БУФЕР ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к буферным устройствам, устанавливаемым на торцах железнодорожных вагонов для создания распорных усилий между сцепленными посредством автосцепок вагонами и для предотвращения от возможных повреждений межвагонных устройств при проходе сцепленных вагонов кривых железнодорожных путей малого радиуса.
Известны буферные устройства, отличающиеся между собой по конструкции, размерам, а также по характеристикам упругих элементов. Основные параметры таких устройств должны соответствовать установленным нормам. В частности, буферные устройства должны обеспечивать беспрепятственный проезд сцепленных вагонов с различными параметрами по железнодорожным путям малого радиуса. Для этого буфера должны иметь необходимый ход подвижной тарели.
3
Известное буферное устройство рельсового транспортного средства (авт. свид. СССР №816833, М. Кл. В61G 11/12), содержащее закрепленный на поперечном брусе рамы транспортного средства стакан, вмещающий полый стержень с тарелью на конце, в полости которого размещен упругий элемент, одним концом взаимодействующий со стержнем, а другим с днищем стакана, причем в днище стакана выполнены прорези с перемычками, соответственно которым в стержне выполнены продольные пазы, при этом хвостовик стержня снабжен стопорящим элементом для взаимодействия с поперечным брусом.
В указанном буфере обеспечивается увеличенный ход тарели по сравнию с применяемыми на железнодорожных вагонах тиковыми буферами. Недостатком известного буфера является то, что ограничение выхода тарели из буферного стакана осуществлено стопорящим элементом, пропущенным через отверстие в хвостовике стержня тарели, выступающем в собранном и
установленном на вагоне буфере за днище стакана, а это требует размещения указанной концевой части стержня со стопорящим элементом за буферным брусом (под вагоном). Причем стопорящий элемент упирается во внутреннюю поверхность стенки буферного бруса. Следовательно, сборка буфера из отдельных деталей возможна непосредственно на вагоне, что усложняет и удорожает технологию сборки буфера, т.к. для этого требуется организация специального, оборудованного необходимыми приспособлениями и подъемными механизмами, рабочего места, а также мест для складирования крупногабаритных и тяжелых деталей.
Если буфер собран до постановки его на вагон, то в этом случае необходимо вырезать в буферном брусе отверстие большого размера для прохода концевой части стержня буфера, что значительно ослабляет буферный брус, в связи с чем необходимо произвести соответствующее усиление этого ослабленного места, а это требует дополнительных материальных и трудовых затрат.
В эксплуатации затруднен контроль за надежностью крепления находящегося под вагоном стопорящего элемента, что негативно влияет на безопасность движения вагонов с указанными буферами в составе поезда. Кроме того, конструкция вышеназванного буфера трудоемка и материалоемка в исполнении. Стакан и стержень буфера с тарелью, как видно из чертежа, могут изготавливаться литьем с последующей механической обработкой. Изготовление приклепываемой к фланцу стержня гнутой тарели сложно и трудоемко.
Ввиду существенных недостатков вышеназванный буфер не применяется на вагонах.
Известно устройство (патент Германии DD-PS 209780), предохраняющее от продольного выхода и от поворота относительно корпуса цилиндрический стержень, перемещающийся в корпусе в определенных пределах, при этом устройство содержит по меньшей мере один наружный клин, состоящий из головки, находящейся в гнезде корпуса буфера, и выступа, углубленного в продольный паз на стержне и перемещающегося в этом пазу, при этом головка
клина удерживается в гнезде корпуса посредством двух поперечных осей - штифтов, которые своими концами крепятся в отверстиях выступов на корпусе, при этом клин в процессе монтажа стержня в корпус поворачивается на одной из осей.
При этом между отверстиями в головке клина и установленными в них осями предусмотрены зазоры для легкого смещения клина и упирания его в стенку гнезда. При этом торцевые поверхности выступа клина и участок стенки стержня в продольном пазу в месте контакта с выступом клина наклонены к дну корпуса и к продольной оси корпуса.
