ПРУЖИННО-ФРИКЦИОННАЯ БУФЕРНАЯ СИСТЕМА
SPRING-AND-FRICTION BUFFER SYSTEM

Изобретение относится к буферным системам, предназначенным для гашения остаточной скорости и предотвращения схода подьемно-транспортных средств на концевых участках рельсовой колеи.
Известен буфер, в котором для гашения кинетической энергии подьемно-транспортных средств используются пружинные элементы (см. Грузоподъемные машины / А.П. Александров и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 400 с.).
В пружинных буферах большая часть кинетической энергии переходит в потенциальную и очень незначительная - в тепловую, поэтому эти буфера имеют резкую отдачу.
Известен пружинно-фрикционный буфер, содержащий кольцевую пружину, состоящую из наружных и внутренних разрезных колец, у которых сопряженные поверхности имеют коническую форму (см. Грузоподъемные машины / А.П. Александров и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 400 с.).
При действии на такую пружину осевой нагрузки на поверхностях соприкосновения колец возникают большие распорные силы, вследствие чего наружные кольца растягиваются, а внутренние - сжимаются. При этом кольца вдвигаются друг в друга, а общая длина пружины уменьшается. В буферах такого типа силы трения составляет 60-70% от полной работы определяемой кинетической энергии удара, в связи, с чем они имеют незначительную отдачу.
Однако упругие характеристики колец за счет небольшого хода относительно друг друга вызовут скачкообразное повышения сил трения, что при больших скоростях входа на буфер, например, под действием сильной ветровой нагрузки приведет к скачкообразному изменению кинетической энергии и, следовательно, к значительному увеличению отдачи. Это, в свою очередь, может привести к разрушению буфера или подьемно-транспортного средства, а также его опрокидыванию, если на пример это башенный кран, у которого стрела с грузом развернута в сторону буфера.
Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей пружинно-фрикционных буферов путем исключения скачкообразного поглощения кинетической энергии в более широком скоростном диапазоне.
Для достижения указанной цели пружинно-фрикционная буферная система, содержащая упор, подвижно установленный в корпусе, передающий нагрузку на его основание через упругие и фрикционные элементы, в соответствии с изобретением упор имеет направляющую, охватывающую шток с ограничителем, другой конец которого подвижно соединен с конусом сопряженным с разрезным цилиндром, внешней поверхностью контактирующим с корпусом, а торцовыми - с пружиной и ограничителем, закрепленным в корпусе, на штоке установлены две пружины разной длины и диаметра, одной стороной контактирующие с упором, другой - с вышеуказанным ограничителем, при этом конус имеет цилиндрическую часть, входящую в отверстие этого ограничителя, а основание имеет направляющую, охватывающую шток, с ограничителем, расположенным со стороны меньшего основания конуса.
Сущность изобретения поясняется графически на фигуре.
1
2
3
4
На фигуре показан пример конструктивного исполнения пружинно-фрикционной буферной системы, содержащий упор 1, подвижно установленный в корпусе 2, передающий осевую нагрузку на основание 3. Упор имеет направляющую 4, в которую входит шток 5 с ограничителем 6, другой конец, которого подвижно соединен с конусом 7, сопряженным с разрезным цилиндром 8 внешней поверхностью, контактирующим с корпусом 2, торцовыми - с пружиной 9 и ограничителем 10, закрепленным в корпусе 2, на штоке 5 установлена пружина 11, входящая в пружину 12, и имеющая меньшую длину. Конус 7 имеет цилиндрическую часть 13, входящую в отверстие ограничителя 10, основание 3 имеет направляющую 14, охватывающую шток 5, имеющий ограничитель 15, причем самостоятельный ход пружины 12 равен h, совместный ход с пружиной 11 равен h, совместный ход h цилиндра и пружин 11 и 12 равен ходу h пружины 9.
1
2
4
3
Система работает следующим образом. На первом этапе, под действием осевой нагрузки F на упор 1 начинается его движение, приводящее к сжатию пружины 12 на участке h. На втором этапе, упор 1 направляющей 4 упирается в ограничитель 6 и начинается совместное сжатие пружины 11 и пружины 12 на участке h. На третьем этапе, ограничитель 6 упирается в торцовую поверхность цилиндрической части 13 конуса 7, и начинается его движение, при этом разрезной цилиндр 8 раздвигается и на поверхностях, контактирующих с корпусом, возникают силы трения. Одновременно с перемещением цилиндра начинает сжиматься пружина 9 на величину h=h. Таким образом, происходит поэтапное увеличение тормозного усилия, которое в начальный момент имеет минимальное значение, а на последнем этапе достигает максимума за счет одновременной работы всех элементов буфера, обеспечивающих тормозной эффект.
После снятия осевой нагрузки пружина 12 возвращает упор 1 в исходное положение, а пружина 11 - шток и посредством ограничителя 15 конус. После этого, пружина 9 возвращает в исходное положение разрезной цилиндр.