Тягово-буферное устройство

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и касается тягово-буферных устройств, устанавливаемых между вагонами железнодорожного состава.
Известны тягово-буферные устройства различных конструкций, например, широко распространенное устройство [1, Патент US 2791337 А5, приоритет 08.10.53, опубликован 07.05.1957], которое установлено в снабженном передним и задним упорами кармане сцепного узла и содержит упорно-тяговую штангу, а также между упомянутыми упорами расположены передний и задний демпферы (7, 8), разделенные между собой поршнем вилки (10), в которой установлен беззазорно штифт, пропущенный через упорно-тяговую штангу.
Однако применение в конце 20-го и начале 21-го веков длиннобазных тяжеловесных железнодорожных составов выявило недостаток такого устройства из-за упомянутой без зазорной установки в нем штифта, что вызывало значительное увеличение ударных нагрузок на вагоны.
Поэтому было разработано множество модернизированных конструкций тягово-буферного устройства, в которых установка штифта осуществлялась с компенсированными зазорами и вспомогательными элементами, что позволяло уменьшать ударные нагрузки на вагоны длиннообазных железнодорожных составов.
Наиболее распространенным из них является принятое за прототип по полезной модели тягово-буферное устройство [2, Патент US 6446820 B1, приоритет 7.09.2000, опубликован 10.09.2002], установленное в снабженном передним и задним упорами кармане сцепного узла, и содержащее упорно-тяговую штангу, переднюю плиту, контактирующую с упомянутым передним упором, и заднюю плиту, контактирующую с упомянутым задним упором.
Между передней и задней плитами расположены передний и задний демпферы, разделенные между собой днищем вилки, в которой установлен штифт, пропущенный с зазорами через упорно-тяговую штангу, которая выполнена с тяговым упором и с возможностью обеспечения его контакта со штифтом, причем упорно-тяговая штанга расположена в контакте с передней плитой, в контакте с которой также расположен передний демпфер, расположенный в контакте с днищем вилки, а задний демпфер расположен в контакте с днищем вилки и задней плитой. Распорными усилиями переднего и заднего демпферов создаются их контакты с днищем вилки, и соответственно, с передней и задними плитами, причем таким образом, что оба демпфера уравновешивают друг друга.
Однако недостатком прототипа [2] является то, что, наличие в нейтральном положении устройства упомянутых зазоров между штифтом и упорно-тяговой штангой, а также обеспечение упомянутых контактов распорными усилиями переднего и заднего демпферов с уравновешиванием, вызывает во время движения железнодорожного состава, как их колебания, так и колебания вилки с упорно-тяговой штангой. Например, когда тепловоз сначала тянет вагоны, а потом начинает притормаживать, происходит резкий переход усилия его воздействия из тянущего в толкающее, что вызывает ударное воздействия упоров упорно-тяговых штанг на их штифты и характерное «дребезжание» прослабленных упорно-тяговых штанг всех тягово-буферных устройств в сцепках вагонов и дополнительный шум, и грохот во время движения железнодорожного состава. Кроме того, такое длительное и многократное ударное воздействие на штифт упора упорно-тяговой штанги в устройстве снижает его долговечность.
Поэтому задачей полезной модели является повышение долговечности и эффективности применения тягово-буферного устройства за счет достижения технического результата - устранения нежелательного зазора в собранном начальном положении устройства между его штифтом и упором упорно-тяговой штанги и выбора для этого необходимых распорных усилий его переднего и заднего демпферов для обеспечения их контактов с днищем вилки, и соответственно, с передней и задними плитами.
