Поглощающий аппарат

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к фрикционным поглощающим аппаратам автосцепных устройств грузовых вагонов.
Известны фрикционные поглощающие аппараты, в которых функцию возвратно-подпорного устройства выполняют пружины (Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г. Амортизаторы удара подвижного состава. М., Машиностроение, 1986 г., стр. 53, рис. 27), а также устройства в виде пакета упругих элементов из полимеров (патенты RU2145 558C1, B61G 9/06, 20.02.2000; RU 2173273 C2, B61G 9/06, F16F 1/40, F16F 3/00, 10.09.2001; RU 2128301 C1, F16F 7/08, B61G 9/02, 27.07.1999; RU 61669 U1, B61G 9/08, 10.03.2007; RU 2380 257C2, B61G 9/18, 20.05.2009; RU 2283791 C1, B61G 9/10, B61G 9/18, 27.01.2010; US 6478173 В2, B61G 9/18, 12.11.2002). Механические свойства пружинных сталей в сочетании с трибологическими характеристиками металлокерамических материалов с коэффициентом трения скольжения по стали не более 0,35, применяемых ранее в поглощающих аппаратах пружинно-фрикционного типа, позволяли получать силовые характеристики аппаратов на уровнях, соответствующих по показателям энергоемкости классу ТО.
Замена пружин на упругие элементы из полимеров позволила повысить силовые характеристики возвратно-подпорных устройств и поглощающих фрикционных аппаратов в целом, достигнув по показателям энергоемкости уровня, полностью соответствующего классу Т1, хотя и в ограниченном интервале температур эксплуатации (от минус 20 до +30°С).
За прототип принят фрикционно-полимерный поглощающий аппарат ПМКП-110 (см. журнал «Вестник ВНИИЖТ», 2005, №4, УДК 629.4.028.86), содержащий корпус в виде стакана с бобышкой на внутренней стороне днища по продольной оси корпуса, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам нажимной клин, два боковых фрикционных клина с опорной пластиной, по две фрикционные неподвижные, с металлокерамическими накладками, и подвижные пластины, а также возвратно-подпорное устройство в виде пакета упругих элементов из полимера (термоэластопласта), выполненных в виде тел вращения, стянутого совместно с опорной пластиной и клиньями между нажимным конусом и днищем корпуса по продольной оси болтом через имеющиеся у них отверстия.
Недостатком данного технического решения является уменьшение начальной нагрузки сжатия, воспринимаемой пакетом упругих элементов, после ее продолжительного воздействия и, особенно, при повышенных температурах, вызванное присущему полимерным материалам, в таких условиях, изменению внутренней структуры (релаксации), что со временем приводит к снижению уровня силовой характеристики возвратно-подпорного устройства и, как следствие, - показателей энергоемкости аппарата в целом. Кроме того, вогнутый вид силовых характеристик возвратно-подпорного устройства и поглощающего аппарата в целом, обусловленный несовершенной формой применяемых упругих элементов ограничивает значения показателей энергоемкости поглощающего аппарата на уровне, не выше класса Т1.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является стабилизация значений показателей энергоемкости поглощающего аппарата на уровне, соответствующем классу Т2.
Указанный технический результат достигается тем, что в поглощающем аппарате, содержащем стальной корпус в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам стальные нажимной клин, два боковых фрикционных клина с опорной пластиной, по две фрикционные неподвижные, с металлокерамическими накладками, и подвижные пластины, а также возвратно-подпорное устройство, расположенное совместно с опорной пластиной и фрикционными боковыми клиньями между днищем корпуса и нажимным клином и включающее пакет полимерных упругих элементов, выполненных в виде тел вращения, стянутый болтом через имеющиеся у них отверстия, возвратно-подпорное устройство дополнено расположенной по оси болта внутренней цилиндрической пружиной сжатия с начальной нагрузкой не менее 2,0 кН, а полимерные упругие элементы пакета выполнены одинаковыми по форме и охватывают пружину и бобышку.
