БУФЕР ДЛЯ МОСТОВОГО КРАНА Российский патент 2015 года по МПК F16F3/10 F16F1/362 

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам, гасящим удары.

Известна конструкция пружинного буфера, устанавливаемая на мостовые краны (см. книгу « Мостовые краны общего назначения », авторы А.П.Шабанов, А.Г.Лысяков. М.: Машиностроение, 1980 г., стр.201-202), содержащая цилиндр, расположенные в нем одну или две спиральные пружины сжатия, которые опираются на дно цилиндра, а на них опирается буфер, и между хвостовиком буфера и дном цилиндра имеется расстояние, большее хода буфера при ударе, и буфер выступает из цилиндра на ход и направляется при его смещении в выходном отверстии цилиндра.

Недостатком этой конструкции буфера является то, что при ударе, например, при встрече двух мостовых кранов кинетическая энергия удара не рассеивается в самом буфере и длительность первой фазы удара, когда сила удара растет, мала, что приводит к ударам с большой амплитудой ударной силы, и отдача таких буферов велика и резка.

Известны также конструкции пружинно-фрикционного и гидравлического буферов (см. ту же книгу, стр.202, 203).

Буфер пружинно-фрикционного типа состоит из корпуса, наружной трубы, упора внутренней трубы, наружных и внутренних колец специального профиля, возвратной пружины и ограничителя.

Из внутренних колец три расточены эксцентрично и разрезаны в наиболее тонкой части. Кольца имеют двойные конические поверхности, которыми внутренние кольца опираются на ответные поверхности наружных колец. Угол наклона образующих конусов больше угла трения.

При действии на пружину из этих колец осевых нагрузок на поверхности соприкосновения колец возникают большие распорные силы, вследствие чего наружные кольца растягиваются, а внутренние сжимаются. При этом кольца вдвигаются друг в друга и длина пружины уменьшается и кинетическая энергия удара тратится на потенциальную энергию сжатия пружин и на работу сил сухого трения на контактных поверхностях колец, которая в этих буферах составляет 60-70% кинетической энергии удара. Отдача этих буферов не велика.

Недостатком пружинно-фрикционных буферов является сложность их конструкции и технологии изготовления.

Гидравлический буфер состоит из корпуса, выполненных заодно целое поршня и штока, веретена, возвратной пружины, ускорительной пружины, наконечника и сальника.

При ударе о наконечник сжимаемая при этом ускорительная пружина приводит в движение поршень со штоком. Жидкость перетекает через постепенно уменьшающийся кольцевой зазор, который образуется между отверстием в дне поршня и веретеном переменного сечения (веретено имеет коническую часть с диаметром, увеличивающимся к месту крепления его в цилиндре).

Кинетическая энергия удара в этом буфере тратится на потенциальную энергию сжимаемых при ударе возвратной и ускорительной пружин и на гидравлические потери при протекании жидкости в зазоре между поршнем и веретеном.

При обратном ходе поршня потери резко убывают, так как зазор между поршнем и веретеном быстро увеличивается. Это можно отнести к недостаткам гидравлического буфера.

Пружинные буфера применяются при скоростях мостового крана до 70 м/мин, а пружинно-фрикционные и гидравлические до 160 м/мин.

Конструкция пружинного буфера наиболее близка по технической сущности к предлагаемому буферу и взята за прототип.

Ставится задача создания конструкции буфера для мостового крана, рассеивающего кинетическую энергию удара, обеспечивающую большую длительность первой фазы удара и небольшую отдачу и при этом обладающей такой же надежностью и простотой в эксплуатации, что и прототип, более простой по конструкции и технологии изготовления, чем известные конструкции пружинно-фрикционных буферов.

