ФРИКЦИОННЫЙ ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ
FRICTION ABSORBING DEVICE

Изобретение применяется в различных областях и относится к машиностроению, в частности к фрикционным поглощающим аппаратам - амортизаторам удара, предназначенным для поглощения, рассеивания и возвращения энергии, как за счет фрикционных, так и упругих сил, во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к амортизатору, которую создают удар и/или вибрация. Например, фрикционные поглощающие аппараты широко используются как часть узла автосцепного устройства грузового железнодорожного вагона или локомотива.
Фрикционные поглощающие аппараты широко известны. Типичный пример такого аппарата раскрыт в патенте RU 2128301. Указанный аппарат содержит корпус, в котором размещены нажимной клин, фрикционные клинья, расположенные в контакте с поджатой упругим массивом опорой, подвижные фрикционные пластины и неподвижные фрикционные пластины с износоустойчивыми элементами. Упругий массив выполнен в виде комплекта самоустанавливающихся упругих блоков, состоящих из нескольких осесимметричных эластомерно-металлических элементов с криволинейной боковой поверхностью, несимметричной относительно их срединной плоскости, разделенных центрирующими чашеобразными металлическими пластинами, скользящими по выполненным в корпусе продольным центрирующим ребрам.
Известен фрикционный поглощающий аппарат для железнодорожного транспортного средства и корпус такого аппарата (патент RU 2595159). Указанный аппарат содержит корпус фрикционного поглощающего аппарата для железнодорожного транспорта, имеющий дно и боковую стенку, фрикционный распорный блок, состоящий из нажимного конуса, фрикционных клиньев, опорной плиты, опирающейся на подпорно-возвратное устройство. На боковой стенке корпуса отформованы опорные полки для опирания неподвижных пластин в продольном направлении корпуса. Корпус снабжен по меньшей мере одним ограничительным упором для ограничения смещения соответствующей неподвижной пластины в поперечном направлении корпуса от приемного окна для приема отогнутого конца этой пластины. В боковой стенке корпуса выполнены приемные окна для приема отогнутого конца соответствующей неподвижной фрикционной пластины и при этом на боковой стенке корпуса отформованы опорные полки для опирания неподвижных пластин в продольном направлении корпуса.
В процессе эксплуатации и при транспортировке подобного фрикционного поглощающего аппарата возникает опасность смещения фрикционной части: нажимной конус (нажимной клин), фрикционные клинья, опорная пластина, расположенные в контакте с поджатой упругим массивом опорой, подвижные фрикционные пластины и неподвижные фрикционные пластины с износоустойчивыми элементами могут переместиться в поперечном направлении корпуса под действием сил тяжести, износа деталей или ударов при транспортировке. Это может приводить к тому, что происходит смещение фрикционной части настолько, что происходит ее перекос, который в дальнейшем может привести к потере заданных характеристик аппарата, его заклиниванию и выходу из строя. Эта проблема может усугубляться вследствие имеющихся технологических допусков размеров элементов поглощающего аппарата, которые приводят к дополнительному люфту для пластин и/или клиньев, и тем самым способствуют потере соответствующей пластиной и/или клина своего надлежащего положения.
Задача изобретения состоит в получении технического результата по повышению эффективности, и надежности работы поглощающего аппарата за счет обеспечения стабильности его заданных силовых характеристик при одновременном исключении их зависимости от технологического разброса при изготовлении деталей, неудовлетворительного контакта, износа фрикционных деталей и смещения в продольном направлении корпуса нажимного конуса за счет сил тяжести или ударов при транспортировке.
Указанная задача достигается тем, что во фрикционном поглощающем аппарате, содержащем корпус, имеющий дно и боковую стенку, совместно задающие открытое с одного конца внутреннее пространство корпуса, расположен фрикционный распорный блок, состоящий из нажимного конуса, фрикционных клиньев, неподвижных фрикционных пластин, подвижных фрикционных пластин, опорной плиты, опирающейся на подпорно-возвратное устройство, которое в свою очередь опирается на дно корпуса, отличающийся тем, что нажимной конус снабжен по меньшей мере одним ограничительным упором шириной h для опирания, ограничения смещения и/или перекашивания в поперечном направлении стенки корпуса шириной Н, при этом должно выполняться соотношение h не менее 0,1*Н.
Наличие указанных упоров для опирания ограничивает смещение фрикционной части: нажимной конус (нажимной клин), фрикционные клинья, опорная пластина, расположенные в контакте с поджатой упругим массивом опорой, подвижные фрикционные пластины и неподвижные фрикционные пластины с износоустойчивыми элементами не могут сместиться в поперечном направлении корпуса под действием сил тяжести или износа деталей, или ударов при транспортировке. За счет этого исключается изменение надлежащего положения фрикционной части (выпадение/перекос), уменьшается опасность заклинивания аппарата, сохраняются заданные характеристики аппарата, а также снижается негативное влияние технологических допусков размеров и влияние износа деталей аппарата.
Ограничительный упор для опирания или упоры располагаются на боковой стенке нажимного конуса, то есть на внешней поверхности, соответствующей поперечному направлению смещения и/или перекашивания, и имеют сумму ширины ограничительных упоров h для опирания, ограничения смещения и/или перекашивания в поперечном направлении стенки корпуса шириной Н, при этом должно выполняться соотношение суммы ширины h не менее 0,1*Н.
Ограничительный упор для опирания или упоры могут быть выполнены за одно целое с нажимным конусом, например, в процессе отливки конуса или штамповки. Однако ограничительный упор/упоры для опирания также могут быть выполнены на конусе после его изготовления, например фрезерованием, наплавкой или в качестве предварительно изготовленных и отдельных присоединяемых частей могут закрепляться на конусе, например, сваркой, пайкой, резьбовыми соединениями и т.п.