При этом два диаметрально расположенных клина или несколько клиньев равномерно распределены в корпусе.
Недостаток указанного буфера заключается в том, что при ограниченной нормами длине буфера и при увеличенном ходе буфера, необходимым для вписывания сцепленных вагонов в кривые железнодорожные пути малого радиуса, продольный паз в стержне, в котором перемещается клин, у данной конструкции буфера будет выходить за торец корпуса, т.к. длина продольного паза должна быть не менее суммарного размера увеличенного хода буфера и ширины размещенного в пазу конца клина. Через указанные открытые пазы в стержне, а также через щели между клиньями и отверстиями в стене корпуса будет проникать дождевая вода, снег и загрязнения, что вызовет коррозию деталей буфера, а при замерзании снега и воды может привести к отказу в работе буфера. Литые детали буфера трудоемки и материалоемки в изготовлении. Клинья сложны по конструкции. Для их крепления на корпусе требуется механическая обработка приливов на корпусе, сверление отверстий в клиньях и в приливах, что увеличивает затраты на изготовление буфера. Штифты, крепящие клинья, под воздействием постоянных вибрационных и ударных нагрузок на клинья могут ослабнуть и выпасть, что соответственно может привести к утере клиньев и падению на путь тарели буфера. А это может угрожать безопасности движения поездов.
Известен буфер (патент Германии DE 19619213 С2, В61G 11/18) для железнодорожного транспорта, содержащий гильзообразный корпус и толкатель, а также размещенный внутри буфера упругий элемент, при этом в стенке корпуса выполнен продольный не сквозной паз ограниченной длины, в котором размещена соединительная шпонка, ограничивающая выход толкателя из корпуса и препятствующая повороту толкателя в корпусе, при этом шпонка удерживается от выпадания хомутом, охватывающим стержень толкателя, при этом шпонка свободно с некоторым зазором установлена под хомутом в отверстии толкателя и в пазу корпуса и имеет по меньшей мере одно сквозное резьбовое отверстие для демонтажа шпонки, при этом толкатель имеет круговую проточку в районе отверстия для монтажа шпонки, в которой размещен в затянутом положении хомут, при этом наружные диаметры хомута и толкателя примерно одинаковы.
Причем хомут выполнен в виде ленты, концы которой в смонтированном положении прочно соединены между собой. Хомут расположен в затянутом положении в круговой проточке, выполненной на буферном толкателе. Концы ленты хомута соединены внахлест и сварены в этом положении. Шпонка выполнена с возможностью ее многократного монтажа и демонтажа.
Существенным недостатком указанного буфера является то, что буфер имеет сравнительно малый ход толкателя, вследствие чего он не обеспечивает проход сцепленных вагонов с увеличенными параметрами в кривых железнодорожного пути малого радиуса. Ход толкателя ограничен уступами на наружной части основания корпуса, длинами шпонки и продольного паза для шпонки в корпусе, а также размещенными внутри буфера деталями и узлами амортизирующего устройства. Достичь увеличения хода толкателя у данной конструкции буфера без ухудшения его качественных характеристик проблематично. Если уменьшить длину стержня толкателя и увеличить длину паза для шпонки, то соответственно уменьшится величина взаимного покрытия скользящих поверхностей толкателя и корпуса, что приведет к увеличению и ускорению износа этих поверхностей. При этом продольный паз на
корпусе будет выступать за торец стержня толкателя. Значит в паз будет попадать дождевая вода, снег и загрязнения, что ухудшит работу буфера. А при попадании в паз твердых загрязнений вызовет отказ в работе буфера. Кроме того, соединение толкателя и корпуса шпонкой ненадежно. Поскольку паз для шпонки в корпусе не сквозной, толщина стенки корпуса сравнительно небольшая, то перекрытие торцов шпонки и паза по высоте незначительное. А это может привести к смятию сопрягаемых поверхностей шпонки и паза.