Поставленная задача решается тем, что буфер для мостового крана, содержащий цилиндр, расположенные в нем одну или две пружины сжатия, на которые опирается буфер, и между хвостовиком буфера и дном цилиндра имеется расстояние, большее хода буфера, а наибольшая деформация пружин равна ходу, отличается тем, что хвостовик буфера выполнен коническим, который без зазоров или с небольшим натягом входит в ответные конические отверстия, образованные толкателями демпфирующих кассет, их может быть одна, две и более, установленных в корпусе буферного устройства вплотную друг к другу, и каждая демпфирующая кассета состоит из корпуса, крышки, навернутой по резьбе на корпус и зафиксированной от отворачивания радиально расположенными стопорными винтами, внутри корпуса с небольшим натягом по вершинам гофров, но достаточным для сохранения положения деталей кассет при случайных воздействиях на буфер, вставлено: один, два и более многослойных, многопролетных, гофрированных, кольцевых пакета, набранных из стальных, каленых, шлифованных, гофрированных лент «гофр в гофр», между пакетами, если их два и более, расположены разрезанные на сектора кольца, на которые многослойные пакеты опираются «вершина гофра к вершине гофра», и стыки между концами каждой гофрированной ленты у каждого пакета равномерно распределены в окружном направлении по вершинам гофров таким образом, что у соседних контактирующих лент стыки развернуты на 180°, между торцами лент в стыке имеется гарантированный зазор, минимальный по величине, но такой, чтобы при полном выпрямлении гофров пакета не происходил нахлест концов гофрированной ленты друг на друга, а начальный выгиб гофров fo выбран таким, чтобы при полном выпрямлении пакетов не происходила пластическая деформация лент, боковые зазоры между ответными торцами секторов колец выполнены минимально возможными, но такими, чтобы при обратном ходе буфера не происходило расклинивание секторов этих колец, и толкатели, опирающиеся на гофры крайнего внутреннего пакета, не отрывались при этом от буфера, эти последовательно соединенные пакеты образуют упругогистерезисный элемент каждой кассеты, а толкатели также выполнены в виде секторов, размеры которых подобраны таким образом, что в свободном состоянии кассеты под действием радиальных сил, действующих со стороны пакетов, они образуют сплошное кольцо с коническим центральным отверстием с углом конуса, равным углу конуса хвостовика буфера, и при этом в каждом пакете еще остается небольшой натяг по вершинам гофров, равный приблизительно (0,05-0,1)f₀, причем стыки между секторами колец, секторами толкателя равнономерно распределены по окружности и расположены под вершинами впадин гофров пакетов, а длина конического хвостовика буфера выполнена такой, что в состоянии, ненагруженном ударной нагрузкой, от торца кассеты, встречаемой первой по направлению удара, еще имелся конический участок с длиной, достаточной для полного выпрямления гофров пакета, или с длиной, выпрямляющей гофры так, что остаточный выгиб гофров каждого пакета составлял не более 0,02-0,05 мм, и под торцом, которым последняя кассета опирается на корпус, имелся бы выступающий небольшой конический участок буфера, а между крышкой буферного устройства, жестко соединенной с корпусом, и кассетами вставлена дистанционная прокладка, толщина которой подобрана таким образом, чтобы обеспечивалась надежная фиксация кассет в буферном устройстве, и цилиндрическая часть буфера выходит наружу через направляющее отверстие в крышке так, что расстояние от торца гайки, завернутой в буфер, до крышки больше, чем максимальный ход буфера, и в концевой части буфера сделана расточка, в которой с помощью этой гайки неподвижно закреплена коническая болванка, изготовленная из проволочного материала MP, или плотной резины, или плотного полимера.

Предлагаемая конструкция буферного устройства обладает очень высокими демпфирующими свойствами, в разы большими, чем у известных конструкций пружинно-фрикционных буферов.

Кинетическая энергия в них рассеивается за счет работы сил сухого трения на взаимных проскальзываниях лент относительно друг друга и по контактным поверхностям корпусов кассет и толкателей, а также за счет проскальзывания буфера с сухим трением относительно толкателей при его смещении при ударе.

За счет этого увеличивается длительность первой фазы ударного воздействия и, следовательно, снижается амплитуда ударной силы и отдача становится плавной.

Наличие конической упругой болванки из проволочного материала MP или плотной резины или полимера увеличивает энергию, рассеиваемую устройством при ударе, и « гасит » силу звука удара.

Кроме того, для исключения возможного попадания и проваливания вершин гофров пакетов в стыки между секторами колец, а также в стыки между секторами толкателя между пакетами и кольцами первых нескольких пакетов, у которых суммарная величина зазоров в стыках при полном выпрямлении гофров пакетов превышает примерно одну треть или четверть шага гофров, счет номеров пакетов ведется от оси буфера, а также между пакетом и толкателем установлены одна, две и более гладкие, стальные, шлифованные ленты, стыки которых равномерно распределены по окружности и у соседних гладких лент стыки развернуты на 180°, причем стык гладкой ленты, контактирующей с гофрированной, относительно стыка последней также развернут на 180°.

Кроме того, предлагается конструкция буфера для мостовых кранов, у которого упругогистерезисный элемент каждой кассеты выполнен в виде толстостенного цилиндра, изготовленного из проволочного нетканого материала MP путем прессования заготовки в радиальных направлениях (см. а.с. 183174 СССР. Способ изготовления нетканого материала MP из металлической проволоки/ А.М.Сойфер, В.Н.Бузицкий, В.А.Першин. - Опубл. 1966, Бюл. №13), и в крышке буфера смонтирована противоударная подушка, выполненная из материала MP прессованием заготовки в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности противоударной подушки.

Наличие противоударной подушки смягчает ударное воздействие при отдаче буфера

Радиальные направления прессования при изготовлении упругогистерезисного элемента кассеты выбраны потому, что при прессовании витки спиралей проволочного материала теряют устойчивость и плоскости основной массы витков распологаются под углами к направлению прессующей силы, мало отличающимися от 90° и усадка материала MP упругогистерезисного элемента при наработке будет наименьшей при нагружении его по направлениям, совпадающим с направлением прессующих сил.

При длительной эксплуатации буферного устройства усадка упругогистерезисных элементов кассет в радиальном направлении может достичь недопустимого значения. В этом случае можно поступить двояким образом - заменить все кассеты на новые, или заменить первую по направлении удара кассету на вторую, вторую - на третью, и т.д. и последнюю - на новую последнюю кассету.

Кроме того, с целью увеличения ресурса работы буфера буфер выполнен из двух жестко соединенных по резьбе частей - головной части с закрепленной в ней болванкой из материала MP и сменной конической части.

