ПОГЛОЩАЮЩИЙ ФРИКЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2017 года по МПК B61G11/14 F16F7/08 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается фрикционных поглощающих аппаратов в автосцепном устройстве.

Известен поглощающий фрикционный аппарат [1. Авт. свид. СССР, № 906762, МПК B61F 16F 7/00, приоритет 06.06.1980, опубликовано 23.02.1982], содержащий призматический корпус, в котором размещены нажимной клин, фрикционные клинья, расположенные в контакте с поджатой пружинами опорой, пружинный комплект, подвижные фрикционные пластины и направляющие фрикционные пластины.

Недостатком этого аппарата является сложность его сборки и нестабильность работы из-за применения пружинного комплекта, который ограничивает к тому же рабочий ход изделия, что обуславливает его энергоемкость.

Более прост по конструкции, стабилен и энергоемок в работе, принятый за прототип полезной модели, поглощающий фрикционный аппарат [2. Патент RU 2128301 С1, МПК F16F 7/08, B61G 9/02, приоритет 02.06.1998, опубликован 27.03.1999].

Поглощающий фрикционный аппарат-прототип содержит корпус с горловиной, внутренними опорными площадки, боковыми стенками и днищем, на котором расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство, выполненное в виде пакета упруго-эластичных элементов. Сверху такого пакета расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного конуса, распорных клиньев, опорной плиты, подвижных пластин и направляющих пластин. При этом фрикционным узлом образованы пары трения: «распорный клин - направляющая пластина»; «направляющая пластина - подвижная пластина» и «подвижная пластина - корпус».

В таком поглощающем фрикционном аппарате энергоемкость повышена оптимально подобранными углами между его нажимным конусом и фрикционными клиньями, специальным материалом этих поверхностей, определенными характеристиками возвратно-подпорного устройства, а также увеличенным количеством фрикционных поверхностей, когда фрикционные клинья трутся не по корпусу, как в аналоге [1], а через дополнительные элементы фрикционного узла - направляющие и подвижные пластины, установленные между корпусом и распорными клиньями,

Однако на практике известно, что многие конструкции, выполненные согласно прототипу [2], особенно не приработанные, не удовлетворяют требованиям действующих стандартов по таким параметрам, как усилие их начальной затяжки, усилие закрытия изделия в конце его хода сжатия, из чего вытекает недостаточная энергоемкость фрикционного поглощающего аппарата.

Для решения таких проблем применяют следующие приемы: Увеличивают угол между нажимным конусом и распорными клиньями. Это позволяет повысить усилие взаимного прижатия подвижных и направляющих пластин, и, соответственно, повысить величину сил трения. Увеличение сил трения влечет повышение энергоемкости аппарата с одной стороны, но при этом с другой стороны увеличивается и распорное усилие на стенки корпуса, что требует применения дорогих сталей. Это может послужить и причиной разрушения корпуса или заклинивания аппарата. То есть такой прием, устраняя один недостаток аппарата, влечет за собой появление других его недостатков.

Увеличивают жесткость возвратно-подпорного устройства. Это позволяет повысить усилие начальной затяжки аппарата, его готовность к восприятию удара в самый начальный момент воздействия. Более жесткий пакет упруго-эластичных элементов возвратно-подпорного устройства способен принять на себя и большую долю энергии удара, и, соответственно, поглотить ее, повышая энергоемкость всего аппарата. Однако такой прием возможен только в небольшом интервале начальной затяжки аппарата, так как при его сжатии, ближе к концу хода, усилие его закрытия может значительно превысить предельное стандартное значение.

Поэтому задачей изобретения является повышение эффективности работы поглощающего фрикционного аппарата за счет достижения технического результата - обеспечения изначально повышенного фрикционного сопротивления такого аппарата в результате увеличения распорной силы на распорных клиньях фрикционного узла и уменьшение ее воздействия на распорные пластины в конце хода с целью достижения максимально возможной энергоемкости поглощающего фрикционного аппарата, соответствующей требованиям нормативной документации по усилию его закрытия.

Поставленная задача решается тем, что, поглощающий фрикционный аппарат, содержащий корпус с горловиной, внутренними опорными площадки, боковыми стенками и днищем, на котором расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство, сверху которого расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного конуса, распорных клиньев, опорной плиты, подвижных пластин и направляющих пластин, при этом фрикционным узлом образованы пары трения: «распорный клин - направляющая пластина», «направляющая пластина - подвижная пластина» и «подвижная пластина - корпус», имеет отличительные признаки: корпус и фрикционный узел выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин - корпус», действующей в завершающий период приложения к нажимному конусу нагрузки.