При наличии монтажных зазоров между сопрягаемыми поверхностями толкателя и корпуса с учетом износа этих поверхностей, а также с учетом износа шпонки в нижней части возможен выход шпонки из паза и как следствие выход толкателя из корпуса, что создает угрозу безопасности движения вагонов, оборудованных указанными буферами.
Недостатком указанного буфера является также то, что для его изготовления требуются значительные материальные и трудовые затраты. Толкатель и корпус буфера выполнены литыми, а значит для их изготовления необходимо иметь сложное и вредное литейное производство. Отливки должны подвергаться механической обработке, что увеличивает расход металла и трудозатраты на изготовление указанных деталей.
Известен буфер железнодорожного транспортного средства (патент на полезную модель RU 29022, 7 В61G 11/12, прототип), содержащий корпус с фланцем для крепления буфера на транспортном средстве, полый стержень с тарелью на конце, удерживаемый в корпусе посредством запорного клина, установленного в пазах на корпусе и стержне, упругий элемент, одной стороной упирающийся в тарель, а другой стороной посредством опоры упирающийся в клин, при этом стержень с тарелью выполнены в виде сборного сварного узла, состоящего из стержня трубчатого профиля и прикрепленной к нему посредством сварного шва тарели.
Корпус буфера выполнен в виде сборного сварного узла, состоящего из цилиндрической трубы и приваренного к ней фланца. Стержень выполнен из проката трубчатого сечения. Тарель выполнена литой или штампованной из
толстолистового проката. Фланец корпуса выполнен из толстолистового проката.
Указанная полезная модель буфера с увеличенным ходом тарели применяется на некоторых типах вагонов Российских железных дорог. Такие буфера показали высокую надежность работы в условиях эксплуатации. Недостатком буфера является то, что для обеспечения увеличенного хода тарели труба корпуса буфера выполнена с выступом за приваренный к трубе фланец, а это требует большого соответствующего выреза в буферном брусе для прохода трубы корпуса. Такой вырез значительно ослабляет буферный брус, вследствие чего требуется усиление бруса в районе выреза, что ведет к значительным затратам металла, увеличивает трудоемкость изготовления вагона, требует проведения большого объема сварочных работ в труднодоступных местах рамы вагона. Кроме того, известный буфер не может применяться на вагонах, уже находящихся в эксплуатации и не имеющих соответствующих вырезов на буферном брусе для обеспечения монтажа буфера. Выполнение таких работ на вагонах в условиях депо весьма сложно и трудоемко.
В предлагаемых для патентной защиты конструкциях буферов устранены вышеизложенные недостатки, присущие вышеназванным известным буферам. Задачей создания предлагаемых буферов является введение в буфер конструктивных решений, позволяющих произвести увеличение хода тарели буфера без значительных конструктивных изменений буферного бруса и рамы вагона в месте крепления буфера, обеспечить надежность работы буферов, повысить уровень унификации буферов без заметного увеличения материальных и трудовых затрат на их изготовление и эксплуатацию.
Для решения поставленных задач предложены две конструкции буферов. Прототипом для обоих объектов является буфер по патенту RU 29022, 7 B61G 11/12.
Предлагаемый буфер (вариант 1) содержит корпус с фланцем для крепления буфера на транспортном средстве, полый стержень с тарелью на конце,
удерживаемый в корпусе посредством клина, установленного в пазах на корпусе и в стержне, упругий элемент, установленный посредством опоры между тарелью и фланцем корпуса, при этом концевая часть стержня выполнена с двумя проушинами, имеющими пазы для прохода клина, при этом пазы на проушинах и пазы на стержне выполнены как единый продольный паз, при этом торцевые поверхности стержня, к которым примыкают проушины, расположены от внутренней поверхности фланца на расстоянии, равном или не менее чем требуемый по условиям вписывания вагонов в кривые малого радиуса ход тарели, причем опора для пружины имеет пазы для прохода клина, на фланце корпуса выполнены пазы для прохода через них проушин стержня при сжатии буфера.
