УЗЕЛ ПОГЛОЩАЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ (ВАРИАНТЫ)
CUSHION ASSEMBLY FOR RAILWAY ROLLING STOCK (VERSIONS)

Настоящее изобретение, в основном, относится к узлам поглощающего аппарата для железнодорожных транспортных средств и, в частности, это изобретение относится к узлу поглощающего аппарата, имеющему эластомерную сжимаемую пружину, установленную внутри тягового хомута железнодорожного транспортного средства для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, которые обычно встречаются во время формирования состава и эксплуатации железнодорожного транспортного средства.
Хорошо известны узлы поглощающего аппарата, использующие сжимаемые эластомерные пружины для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, которые обычно встречаются во время формирования состава и эксплуатации железнодорожного транспортного средства. Как правило, сжимаемая эластомерная пружина включает в себя пакет эластомерных прокладок, разделенных пластинами. Прокладки и пластины расположены поперечно к продольной центральной оси тягового хомута и в боковом направлении внутри полой балки железнодорожного транспортного средства. Каждая прокладка сжата вдоль продольной центральной оси в направлении заднего конца узла поглощающего аппарата для смягчения толчковых динамических ударных сил и расширена вдоль той же продольной оси в направлении переднего конца узла поглощающего аппарата для, по меньшей мере, смягчения тяговых динамических ударных сил. Во время сжатия и растяжения прокладки каждая пластина перемещается вдоль продольной центральной оси. Прокладка изготавливается либо из термореактивного материала, такого как резина, либо из термопластичного сополимерного материала. Сополимерный материал, изготавливаемый E.I.DuPont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware под общей торговой маркой HYTREL, является обычным материалом в области техники поглощающего аппарата.
Боле того, как, в общем, известно, возникает трудность сохранения поперечной жесткости или стабильности эластомерной пружины во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил. Один обычный способ сохранения такой стабильности заключается в образовании каждой прокладки и пластины с центральными апертурами и пропускании металлического стержня сквозь все прокладки и пластины. Тем не менее, использование центрального стержня увеличивает стоимость производства поглощающего аппарата.
Другой обычный способ заключается в установке эластомерной пружины внутри корпуса поглощающего аппарата и выполнении металлических пластин с размером, обеспечивающим их упирание в поверхности внутренней стенки корпуса, таким образом, обеспечивая необходимое осевое направление во время сжатия эластомерной пружины. Тем не менее, использование корпуса увеличивает стоимость установки таких поглощающих аппаратов и снижает грузоподъемность железнодорожного вагона из-за веса корпуса.
Также используется комбинация центрального стержня и корпуса с наличием или отсутствием направления кромок для сохранения поперечной стабильности эластомерной пружины. Поскольку существует непрекращающаяся потребность увеличения грузоподъемности каждого железнодорожного вагона, вес, связанный с корпусом и/или стержнем, неблагоприятно влияет на такую грузоподъемность.
Более того, такая непрекращающаяся потребность увеличения грузоподъемности увеличивает динамические ударные нагрузки, испытываемые узлами поглощения энергии во время работы и формирования состава поезда. Следовательно, такие повышенные динамические ударные нагрузки непосредственно передаются на сжимаемую эластомерную пружину, установленную внутри корпуса поглощающего аппарата. Более того, известны случаи превышения установленных максимальных скоростей во время формирования состава поезда, что дополнительно увеличивает динамические ударные нагрузки, поглощаемые и смягчаемые различными узлами поглощающего аппарата.
До возникновения идеи и конструкции настоящего изобретения делались попытки обеспечения защиты от повышенных динамических ударных нагрузок, присутствующих во время сталкивания отдельных железнодорожных вагонов с сортировочной горки в станционном парке для формирования состава поезда, причем один железнодорожный вагон сталкивается с сортировочной горки в направлении другого ожидающего железнодорожного вагона, при этом железнодорожный вагон может перемещаться со скоростями, превышающими ограничение скорости AAR от 2 до 4 миль в час (3,2-6,4 км/ч). В патенте США №6446820 описан один тип узла поглощающего аппарата, который имеет тяговый хомут, переднюю плиту автосцепки, заднюю плиту, передний упругий элемент и задний упругий элемент. Тяговый хомут имеет верхние и нижние упоры. Передняя плита автосцепки упирается в верхние и нижние упоры тягового хомута. Узел поглощающего аппарата также включает в себя центральный стержень, который проходит сквозь тяговый хомут, сквозь задний упругий элемент и сквозь заднюю плиту. Тем не менее, было обнаружено, что во время многократного использования центральный стержень не обеспечивает достаточное сохранение осевой ориентации заднего упругого элемента, результатом чего является потеря поперечной стабильности прокладок и пластин и, более того, результатом чего являются пониженные рабочие характеристики и пониженная надежность узла поглощающего аппарата. Более того, было обнаружено, что этот узел поглощающего аппарата не противодействует сверхсжатию заднего упругого элемента, результатом чего, более того, является снижение надежности и увеличение стоимости обслуживания.
Другие существующие узлы поглощающего аппарата исключают потребность в корпусе посредством использования пластин, упирающихся в поверхность внутренней вертикальной стенки хребтовой балки, однако этот способ нежелателен для некоторых пользователей железнодорожного транспортного средства по причине износа поверхностей стенки балки или дополнительной стоимости установки из-за изнашиваемых элементов, прикрепленных к направляющим кромкам каждой пластины.
Следовательно, существует непрекращающаяся потребность в недорогом и надежном узле поглощающего аппарата, использующем сжимаемую эластомерную пружину и выполненном с возможностью поглощения высоких динамических ударных нагрузок без использования центрального металлического стержня или корпуса в целях обеспечения направления.