Выполнение корпуса и фрикционного узла с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин - корпус», обеспечит рассредоточение распорного усилия от распорных клиньев в конце хода, перераспределив его с подвижных пластин на стенки корпуса напрямую. В результате этого, происходит снижение сил трения между подвижными и направляющими пластинами. Поэтому нарастание усилия к концу хода сжатия аппарата будет замедляться.

Поэтому появится возможность применения углов между нажимным конусом и распорными клиньями с большими значениями для создания высокого усилия расклинивания поглощающего фрикционного аппарата с обеспечением заданной его жесткости в начале хода, что направлено на увеличение энергоемкости и эффективности работы патентуемого изделия.

Дополнительные отличительные признаки изобретения:

- корпус и фрикционный узел выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин - корпус», действующей в завершающий период приложения к нажимному конусу нагрузки с прекращением действия пары трения «распорный клин - направляющая пластина» в этот период;

- корпус и фрикционный узел выполнен с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин - корпус», действующей в завершающий период приложения к нажимному конусу нагрузки совместно с действием пары трения «распорный клин - направляющая пластина» в этот период;

- возможность создания дополнительной пары трения «распорный клин-корпус» обеспечена за счет расположения внутренних выступов в горловине корпуса, в направлении движения распорных клиньев;

- внутренние выступы выполнены в виде вкладышей, вставленных в промежуток между внутренними опорными площадками корпуса;

- на поверхности направляющих пластин, контактирующей с поверхностью распорных клиньев, возле внутренних опорных площадок корпуса, выполнена выборка;

- на внутренних опорных площадках корпуса выполнены скосы, на которые установлены направляющие пластины с собственными скосами;

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1-3 показаны фронтальные разрезы поглощающего фрикционного аппарата в его исходном положении в различных вариантах исполнения некоторых элементов его фрикционного узла, на фиг. 5-6 - то же что и на фиг. 1-3, но в конечном положении фрикционного поглощающего аппарата при приложении к нему нагрузки; на фиг. 7-9 выделены сопряжения элементов фрикционного узла аппарата между собой и с элементами корпуса в компоновочной аксонометрической схеме поглощающего фрикционного аппарата, соответственно в его исходном, промежуточном и конечном положении; на фиг. 10 показан общий вид в аксонометрии внутренних выступов корпуса, выполненных в виде вкладышей.

Фрикционный поглощающий аппарат содержит (фиг. 1-3) корпус (1) с горловиной (2), внутренними опорными площадки (3), боковыми стенками (4) и днищем (5), на котором расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство (6), сверху которого расположен фрикционный узел (7), состоящий из нажимного конуса (8), распорных клиньев (9), опорной плиты (10), подвижных пластин (11) и направляющих пластин (12). В фрикционном узле 7 направляющие пластины (12) зафиксированы подвижными пластинами (11) и распорными клиньями (9).

Фрикционным узлом (7) образованы пары трения: «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)»; «направляющая пластина (12) - подвижная пластина (11)» и «подвижная пластина (11) - корпус (1)».

Корпус (1), а также и фрикционный узел (7) выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)», действующей совместно с парой трения «распорный клин (9) - направляющая пластина (11)» в завершающий период (фиг. 4, 5) приложения к нажимному конусу (8) нагрузки.

Возможность создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)» обеспечена за счет расположения внутренних выступов (13) в горловине (2) корпуса (1), в направлении движения распорных клиньев (9).

Внутренние выступы (13) могут быть выполнены или за одно целое (не показано) с боковыми стенками (4) корпуса (1) или могут быть выполнены в виде вкладышей (фиг. 1-9), вставленных в промежуток между внутренними опорными площадками (3) корпуса (1).

На поверхности направляющих пластин (12), контактирующей с поверхностью распорных клиньев (9), возле внутренних опорных площадок (3) корпуса (1), выполнена выборка (14).

Угол наклона (α1) поверхностей контакта пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)» равен углу наклона (α2) поверхностей пары трения «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)» (фиг. 1).

На внутренних опорных площадках (3) корпуса (1) выполнены скосы (15), на которые установлены направляющие пластины (12) с собственными скосами (16).

Между нажимным конусом (8) и опорной плитой (10) расположена пружина (17) с возможностью ее воздействия на нажимной конус (8) при выводе его в исходное положение (фиг. 2).

Ближе к днищу (5) корпуса (1) подвижные пластины (11) выполнены с хвостовиками (18).

На направляющих пластинах (12) выполнены зацепы (19).

Корпус (1) выполнен призматической формы (фиг. 1-9). Возвратно подпорное устройство (6) (фиг. 2, 3, 5, 6) может быть выполнено или в виде пружин сжатия (не показаны) или в виде расположенного на днище (5) (фиг. 1) предварительно поджатого пакета установленных друг на друге через диски (20) упруго-эластичных элементов (21) (фиг. 1, 4). Сквозь этот пакет пропущен закрепленный в выступе (22) днища (5) корпуса (1) стержень (23).