В этом случае в комплект буферного устройства входит несколько сменных конических частей с одним углом конусности, но с постепенно увеличивающимися с некоторым шагом диаметрами оснований.

При достижении недопустимой величины усадки заменяют сменную коническую часть с наименьшими диаметрами основания на следующую сменную коническую часть с большими диаметрами оснований. По мере «выработки» кассет меняют конические части. При полной «выработке» кассет их заменяют на новые, а последнюю коническую часть меняют на первую с наименьшими диаметрами оснований. За счет этого увеличивается ресурс работы буферного устройства

Материал MP плохо работает на растяжение. Поэтому с целью снижения окружных растягивающих напряжений упругогистерезисных элементов кассет до допустимых значений они выполнены из отдельных секторов, равнорасположенных по окружности с зазорами по торцам секторов, невыбираемыми как в свободном состоянии кассет, так и при максимальном смещении буфера в направлении удара, причем каждый сектор отпрессован в радиальном направлении, а на каждый сектор упругогистерезисного элемента с небольшим натягом надет сектор толкателя, в радиальном сечении имеющий П-образную форму, и размер угла сектора толкателя выбран таким, что в свободном состоянии кассет торцы секторов толкателя контактируют друг с другом, и при этом в каждом секторе упругогистерезисного элемента создан радиальный натяг.

Оставление свободными торцов секторов упругогистерезисного элемента снижает окружные растягивающие напряжения в каждом секторе этих элементов, а контактирование торцов секторов толкателя в свободном состоянии кассеты обеспечивает несаморазборность кассеты при ее транспортировке, хранении, монтаже ее в буферное устройство и случайных воздействиях на нее.

Предлагаемые конструкции буферов поясняются фигурами. Пакеты в разрезах показаны условно.

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства.

На фиг.2 изображен разрез по А-А на фиг.1.

На фиг.3 изображен выносной элемент Б на фиг.2.

На фиг.4 изображен выносной элемент Б на фиг.2 - вариант с гладкими лентами между пакетами и кольцами и между пакетом и толкателем.

На фиг.5 изображен продольный разрез буферного устройства с упругогистерезисными элементами кассет, выполненными в виде полого цилиндра из проволочного материала MP, с противоударной подушкой из этого материала.

На фиг.6 изображен разрез по А-А на фиг.5.

На фиг.7 изображен продольный разрез буферного устройства с упругогистерезисными элементами кассет, выполненными в виде отдельных, равнорасположенных по окружности секторов из материала MP с установленными на них секторами толкателя с П-образным радиальным сечением, с буфером, собранным из двух частей - головной части и сменной конической части.

На фиг.8 изображен разрез по А-А на фиг.7.

На фиг.9 изображена кассета в свободном состоянии, до сборки ее в устройство.

Предлагаемое буферное устройство для мостовых кранов (см. фиг.1) состоит из корпуса 1, выполненного в виде ступенчатого цилиндра, изготовленного заодно целое с основанием 2, которым устройство закрепляется на силовой раме мостового крана (на фиг. мостовой кран не показан), буфера 3, возвратных пружин 4 и 5, крышки 6, жестко закрепленной на корпусе 1 болтами 7, гайками 8 и котировочными шайбами 9, кассет 10, дистационной прокладки 11, упругой конической болванки 12 из проволочного материала MP, или плотной резины, или полимера, гайки 13, крепящей болванку, и контровочной шайбы 14, контрящей гайку 13.

Буфер 3 выполнен пустотелым и возвратные пружины сжатия 4 и 5 размещены внутри буфера. Он имеет цилиндрическую часть 15 и коническую часть 16. На цилиндрической части 15 выполнен буртик 17, которым буртик упирается в крышку 6 при ненагруженном состоянии буфера. Наружная выступающая часть буфера 3 (вместе с гайкой 13) больше хода буфера. Расстояние торца 18 буфера 3 от дна корпуса 1 также больше хода буфера. Длина конической части 16 буфера 3 равна сумме: суммарной высоты кассет 10, длины конического участка буфера, равного его ходу, перед первой кассетой 10 (номера кассет отсчитываются в направлении удара) и длины выступающего с другой стороны кассет 10 участка буфера.

Каждая кассета 10 состоит из корпуса 19, выполненного в виде кольца с уголковым поперечным сечением, в который с небольшим натягом по вершинам гофров, но достаточным для сохранения положения деталей в кассете при случайных силовых воздействиях на буфер, установлены последовательно соединенные многопролетные, многослойные, кольцевые, гофрированные пакеты 20, набранные из стальных, каленых, шлифованных, гофрированных лент 21 «гофр в гофр», между которыми вставлены кольца 22, разрезанные на сектора 23 (см. фиг.2), на которые опираются пакеты 20 «вершина гофра к вершине гофра».

Стыки гофрированных лент 21 (см. фиг.3) равномерно в окружном направлении размещены по вершинам гофров пакета 20. Причем у соседних лент 21 они развернуты относительно друг друга на 180°. Зазор 24 в стыке выбран минимально возможным, но таким, чтобы при обратном ходе буфера 3 не происходил нахлест концов лент 21 друг на друга.

