СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
COUPLING DEVICE FOR RAILWAY TRANSPORT

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №62/056 862, поданной 26 сентября 2014 г., раскрытие которой включено в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сцепному устройству для железнодорожного транспорта, в частности к сцепному устройству для железнодорожного транспорта, характеризующемуся усовершенствованным, усиленным корпусом и усовершенствованным фрикционным механизмом.
Уровень техники
Как правило, сцепное устройство для железнодорожного транспорта содержит корпус, в котором находится фрикционный механизм и пружины. Фрикционный механизм и пружины обеспечивают гашение удара или восприятие сжимающих усилий, возникающих при замедлении или торможении вагона железнодорожного состава. Пружина обеспечивает возврат фрикционного механизма в его исходное, полностью развернутое, положение после прекращения торможения и, обычно, при действии тяговой нагрузки или ускорения. Сцепное устройство обеспечивает гашение при действии тяговых нагрузок, а также после возврата в нейтральное положение.
Корпус сцепного устройства должен выдерживать действие продольных сжимающих усилий и поперечных напряжений на фрикционный механизм.
Раскрытие изобретения
Сцепное устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает усовершенствованный корпус сцепного устройства, характеризующийся повышенной усталостной прочностью и выносливостью, обеспечиваемыми за счет максимального уменьшения концентрации напряжений в корпусе. Уменьшение концентрации напряжений в корпусе достигается за счет новой конструкции корпуса, которая характеризуется более жесткими поперечными сечениями, а также за счет более плавных скруглений и плавного сопряжения смежных сопрягаемых поверхностей.
Пружинный элемент, находящийся в корпусе, может представлять собой стальную цилиндрическую пружину. Кроме того, пружинный элемент также может представлять собой узел из упругих прокладок и стальных пластин. Более предпочтительным является вариант с применением упругих прокладок, поскольку в этом случае обеспечивается меньшая масса, и упругие прокладки обеспечивают поглощение энергии при действии сжимающих усилий, при этом можно использовать различные эластомерные материалы, такие как Hytrel, Arnitel, резиновые или сополиэфирные материалы. Однако предпочтительным эластомерным материалом для пружины согласно настоящему изобретению является Arnitel, предоставляемый компанией DSM. Преимуществом этого сополиэфирного материала является его способность к холодной обработке, способность обеспечивать хорошее механическое связывание со стальными пластинами, обеспечиваемыми пружинные и гасящие свойства, прочность, устойчивость остаточному сжатию и снятию напряжений, а также широкий диапазон рабочих температур.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг. 1 представлен вид в перспективе сцепного устройства в сборе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе корпуса сцепного устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид в перспективе эластомерных пружин в сборе внутри корпуса сцепного устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 представлен вид в перспективе эластомерного пружинного элемента в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 представлен вид сверху корпуса сцепного устройства и эластомерной пружины в сборе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 и 2 показано сцепное устройство, целиком обозначенное позицией 10. Как показано, сцепное устройство 10 содержит корпус 12 сцепного устройства. Корпус 12 сцепного устройства характеризуется удлиненной, в целом прямоугольной конструкцией, центральная часть которой имеет в общем цилиндрическую форму, наружные стенки и поверхности внутренних стенок которой образуют внутреннюю полость. Передняя часть 14 корпуса 12 сцепного устройства предпочтительно отлита и имеет шестигранную форму с отверстием 30, ведущим во внутреннюю полость 15, однако необходимо понимать, что согласно настоящему изобретению также может быть использована четырех- или восьмигранная форма. Толщина стенок корпуса 12 сцепного устройства в передней части 14 составляет приблизительно 1 дюйм (2,54 см), обеспечивая, таким образом, более высокую прочность и уменьшая концентрацию напряжений. Как правило, корпус 12 сцепного устройства выполняют литьем с последующей чистовой обработкой, причем обычно его выполняют из стали.
Корпус 12 сцепного устройства также характеризуется наличием задней части 32. Как правило, задняя часть 32 корпуса сцепного устройства представляет собой закрытую конструкцию из листовой стали, которая образует часть цельной литой конструкции корпуса 12 сцепного устройства. Толщина задней части 32 составляет приблизительно 1,3 дюйма (3,3 см).
Корпус 12 сцепного устройства также содержит боковые опоры 34 и 36, каждая из которых представляет собой цельный элемент по сути треугольной формы, верхняя часть которого проходит от точки, расположенной приблизительно посередине между передней частью 14 и задней частью 32 корпуса 12 сцепного устройства, а нижняя часть проходит до линии пересечения с краем задней части 32 корпуса сцепного устройства. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления линия пересечения нижней части каждой боковой опоры проходит вдоль всей длины края задней части. Боковые опоры корпуса сцепного устройства в целом характеризуются треугольной формой толщиной приблизительно 0,63 дюйма (1,6 см).
