АППАРАТ ПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭЛАСТОМЕРНЫЙ Российский патент 2016 года по МПК B61G9/08 B61G11/12 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к автосцепным устройствам, обеспечивающим соединение вагонов и головных вагонов (локомотивов) железнодорожных транспортных средств, и предназначено для обеспечения эффективной защиты конструкции вагона и перевозимого в нем груза от действия продольных нагрузок, возникающих при маневровых работах на сортировочных горках и в переходных режимах ведения поезда.

Из уровня техники известен фрикционный поглощающий аппарат автосцепки (см. патент РФ №2198809, МПК B61G 11/12, опубл. 20.02.2003), содержащий корпус, в котором размещены нажимной клин, фрикционные клинья, подвижные и неподвижные пластины и промежуточная плита, которая опирается на цилиндр с герметизирующей крышкой, скользящий по выполненной в корпусе центрирующей цилиндрической поверхности, внутри цилиндра расположен шток, опирающийся на дно корпуса; рабочие камеры цилиндра заполнены объемно-сжимаемой амортизирующей композицией и гидравлически связаны между собой за счет кольцевого зазора между цилиндром и штоком, а также отверстиями в штоке.

Недостатком известного поглощающего аппарата является неустойчивость силовой характеристики аппарата, к которой приводит скачкообразное изменение силы при ударном сжатии вследствие возникающих фрикционных автоколебаний. Это способствует снижению стабильности и надежности работы аппарата и приводит к значительному увеличению числа нагружений вагона.

Известен также фрикционно-полимерный поглощающий аппарат автосцепки (см. патент РФ №2397896, МПК B61G 11/00, опубл. 20.04.2010), содержащий корпус, внутри которого размещены подвижные и неподвижные фрикционные пластины и распорный блок, поджатый полимерными упругими элементами, при этом распорный блок заполнен объемно сжимаемым эластомером, а подвижные и неподвижные фрикционные пластины выполнены с уклонами.

Недостатком известного фрикционно-полимерного поглощающего аппарата является невозможность обеспечения сохранности распорного блока, так как продольное усилие от автосцепки через упорную плиту напрямую передается на распорный блок. Также к недостаткам можно отнести и то, что пространство между фрикционными пластинами, в котором размещается распорный блок, ограничено и разместить распорный блок необходимых размеров, обеспечивающих условия прочности, крайне затруднительно. Имеет место пониженная надежность конструкции за счет возможности заклинивания при восстановлении при его работе в поезде.

Наиболее близким по технической сущности является поглощающий аппарат (патент РФ №2078706, МПК B61G 11/12, опубл. 10.05.1997), который содержит корпус, внутри которого размещены шток, выполненный заодно с поршнем, разделяющим внутреннюю полость корпуса на две изолированные полости - сжатия и дросселирования, причем одна из полостей цилиндра выполнена цилиндрической, а другая сферической, а поршень установлен с возможностью обеспечения перетекания рабочей жидкости.

Известный аппарат достаточно трудоемок в изготовлении из-за наличия сферической внутренней поверхности в глухой трубе. Вместе с этим разделение аппарата на две камеры ставит срок его безремонтной эксплуатации в зависимость от состояния уплотнений, разделяющих камеры, а срок службы уплотнений ограничен. Состояние данных уплотнений невозможно проверить без разборки аппарата. Следовательно, при нарушении герметичности внутренних уплотнений эффективность работы аппарата снижается и ударная нагрузка передается на раму вагона, что может привести к ее повреждению.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание поглощающего аппарата эластомерного упрощенной конструкции, обеспечивающей упрощение его обслуживания.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в упрощении конструкции поглощающего аппарата и уменьшении износа уплотнений за счет уменьшения перекоса штока и обеспечения постоянного кольцевого зазора между поршнем и корпусом.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается тем, что в поглощающем аппарате эластомерном, содержащем корпус, донышко, через которое проходит пустотелый шток, выполненный заодно с поршнем, разделяющим внутреннюю полость корпуса на две изолированные полости с возможностью перетекания вязкоупругого рабочего тела из одной полости в другую, в корпусе установлена подвижная опора, поддерживающая шток, при этом поршень снабжен системой отверстий, выполненной с возможностью взаимодействия с обратным клапаном.

Кроме того, подвижная опора выполнена в виде шайбы с выполненными в ее теле отверстиями для перетекания вязкоупругого рабочего тела.

Установка в корпусе подвижной опоры, поддерживающей шток, снабженный системой отверстий, выполненной с возможностью взаимодействия с обратным клапаном, позволяет уменьшить износ уплотнений донышка за счет уменьшения перекоса штока и обеспечения постоянного кольцевого зазора между поршнем и корпусом.

Перечисленные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения указанного технического результата.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста в области автосцепных устройств грузовых вагонов, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления поглощающего аппарата эластомерного можно сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.