Зазоры 25 между ответными боковыми торцами соседних секторов 23 выполнены минимально возможными, но такими, чтобы при обратном ходе буфера 3 обеспечивался непрерывный контакт конической части 16 буфера 3 с секторами 26 толкателей 27, на каждый из которых опирается последний внутренний пакет 20 (отсчет номеров пакетов 20 осуществляется в радиальном направлении к оси устройства).

Стыки между секторами 23 (см. фиг.2, 3) равномерно расположены по окружности и размещены под серединами впадин гофров пакетов 20.

Толкатель 27 выполнен в виде разрезного кольца и размеры составляющих его секторов 26 выполнены таким образом, что в свободном состоянии, до установки кассеты 10 в буферное устройство, и полностью выбранных зазорах между ответными боковыми торцами секторов 26 в каждом из пакетов 20 был создан небольшой натяг порядка 0,1f₀, чем обеспечивается целостность толкателя 27 и самой кассеты 10 в собранном состоянии (невозможность выпадания деталей из собранной кассеты 10). Стыки секторов 26 также равномерно распределены по окружности и располагаются под серединами впадин гофров.

Коническое центральное отверстие 28 толкателя 27 (см. фиг.1) имеет угол конуса, равный углу конуса конической части 16 буфера 3. А диаметры этих отверстий выполнены так, чтобы в ненагруженном состоянии буферного устройства между буфером 3 и толкателями 27 был небольшой натяг.

На корпус 19 кассеты 10 навернута крышка 29, фиксирующая детали кассеты от смещения вдоль оси буфера 3, и сама, стопорными винтами 30 зафиксированная от отворачивания.

Параметры возвратных пружин 4 и 5 подобраны таким образом, чтобы при смещении буфера 3 на ход их витки садились друг на друга и создаваемая при этом сила реакции пружин была достаточной для осуществления плавного обратного смещения буфера 3, а запасенная потенциальная энергия пружин при их сжатии на величину хода буфера 3 и деформации сжатия многослойных пакетов 20 и болванки 12 вместе с энергией, рассеиваемой в пакетах 20, на контактирующих с буфером 3 поверхностях толкателей 27, и в конической болванке 12, полностью « гасили » кинетическую энергию удара.

Угол конуса части 16 буфера 3 подобран таким образом, чтобы при осевом смещении буфера 3, равном его ходу, все последовательно соединенные пакеты 20 выпрямлялись полностью или почти полностью - у каждого пакета 20 оставался бы остаточный выгиб, равный 0,03 - 0,05 мм. Это исключает возможность заклинивания буфера 3 в конце его хода при должном подборе параметров пружин 4 и 5.

При этом следует учитывать, что величина начального выгиба fo гофрированных лент 21 выбирается из условия, что при полном выпрямлении гофров пакетов 20 в лентах 21 не возникало бы пластических деформаций.

Количество последовательно соединенных пакетов 20 в одной кассете 10 рекомендуется выбирать возможно большим, но конструктивно приемлемым, так как увеличение их количества увеличивает радиальные габариты корпуса 1 (высоту буферного устройства).

Рекомендуется при заданном ходе буфера 3 стараться выбрать количество пакетов 20 так, чтобы угол конуса части 16 буфера 3 был больше угла трения. Это даст дополнительные гарантии исключения возможности заклинивания буфера в конце его хода.

Число кассет 10 в буферном устройстве выбирается из условия эффективного гашения ударной нагрузки, действующей на буфер, но таким, чтобы осевые габариты устройства были конструктивно приемлемыми.

Своей цилиндрической частью 15 буфер 3 направляется в отверстии 31 в крышке 6.

Высота Н болванки 12, выполненной из материала MP, подобрана таким образом, что болванка выступает над торцом гайки 13 на величину L≤0,16H. А другие параметры болванки 12 рекомендуется брать обычными для такого применения изделий из материала MP: удельный вес материала болванки g=0,025-0,03 Н/см³, диаметр проволоки d=0,2-0,35 мм, диаметр спирали D=2-3,5 мм, шаг спирали t=D.

Толщина дистанционной прокладки 11 выбрана таким образом, чтобы при закреплении крышки 6 на корпусе 1 кассеты 10 неподвижно закреплялись в корпусе 1. Дистанционная прокладка 11 может быть изготовлена из мягкого металла, незакаленной стали или алюминия.

Возвратные пружины 4 и 5 могут быть собраны из отдельных, последовательно соединенных, пружин с различным направлением свивки. В этом случае между отдельными пружинами устанавливаются подвижные опорные шайбы (на фиг. не показаны. См. Книгу «Мостовые краны общего назначения», стр.202, рис.7.34 в).

Кроме того, между пакетами 20 и кольцами 22 (см. фиг.4) первых нескольких пакетов, у которых суммарная величина зазоров в стыках секторов 23 при полном выпрямлении гофров пакетов превышает примерно одну треть или четверть шага гофров (счет номеров пакетов в этом случае ведется от оси буфера), а также между пакетом 20 и толкателем 27 установлены одна, две и более гладкие, стальные, шлифованные ленты 32, стыки которых равномерно распределены по окружности и у соседних гладких лент стыки развернуты на 180°, причем стык гладкой ленты, контактирующей с гофрированной, относительно стыка последней также развернут на 180°.

