хвостовиками 14, 15 и установлены на несущем штоке 8 с размещением последних в штоковой полости Г навстречу друг другу . На цилиндрических поверхностях хвостовиков 14 и 15 установлены крайние металлические диски Д и Е. Кроме того, хвостовики 14, 15 выполнены с заходной конической частью Ж, 3. Пакет резинометаллических элементов 3 буфера1 при сборке поджат на 10... 15% его суммарной толщины направляющей втулкой 10 посредством гайки 16. Торцевые поверхности смежных дисков 5, 6 и контактирующие с ними поверхности отбойника 9 и направляющей втулки 10 покрыты тонким слоем белил цинковых густотертых (на фиг. не показаны) с обеспечением герметичности стыков. Втулка 10 своей наружной поверхностью установлена в проушине 17 кронштейна-ограничителя 2 и закреплена гайкой 18. Кронштейн-ограничитель 2 с помощью болтов 19 съемно установлен на неподвижной части 20 машины или механизма (например, на раме, станине и т. п.). Мест крепления кронштейнаограничителя 2 может быть выполнено несколько, и они могут быть размещены вдоль траектории движения подвижных элементов 21 конструкции в местах ограничения возможности перемещения подвижных элементов 21 с учетом величины рабочего хода штока 8 при сжатии резиновых деталей 4.
Буферное устройство может быть установлено и на подвижных элементах
21 конструкции. Но обоих случаях размещения ось буфера 1 должна быть расположена вдоль вектора действия сил от перемещающихся масс, а рабочая поверхность Л концевого упора отбойника 9 должна быть направлена навстречу воздействию.
При сборке резинометаллического буфера 1 центрирующие буртики 7 четных металлических дисков 5 устанавливают в осевые отверстия нечетных дисков 6 смежных резинометаллических элементов. Собранный таким образом пакет буфера размещают на подвижном в осевом направлении, несущем штоке 8. Центрирующие буртики 7 удерживают диски 5 от радиального скольжения по смежным поверхностям дисков 6 и вместе с несущим штоком 8 препятствуют изгибу буфера 1, обеспечивая тем самым жесткость и устойчивость конструкции.
Собранное и готовое к работн буферное устройство работает следующим образом.
Подвижные элементы 21 в крайней точке их перемещения вступают в контакт с рабочей сферической поверхностью /А концевого упора отбойника 9. Шток 8 под воздействием усилия начинает скользить в осевом отверстии втулки 10, которая удерживается от перемещения проушиной 17 кронштейна - ограничителя 2 и гайкой 18, при этом резиновые детали 4 сжимаются отбойником 9 и направляющей втулкой 10. Кинетическая энергия перемещающихся масс поглощается за счет внутреннего трения в резине. За счет герметичности штоковой полости Г при сжатии буфера 1 сжимается и объем воздуха, заключенный в указанной полости, что значительно повышает эффективность гашения ударных нагрузок. Конусные концы Ж , двигаясь в штоковой полости Г, не повреждают резину деталей 4, выпучивающуюся в осевое отверстие пакета упругих элементов 3. После остановки подвижных элементов 21 все детали буфера 1 возвращаются в исходное положение за счет упругости резины.
Меняя место закрепления кронштейна - ограничителя 2 на неподвижной части 20, можно изменять величину перемещения подвижных элементов 21 конструкции.
Таким образом, предложенное буферное устройство обеспечивает возможность смягчения высоких ударных нагрузок и позволяет ограничивать перемещение значительных масс в различных машинах и механизмах. 6
Работа