Настоящее изобретение устраняет недостатки устройств предшествующего уровня техники посредством разработки нового узла поглощающего аппарата для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, возникающих во время формирования состава и работы железнодорожного транспортного средства.
Согласно первому объекту настоящего изобретения создан узел поглощающего аппарата для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, возникающих во время формирования состава и эксплуатации железнодорожного транспортного средства, причем узел поглощающего аппарата содержит удлиненный тяговый хомут, устанавливаемый с возможностью снятия внутри полой хребтовой балки корпуса железнодорожного транспортного средства, причем тяговый хомут имеет головку тягового хомута, которая выполнена с возможностью присоединения к концу хвостовика автосцепки, торец, находящийся в осевом направлении напротив головки тягового хомута, пару удлиненных, по существу, параллельных, отстоящих друг от друга верхнего и нижнего полосовых элементов, каждый из которых имеет внутреннюю поверхность, внешнюю поверхность, передний конец и задний конец, причем задний конец каждого полосового элемента присоединен к торцу тягового хомута, а передний конец каждого полосового элемента присоединен к головке тягового хомута; заднюю плиту, расположенную между верхним и нижним полосовыми элементами поперечно к продольной центральной оси тягового хомута, причем задняя плита выполнена с размером, позволяющим ей упираться в опору поглощающего аппарата, образованную в торце тягового хомута, и пару задних упоров, прикрепленных к хребтовой балке, когда узел поглощающего аппарата находится в положении для смягчения толчковых динамических ударных сил; переднюю плиту автосцепки, расположенную между верхним и нижним полосовыми элементами поперечно к продольной центральной оси тягового хомута, причем передняя плита автосцепки выполнена с размером, позволяющим ей упираться в пару передних упоров, образованных в корпусе ударника, сцепляющемся с хребтовой балкой, когда узел поглощающего аппарата находится в положении для смягчения толчковых динамических ударных сил; и удлиненную сжимаемую эластомерную пружину, расположенную между передней плитой автосцепки и задней плитой, с выравниванием по оси с центральной осью тягового хомута, причем сжимаемая эластомерная пружина включает в себя пакет с заданным множеством эластомерных прокладок, разделенных посредством заданного множества пластинчатых элементов, причем каждая из заданного множества эластомерных прокладок и каждый из заданного множества пластинчатых элементов расположены поперечно к центральной оси тягового хомута и в боковом направлении внутри хребтовой балки, при этом каждая из заданного множества эластомерных прокладок сжата вдоль центральной оси в направлении задней плиты для смягчения толчковых динамических ударных сил и сжата вдоль центральной оси в направлении передней плиты автосцепки для смягчения тяговых динамических ударных сил, причем каждый из заданного множества пластинчатых элементов перемещается вдоль продольной оси во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил.
Предпочтительно узел поглощающего аппарата дополнительно включает в себя средство для сохранения осевой ориентации сжимаемой эластомерной пружины во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации включает в себя осевую апертуру, образованную сквозь каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов; заданное множество первых зубцов, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое с каждым из заданного множества разделительных пластинчатых элементов и прикреплен к его первой поверхности, причем заданное множество первых зубцов расположено вокруг периферийной кромки осевой апертуры в каждом из множества разделительных пластинчатых элементов и проходит наружу под заданным углом относительно первой поверхности для прикрепления соответствующего одного из заданного множества разделительных пластинчатых элементов к осевому концу одной из смежных прокладок; и заданное множество вторых зубцов, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое с каждым из заданного множества разделительных пластинчатых элементов и прикреплен к его второй поверхности, причем заданное множество вторых зубцов расположено вокруг периферийной кромки осевой апертуры в каждом из множества разделительных пластинчатых элементов и проходит наружу под заданным углом относительно второй поверхности для прикрепления соответствующего одного из заданного множества разделительных пластинчатых элементов к осевому концу противоположной одной из смежных прокладок.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации дополнительно включает в себя первый паз, образованный в поверхности осевого конца одной смежной прокладки, и второй паз, образованный внутри поверхности осевого конца противоположной одной смежной прокладки, причем каждый из заданного множества первых зубцов вводится в первый паз, а каждый из заданного множества вторых зубцов вводится во второй паз.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации дополнительно включает в себя пару выступов, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое с соответствующим осевым концом каждой прокладки и прикреплен к ее поверхности, причем каждый из пары выступов проходит в соответствующую осевую апертуру расположенного впритык разделительного пластинчатого элемента и выполнен с размером, обеспечивающим сцепление силами трения с соответствующим заданным множеством зубцов.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации включает в себя каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов, имеющий каждую его вертикальную боковую кромку, расположенную впритык к соответствующей внутренней вертикальной поверхности хребтовой балки.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации включает в себя каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов, имеющий каждую его вертикальную боковую кромку, расположенную в близости к соответствующей внутренней вертикальной поверхности хребтовой балки, и изнашиваемый элемент, прикрепленный к каждой вертикальной боковой кромке и расположенный впритык к соответствующей внутренней вертикальной поверхности хребтовой балки.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации включает в себя пару фланцев, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое и прикреплен к, по меньшей мере, одному из заданного множества разделительных пластинчатых элементов и проходит наружу за его горизонтально расположенной кромкой, причем два фланца отстоят друг от друга и, кроме того, расположены впритык к соответствующим боковым кромкам соответствующей одной из верхней и нижней полос.
Предпочтительно узел включает в себя средство расположения для расположения заднего конца сжимаемой эластомерной пружины на внутренней поверхности задней плиты.
Предпочтительно средство размещения включает в себя заданное множество зубцов, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое с задней плитой и прикреплен к ее внутренней поверхности, причем заданное множество зубцов проходит в открытый осевой конец прокладки, образующей задний конец сжимаемой эластомерной пружины.