Кроме того, предлагается конструкция буфера для мостовых кранов, у которого упругогистерезисный элемент 33 каждой кассеты 34 (см. фиг.5, 6) выполнен в виде толстостенного цилиндра, изготовленного из проволочного нетканного материала MP путем прессования заготовки в радиальных направлениях, и в крышке 35 буфера смонтирована противоударная подушка 36, выполненная из материала MP прессованием заготовки в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности противоударной подушки.

Параметры материала MP для изготовления упругогистерезисного элемента 33 и противоударной подушки 36 могут быть выбраны такими же как для изготовления болванки 12.

Толкатель 37 в этом случае также выполнен в виде разрезного кольца и размеры составляющих его секторов 38 выполнены таким образом, что в свободном состоянии, до установки кассеты 34 в буферное устройство, и полностью выбранных зазорах между ответными боковыми торцами секторов 38 в каждом из упругогистерезисных элементов 33 был создан небольшой радиальный натяг, чем обеспечивается целостность толкателя 37 и самой кассеты 34 в собранном состоянии (невозможность выпадания деталей из собранной кассеты 34). Сектора 38 также равномерно распределены по окружности (см. фиг.6). В ненагруженном состоянии буферного устройства буфер 3 (см. фиг.5) буртиком 17 упирается в противоударную подушку 36, а между ответными торцами соседних секторов 38 имеется зазор 39 (см. фиг.5), а в упругогистерезисных элементах 33 создан потребный радиальный натяг.

Величину зазора 39 желательно подобрать такой, чтобы при максимально возможной отдаче буфера 3 этот зазор полностью не выбирался.

Кроме того, буфер 40 (см. фиг.7) может быть выполнен из двух жестко соединенных по резьбе частей - головной части 41 с закрепленной в ней болванкой 12 из материала MP и сменной конической части 42.

В этом случае в комплект буферного устройства входит несколько сменных конических частей с одним углом конусности, но с постепенно увеличивающимися с некоторым шагом диаметрами оснований. При достижении недопустимой величины усадки упругогистерезисными элементами 33 кассет 34 заменяют сменную коническую часть с наименьшими диаметрами основания на следующую сменную коническую часть с большими диаметрами оснований.

Кроме того, упругогистерезисные элементы 33 могут быть выполнены из отдельных секторов 43 (см. фиг.7, 8, 9), равнорасположенных по окружности с зазорами 44 по торцам секторов 43, невыбираемыми как в свободном состоянии кассет, так и при максимальном смещении буфера 40 в направлении удара, причем каждый сектор отпрессован в радиальном направлении, а на каждый сектор 43 упругогистерезисного элемента с небольшим натягом надет сектор 45 толкателя 46, в радиальном сечении имеющий П - образную форму (см. фиг.7), и размер угла сектора 45 толкателя 46 выбран таким, что в свободном состоянии кассет торцы секторов толкателя контактируют друг с другом, и при этом в каждом секторе 43 упругогистерезисного элемента создан радиальный натяг.

Как и в предыдущем случае, между ответными торцами соседних секторов 45 в собранном буферном устройстве имеется зазор 39 (см. фиг.8), величина которого выбирается из вышеописанных условий.

В крышке 29 кассет (см. фиг.9) могут быть выполнены технологические отверстия 47, используемые при наворачивании крышек 29 на корпуса 19 кассет.

Сборка предлагаемого буферного устройства выполняется следующим образом: в корпус 1 в порядке клейменных на крышках 29 номеров устанавливаются предварительно собранные кассеты 10 (в порядке уменьшения диаметра отверстия 28 толкателей 27 в направлении удара). Устанавливается в корпус 1 возвратная пружина 4. Собирается буфер устройства. Для чего в буфер 3 устанавливается болванка 12 и закрепляется гайкой 13, которая в свою очередь контрится контровочной шайбой 14. В буфер 3 устанавливается вторая возвратная пружина 5 и собранный таким образом буфер проталкивается до риски на конической части 16 буфера 3, при этом торцы пружин 4 и 5 упираются один в дно буфера 3 другой в дно корпуса 1. Устанавливается на кассету 10 дистанционная прокладка 11, на буфер 3 надевается крышка 6 и крепится болтами 7, гайками 8 и контровочными шайбами 9 к корпусу 1. Причем буртик 17 буфера 3 упирается в собранном таким образом буфере в крышку 6 с небольшим осевым усилием.

Кассеты 10 собираются следующим образом: отштампованные и закаленные пакеты 20, ленты 21 которых собраны «гофр в гофр», а стыки лент 21 в пакетах 20 распределены так, как это описано выше, вставляют в корпус 19 в порядке возрастания клейменого на пакетах 20 номера в радиальном направлении к оси буферного устройства таким образом, чтобы вершины гофров у соседних пакетов 20 располагались против друг друга.