При этом проушины выполнены заодноцелое со стержнем или соединены с торцом стержня посредством сварки.
Опора для пружины преимущественно закреплена на фланце корпуса. Опора (вариант) выполнена с возможностью опирания на соединительный клин и имеет со стороны клина патрубок с открытыми пазами различной глубины для прохода клина и для регулировки усилия затяжки упругого элемента.
Стержень с тарелью преимущественно выполнен в виде сварного узла, состоящего из полого стержня и прикрепленной к нему посредством сварки тарели.
Корпус буфера преимущественно выполнен в виде сварного узла, состоящего из цилиндрической трубы и приваренного к ней фланца. Соединительный клин преимущественно выполнен в виде валика круглого сечения с головкой.
Буфер (вариант 2) содержит корпус с фланцем для крепления буфера на транспортном средстве, полый стержень с тарелью на конце, удерживаемый в корпусе посредством по меньшей мере одного клина, установленного в выполненных в стенках стержня и корпуса пазах и удерживающего в собранном буфере стержень от выхода из корпуса и от поворота в корпусе, упругий
элемент, размещенный между тарелью и фланцем, при этом клин выполнен с боковым выступом и установлен одной частью в пазу стенки полого стержня с возможностью их совместного перемещения в корпусе, а другой частью, снабженной боковым выступом, клин размещен в выполненном в стенке корпуса продольном пазу с возможностью продольного перемещения клина в указанном пазу, при этом продольный паз в корпусе закрыт закрепленной на корпусе планкой, предохраняющей выпадение клина из корпуса, при этом торец концевой части стержня, размещенной в корпусе, расположен от внутренней поверхности фланца на расстоянии, равном или не менее чем требуемый по условиям вписывания вагонов в кривые малого радиуса ход тарели.
При этом планка, закрывающая продольный паз в стенке корпуса, выполнена из двух частей, одна из которых приварена к корпусу, а вторая съемная часть, расположенная над клином, закреплена на корпусе посредством по меньшей мере одного крепежного элемента, например, болта или валика со шплинтом, вставленного в отверстие на планке и на корпусе, или посредством прихватки электросваркой.
При этом привариваемая к корпусу планка имеет на одном конце в районе расположения клина -образный вырез, в который вставляется съемная часть планки, при этом контактирующие между собой кромки указанных планок выполнены со скосами -образной формы типа ласточкина хвоста для удержания съемной планки от выпадания.
При этом клин имеет резьбовое отверстие для его демонтажа при разборке буфера.
При этом стержень и корпус буфера снабжены дренажными отверстиями для удаления из буфера влаги и возможных загрязнений.
При этом стержень с тарелью преимущественно выполнены в виде сборного сварного узла, состоящего из полого стержня и прикрепленной к нему посредством сварки тарели.
При этом корпус буфера преимущественно выполнен в виде сборного сварного узла, состоящего из цилиндрической трубы и приваренного к ней фланца.
При этом два диаметрально расположенных клина или несколько клиньев в буфере распределены равномерно.
В предлагаемых буферах обеспечивается увеличенный ход буфера без выхода концевой трубообразной части стержня за фланец корпуса буфера и за буферный брус, как это имеет место в буфере-прототипе. При сжатии буфера (по варианту 1) лишь проушины выступают за фланец и буферный брус, проходя через выполненные во фланце корпуса и в буферном брусе пазы. Поперечные размеры и толщина проушин сравнительно небольшие, поскольку на них воздействует незначительное (порядка 2-3 Кн) усилие предварительной затяжки пружины (упругого элемента). Соответственно в буферном брусе для прохода проушин выполнены небольшие по ширине и высоте пазы, которые незначительно влияют на прочность буферного бруса и следовательно усиление бруса и рамы в этих местах может не производиться. Следовательно достигается снижение затрат на изготовление частей рамы вагона по сравнению с затратами, которые необходимо произвести для усиления рамы вагона при установке на вагон буфера-прототипа. Затраты на изготовление предлагаемых буферов примерно равны затратам на изготовление буфера-прототипа, т.к. большинство узлов и деталей указанных буферов одинаковы.