Поставленная задача решается тем, что тягово-буферное устройство (фиг. 1), установленное в снабженном передним и задним упорами (1, 2) кармане (3) сцепного узла, содержащее упорно-тяговую штангу (4), переднюю плиту (5), контактирующую с упомянутым передним упором (1), и заднюю плиту (6), контактирующую с упомянутым задним упором (2), причем между передней и задней плитами (5, 6) расположены передний и задний демпферы (7, 8), разделенные между собой днищем (9) вилки (10), в которой установлен штифт (11), пропущенный через упорно-тяговую штангу (4), которая расположена в контакте с передней плитой (5), в контакте с которой также расположен передний демпфер (7), расположенный в контакте с днищем (9) вилки (10), причем с распорным усилием (А), а задний демпфер (8) расположен в контакте с днищем (9) вилки (10) и задней плитой (6) с распорным усилием (В), кроме того, упорно-тяговая штанга (4) выполнена с тяговым упором (12), имеет отличительные признаки: штифт (11) расположен в контакте с упором (12) упорно-тяговой штанги (4), распорное усилие (А) упомянутого контакта переднего демпфера (7) больше распорного усилия (В) упомянутого контакта заднего демпфера (8), при этом сила контакта штифта (11) с тяговым упором (12) упорно-тяговой штанги (4) и сила ее контакта с передней плитой (5) одинаковы по величине (С).
Отличительный признак «штифт (11) расположен в контакте с упором (12) упорно-тяговой штанги (4)» позволит обойтись без одного зазора расположения в ней штифта (11), в отличие от прототипа [2], где штифт расположен с зазорами с двух сторон. Это предотвратит возникновение ударных воздействий упора (12) упорно-тяговой штанги (4) на штифт (11) во время движения подвижного состава, в котором тягово-буферное устройство будет установлено, обеспечивая тем самым снижение шума работы такого устройства и повышая его долговечность.
Отличительный признак «распорное усилие (А) упомянутого контакта переднего демпфера (7) больше распорного усилия (В) упомянутого контакта заднего демпфера (8)» позволяет создать, в отличие от прототипа [2], предварительно неуравновешенные положения этих демпферов, как необходимое условие работы устройства с упомянутым начальным контактом штифта (11) с упором (12) упорно-тяговой штанги (4).
Отличительный признак «сила контакта штифта (11) с тяговым упором (12) упорно-тяговой штанги (4) и сила ее контакта с передней плитой (5) одинаковы по величине (С)», направлено на замену упомянутого «уравновешивания» в прототипе [2] иным конструктивным способом, не вызывающим прослаблений вилки и упорно-тяговой штанги, и как следствие, устраняющим их колебания во время движения железнодорожного состава, что повышает эффективность применения тягово-буферного устройства.
Дополнительные отличительные признаки полезной модели, направленные на повышение упомянутых выше его преимуществ: упомянутые контакты передней и задней плиты (5, 6) с передним и задним упорами (1, 2) кармана (3) обеспечены также с распорным усилием (В), с которым задний демпфер (8) расположен в контакте с днищем (9) вилки (10) и задней плитой (6);
величина силы (С) контакта штифта (11) с тяговым упором (12) упорно-тяговой штанги (4) и ее контакта с передней плитой (5) задана как разница упомянутых распорных усилий (А и В) для контактов переднего и заднего демпферов (7, 8): С=А-В;
тяговый упор (12) упорно-тяговой штанги (4) выполнен в виде стенки сквозного отверстия (13), сквозь которое пропущен штифт (11);
штифт (11) пропущен с зазором через упорно-тяговую штангу (4);
штифт (11) пропущен с зазором через вилку (10).
Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями, где
на фиг. 1 показан разрез тягово-буферного устройства, установленного в кармане сцепного узла железнодорожного состава;
на фиг. 2 - то же что и на фиг. 1, но в положении восприятия тянущего усилия упорно-тяговой штанги, например, при возобновлении движения железнодорожного состава после его торможения;
на фиг. 3 - то же что и на фиг. 1, но в положении восприятия удара в упорно-тяговую штангу такого устройства, например, при резком торможении железнодорожного состава.
Тягово-буферное устройство (фиг. 1-3) установлено в снабженном передним и задним упорами (1, 2) кармане (3) сцепного узла.
Оно содержит упорно-тяговую штангу (4), переднюю плиту (5), контактирующую с упомянутым передним упором (1), и заднюю плиту (6), контактирующую с упомянутым задним упором (2).
Между передней и задней плитами (5, 6) расположены передний и задний демпферы (7, 8), например, выполненные в виде пружин сжатия (не показаны) или пакетов энергоемких полимерных втулок (как показано).