Между соседними пакетами устанавливают разрезные кольца 22, набранные из отдельных секторов 23 таким образом, чтобы зазоры 24 между секторами были приблизительно одинаковыми. Кольца 22 и составляющие их сектора 23 также устанавливают в порядке клейменных на них номерах.

Затем устанавливают толкатель 27, причем последним устанавливается сектор 26, на котором выполнен заборный конус (сняты фаски по боковым торцам сектора, на фигурах они не показаны, причем катет фаски меньше толщины сектора).

Для чего в специальном приспособлении прикладывают к этому сектору вдавливающую силу в направлении удара. В результате этот сектор 26 встает на предназначенное ему место в толкателе 27 и толкатель собран в распор без зазоров, по вершинам гофров пакетов 20 создан требуемый небольшой натяг и образовано центральное коническое отверстие 28.

Затем на корпус 19 кассеты 10 навинчивается крышка 29, которая от отворачивания фиксируется стопорными винтами 30.

Собранные таким образом кассеты 10 подаются на сборку буферного устройства.

Сборка буферных устройств с кассетами с упругогистерезисными элементами из материала MP и самих кассет проста и во многом аналогична описанной и здесь не описывается.

Предлагаемое буферное устройство (буфер) работает следующим образом. При ударе по буферу 3 при столкновении кранов болванка 12 начинает сжиматься и буфер 3 смещается в осевом направлении. При этом, во-первых, из-за неплохих упругофрикционных характеристик болванки из MP, ее максимальный коэффициент рассеивания равен ψ_mах=2,2-2,4 (см. работу Эскина И.Д. Исследование обобщенных упругофрикционных характеристик демпферов и амортизаторов авиационных двигателей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Куйбышев, 1973 г.) по сравнению с резиной, у которой ψ_mах=0,8, «гасится» сила звука удара, во - вторых, кинетическая энергия удара тратится на запас потенциальной энергии, получаемый при упругом сжатии возвратных пружин 4 и 5 и упругой составляющей деформации сжатия болванки 12 и многослойных, многопролетных, кольцевых, гофрированных пакетов 20, сжимаемых возрастающей равномерной радиальной нагрузкой при вдвигании буфера 3, его конической части 16 в толкатели 27 (секторы 26 толкателей 27 при этом смещаются в радиальном направлении и сжимают пакеты 20), и на энергию, рассеиваемую при взаимных проскальзываниях с сухим трением витков спиралей болванки 12, взаимных проскальзываниях с сухим трением лент 21 и вершин гофров крайних лент 21 по кольцам 22, корпусу 19 и толкателю 27, а также при смещении в осевом направлении с сухим трением конической части 16 буфера 3 относительно толкателей 27, прижимающихся по мере смещения буфера 3 со все возрастающей силой к буферу.

Параметры буферного устройства желательно рассчитать таким образом, чтобы при смещении буфера 3 на ход тратилась вся кинетическая энергия максимального удара. Сила удара в крышку 6 буртика 17 при отдаче буфера определяется накопленной в первой фазе удара, когда росла амплитуда силы удара, потенциальной энергией и энергией, рассеиваемой буферным устройством в процессе отдачи.

У буферных устройств с упругогистерезисными элементами кассет, изготовленными из материала MP, кинетическая энергия удара рассеивается за счет работы сил сухого трения при смещении буфера относительно толкателей и взаимном проскальзывании витков спиралей деталей из проволочного материала MP при их деформировании при ударе.

Преимущества предлагаемого буферного устройства будем сравнивать с известной конструкцией пружинно-фрикционного буфера, обозначим его (1) (см. книгу Мостовые краны общего назначения/ А. П. Шабанов, А. Г. Лысяков. Москва. Машиностроение. 1980 г., стр.202) потому, что сравнивать с пружинным буфером бессмысленно, так как пружинный буфер ставится на краны со скоростью, не большей 70 м/мин, и с относительно небольшими массами (небольшими пролетами кранов).

Предлагаемый пружинно-фрикционный буфер предлагается ставить, как и известный буфер этого класса (1) и как известный гидравлический буфер (см. ту же книгу, стр.203), обозначим его (2), на краны со скоростью до 160 м/мин, а также на краны с большими массами (с большими пролетами).

Предлагаемый буфер мостовых кранов рассеивает в разы большую энергию, чем буферы (1) и (2) при том же смещении буфера. И эта энергия может быть увеличена во столько раз по сравнению с буфером с кассетами 10 с одним многослойным гофрированным пакетом 20 во сколько возрастает число последовательно соединенных пакетов 20 в каждой кассете 10. При этом даже при большом числе последовательно соединенных пакетов диаметральные размеры буферного устройства остаются вполне конструктивно приемлемыми, а длина буферного устройства вообще не возрастает. Достигнуть такой же величины рассеянной энергии у известных конструкций буферов (1) и (2) в конструктивно приемлемых габаритах вообще невозможно.

Предлагаемый буфер обладает более оптимальной упругофрикционной характеристикой (УФХ) на ударное воздействие по сравнению с резко нелинейной характеристикой буфера (2).

УФХ предлагаемого буфера могут изменяться в широких пределах без изменения технологического оборудования путем замены части гофрированных лент 20 таким же количеством гладких лент с той же толщиной.