Предпочтительно средство размещения дополнительно включает в себя осевое отверстие или осевую апертуру, образованную в внутренней поверхности задней плиты и имеющую заданное множество зубцов, расположенных вокруг периферийной кромки осевого отверстия или осевой апертуры и проходящих наружу под заданным углом относительно внутренней поверхности; и, по меньшей мере, один выступ, образованный за одно целое с открытым осевым концом прокладки, образующей задний конец сжимаемой эластомерной пружины, и упирающийся во внутреннюю поверхность задней плиты и прикрепленный к открытому осевому концу, причем выступ выполнен с размером, обеспечивающим каждое прохождение в осевом направлении в каждое из осевого отверстия и осевой апертуры и сцепление силами трения с заданным множеством зубцов, расположенных вокруг его периферийной кромки.
Предпочтительно средство размещения включает в себя дополнительную пару пластинчатых элементов, причем каждый из дополнительной пары пластинчатых элементов имеет его первую, по существу, плоскую поверхность, сцепляющуюся впритык и прикрепленную к открытому осевому концу прокладки, образующей задний конец пружины, и имеет его противоположную вторую, по существу, плоскую поверхность, сцепляющуюся впритык с внутренней поверхностью задней плиты; заданное множество зубцов, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое с каждым из дополнительной пары пластинчатых элементов и прикреплен к его второй поверхности, причем заданное множество зубцов проходит наружу под заданным углом относительно его второй поверхности; паз или множество отверстий, образованных во внутренней поверхности задней плиты соосно с заданным множеством зубцов и быстро сцепляющихся с ними.
Предпочтительно средство размещения включает в себя дополнительную пару пластинчатых элементов, причем каждый из дополнительной пары пластинчатых элементов имеет его первую, по существу, плоскую поверхность, сцепляющуюся впритык и прикрепленную к открытому осевому концу прокладки, образующей задний конец пружины, и имеет его противоположную вторую, по существу, плоскую поверхность, сцепляющуюся впритык с внутренней поверхностью задней плиты; заданное множество выступов, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое с каждым из дополнительной пары пластинчатых элементов и прикреплен к его второй поверхности; и множество отверстий, образованных во внутренней поверхности задней плиты, причем каждое выполнено соосно с соответствующим одним из заданного множества выступов и выполнено с размером, обеспечивающим быстрое введение в него соответствующего одного из заданного множества выступов.
Предпочтительно узел включает в себя средство размещения для размещения переднего конца сжимаемой эластомерной пружины на внутренней поверхности передней плиты автосцепки.
Предпочтительно узел выполнен с размером, обеспечивающим его введение в карман, имеющий длину 24,625 дюйма (62,5 см).
Согласно второму объекту настоящего изобретения создан узел поглощающего аппарата, выполненный с возможностью установки внутри тягового хомута железнодорожного транспортного средства для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, возникающих во время формирования состава и эксплуатации железнодорожного транспортного средства, причем узел поглощающего аппарата содержит пару удлиненных сжимаемых пружин, расположенную между каждой из передней плиты автосцепки и задней плиты, с выравниванием с продольной осью тягового хомута; центральную пластину, расположенную между внутренними концами каждой удлиненной сжимаемой пружины; и средство для размещения каждого внутреннего конца удлиненных сжимаемых пружин на соответствующей лицевой поверхности центральной пластины; при этом верх и низ каждой из пары удлиненных сжимаемых пружин и центральная пластина расположены вблизи соответствующей внутренней поверхности тягового хомута.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна из пары пружин включает в себя пакет с заданным множеством эластомерных прокладок, разделенных посредством заданного множества пластинчатых элементов, причем каждая из заданного множества эластомерных прокладок и каждый из заданного множества пластинчатых элементов расположены поперечно к центральной оси тягового хомута и в боковом направлении внутри хребтовой балки, причем каждая из заданного множества прокладок сжата вдоль центральной оси в направлении задней плиты для смягчения толчковых динамических ударных сил и сжата вдоль центральной оси в направлении передней плиты автосцепки для смягчения тяговых динамических ударных сил, при этом каждый из заданного множества пластинчатых элементов перемещается вдоль центральной оси во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил.
Предпочтительно узел включает в себя средство для сохранения осевой ориентации каждой из пары удлиненных сжимаемых пружин вдоль продольной оси тягового хомута во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации включает в себя центральную пластину, имеющую каждую ее вертикальную боковую кромку, расположенную впритык к соответствующей внутренней вертикальной поверхности хребтовой балки.
Предпочтительно средство для сохранения осевой ориентации включает в себя пару фланцев, по меньшей мере, один из которых образован за одно целое и прикреплен к каждой горизонтальной кромке центральной пластины, при этом два фланца отстоят друг от друга и, кроме того, расположены впритык к соответствующим кромкам соответствующей одной из верхней и нижней полос тягового хомута.
Предпочтительно узел включает в себя средство для расположения бессоединительным способом каждого внутреннего конца каждой удлиненной сжимаемой пружины на соответствующей лицевой стороне центральной пластины.
