ФРИКЦИОННЫЙ ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ
FRICTION ABSORBER DEVICE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается фрикционных поглощающих аппаратов в автосцепном устройстве.
Известен фрикционный поглощающий аппарат [1, а.с. СССР 906762, МПК В61F 16F 7/00, приоритет 06.06.1980, опубликовано 23.02.1982], содержащий корпус, в котором размещены нажимной клин, фрикционные клинья, расположенные в контакте с поджатой пружинами опорой, пружинный комплект, подвижные фрикционные пластины и направляющие фрикционные пластины.
Недостатком этого аппарата является сложность его сборки и нестабильность работы из-за применения пружинного комплекта.
Более прост по конструкции и стабилен в работе принятый за прототип фрикционный поглощающий аппарат [2, патент RU 2128301 С1, МПК F16F 7/08, В61G 9/02, приоритет 02.06.1998, опубликован 27.03.1999].
Фрикционный поглощающий аппарат-прототип содержит корпус с горловиной, и днищем. На днище расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство в виде пакета установленных друг на друге упругоэластичных элементов, сквозь который пропущен закрепленный в выступе днища корпуса стержень. В горловине корпуса расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного клина, фрикционных клиньев, опорной плиты, подвижных фрикционных пластин и направляющих фрикционных пластин.
Однако недостатком аппарата-прототипа [2] является пониженная эффективность его работы, обусловленная нестабильностью его силовой характеристики, связанной с автоколебаниями взаимодействующих друг с другом подвижных и направляющих фрикционных пластин. Этому способствуют большие углы наклона взаимодействующих поверхностей нажимного клина и фрикционных клиньев (углы расклинивания), которые необходимо задавать для такой конструкции аппарата.
Кроме того, углы расклинивания ограничивают энергоемкость фрикционного поглощающего аппарата, что снижает эффективность его применения особенно при значительных многократных эксплуатационных ударных нагрузках в железнодорожной автосцепке.
Поэтому задачей изобретения является увеличение эффективности работы фрикционного поглощающего аппарата за счет достижения технического результата - обеспечения переменного угла расклинивания аппарата в процессе движения его нажимного элемента во фрикционном узле.
Поставленная задача решается тем, что фрикционный поглощающий аппарат содержащий корпус с днищем и горловиной, в которой расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного элемента и клиньев, а на днище расположено предварительно поджатое возвратно подпорное устройство, имеет отличительные признаки: нажимной элемент снабжен выпуклой криволинейной поверхностью, а клинья - вогнутыми криволинейными поверхностями, при этом между нажимным элементом и клиньями расположены распорные элементы с выпуклой и вогнутой криволинейными поверхностями, причем вогнутые криволинейные поверхности распорных элементов сопряжены с выпуклой криволинейной поверхностью нажимного элемента, а выпуклые криволинейные поверхности распорных элементов сопряжены с вогнутыми криволинейными поверхностями клиньев.
Такое выполнение нажимного элемента и клиньев, а также расположение между ними распорных элементов сопрягаемыми криволинейными поверхностями позволит на протяжении всего хода фрикционного узла в аппарате при приложении к нему нагрузки обеспечить скольжение криволинейных поверхностей распорного элемента по соответствующим криволинейным поверхностям нажимного элемента и клиньев. Это обеспечит переменное значение угла расклинивания фрикционного поглощающего аппарата, что направлено на увеличение его энергоемкости и эффективности работы.
Дополнительные отличительные признаки изобретения:
- распорные элементы выполнены в виде призмы с прямолинейными боковыми поверхностями, сужающимися друг к другу от вогнутой криволинейной поверхности распорных элементов к их выпуклой криволинейной поверхности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан фронтальный разрез, например, пластинчатого фрикционного поглощающего аппарата в его исходном положении; на фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, но в конечном положении фрикционного поглощающего аппарата при приложении к нему нагрузки; на фиг. 3 и 4 показаны в увеличенном масштабе положения распорного элемента, соответствующие фиг. 1 и 2, с разными значениями угла расклинивания фрикционного поглощающего аппарата; на фиг. 5 показан общий вид распорного элемента в аксонометрии; на фиг. 6 выделено сопряжение распорных элементов с клиньями в компоновочной аксонометрической схеме фрикционного поглощающего аппарата.
Фрикционный поглощающий аппарат содержит (фиг. 1) корпус 1 с горловиной 2 и днищем 3. На днище 3 расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство, выполненное, например, в виде пружины (не показана), или набора пружин (не показаны), или в виде пакета 4 установленных друг на друге, через пластины 5, упругоэластичных элементов 6, выполненных с внутренними полостями 7. Сквозь этот пакет 4 пропущен закрепленный в выступе 8 днища 3 корпуса 1 стержень 9.
