ФРИКЦИОННО-ПОЛИМЕРНЫЙ АМОРТИЗАТОР УДАРА
FRICTION-POLYMER SHOCK ABSORBER

Изобретение относится преимущественно к железнодорожному транспорту; в частности, к поглощающим аппаратам автосцепки.
Из существующего уровня техники известен пружинно-фрикционный амортизатор (А.С. СССР №906762, B61G 9/04, 1980), содержащий корпус, в котором размещены нажимной конус, фрикционные клинья, расположенные в контакте с поджатой пружинами опорой; пружинный комплект, подвижные фрикционные пластины и неподвижные фрикционные пластины с разгружающими выступами, между которыми закреплены металлокерамические износоустойчивые элементы.
Недостатком этого амортизатора в 2000-х годах стала недостаточной его энергоемкость для аппаратов широкого класса вагонов класса Т1 из-за использования ограниченного пружинного комплекта.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является фрикционно - полимерный амортизатор (патент RU №2128301 С1, 27.03.1999), обозначенный в технических документах - ПМКП-110, содержащий корпус в виде стакана, в котором размещены нажимной усеченный конус, фрикционные клинья с опорной плитой, подвижные и неподвижные пластины с износоустойчивыми металлокерамическими элементами, а вместо пружин используется подпорное устройство в виде пакета упругих элементов из полимера (термоэластопласта), разделенных между собой пластинками. Пакет полимерных элементов расположен совместно с опорной плитой и клиньями между нажимным конусом и днищем корпуса и стянут болтом через имеющиеся в элементах центральные отверстия. Эта конструкция широко распространилась на вагоностроительных заводах.
Развитие подвижного состава железнодорожного транспорта потребовало дальнейшего повышения энергоемкости поглощающих аппаратов при ограниченных затратах. Так, ГОСТ 32915-2014, требует аппаратов Т1 должны иметь номинальную энергоемкость при силе 2 МН не менее 70 кДж, а максимальную энергоемкость 3 МН - не менее 90 кДж.
Целью данного изобретения является создание поглощающего аппарата, обладающего повышенными силовыми характеристиками, высокими показателями энергоемкости и надежности, а также выдерживающего испытания при нормативных температурах по пп. А1-A3 ГОСТ 32913-2014.
Указанная цель достигается во фрикционно-полимерном амортизаторе удара, в котором используется более мощный полимерный комплект, энергоемкость и максимальная сила сжатия которого существенно возросла. Этим достигается поглощающий аппарат класса Т2 с ходом 120 мм, который может использоваться на более широких типах вагонов и цистерн.
В таком поглощающем аппарате размещены нажимной конус и клинья с новыми параметрами, опорной плитой с вырезами, что позволило на торце конуса установить выступы, которые удерживают зацепы нажимного конуса после сборки аппарата; исключить цилиндрический выступ на дне корпуса, а центрирующий стержень используется без резьбы и гайки.
В этом изобретении самым важным является полимерный комплект из 5 одинаковых элементов материала типа «Durel» диаметром 145 мм и толщиной -97 мм. Между элементами используются круглые пластинки.
Рассмотрим два решения в связи с полимерным элементом.
1. Центрирующий стержень диаметра 30 мм и отверстие в полимерном элементе такого же диаметра. (Фиг. 1).
Рассмотрим элемент в трех состояниях (I - III): I - это элемент без нагрузок, II - элемент находится в собранном аппарате; III - элемент находится после выполнения хода аппарата, в данном случае х=120 мм. В этих состояниях фиксировались три различия формы элемента: в состоянии I - 1, при II - 2, III - 3.
Отсюда следующие выводы по третьему состоянию:
а) полимерный элемент 3 увеличился до диаметра 188 мм, от этого будет мешать остальным деталям аппарата;
б) связь полимерного элемента с центрирующим стержнем по мере сжатия уменьшается; после третьего состояния кривая 3 приближается к аварийному.
2. Предлагая центрирующий стержень тоже диаметра 30 мм, но отверстие в полимерном элементе увеличилось до диаметра 60 мм. Для этого, чтобы оси стержня и оси полимерного элемента совместились точно, к круглым пластинкам были присоединены центральные трубные вставки, у которых диаметры внутренние - 30 мм, а наружные - 60 мм. Этим исключено касание полимерных элементов с центрирующим стержнем. Сам комплект элементов передвигается с высокой точностью по оси стержня (Фиг. 2). Используя обозначения предыдущие, показаны на двух состояниях I, III. В этих состояниях показываются формы, и, наконец, связывали элемента с центрирующем стержнем.
Отсюда следующие выводы по этому полимерному элементу по третьему состоянию:
а) полимерный элемент 3 достиг диаметра 170 мм, что близко к круглой пластинке и не мешает остальным деталям аппарата;
б) полимерный элемент по мере сжатия сближается к центрирующему стержню, но контакта нет; состояние его вполне удовлетворительное.
Сам комплект элементов должен передвигаться с высокой точностью по линии стержня; это тоже повысило его устойчивость, а также и прочность, и выносливость.
Сравнение заявления изобретения с прототипом позволило установить ряд характерных отличительных признаков. Следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид фрикционно-полимерного амортизатора удара в двух проекциях (Фиг. 3).
Фрикционно-полимерный амортизатор удара содержит полый четырехгранный корпус 1, в котором расположены подвижные фрикционные пластины 2, нажимной конус 3 с зацепом 4, фрикционные клинья 5, контактирующие с опорной плитой 6 и неподвижными 7 с износоустойчивыми металлокерамическими элементами 8. Опорная плита 6 опирается на комплект полимерных элементов 9, разделенных между собой пластинками 10 и центральными трубными вставками 12, сквозь комплект полимеров центральным стержнем 11, головка которого 14 опирается на днище корпуса и установлена специальная шайба 14, чтобы полимерный элемент не имел контакт со стержнем.
При сборке аппарата зацеп нажимного конуса удерживается выступом 13 на торце корпуса 1.
Фрикционный амортизатор работает следующим образом. Под действием сжимающей внешней нагрузки и подпорного усилия со стороны упругого комплекта 9 фрикционные клинья 5 создают давление на основных поверхностях трения (поверхностях контакта подвижных 2 и неподвижных 7, фрикционных пластин 3 и корпуса 1). После удара фрикционные клинья 5 и фрикционные подвижные пластины 2 выталкиваются в первоначальное положение подпорным комплектом полимерных элементов 9.