Согласно третьему объекту изобретения создан узел поглощающего аппарата для использования с железнодорожным транспортным средством, имеющим элемент автосцепки, причем узел поглощающего аппарата расположен внутри тяговой балки железнодорожного транспортного средства, при этом такая балка имеет передние и задние упоры, причем узел поглощающего аппарата содержит тяговый хомут, имеющий заднюю стенку, верхнюю стенку, проходящую от задней стенки в направлении переднего конца узла поглощающего аппарата, и нижнюю стенку, проходящую от задней стенки в направлении переднего конца узла поглощающего аппарата; переднюю плиту автосцепки, расположенную между задней стенкой тягового хомута и передним концом узла поглощающего аппарата, причем передняя плита автосцепки имеет пару упорных поверхностей соприкосновения для соприкосновения с передними упорами тяговой балки и опорной поверхностью автосцепки между упорными поверхностями соприкосновения; передний сжимаемый упругий элемент, расположенный между плитой автосцепки и задней стенкой тягового хомута; задний сжимаемый упругий элемент, расположенный между задней стенкой тягового хомута и задним концом узла поглощающего аппарата; при этом, по меньшей мере, один из переднего сжимаемого упругого элемента и заднего сжимаемого упругого элемента включает в себя заданное множество эластомерных прокладок, расположенных соосно и последовательно друг с другом, причем каждая из заданного множества прокладок имеет периферийную боковую поверхность и пару осевых концов, причем каждый из пары осевых концов имеет, по существу, его плоскую поверхность, расположенную перпендикулярно центральной оси; заданное множество разделительных пластинчатых элементов, каждый из которых расположен между парой прокладок, причем каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов имеет свою первую, по существу, плоскую поверхность, сцепляемую впритык с, по существу, плоской концевой поверхностью одной прокладки, и свою противоположную вторую плоскую поверхность, сцепляемую впритык с, по существу, плоской концевой поверхностью смежной прокладки, причем заданное множество прокладок и разделительных пластинчатых элементов образует в комбинации многозвенный пакет, имеющий центральную продольную ось и заданную начальную высоту, при этом каждая из заданного множества прокладок сжимается и растягивается вдоль центральной оси во время смягчения таких толчковых и тяговых динамических ударных сил, вызывая перемещение каждого из заданного множества разделительных пластинчатых элементов вдоль центральной оси; осевую апертуру, образованную сквозь каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов соосно с центральной осью пакета; и средство, прикрепленное к каждому из заданного множества разделительных пластинчатых элементов и расположенное вокруг периферийной кромки осевой апертуры для механического сцепления каждого из заданного множества разделительных пластинчатых элементов с каждой из пары прокладок; заднюю плиту, расположенную сзади заднего упругого элемента; и средство для прикрепления заднего конца заднего упругого элемента к внутренней поверхности задней плиты.
Согласно четвертому объекту изобретения создан узел поглощающего аппарата, выполненный с возможностью установки внутри тягового хомута железнодорожного транспортного средства для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, возникающих во время формирования состава и эксплуатации железнодорожного транспортного средства, причем узел поглощающего аппарата содержит, по меньшей мере, одну эластомерную сжимаемую пружину, установленную в осевом направлении внутри тягового хомута, и блок автосцепки, который содержит внутреннюю поверхность, сцепляемую впритык с концом эластомерной сжимаемой пружины; заднюю поверхность, выполненную с размерами, обеспечивающими сцепление впритык с, по меньшей мере, одним из задних упоров, передних упоров и концом хвостовика автосцепки; и средство для размещения конца эластомерной сжимаемой пружины на внутренней поверхности блока автосцепки, причем средство размещения включает в себя, по меньшей мере, одно из центрального отверстия на внутренней поверхности, множества маленьких отверстий на внутренней поверхности, паза на внутренней поверхности, множества зубцов на внутренней поверхности и множества резьбовых апертур на внутренней поверхности.
Таким образом, одной из главных целей настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, возникающих во время работы железнодорожного транспортного средства.
Другой целью настоящего изобретения является разработка железнодорожного узла поглощающего аппарата, который использует сжимаемую эластомерную пружину.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка железнодорожного узла поглощающего аппарата, который использует сжимаемую эластомерную пружину, имеющую механически взаимосвязанные эластомерные прокладки и металлические пластины.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка железнодорожного узла поглощающего аппарата, который использует сжимаемую эластомерную пружину, установленную в осевом направлении внутри тягового хомута железнодорожного вагона между передней плитой автосцепки и задней плитой.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка железнодорожного узла поглощающего аппарата, который использует сжимаемую эластомерную пружину, установленную в осевом направлении внутри тягового хомута железнодорожного вагона и присоединенную на каждом ее конце к передней плите автосцепки и задней плите, соответственно.
Дополнительной целью настоящего изобретения является разработка железнодорожного узла поглощающего аппарата, который использует пару сжимаемых эластомерных пружин, установленную в осевом направлении внутри тягового хомута железнодорожного вагона между передней плитой автосцепки и задней плитой и разделенную центральной пластиной.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка железнодорожного узла поглощающего аппарата, который использует переднюю сжимаемую эластомерную пружину, установленную внутри тягового хомута, и заднюю сжимаемую эластомерную пружину, установленную между тяговым хомутом и задней плитой.
В дополнении к нескольким целям и преимуществам настоящего изобретения, которые были описаны выше с некоторой подробностью, различные другие цели и преимущества изобретения станут легко понятны специалистам в соответствующей области техники, особенно, когда такое описание используется совместно с прилагаемыми чертежами и с прилагаемой формулой изобретения.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид в изометрии узла поглощающего аппарата, который сконструирован согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.2 - вид в плане в разрезе узла поглощающего аппарата с фиг.1, установленного в хребтовой балке;
Фиг.3 - вид в изометрии задней или передней плиты, используемой с узлом поглощающего аппарата с фиг.1 и сконструированной согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.4 - вид в изометрии задней или передней плиты, используемой с узлом поглощающего аппарата с фиг.1 и сконструированной согласно другому варианту осуществления изобретения;
Фиг.5 - вид в изометрии узла поглощающего аппарата, который сконструирован согласно другому варианту осуществления изобретения;
Фиг.6 - вид в изометрии центральной пластины, используемой с узлом поглощающего аппарата с фиг.5;
Фиг.7 - вид в изометрии узла поглощающего аппарата, который сконструирован согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.8 - график, иллюстрирующий результаты одного сравнительного испытания узла поглощающего аппарата, показанного на фиг.1, с узлом поглощающего аппарата предшествующего уровня техники, показанного на фиг.10-11;
Фиг.9 - график, иллюстрирующий результаты другого сравнительного испытания узла поглощающего аппарата, показанного на фиг.1, с узлом поглощающего аппарата предшествующего уровня техники, показанного на фиг.10-11;
Фиг.10 - вид спереди в изометрии узла поглощающего аппарата согласно предшествующему уровню техники; и
Фиг.11 - вид сзади в изометрии узла поглощающего аппарата с фиг.10.