Имеется также установленный в горловине 2 корпуса 1 фрикционный узел 10, состоящий из нажимного элемента 11 и клиньев 12, образующих с нажимным элементом 11 угол расклинивания α1 (фиг. 1 и 3) в исходном состоянии фрикционного поглощающего аппарата (фиг. 1), равный, например, 48°, и угол расклинивания α2 (фиг. 2 и 4), равный, например, 33° в конечном состоянии фрикционного поглощающего аппарата при приложении к нему результирующей силы F от ударной нагрузки и/или от сжимающего усилия. Фрикционный узел 10 состоит также из подвижных пластин 13 и зафиксированных ими и клиньями 12 направляющих пластин 14, а также расположенной под фрикционными клиньями 12 опорной плиты 15.
Стержень 9 (фиг. 1, 2) пропущен сквозь пакет 4 упругоэластичных элементов 6, а также через опорную плиту 15, расположенную между клиньями 12 и этим пакетом 4, и пропущен еще через нажимной элемент 11, где на резьбовой конец стержня 9 накручена гайка 16, которой через упор головки 17 стержня 9 в выступ 8 днища 3 предварительно сжат пакет 4 упругоэластичных элементов 6, а также осуществлено сцепление направляющих пластин 14 с клиньями 12 и подвижными пластинами 13 и осуществлено сцепление клиньев 12 с нажимным элементом 11, а подвижных пластин 13 - со стенками горловины 2 корпуса 1.
Нажимной элемент 11 снабжен выпуклой криволинейной поверхностью 18 (фиг. 3, 4), а клинья 12 - вогнутыми криволинейными поверхностями 19.
Между нажимным элементом 11 и фрикционными клиньями 12 расположены распорные элементы 20 с вогнутой 21 и выпуклой 22 криволинейными поверхностями. Вогнутые криволинейные поверхности 21 распорных элементов 20 сопряжены с выпуклой криволинейной поверхностью 18 нажимного элемента 11, а выпуклые криволинейные поверхности 22 распорных элементов 20 сопряжены с вогнутыми криволинейными поверхностями 19 клиньев 12.
Распорные элементы 20 могут быть выполнены в виде призмы (фиг. 5) с прямолинейными боковыми поверхностями 23, сужающимися друг к другу от вогнутой криволинейной поверхности 21 распорных элементов 20 к их выпуклой криволинейной поверхности 22.
Принцип действия фрикционного устройства по изобретению основан на том, что при приложении (фиг. 2) к нажимному элементу 11 результирующей силы F от ударной нагрузки и/или от сжимающего усилия через фрикционный узел 10 происходит сжатие упругоэластичных элементов 6.
Направляющие пластины 14 и подвижные пластины 13 под действием распорной силы, действующей от клиньев 12, прижимаются друг к другу, упираясь в стенки горловины 2 корпуса 1. В результате продольного перемещения клиньев 12 и подвижных пластин 13 по сопрягаемым поверхностям происходит интенсивное поглощение фрикционным устройством энергии удара или сжимающего усилия.
При снятии результирующей силы F от ударной нагрузки и/или от сжимающего усилия происходит обратный ход пакета 4 за счет разжатия упругоэластичных элементов 6 и расклинивание фрикционного узла 10 с возвратом поглощающего аппарата в исходное положение.
На всем протяжении движения нажимного элемента 11 происходит передача и распределение усилия с его выпуклой криволинейной поверхности 18 через сопряженные с ними вогнутые криволинейные поверхности 21 распорных элементов 20 на сопряжение их выпуклых криволинейных поверхностей 22 с вогнутыми криволинейными поверхностями 19 клиньев 12.
В результате через нажимной элемент 11 посредством изменяющих свой наклон распорных элементов 20 клинья 12 создают различные распорные усилия между фрикционным узлом 10 и стенками горловины 2 корпуса 1. Так как клинья 12 во время движения нажимного элемента 11 в направлении к днищу 3 корпуса 1 смещаются навстречу друг к другу к оси аппарата, то происходит уменьшение роста распорного усилия распорных элементов 20 на эти клинья 12 за счет уменьшения угла расклинивания α1 (фиг. 1 и 3) до значения угла расклинивания α2 (фиг. 2 и 4).
Таким образом, на протяжении действия фрикционного поглощающего аппарата происходит изменение его фрикционного сопротивления. Такое изменение обусловлено не только характеристиками пакета 4 эластичных элементов 6 и фрикционного узла 10, но и углом наклона распорных элементов 20. Данный принцип также может быть реализован и в аппаратах других конструкций, например в конструкции фрикционного шестигранного аппарата.
Конструкция фрикционного устройства по изобретению позволяет обеспечить повышение его энергоемкости за счет увеличенного фрикционного сопротивления в начале хода нажимного элемента 11 и обеспечения регулировки силы снятия такого сопротивления в требуемых параметрах в конце хода нажимного элемента 11 за счет применения распорных элементов 20 с переменным углом их расположения. Это, в конечном итоге, позволит улучшить эффективность работы фрикционного поглощающего аппарата
Источники информации
1. А.с. СССР 906762, МПК В61F 16F 7/00, приоритет 06.06.1980, опубликовано 23.02.1982.
2. Патент RU 2128301 С1, МПК F16F 7/08, В61G 9/02, приоритет 02.06.1998, опубликован 27.03.1999 /прототип/.