Предлагаемый буфер конструктивно и технологически проще буфера (1), да и буфера (2). Его основные упругофрикционные элементы - многослойные гофрированные пакеты 20 изготавливаются штамповкой - наиболее прогрессивным дешевым и производительным методом.

Детали кассет 10 и сборка кассет могут производиться централизованно на другом предприятии или специализированном участке, что может значительно удешевить производство кассет и, следовательно, буферного устройства.

При недопустимом износе лент 21 пакетов 20 или их поломке кассета 10 может быть легко заменена на новую, взятую со склада, и буферное устройство станет снова работоспособным, а негодная кассета может быть отправлена в ремонт.

Предлагаемое буферное устройство полностью расчетно, т.е. путем расчета можно определить оптимальные УФХ устройств для мостовых кранов, работающих в цехе на встречных курсах.

Методология расчета предлагаемой конструкции буферов разработана нами и является нашим «ноу хау» и здесь не описывается.

Технология изготовления упругогистерезисных элементов из материала MP достаточно проста и в настоящее время хорошо освоена и может быть полностью автоматизирована. Разработана методика расчета изделий из материала MP, работающих на сжатие при ударе (см. книгу Динамика виброзащитных систем с конструкционным демпфированием и разработка виброизоляторов из проволочного материала МР/ Г.В.Лазуткин. Самарский государственный университет путей сообщения, Самара, 2010 г.).

В заключение укажем, что предлагаемые конструкции буферного устройства могут быть применены в качестве буферов вагонов, тепловозов и электровозов.

Группа изобретений относится к машиностроению. Буфер содержит цилиндр и расположенные в нем одну или две пружины сжатия. Хвостовик выполнен коническим и входит в ответные конические отверстия, образованные толкателями демпфирующих кассет. Демпфирующие кассеты установлены в корпусе буферного устройства вплотную друг к другу. Каждая демпфирующая кассета состоит из корпуса, крышки, навернутой по резьбе на корпус и зафиксированной от отворачивания радиально расположенными стопорными винтами. В буфере по первому варианту внутри корпуса каждой кассеты вставлены многослойные многопролетные гофрированные кольцевые пакеты, набранные из стальных каленых шлифованных гофрированных лент «гофр в гофр». Между пакетами расположены разрезанные на сектора кольца, на которые многослойные пакеты опираются «вершина гофра к вершине гофра». Толкатели также выполнены в виде секторов. Стыки между секторами колец, секторами толкателя равномерно распределены по окружности и расположены под вершинами впадин гофров пакетов. В буфере по второму варианту внутри корпуса каждой кассеты расположен упругогистерезисный элемент, изготовленный из проволочного нетканого материала МР («металлорезины»), выполненный либо в виде толстостенного цилиндра, либо отдельных секторов. На упругогистерезисный элемент надето кольцо-толкатель, составленное из отдельных секторов. В случае выполнения упругогистерезисного элемента в виде отдельных секторов на каждый его сектор надет свой сектор толкателя. Между крышкой буферного устройства, жестко соединенной с корпусом, и кассетами вставлена дистанционная прокладка. Цилиндрическая часть буфера выходит наружу через направляющее отверстие в крышке. В концевой части буфера сделана расточка, в которой с помощью гайки неподвижно закреплена коническая болванка, изготовленная из проволочного материала МР или плотной резины, или плотного полимера. Достигается повышение демпфирующих свойств, снижение отдачи и упрощение конструкции буфера. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Буфер для мостового крана, содержащий цилиндр, расположенные в нем одну или две пружины сжатия, на которые опирается буфер, и между хвостовиком буфера и дном цилиндра имеется расстояние, большее хода буфера, а наибольшая деформация пружин равна ходу, отличающийся тем, что хвостовик буфера выполнен коническим, который без зазоров или с небольшим натягом входит в ответные конические отверстия, образованные толкателями демпфирующих кассет, их может быть одна, две и более, установленных в корпусе буферного устройства вплотную друг к другу, и каждая демпфирующая кассета состоит из корпуса, крышки, навернутой по резьбе на корпус и зафиксированной от отворачивания радиально расположенными стопорными винтами, внутри корпуса с небольшим натягом по вершинам гофров, но достаточным для сохранения положения деталей кассет при случайных воздействиях на буфер, вставлено: один, два и более многослойных многопролетных гофрированных кольцевых пакета, набранных из стальных каленых шлифованных гофрированных лент «гофр в гофр», между пакетами, если их два и более, расположены разрезанные на сектора кольца, на которые многослойные пакеты опираются «вершина гофра к вершине гофра», и стыки между концами каждой гофрированной ленты у каждого пакета равномерно распределены в окружном направлении по вершинам гофров таким образом, что у соседних контактирующих лент стыки развернуты на 180°, между торцами лент в стыке имеется гарантированный зазор, минимальный по величине, но такой, чтобы при полном выпрямлении гофров пакета не происходил нахлест концов гофрированной ленты друг на друга, а начальный выгиб гофров f₀ выбран таким, чтобы при полном выпрямлении пакетов не происходила пластическая деформация лент, боковые зазоры между ответными торцами секторов колец выполнены минимально возможными, но такими, чтобы при обратном ходе буфера не происходило расклинивание секторов этих колец, и толкатели, опирающиеся на гофры крайнего внутреннего пакета, не отрывались при этом от буфера, эти последовательно соединенные пакеты образуют упругогистерезисный элемент каждой кассеты, а толкатели также выполнены в виде секторов, размеры которых подобраны таким образом, что в свободном состоянии кассеты под действием радиальных сил, действующих со стороны пакетов, они образуют сплошное кольцо с коническим центральным отверстием с углом конуса, равным углу конуса хвостовика буфера, и при этом в каждом пакете еще остается небольшой натяг по вершинам гофров, равный приблизительно (0,05-0,1)f₀, причем стыки между секторами колец, секторами толкателя равномерно распределены по окружности и расположены под вершинами впадин гофров пакетов, а длина конического хвостовика буфера выполнена такой, что в состоянии, ненагруженном ударной нагрузкой, от торца кассеты, встречаемой первой по направлению удара, еще имелся конический участок с длиной, достаточной для полного выпрямления гофров пакета, или с длиной, выпрямляющей гофры так, что остаточный выгиб гофров каждого пакета составлял не более 0,02-0,05 мм, и под торцом, которым последняя кассета опирается на корпус, имелся бы выступающий небольшой конический участок буфера, между крышкой буферного устройства, жестко соединенной с корпусом, и кассетами вставлена дистанционная прокладка, толщина которой подобрана таким образом, чтобы обеспечивалась надежная фиксация кассет в буферном устройстве, цилиндрическая часть буфера выходит наружу через направляющее отверстие в крышке так, что расстояние от торца гайки, завернутой в буфер, до крышки больше, чем максимальный ход буфера, и в концевой части буфера сделана расточка, в которой с помощью гайки неподвижно закреплена коническая болванка, изготовленная из проволочного материала МР («металлорезины») или плотной резины, или плотного полимера.