Преимуществом предлагаемых буферов является также то, что они могут изготавливаться с различыми ходами тарели путем изменения, например, лишь длины стержня, вследствие чего расстояние от торца трубной части стержня до внутренней поверхности фланца корпуса и соответственно ход тарели будет изменяться. Ограничение хода тарели может обеспечиваться упиранием торца трубной части стержня во фланец корпуса или упиранием тарели в торцевую часть корпуса. В буферах применен упругий элемент (пружина), прогиб которого обеспечивает возможность сжатия буфера на
увеличенный ход. Следовательно этот же элемент будет обеспечивать сжатие буфера и на меньший ход. Расстояние между тарелью и торцом корпуса, а также длины продольных пазов в стержне буфера (по варианту 1) или в корпусе буфера (по варианту 2) также выполнены с учетом обеспечения увеличенного хода буфера.
То есть предлагаемые буфера максимально унифицированы и взаимозаменяемы как с известным буфером-прототипом, так и с другими буферами, применяемыми на Российских железных дорогах. Предлагаемые буфера могут устанавливаться как на новые вагоны, так и на находящиеся в эксплуатации вагоны. Установка буфера по варианту 1 на вагоны эксплуатационного парка потребует лишь произвести небольшие вырезы в буферном брусе, что возможно осуществить в условиях депо. Буфер по варианту 2 может устанавливаться на вагоны без каких-либо конструктивных изменений буферного бруса.
В предлагаемых буферах обеспечивается надежность закрепления клиньев от выпадания. Клин в буфере по варианту 1 установлен в пазах корпуса и проушин и закреплен от выпадания крепежным элементом. Надежность такого крепления клина подтверждена в условиях эксплуатации. Клинья в буфере по варианту 2 предохранены от выпадания укрепленными на корпусе планками. Надежное крепление съемных планок обеспечивается выполнением на планках скосов в виде ласточкина хвоста, и таких же скосов на приваренных к корпусу планках, а также дополнительным креплением съемных планок крепежным элементом и (или) прихваткой планок посредством сварки.
В предлагаемые буфера затруднено попадание влаги, снега и загрязнений внутрь буферов, что положительно влияет на их работу в условиях эксплуатации. Для очистки полостей стержня и корпуса от возможных засорений, конденсата и т.п. в нижних стенках стержня и корпуса выполнены дренажные отверстия.
Полезные модели поясняются описанием конкретных примеров их выполнения и прилагаемыми чертежами.
На фиг.1 изображен буфер в сборе (вариант 1), вид сбоку, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узел В на фиг 1 (вариант).
На фиг.5 изображен буфер в сборе (вариант 2), вид сбоку, разрез; на фиг.6 - разрез А-А на фиг.5; на фиг.7 - узел Б на фиг.5 (вариант).
Буфер (вариант 1) содержит корпус 1, состоящий из трубы 2 с приваренным к ней фланцем 3 и ребрами 4, стержень 5, состоящий из трубы 6 с проушинами 7 и тарели 8, приваренной к трубе 6, винтовую пружину 9, опирающуюся одним концом на опору 10, приваренную к фланцу 3, а другим концом на тарель 8, запорный клин 11, вставляемый в пазы 12 на корпусе 1, в продольные пазы 13 на проушинах 7 и на трубе 6 и в пазы 14 на опоре 10. Клин 11 крепится в установленном положении шплинтом 15. На фланце 3 выполнены пазы 16 для прохода через них при сжатии буфера проушин 7. соответствующие пазы 17 выполнены и в буферном брусе 18, к которому крепится буфер болтами 19. Опора для пружины может быть выполнена без опирания на фланец. Такая опора 20 (вариант) изображена на фиг.4. Опора 20 опирается на клин 11 и имеет открытые пазы 21 различной глубины для прохода через них клина и для регулирования предварительной затяжки пружины. Для увеличения предварительной затяжки пружины клин должен устанавливаться в расположенные на патрубке опоры 20 пазы, имеющие меньшую глубину.