Стержень (23) (фиг. 1) пропущен сквозь пакет упруго-эластичных элементов (21), а также через опорную плиту (10), расположенную между распорными клиньями (12) и этим пакетом, и пропущен еще через нажимной конус (8), где на резьбовой конец стержня (23) накручена гайка (24), которой через упор головки (25) стержня (23) в выступ (22) днища (5) предварительно сжат пакет упруго-эластичных элементов (21), а также осуществлено с образованием соответствующих пар трения, сцепление направляющих пластин (12) с распорными клиньями (9) и подвижными пластинами (11), и осуществлено сцепление распорных клиньев (9) с нажимным конусом (8), а подвижных пластин (11) - со стенками (4) горловины (2) корпуса (1).

Внутренние выступы (13) расположены в каждом углу (фиг. 7) горловины (2) корпуса (1) возле его боковых стенок (4) с углом наклона (α1) своих рабочих поверхностей (26) (фиг. 10), равным находящемуся в одной с ним плоскости углу наклона (α2) направляющих пластин (12) со стороны распорных клиньев (9). Т.е. получается, что угол наклона (α1) относится к поверхностям контакта пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)» и он равен углу наклона (α2), относящемуся к поверхностям пары трения «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)».

Внутренние опорные площадки (3) корпуса (1) могут быть (фиг. 1) соединены между собой общей опорой (27) для направляющих пластин (12) и вкладышей внутренних выступов (13).

Принцип действия устройства по изобретению основан на том, что при приложении (фиг. 4-6) к нажимному конусу (8) результирующей силы F от ударной нагрузки или/и от сжимающего усилия, через фрикционный узел (7) происходит сжатие возвратно подпорного устройства (6).

Направляющие пластины 12 и подвижные пластины 11 под действием распорных сил N от распорных клиньев 9, прижимаются друг к другу. При этом подвижные пластины 11 упираются в боковые стенки 4 горловины 2 корпуса 1. В результате продольного перемещения распорных клиньев 9 и подвижных пластин 11 по их сопрягаемым поверхностям происходит интенсивное поглощение фрикционным узлом 7 энергии удара или сжимающего усилия.

После перемещения нажимного конуса 8 (фиг. 4) на некоторую величину распорные клинья 9 заходят на рабочие поверхности 26 внутренних выступов (13), частично оставаясь и на поверхностях направляющих пластин 12. Поэтому происходит распределение действия распорных сил N исходя из площади взаимодействия распорных клиньев 9 с направляющими пластинами 12 и внутренними выступами (13).

В результате уменьшения величины распорных сил N, действующих на направляющие пластины 12 в конце хода уменьшается и фрикционное сопротивление самого аппарата, что позволяет при использовании более острых углов его расклинивания, получать большее фрикционное сопротивление (энергоемкость) аппарата, а в конце хода обеспечить заданную его жесткость (силу закрытия).

При снятии результирующей силы F от ударной нагрузки или/и от сжимающего усилия, происходит обратный ход возвратно подпорного устройства (6) за счет разжатия его пружины (не показана) или упруго-эластичных элементов 21, и, в результате действия на опорную плиту 10, выталкиваются распорные клинья 9 и подвижные пластины 11, а все элементы аппарата занимают первоначальное положение (фиг. 1, 2).

Таким образом, в результате хода поглощающего фрикционного аппарата, происходит изменение его фрикционного сопротивления и такое изменение обусловлено не только характеристиками возвратно подпорного устройства (6) и фрикционного узла 7, но и распределением площади взаимодействия распорных клиньев 9 с направляющими пластинами 12 и внутренними выступами (13).

Вариантом исполнения конструкции (фиг. 3) может быть применение подвижной пластины 11, имеющей на поверхности, обращенной к направляющей пластине 12, уклон 28. В этом случае, при сжатии аппарата (фиг. 6), подвижная пластина 11, опускаясь в полость корпуса 1, будет образовывать зазор между стенкой корпуса 1 и направляющей пластиной 12. Этот зазор со стороны распорного клина 9, будет выбираться направляющей пластиной 12 под действием распорной силы N, то есть направляющая пластина 12 будет смещаться к стенке корпуса 1.

