ФРИКЦИОННЫЙ АМОРТИЗАТОР
FRICTION SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и касается фрикционных амортизаторов транспортных средств, преимущественно для поглощающих аппаратов, устанавливаемых между вагонами железнодорожного состава.
Известен фрикционный амортизатор [1, Патент US 7540387, МПК F16F 7/08, B61G 9/00, приоритет 10.08.2011, опубликован 28.10.2014], содержащий размещенный в корпусе фрикционный узел, состоящий из нажимного клина, распорных клиньев, подвижных пластин и направляющих пластин. Фрикционный узел опирается на возвратно-подпорное устройство в виде металлических пружин, установленных на днище корпуса.
Такой фрикционный узел не очень энергоемок и эффективен, что обусловлено низкой силой прижатия распорных клиньев к подвижным пластинам и направляющим пластинам. Недостаточная эффективность связана с тем, что возвратно-подпорное устройство занимает пространство только под фрикционным узлом, в котором невозможно расположить пружины с большим усилием.
Указанная проблема решается во фрикционном амортизаторе [2, Патент RU 2338100, МПК F16F 7/08, B61F 5/12, B61G 11/14, приоритет 18.04.2006, опубликован 10.11.2008], принятом за прототип.
Он содержит корпус, на днище которого расположено возвратно-подпорное устройство, выполненное в виде пакета упруго-эластичных элементов, в контакте с которым расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного клина, распорных клиньев, направляющих пластин и подвижных пластин. За счет рациональной конструкции фрикционного узла, имеется возможность установки возвратно-подпорного устройства большей высоты и жесткости. Это позволяет увеличить энергоемкость и эффективность фрикционного амортизатора.
Однако такое увеличение жесткости возвратно-подпорного устройства имеет отрицательное влияние на надежность устройства. В конце максимального хода сжатия, происходит нарастание распорных усилий и сил, вызванных работой сил трения, что приводит к взаимному схватыванию, или «залипанию», поверхностей деталей фрикционного узла. Чаще всего наблюдается схватывание фрикционных поверхностей нажимного клина с распорными клиньями, или распорных клиньев с направляющими пластинами, или всех указанных деталей одновременно. Это приводит к тому, что при снятии нагрузки, схваченные между собой поверхности или разъединяются с большим запаздыванием, или вообще не могут быть разъединены, поскольку усилие возвратно-подпорного устройства оказывается недостаточным для преодоления сил взаимного сцепления схваченных между собой деталей фрикционного узла. То есть, фрикционный амортизатор оказывается или заклиненным некоторое время, что ухудшает его работоспособность, или же заклиненным полностью и непригодным вследствие этого для выполнения своих функций.
Описанные выше недостатки фрикционного амортизатора по прототипу [2] снижают эффективность и надежность его работы.
Поэтому задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы фрикционного амортизатора за счет достижения технического результата по предотвращению его заклинивания, направленного на улучшение работы и повышение энергоемкости такого поглощающего энергию удара аппарата.
Поставленная задача решается тем, что фрикционный амортизатор, содержащий корпус с днищем и с образованной его стенками горловиной, в которой расположен фрикционный узел, состоящий из опорной плиты, нажимного клина, распорных клиньев, подвижных пластин, снабженных боковыми полками, и направляющих пластин, между которыми расположено возвратно-подпорное устройство в контакте с днищем и с опорной плитой фрикционного узла, имеет отличительный признак: возвратно-подпорное устройство (5) расположено также в контакте с нажимным клином (6).
Такой отличительный признак позволяет получить силу, воздействующую на нажимной клин при обратном ходе фрикционного амортизатора. В случае, если произошло схватывание фрикционных поверхностей нажимного клина и распорных клиньев, то возвратно-подпорное устройство расклинивает их, и фрикционный амортизатор под действием усилия со стороны возвратно-подпорного устройства возвращается в исходное состояние.
Применение во фрикционным амортизаторе возвратно-подпорного устройства между нажимным клином и днищем в контакте с опорной плитой позволяет повысить его надежность, а также применять возвратно-подпорное устройство большей жесткости, что повысит энергоемкость и, соответственно, эффективность работы такого поглощающего энергию удара аппарата.
Дополнительные отличительные признаки изобретения:
- возвратно подпорное устройство разграничено опорной плитой на две части;
- разграничение возвратно-подпорного устройства образовано контактом одной его части с днищем и с упомянутой опорной плитой, а другой его части - с опорной плитой и нажимным клином, при этом жесткость одной его части больше, чем другой его части соответственно;
- разграничение возвратно-подпорного устройства образовано его прохождением сквозь отверстие в опорной плите;
- обе части возвратно-подпорного устройства расположены в контакте друг с другом;
- возвратно-подпорное устройство содержит опорные элементы, контактирующие с нажимным клином;
- опорные элементы выполнены с возможностью контакта с распорными клиньями;
- возвратно-подпорное устройство содержит опорные элементы, контактирующие с днищем;
- на нажимном клине и на распорных клиньях выполнены зацепы, расположенные с возможностью взаимного контакта при обратном ходе нажимного клина.
Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан вид сверху на фрикционный амортизатор по изобретению с применением его подвижных пластин по фиг. 7; на фиг. 2-6 показан совмещенный фронтальный разрез А-А по фиг. 1, где на левой их части изображен фрикционный амортизатор в исходном состоянии, а на правой части - в полностью сжатом состоянии в различных вариантах исполнения возвратно-подпорного устройства; на фиг. 7 показан общий вид подвижной пластины фрикционного амортизатора по фиг. 1; на фиг. 8 показан общий вид другого варианта исполнения подвижной пластины фрикционного амортизатора; на фиг. 9 показана направляющая пластина с выборками, охватывающими возвратно-подпорное устройство.