Передний и задний демпферы (7, 8) разделены между собой днищем (9) вилки (10), в которой установлен штифт (11), пропущенный через упорно-тяговую штангу (4), которая расположена в контакте с передней плитой (5), в контакте с которой также расположен передний демпфер (7), расположенный в контакте с днищем (9) вилки (10), причем с распорным усилием (А), а задний демпфер (8) расположен в контакте с днищем (9) вилки (10) и задней плитой (6) с распорным усилием (В). Причем распорное усилие (А) упомянутого контакта переднего демпфера (7), больше распорного усилия (В) упомянутого контакта заднего демпфера (8).
Упорно-тяговая штанга (4) выполнена с тяговым упором (12), например, в виде прямой или изогнутой стенки сквозного отверстия (13), которое может иметь овальную или другую форму, через которое и пропущен штифт (11), контактирующий с ней, т.е. с тяговым упором (12). При этом сила такого контакта и сила контакта упорно-тяговой штанги (4) с передней плитой (5), одинаковы по величине (С).
Возможен также вариант, когда упомянутые контакты передней и задней плиты (5, 6) с передним и задним упорами (1, 2) кармана (3) обеспечены также с распорным усилием (В), с которым задний демпфер (8) расположен в контакте с днищем (9) вилки (10) и задней плитой (6).
Целесообразно, чтобы величина силы (С) контакта штифта (11) с тяговым упором (12) упорно-тяговой штанги (4) и ее контакта с передней плитой (5) была задана, как разница упомянутых распорных усилий (А и В) для контактов переднего и заднего демпферов (7, 8): С=А-В.
Возможны различные варианты конструктивного исполнения и размещения штифта (11). В одном варианте его пропускают с зазором через упорно-тяговую штангу (4) (фиг. 1-3), в другом варианте наоборот, штифт (11) располагают с зазором только в вилке (10) (не показано).
Принцип работы тягово-буферного устройства нижеследующий. Его устанавливают (фиг. 1) в снабженном передним и задним упорами (1, 2) кармане (3) сцепного узла (показан частично) железнодорожного состава (не показан).
Когда железнодорожный состав не движется (или движется по инерции), за счет действия сил разжатия переднего и заднего демпферов (7, 8) в обоих направлениях присутствует только один зазор в сквозном отверстии (13) между его задней стенкой и штифтом (11), который контактирует с передней стенкой сквозного отверстия (13), т.е. с упором (12) упорно-тяговой штанги (4). В тяговом режиме (фиг. 2) железнодорожного состава (когда, например, тепловоз тянет вагоны) осуществляется воздействие тянущей силы на упорно - тяговую штангу (4). При этом контакт штифтом (11) с ее упором (12) сохраняется, а за счет того, что изначально выбранное распорное усилие (А) контакта переднего демпфера (7) с передней плитой (5) было больше изначально выбранного распорного усилия (В) с задней плитой (6), то между ней и упорно-тяговой штангой (4) образуется сравнительно гораздо меньший зазор, чем в устройстве по прототипу [2] и при гораздо больших значениях тянущих усилий. Поэтому во время движения железнодорожного состава, например, в процессе «наката» или в момент перехода от тягового режима к тормозящему и обратно, не наблюдается «болтания» упорно-упорно-тяговой штанги (4) и «дребезжания» тягово-буферного устройства, как это наблюдается в аналогичном устройстве по прототипу [2].
При воздействии толкающей силы на упорно-тяговую штангу (4), например, при формировании железнодорожного состава, когда происходит спуск с горки вагонов и их соударение сцепными устройствами, образуется еще один зазор (фиг. 3) между упором (12) и штифтом (11) в отверстии (13). При этом энергия удара поглощается сжатием заднего и переднего демпферов (9, 8), смягчая упомянутое соударение сцепных устройств.
Все три приведенных выше режима работы тягово-буферного устройства, как и других таких же по полезной модели, установленных в сцепных устройствах железнодорожного состава, многократно повторяются с различным чередованием, обеспечивая за счет упомянутых преимуществ более комфортное его движение.
Источники информации
1. Патент US 2791337 А5, приоритет 08.10.53, опубликован 07.05.1957.
2. Патент US 6446820 B1, приоритет 7.09.2000, опубликован 10.09.2002 /прототип/.
ПЕРЕЧЕНЬ ссылочных обозначений и наименований элементов, к которым эти обозначения относятся