Перед продолжением более подробного описания настоящего изобретения следует заметить, что ради ясности и понятности одинаковые компоненты, которые имеют одинаковые функции, были обозначены одинаковыми ссылочными позициями везде на нескольких видах, показанных на чертежах.
Следует понимать, что определение железнодорожного транспортного средства не ограничивается пассажирским железнодорожным вагоном, грузовым железнодорожным вагоном, локомотивом и подобным железнодорожным транспортным средством.
Наилучший вариант осуществления изобретения представлен на основе его различных вариантов осуществления, показанных на фиг.1-9. Тем не менее, изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления, и специалист в данной области техники поймет, что возможны многие другие варианты осуществления изобретения без отхода от основной идеи изобретения и что любой такой обходной способ решения проблемы также будет лежать в рамках объема настоящего изобретения. Также следует понимать, что другие стили и конфигурации настоящего изобретения могут быть легко объединены с идеей настоящего изобретения, и только некоторые особенные конфигурации будут показаны и описаны ради ясности и понятности, а не для ограничения объема изобретения.
Согласно настоящему изобретению создан узел поглощающего аппарата для смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, возникающих во время формирования состава и работы железнодорожного транспортного средства, которое не показано, но которое хорошо известно в данной области техники. Более того, узел поглощающего аппарата устанавливается совместно с обычным тяговым хомутом, в целом обозначенным ссылочной позицией 20, между блоком задней плиты 50 и блоком передней плиты 60 автосцепки. Как обычно, тяговый хомут 20 установлен с возможностью снятия внутри полой хребтовой балки 2 корпуса железнодорожного транспортного средства (не показан).
Тяговый хомут 20 показан в виде обычного тягового хомута для стандартных AAR автосцепок типа Е, например, как описано в патенте США №5096976, содержание которого включено сюда посредством ссылки. Вкратце, тяговый хомут 20 включает в себя головку 22 тягового хомута, имеющую пару стенок 24 со шпоночным пазом. Торец 26 тягового хомута 20 расположен в осевом направлении напротив головки 22 тягового хомута и имеет обычную опору 28 поглощающего аппарата, образованную в нем. Предусмотрен удлиненный верхний полосовой элемент 30, который расположен, как обычно, между головкой 22 тягового хомута и торцом 26. Верхний полосовой элемент 30 имеет расположенную горизонтально плоскую внутреннюю поверхность 32, расположенную горизонтально внешнюю поверхность 34 и пару расположенных вертикально боковых кромок 36, только одна из которых показана на фиг.1. Также предусмотрен удлиненный нижний полосовой элемент 40, который расположен, как обычно, между головкой 22 тягового хомута и торцом 26 и который расположен на расстоянии от верхнего полосового элемента 30, по существу, параллельно. Подобным образом, нижний полосовой элемент 40 имеет расположенную горизонтально плоскую внутреннюю поверхность 42, расположенную горизонтально внешнюю поверхность 44 и пару расположенных вертикально боковых кромок 46, только одна из которых показана на фиг.1.
Также, как обычно в данной области техники, задняя плита 50 расположена между верхним и нижним полосовыми элементами 30 и 40, соответственно, и поперек продольной центральной оси 21 тягового хомута 20. Задняя плита 50 выполнена с размером, позволяющим ей упираться в опору 28 тягового хомута 20 и в пару задних упоров 3, прикрепленных к хребтовой балке 2, когда узел 70 поглощающего аппарата находится в положении для смягчения толчковых динамических ударных сил.
Передняя плита 60 автосцепки также расположена между верхним и нижним полосовыми элементами 30 и 40, соответственно, и поперек продольной центральной оси 21 тягового хомута 20. Передняя плита 60 автосцепки выполнена с размером, позволяющим ей упираться в пару передних упоров 8, которые образованы на задней части 6 корпуса 5 ударника, сцепляющегося с хребтовой балкой 2, когда узел 70 поглощающего аппарата находится в положении для смягчения толчковых динамических ударных сил. Передняя плита 60 автосцепки, к тому же, упирается в хвостовик 12 автосцепки 10 обычным способом.
Далее, со ссылкой на фиг.1-4 и согласно одному варианту осуществления изобретения, разработан узел поглощающего аппарата, в целом обозначенный ссылочной позицией 70, включающий в себя множества сжимаемых эластомерных прокладок и пластин, которые помещены друг между другом и расположены между задней плитой 50 и передней плитой 60 автосцепки для поглощения и смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил, прилагаемых к узлу 70 поглощающего аппарата через хвостовик 12 автосцепки.