Требуемый ход тарели буфера при полном сжатии буфера определяется в зависимости от параметров вагонов, на которые устанавливаются буфера с учетом их беспрепятственного прохода в сцепленном положении по путям с малым радиусом закругления. В конструкции буфера (вариант 1) закрытие буфера может осуществляться:
- до упора торцевой части 22 трубы 6 в фланец 3;
- или до упора тарели 8 в корпус 1. Длина пазов 13 должна быть больше, чем ход тарели.
Проушины 7 могут выполняться заодноцелое с трубой 6 путем соответствующего раскроя концевой части трубы или приварными к торцу трубы (на прилагаемых чертежах данный вариант не изображен). Выполнение соединительного клина круглого сечения с головкой уменьшают затраты на изготовление клина.
Буфер (вариант 2), представленный на фигурах 5, 6 и 7, аналогичен вышеописанному буферу по варианту 1, но отличается от него конструкцией запорного устройства для ограничения выхода стержня из корпуса и для предтвращения поворота стержня в корпусе.
Буфер (вариант 2) содержит корпус 1, состоящий из трубы 2 с приваренным к ней фланцем 3 и ребрами 4, стержень 5, состоящий из трубы 6 с приваренной к ней тарелью 8. Внутри буфера установлена винтовая пружина 9, опирающаяся одним концом на фланец 3, а другим на закрепленный в трубе 6 диск 37. На фланце укреплен патрубок 23 для центрирования пружины. В трубе 2 корпуса выполнены продольные пазы 24, а в трубе 6 стержня выполнены пазы 25. В пазы 24 и 25 вставлены клинья 26 с боковыми выступами. Клинья предохранены от выпадания планками 27 и 28, закрепленными на трубе корпуса. Планки 27 приварены к корпусу. Планки 28 выполнены съемными для обеспечения демонтажа клиньев при разборке буфера. Планка 27 в районе расположения клиньев имеет -образный вырез, охватывающий по бокам съемную планку 28. На контактирующих кромках планок выполнены -образные скосы 29 в виде ласточкина хвоста для удержания съемной планки от выпадания. Планка 28 дополнительно закреплена на корпусе болтом 30 со стопорной пластиной 31, предохраняющей болт от отвинчивания.
На фиг.7 изображен вариант крепления планки 28 от выдвижения из зацепления с планкой 27. К планке 28 приварена пластина 32 с отверстием. В это отверстие вставляется валик 33, конец которого утоплен в отверстие 34 на стенке корпуса. Валик предохранен от выпадания шплинтом 35.
Клин снабжен резьбовым отверстием 36 для демонтажа клина при разборке буфера. Буфер крепится болтами 19 к буферному брусу 18.
Буфера работают следующим образом. На железнодорожных транспортных средствах буфера работают как амортизаторы, взаимодействуя посредством тарелей как при сцеплении подвижного состава, так и в процессе движения сцепленных вагонов. При действии продольного усилия на наружную поверхность тарели 8 происходит сжатие пружины 9 и перемещение стержня 5 внутрь корпуса 1. Усилие пружины передается на опору 10 и далее на фланец 3 корпуса (в буфере по варианту 1) и на буферный брус 18. В буфере по варианту 2 усилие от пружины непосредственно передается на фланец 3 и далее на буферный брус 18. При полностью выбранном ходе торец 22 трубы 6 упирается во фланец 3. Далее действующее усилие жестко передается на буферный брус 18 рамы вагона. Величина усилия, передающегося через буфер на буферный брус, может достигать значительных величин, вследствие чего детали буфера и буферный брус должны обладать достаточной прочностью. Это обеспечивается конструкцией предлагаемых буферов. Буфера технологичны в изготовлении, имеют меньшую массу, чем буфера с литыми деталями.