Фрикционный амортизатор (фиг. 1-6), содержит корпус 1 с горловиной 2, образованной его стенками 3, и с днищем 4, в контакте с которым расположено возвратно-подпорное устройство 5 (условно показано скрещенными прямыми), контактирующее с другой своей стороны с нажимным клином 6 и опорной плитой 10 фрикционного узла, состоящего также из распорных клиньев 7, направляющих пластин 8 и подвижных пластин 9.
Подвижные пластины 9 расположены на опорной плите 10 своими боковыми полками 14 (показано на фиг. 1 и пунктирными линиями на фиг. 2-6).
Возвратно-подпорное устройство 5 разграничено опорной плитой 10 на две части А и В (фиг. 2, 6), и может быть выполнено (не показано) в виде одной или нескольких пружин сжатия, или в виде упруго-эластичных элементов, а также в виде гидравлического или другого устройства, при этом возможно комбинировать разные типы устройств и элементов.
Разграничение возвратно-подпорного устройства 5 на части А и В возможно его прохождением сквозь отверстие 11 в опорной плите 10 (фиг. 3-5), или протяженностью одной его части А от днища 4 корпуса 1 до опорной плиты 10, и продолжением другой его части В от другой стороны опорной плиты 10 до нажимного клина 6 (фиг. 2, 6). При этом, обе части А и В возвратно-подпорного устройства 5 могут контактировать между собой. Кроме этого, жесткость части А возвратно-подпорного устройства 5 больше, чем жесткость части В.
С целью улучшения работы фрикционного узла при перемещении распорных клиньев 7 и подвижных пластин 9 по направляющим пластинам 8, полезным является установка на направляющих пластинах 8 вставок твердой смазки 12, как с одной из сторон, так и с обеих сторон направляющих пластин 8, обращенных к подвижным пластинам 9 и распорным клиньям 7 (фиг. 2-6, 9). Такие вставки твердой смазки 12 позволяют минимизировать вероятность схватывания упомянутых фрикционных поверхностей, их взаимное «залипание» и обеспечить легкое выведение фрикционного узла в исходное состояние.
Для обеспечения компактности расположения энергоемкого возвратно-подпорного устройства 5 в корпусе 1 на направляющих пластинах 8 выполнены выборки 13 (фиг. 2-6, 9), охватывающие возвратно-подпорное устройство 5.
Подвижные пластины 9 могут быть выполнены П-образными (фиг. 1-7), боковые полки 14 которых охватывают (фиг. 1) направляющие пластины 8 и расположены на опорной плите 10.
Подвижные пластины 9 (фиг. 8) могут быть выполнены также Т-образными с образованием боковых полок 14, расположенных на опорной плите 10.
Возвратно-подпорное устройство 5 может содержать опорные элементы 18 (фиг. 5), контактирующие с нажимным клином 6, или опорные элементы 19, контактирующие с днищем 4 корпуса 1 (фиг 4). Функции таких опорных элементов 18, 19 могут быть различными, например, в зависимости от типа применяемого возвратно-подпорного устройства. Например, при применении металлических пружин, они могут выполнять функцию их центрирования и повышения устойчивости их торцов в контакте с нажимным клином 6 и днищем 4. Функцией опорного элемента 18, контактирующего с нажимным клином 6, может быть дополнительное расклинивание распорных клиньев 7 и направляющих пластин 8 под действием усилия со стороны возвратно-подпорного устройства 5 благодаря контакту при обратном ходе нажимного клина 6 зацепов 16 на распорных клиньях 7 с выступами 17 на опорных элементах 18.
Полезно для предотвращения заклинивания фрикционного амортизатора, чтобы на нажимном клине 6 были выполнены зацепы 15 (фиг. 6), а на распорных клиньях 7 - зацепы 16, расположенные с возможностью взаимного контакта при обратном ходе нажимного клина 6 для вывода в исходное положение распорных клиньев 7.
Принцип действия фрикционного амортизатора основан на том, что при воздействии внешней силы Р (фиг. 2-6 правые половины), прилагаемой к нажимному клину 6, например, со стороны сцепного устройства (не показано) при соударении вагонов, сжимается возвратно-подпорное устройство 5.
В этом случае фрикционный узел погружается вовнутрь горловины 2 корпуса 1. Нажимной клин 6 увлекает распорные клинья 7 вовнутрь корпуса 1.
В определенный период рабочего хода, упорная плита (не показана) автосцепного устройства вагона (не показаны) начинает давить на подвижные пластины 9. Под действием этой силы они с трением по направляющим пластинам 8 и стенкам 3 входят вовнутрь корпуса 1.
Далее распорные клинья 7, за счет уклона на направляющих пластинах 8 сходятся навстречу друг другу, скользя по ним, а также по фрикционным поверхностям нажимного клина 6 и опорной плиты 10.
При снятии внешней силы Р, возвратно-подпорное устройство 5 отталкивает от распорных клиньев 7 нажимной клин 6. В результате, возвратно-подпорное устройство 5 более свободно разжимается, выталкивая опорную плиту 10 вместе с установленным на ней фрикционным узлом в исходное состояние.
Таким образом, за счет воздействия возвратно-подпорного устройства 5 на нажимной клин 6, облегчается выход фрикционного узла в исходное положение, что позволяет повысить эффективность и надежность работы фрикционного амортизатора за счет предотвращения его заклинивания.
Источники информации
1. Патент US 7540387, МПК F16F 7/08, B61G 9/00, приоритет 10.08.2011, опубликован 28.10.2014.
2. Патент RU 2338100, МПК F16F 7/08, B61F 5/12, B61G 11/14, приоритет 18.04.2006, опубликован 10.11.2008 /прототип/.