Ввиду того что аппарат может в процессе транспортировки и/или эксплуатации быть установлен на любую из боковых поверхностей, предпочтительно, если диаметрально противоположно ограничительному упору для одной стороны расположен ограничительный упор для другой стороны.
Также указанная задача решается посредством собственно фрикционного поглощающего аппарата, включающего в себя конус нажимной с ограничительным упором для опирания, ограничения смещения и перекашивания в поперечном направлении корпуса в соответствии с приведенным выше описанием.
Соотношение ширины ограничительного упора h и ширины боковой стенки корпуса Н выбирают, в зависимости от:
- твердости материалов, из которых изготовлен корпус и ограничительные упоры;
- предполагаемого ресурса деталей и числа циклов срабатывания, исходя из условия получения достаточной стабильности ограничения смещения и/или перекашивания в поперечном направлении для всего срока службы фрикционного поглощающего аппарата;
и при этом должно выполняться соотношение h не менее 0,1*Н.
Не выполнение данного соотношения h не менее 0,1*Н ограничивает срок службы фрикционного поглощающего аппарата, уменьшается опасность заклинивания аппарата, сохраняются заданные характеристики аппарата, а также снижается негативное влияние технологических допусков размеров и влияние износа деталей аппарата.
Подпорно-возвратным устройством может быть как комплект упругих элементов, пружин, эластомерная вставка, так и их комбинация или прочее решение, выполняющее подпорно-возвратную функцию.
Далее, изобретение поясняется с помощью чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - принципиальный вид в разрезе фрикционного поглощающего аппарата,
Фиг. 2 - вид А на Фиг. 1 с иллюстрацией опирания, ограничения смещения и перекашивания в поперечном направлении корпуса.
Фиг. 3 - конус нажимной.
Фрикционный поглощающий аппарат (фиг. 1-2) содержит корпус 1, в котором размещен фрикционный распорный блок, состоящий из нажимного конуса 2 с ограничительным упором 3 шириной h для опирания, клиньев 4, опорной пластины 5, опирающейся на подпорно-возвратное устройство 6, которое упирается в дно корпуса 1, подвижных пластин 7 и неподвижных пластин 8. Нажимной конус 2 снабжен ограничительным упором 3 для опирания, ограничения смещения и/или перекашивания в поперечном направлении стенки корпуса 1 шириной Н.
Во время эксплуатации от динамической ударной нагрузки, прилагаемой к амортизатору, или при манипулировании им в ходе хранения и транспортировки или под действием силы тяжести возникает смещение фрикционной части: нажимной конус 2, клинья 4, опорная пластина 5, подвижные пластины 7 стремятся переместиться в поперечном направлении корпуса 1. Нажимной конус 2 с ограничительным упором 3 для опирания ограничивает смещение фрикционной части и ее перекашивание в поперечном направлении корпуса 1, исключается изменение надлежащего положения фрикционной части (выпадение/перекос), уменьшается опасность заклинивания аппарата (аппарат перестает гасить энергию), сохраняются заданные характеристики аппарата, а также снижается негативное влияние технологических допусков размеров и влияние износа деталей аппарата.
Количество ограничительных упоров для опирания 3 для конуса 2 может быть больше одного. В частности, может быть предусмотрено по одному ограничительному упору для опирания 3 с каждой стороны нажимного конуса 2, предпочтительно, если диаметрально противоположно ограничительному упору для опирания для одной стороны расположен ограничительный упор для другой стороны, ввиду того, что аппарат в процессе транспортировки и/или эксплуатации может быть установлен на любую из боковых поверхностей. Термин «диаметрально» означает, что ограничительный упор 3 для опирания для одной стороны конуса и ограничительный упор 3 для опирания для другой стороны лежат на одной прямой «С», которая проходит через продольную ось «В» поглощающего аппарата, что наглядно представлено на Фиг. 2.
В представленном на Фиг. 1-3 варианте осуществления изобретения ограничительный упор 3 для опирания выполнен за одно целое с нажимным конусом 2, который соответственно выполнен за одно целое с боковой стенкой конуса 2. Однако ограничительный упор 3 для опирания также может быть отформован непосредственно на боковой стенке нажимного конуса 2.
Также ограничительный упор 3 для опирания может быть предварительно изготовленной отдельной частью, которая закрепляется на боковой стенке конуса 2 с помощью сварных, паяных, резьбовых и других соединений (с геометрическим, фрикционным и/или силовым замыканием).
Как очевидно следует из Фиг. 2-3, ограничительный упор 3 для опирания шириной h не позволяет критическое смещение клиньев 4 в поперечном направлении корпуса, которое (смещение) также может быть обусловлено технологическими допусками размеров и приводит к перекосу подвижных пластин 7, которое в свою очередь является причиной заклинивания элементов фрикционного узла поглощающего аппарата в ходе эксплуатации. Указанный перекос подвижной пластины 7 в типичных поглощающих аппаратах может возникать в ходе транспортировки поглощающих аппаратов или манипулировании ими в ходе установки или при складировании и негативно проявляется лишь позднее при эксплуатации, а именно работе аппарата на ход, близкий к максимальному, что соответствует маневровым операциям с вагоном, где работа аппарата наиболее ответственна. Однако упомянутые ограничительные упоры 3 для опирания надежно предотвращают указанное смещение и перекос подвижных пластин 7 и заклинивание и дополнительно являются средствами компенсации отклонений размеров, возникающих при изготовлении элементов поглощающего аппарата и в результате их износа в эксплуатации.