Корпус 12 сцепного устройства также содержит центральное ребро 38, которое представляет собой выступающее ребро, проходящее от точки, находящейся приблизительно посередине между передней частью 14 и задней частью 32 на корпусе 12 сцепного устройства, до точки, находящейся приблизительно на одной четвертой длины корпуса 12 сцепного устройства от задней части 32.
Согласно предпочтительному варианту осуществления в этой точке центральное ребро 38 разделяется на две находящиеся на расстоянии друг от друга в поперечном направлении опоры 40 и 42 основания центрального ребра, которые позволяют снизить напряжение в корпусе. Каждая из опор 40 и 42 основания центрального ребра проходит от точки пересечения с центральным ребром 38 до точки пересечения с задней частью 32 корпуса сцепного устройства. Необходимо отметить, что опоры 40 и 42 основания центрального ребра имеют подошвы, проходящие к краю 44 задней части 32. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления центральное ребро 32 может полностью проходить до точки пересечения с задней частью 32. Аналогичное центральное ребро и опоры основания находятся на стороне корпуса 12 сцепного устройства, не показанной на фиг. 1 и 2.
Диаметр нижней 1/10 части корпуса 12 в целом уменьшается, начиная от места, находящегося на приблизительно 1/10 от основания (задняя часть 32) вверх, и заканчивая на основании, то есть внутри образуется зазор, за счет которого на последнем пружинном элементе 18 можно разместить стальную пластину 22 для улучшенного, по сравнению с уровнем техники, выравнивания и направления пружин, расположенных в пакете. Выступы 47 на стальной пластине 22 находятся на одной линии с углублениями (глухими отверстиями) 48 в основании корпуса 12, за счет чего при размещении обеспечивается указанное направление. В представленном варианте осуществления показана пара, составленная из выступа и отверстия. Необходимо понимать, что для увеличения технологической гибкости можно использовать несколько таких пар. Дополнительно такие пары выступ/отверстие выполнены на противоположной стороне (верхняя часть) пакета пружин с аналогичной целью, так что верхняя прижимная пластина 8 направлена к пакету пружин и обеспечивает их направление. Более того, пары выступ/отверстие как бы «синхронизированы», и для упрощения установки пакета пружин во время производства ставят метку, а именно на стальной пластине 22 делают «паз» (1 из 3), обозначенный отметкой «V» 49, и располагают его на одной линии с соответствующим выступом на корпусе в положении 51 «на 3 часа» относительно корпуса 12.
На фиг. 3 показан корпус 12 сцепного устройства 10 в разрезе, на котором видны фрикционный клин 20 и другие внутренние детали. Фрикционный клин 20 характеризуется в целом цилиндрической формой, конец 46 которой выступает из отверстия 30 в передней части корпуса 12 сцепного устройства. Во время удара, когда железнодорожный состав замедляется, или когда вагон состава подвергается действию сжимающего усилия, передаваемого через систему сцепки, вызванного другим событием, фрикционный клин 20 частично входит в полость, образованную отверстием 30 корпуса сцепного устройства.
Дополнительно на наружной поверхности фрикционного клина 20 сцепного устройства 10 выполнены колодки 22 фрикционного клина. Обычно колодки 22 фрикционного клина выполняют по три, а корпус 12 сцепного устройства в передней части 14 имеет шестигранную конфигурацию. Колодки 22 фрикционного клина характеризуются наличием скошенной наружной поверхности, которая соответствует внутренней поверхности корпуса сцепного устройства возле отверстия 30. Обычно колодки 22 фрикционного клина выполняют из стали. Более того, фрикционный клин имеет рабочие элементы 27, обычно выполненные из латуни, которые представляют собой выступающие линейные поверхности на наружной поверхности колодок 22 фрикционного клина. Вместе с рабочими элементами 27 фрикционного клина колодки 22 фрикционного клина обеспечивают гашение при помощи трения, когда фрикционный клин 20 сцепного устройства входит внутрь корпуса 12 сцепного устройства под действием ударной нагрузки, созданной вагоном состава.
Сцепное устройство 10 дополнительно содержит пакет компрессионных пружин в виде эластомерных прокладок 18. Такой пакет компрессионных пружин находится в корпусе 12 сцепного устройства и размещается на внутренней поверхности задней части 32. Каждая эластомерная прокладка 18 предварительно сжата между двумя круглыми пластинами 22. Обычно круглые пластины 22 выполняют из листовой стали. Предпочтительным материалом для эластомерных прокладок 18 является соответствующий сополимер, в частности предпочтительным материалом является Arnitel. Предпочтительно в обычном сцепном устройстве для железнодорожного транспорта в соответствии с настоящим изобретением предоставлено восемь компрессионных пружин, что соответствует установке для обычного товарного вагона, но необходимо понимать, что количество компрессионных пружин может меняться в зависимости от применения.