Предпочтительно такие множества прокладок и пластин образуют удлиненную сжимаемую эластомерную пружину, в целом обозначенную ссылочной позицией 102, которая описана в совместно находящейся на рассмотрении заявке на патент США №12/150,809, названной "Сжимаемая Эластомерная Пружина", зарегистрированной одновременно с данным документом. Более того, теперь предпочтительно предусмотреть пластины, как описано в совместно находящейся на рассмотрении заявке на патент США №12/150,926, названной "Пластина для сжимаемой эластомерной пружины", и предусмотреть эластомерные прокладки, как описано в совместно находящейся на рассмотрении заявке на патент США №12/150,928, названной "Эластомерная прокладка для сжимаемой эластомерной пружины". Таким образом, ради краткости, подробное описание прокладок, пластин и средства прикрепления их друг между другом внутри пружины 102 будет опущено в этой заявке. Вкратце, сжимаемая эластомерная пружина 102 включает в себя заданное множество прокладок 110 и разделительных пластинчатых элементов 190, которые в комбинации образуют многозвенный пакет, имеющий заданную начальную длину, причем каждая из заданного множества прокладок 110 сжимается и растягивается вдоль центральной оси 21, вызывая перемещение каждого из заданного множества разделительных пластинчатых элементов 190 вдоль центральной оси 21 во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил. Для того чтобы использовать сжимаемую эластомерную пружину 102, узел 70 поглощающего аппарата дополнительно включает в себя средство для сохранения осевой ориентации сжимаемой эластомерной пружины 102 во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил и средство прикрепления для бессвязного прикрепления упирающихся поверхностей каждой прокладки 110 и каждого разделительного пластинчатого элемента 190.
В настоящем изобретении предполагается, что средство сохранения осевой ориентации может включать в себя осевую апертуру 180, образованную сквозь каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов 190, и множество первых зубцов 170а и вторых зубцов 170b, расположенных на периферийном краю или в близости к периферийному краю осевой апертуры 180.
Средство сохранения осевой ориентации может дополнительно включать в себя первый паз 130, образованный в поверхности первого осевого конца каждой прокладки 110, и второй паз 140, образованный в поверхности второго осевого конца такой прокладки 110, причем каждый из заданного множества первых зубцов 170а вставляется в первый паз 130, и причем каждый из заданного множества вторых зубцов 170b вставляется во второй паз 140.
Средство сохранения осевой ориентации может дополнительно включать в себя пару выступов 130, по меньшей мере, один из которых образован как единое целое с соответствующим осевым концом каждой прокладки 110 и прикреплен к его поверхности, причем каждый из пары выступов 130 проходит в соответствующую осевую апертуру 180 упирающегося разделительного пластинчатого элемента 190, и выполнен с размером, обеспечивающим сцепление силами трения с соответствующим заданным множеством зубцов 170а, 170b.
Было обнаружено, что для обеспечения требуемой в настоящее время защиты от повышенных динамических ударных нагрузок одновременно с уменьшением веса и стоимости узла 70 поглощающего аппарата, а также для исключения проблемы износа хребтовой балки, средство сохранения осевой ориентации должно включать в себя в комбинации зубцы 170а, 170b, имеющие заданную ширину и расположенные, в целом, перпендикулярно к поверхности пластины 190, осевую апертуру 180, выступы 130, образованные на каждом осевом конце прокладки 110 и сцепляемые силами трения с соответствующими зубцами 170а, 170b, а также проходящие в осевую апертуру 180, и пазы 140, выполненные с размером, обеспечивающим вставление в них соответствующих зубцов 170а, 170b.
Тем не менее, в настоящем изобретении предполагается, что средство сохранения осевой ориентации может включать в себя каждый из заданного множества разделительных пластинчатых элементов, имеющий каждую его вертикальную боковую кромку 193а, 193b, упертую в соответствующую внутреннюю вертикальную поверхность 4 хребтовой балки 2. Во время работы такие вертикальные боковые кромки 193а, 193b обеспечат периферийное направление для работы пружины 102. Когда требуется уменьшить износ внутренних вертикальных поверхностей 4 и вертикальных боковых кромок 193а, 193b, такие кромки 193а, 193b располагаются вблизи соответствующей внутренней вертикальной поверхности 4, и изнашиваемый элемент 198 будет прикреплен обычным способом к каждой вертикальной кромке 193а, 193b, по меньшей мере, одного разделительного пластинчатого элемента 190.
Более того, в настоящем изобретении предполагается, что средство сохранения осевой ориентации может включать в себя, по меньшей мере, пару элементов 199, прикрепленных к, по меньшей мере, одному разделительному пластинчатому элементу 190 и проходящих наружу за каждой горизонтальной кромкой 195а, 195b для сцепления впритык с соответствующей боковой кромкой 36, 46 соответствующей одной из верхней и нижней полосы 30, 40. Во время работы такая, по меньшей мере, пара элементов 199 образует клетку между соответствующими полосами 30, 40 и обеспечит направление во время сжатия и растяжения прокладок 110. Одна из таких пар элементов 199 может быть образована как пара расположенных вертикально на расстоянии друг от друга фланцев, выполненных как единое целое с, по меньшей мере, одним разделительным пластинчатым элементом 190 для простоты изготовления, в то же время все еще делая возможным установку пружины 102 в тяговый хомут 20.
В зависимости от требований к использованию и к способности поглощения узла 70 поглощающего аппарата, периферийное направление посредством вертикальных кромок 193а, 193b и/или элементов 198, 199 может быть также предусмотрено в комбинации с зубцами 170а, 170b.
Также целью настоящего изобретения является создание средства размещения для размещения каждого заднего конца сжимаемой эластомерной пружины 102 на внутренней поверхности 52 задней плиты 50. Конкретное расположение этого средства размещения будет зависеть от конкретного использования и конструкции пружины 102. В качестве примера, как показано на фиг.3, когда пружина 102 предусмотрена без концевых пластинчатых элементов 150, таким образом, имея открытую прокладку 110, зубцы 170 могут быть расположены на внутренней поверхности 52 задней плиты 50, которая затем жестко прикрепляется к пружине 102 во время процесса их формования, таким образом, обеспечивая цельную сборку, которая может быть легко установлена в тяговый хомут 20. Зубцы 170 могут быть образованы как единое целое с задней плитой 50 или жестко прикреплены к ее внутренней поверхности 52, например, посредством сварки, когда задняя плита 50 изготавливается из обычного металлического материала, такого как сталь.