Пакет полимерных упругих элементов возвратно-подпорного устройства, образован, как минимум, двумя элементами и центрируется на пружине посредством подвижных в продольном направлении втулок, зафиксированных между этими элементами, а своими крайними частями - непосредственно на бобышке днища корпуса и кольцевом выступе опорной пластины.
Упругий полимерный элемент симметричен относительно своей середины и ограничен плоскими торцами и боковыми поверхностями: седлообразной - в средней части и усеченными коническими - по краям. Предусмотрен вариант разделения упругого полимерного элемента по поперечной плоскости симметрии на две части.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить наличие отличительных признаков. Следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется общим видом поглощающего аппарата в продольном разрезе (см. фиг. 1).
Поглощающий аппарат содержит стальные корпус 1 в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе 1 симметрично его внутренним стенкам нажимной клин 2, взаимодействующий своими расположенными под углом  к переднему торцу А боковыми гранями с боковыми фрикционными клиньями 3, опирающимися на опорную пластину 4. Своими боковыми гранями Б клинья 3 контактируют с металлокерамическими накладками 5 неподвижных пластин 6, которые опираются на уступы В в стенках корпуса 1. Между наружными металлокерамическими накладками 5 неподвижных пластин 6 и внутренними стенками корпуса 1 установлены подвижные фрикционные пластины 7. Неподвижные пластины 6 снабжены выступами 8, заведенными в окна Г в стенках корпуса 1. Между опорной пластиной 4 и днищем корпуса 1 размещено возвратно-подпорное устройство в виде пакета полимерных упругих элементов 9, выполненных в виде тел вращения, которые совместно с опорной пластиной 4, нажимным конусом 2 и боковыми клиньями 3 стянуты по продольной оси болтом 10, заведенным через отверстия в бобышке 11 корпуса 1, упругих элементах 9, опорной плите 4 и нажимном конусе 2.
Возвратно-подпорное устройство дополнено расположенной по оси стяжного болта между опорной пластиной и выступающей внутрь бобышкой днища корпуса внутренней цилиндрической винтовой пружиной сжатия 12 с начальной нагрузкой не менее 2,0 кН, а выполненные в виде тел вращения полимерные упругие элементы 9 пакета одинаковы по форме и размерам и охватывают пружину 12 и бобышку 11.
п
Внутренняя пружина 12 снабжена подвижной направляющей втулкой 14 длиной, не препятствующей сжатию аппарата на полный рабочий ход Х.
п
На фиг. 1, в качестве примера, изображен пакет из трех упругих полимерных элементов 9, средний из которых совместно с обращенными к нему смежными частями крайних элементов центрируются на пружине посредством зафиксированннных между ними подвижных в продольном направлении втулок 13 с двухсторонними скосами, при этом крайние элементы своими обращенными к днищу корпуса 1 и опорной плите 4 противоположными частями дополнительно центрируются на бобышке 11 днища корпуса 1 и кольцевом выступе 15 опорной пластины 4 соответственно. Втулки 13 имеют ширину не менее шага между витками пружины 12, не препятствующую при этом сжатию аппарата на полный рабочий ход Х.
Полимерный упругий элемент 9 симметричен относительно своей середины и ограничен плоскими торцами со скосами у кромок продольного отверстия и боковыми поверхностями: седлообразной - в средней части и усеченными коническими - по краям.
Предусмотрен вариант разделения упругого полимерного элемента 9 по поперечной плоскости симметрии на две части.
п
Конкретные размеры упругого элемента 9 в свободном состоянии определяются из условий принятия им при сжатии аппарата на полный рабочий ход Х формы цилиндра, вписанного во внутренние габариты корпуса 1 аппарата, а также недопущения относительных местных деформаций сжатия более 5% при предварительном поджатии возвратно-подпорного устройства во избежание больших остаточных деформаций.
Гарантировано соответствие показателей энергоемкости фрикционного поглощающего аппарата предлагаемой конструкции уровню, не ниже класса Т2.