При прохождении определенного заданного участка хода, распорный клин 9 своей фрикционной поверхностью перекрывает внутренние выступы 13. К моменту наступления этой фазы рабочего хода, направляющая пластина 12 отходит в направлении стенки корпуса 1 настолько, что распорный клин 9 может опираться только на внутренние выступы 13. Распорная сила N со стороны распорного клина 9 прекращает действовать на направляющую пластину 12, и в итоге часть фрикционного узла 7 (пары трения распорный клин 9 - направляющая пластина 12; направляющая пластина 12 - подвижная пластина 11; подвижная пластина 11 - стенка корпуса 1) отключается.

При таком варианте не требуется выполнение выборки 14 на направляющей пластине 12.

Таким образом, возможны два варианта работы фрикционного узла. В первом случае распорный клин 9 к концу хода плавно скользит все с меньшим контактом по направляющей пластине 12, постепенно передавая распорную силу N на внутренние выступы 13, за счет выборки 14 на этой пластине. То есть в конце хода аппарата создается дополнительная пара трения «распорный клин 9 - корпус 1», действующая совместно с парой трения «распорный клин 9 - направляющая пластина 12».

Во втором случае, распорный клин 9 наскакивает на внутренние выступы 13, после чего или в этот же момент направляющая пластина 12 отходит к стенке корпуса 1 за счет уменьшения толщины подвижной пластины 11, связанной с наличием на ней уклона 28. То есть в конце хода аппарата создается дополнительная пара трения «распорный клин 9 - корпус 1», действующая вместо пары трения «распорный клин 9 - направляющая пластина 12».

За счет применения внутренних выступов (13) и передачу ими части распорной силы на боковые стенки (4) горловины корпуса, без участия подвижных пластин (11), обеспечивается увеличенное фрикционное сопротивление в начале хода с регулировкой силы снятия такого сопротивления в требуемых параметрах в конце хода, что позволяет повысить энергоемкость и эффективность работы поглощающего фрикционного аппарата по изобретению.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР, № 906762, МПК B61F 7/00, приоритет 06.06.1980, опубликовано 23.02.1982.

2. Патент RU 2128301 С1, МПК F16F 7/08, B61G 9/02, приоритет 02.06.1998, опубликован 27.03.1999 /прототип/.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Поглощающий аппарат содержит корпус (1) с горловиной (2), внутренними опорными площадками (3), боковыми стенками (4) и днищем (5). На днище (5) расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство (6), сверху которого расположен фрикционный узел (7). Фрикционный узел (7) состоит из нажимного конуса (8), распорных клиньев (9), опорной плиты (10), подвижных пластин (11) и направляющих пластин (12). Фрикционным узлом (7) образованы пары трения: «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)», «направляющая пластина (12) - подвижная пластина (11)» и «подвижная пластина (11) - корпус (1)». Корпус (1) и фрикционный узел (7) выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)», которая действует в завершающий период приложения к нажимному конусу (8) нагрузки. Достигается повышение эффективности работы. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Поглощающий фрикционный аппарат, содержащий корпус (1) с горловиной (2), внутренними опорными площадки (3), боковыми стенками (4) и днищем (5), на котором расположено предварительно поджатое возвратно-подпорное устройство (6), сверху которого расположен фрикционный узел (7), состоящий из нажимного конуса (8), распорных клиньев (9), опорной плиты (10), подвижных пластин (11) и направляющих пластин (12), при этом фрикционным узлом (7) образованы пары трения: «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)», «направляющая пластина (12) - подвижная пластина (11)» и «подвижная пластина (11) - корпус (1)», отличающийся тем, что корпус (1) и фрикционный узел (7) выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)», действующей в завершающий период приложения к нажимному конусу (8) нагрузки.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что корпус (1) и фрикционный узел (7) выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)», действующей в завершающий период приложения к нажимному конусу (8) нагрузки с прекращением действия пары трения «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)» в этот период.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что корпус (1) и фрикционный узел (7) выполнены с возможностью создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)», действующей в завершающий период приложения к нажимному конусу (8) нагрузки совместно с действием пары трения «распорный клин (9) - направляющая пластина (12)» в этот период.

4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что возможность создания дополнительной пары трения «распорный клин (9) - корпус (1)» обеспечена за счет расположения внутренних выступов (13) в горловине (2) корпуса (1), в направлении движения распорных клиньев (9).

5. Аппарат по п. 4, отличающийся тем, что внутренние выступы (13) выполнены в виде вкладышей, вставленных в промежуток между внутренними опорными площадками (3) корпуса (1).

6. Аппарат по п. 4, отличающийся тем, что на поверхности направляющих пластин (12), контактирующей с поверхностью распорных клиньев (9), возле внутренних опорных площадок (3) корпуса (1), выполнена выборка (14).

7. Аппарат по п. 4, отличающийся тем, что на внутренних опорных площадках (3) корпуса (1) выполнены скосы (15), на которые установлены направляющие пластины (12) с собственными скосами (16).