В качестве другого примера, как показано на фиг.3-4, задняя плита 50 может быть предусмотрена с центральным отверстием 54, образованным на ее внутренней поверхности 52 и выполненным с размером, обеспечивающим вставление в него выступа 130 концевой прокладки 110, или предусмотрена с центральным отверстием 54а, выполненным с размером, обеспечивающим, по меньшей мере, введение в него зубцов 170а, 170b пластинчатого элемента 190. Будет понятно, что центральное отверстие 54а может быть заменено на паз 54а, 64а, или на множество маленьких отверстий 54b, 64b для введения в них зубцов 170а, 170b. В качестве еще одного примера, как показано на фиг.3-4, множество отверстий 56 может быть образовано на внутренней поверхности 52 для быстрого введения в них выступов, предусмотренных на пластинчатом элементе 190. В качестве другого примера, как показано на фиг.3-4, пара выступов 58 может быть образована на внутренней поверхности 52 или прикреплена к внутренней поверхности 52 для быстрого сцепления с парой ориентирующих апертур 188, предусмотренных в пластинах 150, 190. Дополнительно, резьбовые апертуры или отверстия 59а также могут быть предусмотрены на внутренней поверхности 52 с дополнительными отверстиями, образованными сквозь концевые элементы 150, 190 соосно с резьбовыми апертурами или отверстиями 59а, образованными в задней плите 50, что обеспечивает безопасное прикрепление сжимаемой эластомерной пружины 102 к задней плите 50 посредством крепежей 218, как лучше показано на фиг.5 и 7. Преимущественно, по меньшей мере, пара ориентирующих апертур может быть предусмотрена в таких концевых элементах 150, 190, или также могут быть предусмотрены другие отверстия. Также может быть использована комбинация выступов 58, вставляемых в апертуры и резьбовые отверстия 59а.
Для краткости, следует понимать, что передняя плита 60 автосцепки может быть предусмотрена с описанными выше элементами для размещения переднего конца пружины 102 на ее внутренней поверхности 62.
Результатом сравнительного испытания узла 70 поглощающего аппарата настоящего изобретения, показанного на фиг.1-4, с использованием выступов, зубцов 170а, 170b, выступов 130 и пазов 140, с узлом поглощающего аппарата, описанным в патенте США №6446820, который обычно известен как "Двойной пакет" и который обозначен как предшествующий уровень техники, на фиг.10-11, явились улучшенные рабочие характеристики узла 70 поглощающего аппарата настоящего изобретения во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил. Более важно, что испытание неожиданно показало большее улучшение рабочих характеристик, чем ожидалось. В качестве примера на фиг.8, при сравнении "Подводимой энергии" (энергии, прилагаемой к узлу поглощающего аппарата) с "Силой сжатия", проявляющейся в поглощающем аппарате во время смягчения прилагаемой энергии, рабочие характеристики узла 70 поглощающего аппарата настоящего изобретения (линия 214а) обеспечили улучшение рабочих характеристик, примерно, на 200 процентов при максимальной силе сжатия над рабочими характеристиками "Двойного пакета" (линия 214b). В качестве другого примера на фиг.9 узел 70 поглощающего аппарата настоящего изобретения (петля 216а) был способен поглощать ударные силы с уменьшением перемещения, примерно, на 30 процентов по сравнению с "Двойным пакетом" (петля 216b). Было определено, что такому улучшению рабочих характеристик способствовали осевая ориентация и взаимосвязанная поперечная стабильность пружины 102, обеспеченные новым прикреплением пластинчатого элемента 150, 190 к эластомерной прокладке 110, и материал эластомерной прокладки 110.
Далее, со ссылкой на фиг.5-6 и согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, разработан узел поглощающего аппарата, в целом обозначенный ссылочной позицией 72. Узел 72 поглощающего аппарата включает в себя пару сжимаемых пружин и центральную пластину 200, лучше показанную на фиг.6, которая расположена между внутренними концами каждой сжимаемой пружины. Теперь предпочтительно использовать пару пружин 102а и 102b, которые сконструированы, по существу, одинаково с пружиной 102, за исключением меньшей длины, хотя профессионалам в соответствующей области техники будет понятно, что любые существующие устройства пружин, включая обычные цилиндрические пружины, могут быть использованы в узле 72 поглощающего аппарата, показанном на фиг.5, и, по существу, это не следует воспринимать как ограничивающий фактор узла 72 поглощающего аппарата настоящего изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение показано и описано далее в комбинации с парой пружин 102а и 102b.
Использование пары пружин 102а и 102b уменьшает их длину и, в особенности, упрощает процесс образования сборки каждой пружины. Более того, комбинация пары пружин 102а и 102b и центральной пластины 200 обеспечивает новое устройство сохранения осевой ориентации каждой из пары сжимаемых эластомерных пружин 102а и 102b вдоль продольной оси 21 тягового хомута 20 во время смягчения толчковых и тяговых динамических ударных сил.
Такое средство сохранения осевой ориентации может включать в себя каждую вертикальную боковую кромку 203а, 203b центральной пластины 200, расположенную впритык к соответствующей внутренней вертикальной поверхности хребтовой балки 2. Иначе, каждая вертикальная боковая кромка 203а, 203b центральной пластины 200 может быть расположена вблизи соответствующей внутренней вертикальной поверхности 4 хребтовой балки 2 с обычным изнашиваемым элементом (не показан), прикрепленным к каждой вертикальной боковой кромке 203а, 203b, и расположенным впритык к соответствующей внутренней вертикальной поверхности 4 хребтовой балки 2.