2. Буфер для мостового крана по п.1, отличающийся тем, что между пакетами и кольцами первых нескольких пакетов, у которых суммарная величина зазоров в стыках при полном выпрямлении гофров пакетов превышает примерно одну треть или четверть шага гофров, счет номеров пакетов ведется от оси буфера, а также между пакетом и толкателем установлены одна, две и более гладкие, стальные, шлифованные ленты, стыки которых равномерно распределены по окружности, и у соседних гладких лент стыки развернуты на 180°, причем стык гладкой ленты, контактирующей с гофрированной, относительно стыка последней также развернут на 180°.

3. Буфер для мостового крана, содержащий цилиндр, расположенные в нем одну или две пружины сжатия, на которые опирается буфер, и между хвостовиком буфера и дном цилиндра имеется расстояние, большее хода буфера, а наибольшая деформация пружин равна ходу, отличается тем, что хвостовик буфера выполнен коническим, который без зазоров или с небольшим натягом входит в ответные конические отверстия, образованные толкателями демпфирующих кассет, их может быть одна, две и более, установленных в корпусе буферного устройства вплотную друг к другу, и каждая демпфирующая кассета состоит из корпуса, крышки, навернутой по резьбе на корпус и зафиксированной от отворачивания радиально расположенными стопорными винтами, внутри корпуса каждой кассеты с небольшим радиальным натягом расположен упругогистерезисный элемент, изготовленный из проволочного нетканого материала МР («металлорезины») путем прессования заготовки в радиальных направлениях, выполненный либо в виде толстостенного цилиндра, либо отдельных секторов, равнорасположенных по окружности с зазорами по торцам секторов, невыбираемыми как в свободном состоянии кассет, так и при максимальном смещении буфера в направлении удара, на упругогистерезисный элемент с небольшим радиальным натягом надето кольцо-толкатель, составленное из отдельных секторов, в радиальном сечении имеющих П-образную форму, причем в случае выполнения упругогистерезисного элемента в виде отдельных секторов на каждый его сектор надет свой сектор толкателя, и размер угла сектора толкателя выбран таким, что в свободном состоянии кассет торцы секторов толкателя контактируют друг с другом, и при этом в каждом секторе упругогистерезисного элемента создан радиальный натяг, и в крышке буфера смонтирована противоударная подушка, выполненная из материала МР прессованием заготовки в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности противоударной подушки, и под торцом, которым последняя кассета опирается на корпус, имелся бы выступающий небольшой конический участок буфера, между крышкой буферного устройства, жестко соединенной с корпусом, и кассетами вставлена дистанционная прокладка, толщина которой подобрана таким образом, чтобы обеспечивалась надежная фиксация кассет в буферном устройстве, цилиндрическая часть буфера выходит наружу через направляющее отверстие в крышке так, что расстояние от торца гайки, завернутой в буфер, до крышки больше, чем максимальный ход буфера, и в концевой части буфера сделана расточка, в которой с помощью гайки неподвижно закреплена коническая болванка, изготовленная из проволочного материала МР, или плотной резины, или плотного полимера.

4. Буфер для мостового крана по п.3, отличающийся тем, что буфер выполнен из двух жестко соединенных по резьбе частей - головной части с закрепленной в ней болванкой из материала МР и сменной конической части.