Предпочтительный вариант выполнения поглощающего аппарата проиллюстрирован на чертеже, где показан общий вид предложенного поглощающего аппарата эластомерного в разрезе.

Таким образом, на чертеже соответствующие конструктивные элементы поглощающего аппарата эластомерного обозначены следующими позициями:

1 - корпус;

2 - опорная плита;

3 - донышко;

4 - шток;

5 - поршень;

6 - обратный клапан;

7 - подвижная опора;

8 - уплотнения;

9 - уплотнение;

10 - обратный клапан;

11 - гайка.

Поглощающий аппарат эластомерный содержит корпус 1 с напрессованной опорной плитой 2 и донышко 3. Внутри корпуса 1 размещены: пустотелый шток 4, выполненный заодно с поршнем 5, разделяющим внутреннюю полость корпуса 1 на две изолированные полости: предпоршневую полость А и запоршневую полость Б, обратный клапан 6, подвижная опора 7 и гайка 11.

Перед началом работы поглощающий аппарат эластомерный через зарядный обратный клапан 10 заполняют вязкоупругим рабочим телом, например амортизирующей демпфирующей композицией АДК или АСК, разработанных специально для использования в поглощающих аппаратах автосцепного устройства грузовых вагонов, до достижения требуемого давления. При этом поршень 5 сдвигается к донышку 3, сокращая объем полости Б и выдавливая рабочее тело из последней через отверстия в поршне 5 и обратный клапан 6. Подвижная опора 7 обеспечивает движение штока 4 строго вдоль продольной оси поглощающего аппарата эластомерного, что повышает стабильность его силовых характеристик, снижает износ уплотнений донышка 3 и обеспечивает постоянство кольцевого зазора. При быстром обжатии поглощающего аппарата эластомерного, например при соударении вагонов, между полостями А и Б возникает перепад давления, величина которого определяется размерами кольцевого зазора между внутренней поверхностью корпуса 1 и поршнем 5 и скоростью перемещения поршня. Одновременно под воздействием перепада давления происходит перетекание рабочего тела из предпоршневой полости А в запоршневую полость Б через калиброванный кольцевой зазор между поршнем 5 и внутренней поверхностью корпуса 1. Таким образом, при ударном сжатии поглощающего аппарата эластомерного сила гидросопротивления налагается на силу сопротивления рабочего тела объемному сжатию, что обеспечивает высокий коэффициент полноты силовой характеристики и значительную энергоемкость. После прекращения действия внешней силы потенциальная энергия, накопленная в объемно-деформированном эластомере в камере А, возвращает поглощающий аппарат эластомерный в исходное состояние.

По установочным размерам предлагаемый поглощающий аппарат эластомерный полностью взаимозаменяем с поглощающими аппаратами пружинно-фрикционного типа и устанавливается в тяговый хомут автосцепного устройства по технологии установки этих аппаратов.

Образец предлагаемого поглощающего аппарата эластомерного был разработан на основе детальных экспериментальных исследований параметров конструкции аппарата и процесса его работы и предназначен для установки на бензиновые и нефтебензиновые цистерны, а также грузовые вагоны, перевозящие опасные грузы.

Конструкция поглощающего аппарата эластомерного проста в изготовлении, не требует разработки нового оборудования и переоснащения существующих производств, а используемые средства широко применяются в железнодорожном транспорте, что подтверждает возможность практической реализации и достижения технического результата.

Поглощающий аппарат эластомерный содержит корпус (1), донышко (3), двусторонний шток (4), выполненный заодно с поршнем (5), разделяющим внутреннюю полость корпуса на две сообщающиеся между собой полости с возможностью перетекания вязкоупругого рабочего тела из одной полости в другую, причем одна сторона штока расположена в донышке. В корпусе установлена подвижная опора, поддерживающая шток и закрепленная на другой стороне последнего. Поршень снабжен системой отверстий, выполненной с возможностью взаимодействия с обратным клапаном и обеспечения перетекания вязкоупругого рабочего тела из одной полости в другую. Аппарат позволяет уменьшить износ уплотнений за счет уменьшения перекоса штока и обеспечения постоянного кольцевого зазора между поршнем и корпусом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Поглощающий аппарат эластомерный, содержащий корпус, донышко, двусторонний шток, выполненный заодно с поршнем, разделяющим внутреннюю полость корпуса на две сообщающиеся между собой полости с возможностью перетекания вязкоупругого рабочего тела из одной полости в другую, причем одна сторона штока расположена в донышке, отличающийся тем, что в корпусе установлена подвижная опора, поддерживающая шток и закрепленная на другой стороне последнего, при этом поршень снабжен системой отверстий, выполненной с возможностью взаимодействия с обратным клапаном и обеспечения перетекания вязкоупругого рабочего тела из одной полости в другую.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что подвижная опора выполнена в виде шайбы с выполненными в ее теле отверстиями для перетекания вязкоупругого рабочего тела.