Теперь предпочтительно использовать тяговый хомут 20 для обеспечения осевой ориентации пружин 102а и 102b. Это достигается посредством выполнения центральной пластины 200 с парой фланцев 209, по меньшей мере, один из которых выполнен как единое целое или прикреплен к каждой ее горизонтальной кромке 205а, 205b. Пара фланцев 209 расположена на расстоянии друг от друга и, более того, расположена впритык к соответствующим боковым кромкам 36, 46 соответствующей одной из верхней и нижней полос 30 и 40, соответственно. Пара фланцев 209, ориентированная в вертикальном направлении и, более того, расположенная рядом с одной стороной тягового хомута 20, может быть образована как единое целое с центральной пластиной 200, в то время как другая пара вертикально ориентированных фланцев 209 должна быть прикреплена с возможностью снятия к центральной пластине 200, например, посредством крепежей 209а, после того, как узел 72 поглощающего аппарата и центральная пластина 200 будут установлены в тяговый хомут 20.
Узел 72 поглощающего аппарата дополнительно включает в себя средство для размещения бессоединительным способом каждого внутреннего конца каждой эластомерной сжимаемой пружины 102 на соответствующей лицевой стороне 202 центральной пластины 200, только одна из которых показана на фиг.5-6. Для краткости, это достигается согласно различным описанным выше вариантам осуществления для размещения внешних концов пружины 102 на задней плите 50 или передней плите 60 автосцепки. Соответственно, центральная пластина 200 может быть предусмотрена с, по меньшей мере, одним центральным отверстием 204, множеством отверстий 206, образованных в каждой лицевой поверхности 202 центральной пластины 200, и парой выступов 208, прикрепленных или выполненных за одно целое с каждой лицевой поверхностью 202 центральной пластины 200. Соответственно, резьбовые апертуры 207 могут быть также предусмотрены для прикрепления каждой концевой пластины 150, 190 к лицевой поверхности 202 посредством обычных резьбовых крепежей (не показаны).
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения на фиг.7 создан узел поглощающего аппарата, обозначенный в целом ссылочной позицией 74, который, по существу, является улучшением предшествующего уровня техники согласно патенту США №6446820 на фиг.10-11. Такой узел поглощающего аппарата включает в себя тяговый хомут, переднюю плиту автосцепки, заднюю плиту, передний упругий элемент и задний упругий элемент. Тяговый хомут имеет верхние и нижние упоры. Передняя плита автосцепки упирается в верхние и нижние упоры тягового хомута. Узел поглощающего аппарата также включает в себя центральный стержень, который проходит сквозь тяговый хомут, сквозь задний упругий элемент и сквозь заднюю плиту. Преимуществом использования конструкции "Двойного пакета" является то, что она исключает потребность корпуса поглощающего аппарата. Тем не менее, было обнаружено, что во время многократного использования центральный стержень не обеспечивает достаточное сохранение осевой ориентации заднего упругого элемента, результатом чего являются пониженные рабочие характеристики и пониженная надежность узла поглощающего аппарата.
Настоящее изобретение улучшает этот "Двойной пакет" посредством использования, по меньшей мере, одного из переднего и заднего упругих элементов и предпочтительно их комбинации, которые сконструированы, по существу, идентично сжимаемой эластомерной пружине 102, посредством определения количества прокладок 110 и пластин 150, 190 согласно конструкции тягового хомута 210 и прикрепления заднего сжимаемого элемента, обозначенного ссылочной позицией 102 с, к задней стенке 212 тягового хомута 210 и к задней плите 50 описанным выше способом для обеспечения перемещения задней плиты 50 в направлении к передней плите 60 во время смягчения тяговых динамических ударных сил.
Таким образом, настоящее изобретение исключает центральный стержень, использованный в Двойном Пакете, преимущественно уменьшая вес и стоимость узла поглощающего аппарата, а также улучшая его рабочие характеристики во время использования.
Несмотря на то что настоящее изобретение было показано в использовании в узлах поглощающего аппарата, устанавливаемых в тяговом хомуте стандартных AAR автосцепок типа Е, специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть использовано в тяговых хомутах стандартных AAR автосцепок типа F и типа R.
Следует понимать, что в каждом из описанных выше узлов 70, 72 или 74 поглощающего аппарата каждая из пружин 102-102d может быть заменена на множество пружин 100, лучше показанных на фиг.1-2 в совместно находящейся на рассмотрении заявке патент США №12/150,809, названной "Сжимаемая эластомерная пружина". В этом варианте осуществления, если требуется для конкретного использования, упирающиеся поверхности пластинчатых элементов 150 могут быть просто соединены или жестко скреплены друг с другом для сохранения осевой ориентации пружинного пакета. Только в качестве примера, внешняя поверхность пластинчатого элемента 150 может быть предусмотрена со вторым множеством выступов, и противоположный пластинчатый элемент 150 может быть предусмотрен с множеством апертур, выполненных с размером, обеспечивающим соответственное вставление в них такого второго множества выступов. Апертуры и выступы могут быть предусмотрены с близкими допусками, по меньшей мере, для значительного уменьшения или полного исключения поперечного перемещения между парой таких расположенных рядом пластинчатых элементов 150.
Таким образом, настоящее изобретение было описано настолько полно, ясно, лаконично и точно, чтобы позволить любому специалисту в данной области техники сделать и использовать то же самое. Следует понимать, что изменения, модификации, эквиваленты и замены компонентов конкретно описанных вариантов осуществления изобретения могут быть сделаны специалистами в данной области техники, не выходя за рамки сущности и объема изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.