Поглощающий аппарат Российский патент 2020 года по МПК B61G9/10 B61G9/18 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к фрикционным поглощающим аппаратам автосцепных устройств грузовых вагонов.

Известны фрикционные поглощающие аппараты, в которых функцию возвратно-подпорного устройства выполняют пружины (Никольский Л.Н., Кеглин Б.Г. Амортизаторы удара подвижного состава. М., Машиностроение, 1986 г., стр. 53, рис. 27), а также устройства в виде пакета упругих элементов из полимеров (патенты RU 2145558 С1, В61G 9/06, 20.02.2000; RU 2173273 С2, В61G 9/06, F16F 1/40, F16F 3/00, 10.09.2001; RU 2128301 C1, F16F 7/08, В61G 9/02, 27.07.1999; RU 61669 U1, В61G 9/08, 10.03.2007; RU 2380257 С2, В61G 9/18, 20.05.2009; RU 2283791 С1, В61G 9/10, В61G 9/18, 27.01.2010; US 6478173 В2, B61G 9/18, 12.11.2002). Механические свойства пружинных сталей в сочетании с трибологическими характеристиками металлокерамических материалов с коэффициентом трения скольжения по стали не более 0,35, применяемых в настоящее время в фрикционных поглощающих аппаратах, позволили получить силовые характеристики аппаратов на уровнях, соответствующих по показателям энергоемкости классу Т0. Применение упругих элементов из полимеров позволило повысить силовые характеристики возвратно-подпорного устройства и, тем самым, - поглощающих аппаратов в целом, а с дополнительным введением регулировочных прокладок по патенту RU 2380257 С2, B61G 9/18, 27.01.2010, - стабилизировать значения показателей энергоемкости на уровне, соответствующем классу Т1 при температурах эксплуатации от -20 до +30°С. Однако высокая зависимость упругих свойств полимерных материалов, применяемых для изготовления упругих элементов, от температуры окружающей среды, не позволяет достичь удовлетворительных показателей энергоемкости при низких и высоких температурных условиях эксплуатации грузовых вагонов, что является основным недостатком таких поглощающих аппаратов.

За прототип принят пружинно-фрикционный поглощающий аппарат по патентам Российской Федерации и Украины на полезные модели №112881 и №66188 с приоритетами от 30.06.2011 и 07.06.2011 соответственно, содержащий стальной корпус в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам стальные нажимной клин, два фрикционных клина с опорной плитой, по две фрикционные неподвижные, с накладками из металлокерамики с коэффициентом трения скольжения по стали не менее 0,4, и подвижные пластины, а также возвратно-подпорное устройство по варианту в виде двух параллельных (наружной и внутренней) цилиндрических винтовых пружин сжатия суммарной жесткостью не более 920 кН/м, расположенное совместно с опорной пластиной и фрикционными клиньями между днищем корпуса и нажимным клином и стянутое по продольной оси болтом, заведенным через имеющиеся в днище корпуса, опорной пластине и нажимном клине центральные отверстия.

Недостатком данного технического решения является отсутствие гарантий реализации в аппарате максимально возможных нагрузок и прогибов пружин возвратно-подпорного устройства, воспринимаемых без остаточных деформаций, что в свою очередь не позволяет гарантировать достижение максимально возможных полноты силовой характеристики и значений показателей энергоемкости поглощающего аппарата в целом.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является гарантированное соответствие показателей энергоемкости пружинно-фрикционного поглощающего аппарата уровню, не ниже класса Т1.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом поглощающем аппарате, в отличие от прототипа, начальные номинальные значения длин обеих пружин в свободном состоянии перед установкой в аппарат приняты с припусками к расчетным значениям, обеспечивающими компенсацию неблагоприятных сбегов допусков размеров плоской размерной цепи составных частей аппарата, и предусматривают возможность ограниченной осадки пружин после их первых полных рабочих сжатиях в составе аппарата, при этом жесткость наружной пружины составляет не более 800 кН/м, а нагрузки и прогибы остаточного поджатая наружной и внутренней пружин в аппарате - не менее 10 и 18% соответственно от пробных нагрузок и прогибов, воспринимаемых без остаточных деформаций.

Внутренняя пружина поглощающего аппарата с целью ограничения ее выгибания в радиальном направлении при рабочих сжатиях снабжена с внутренней стороны подвижной направляющей втулкой длиной, не препятствующей полному рабочему сжатию пружины.

Предусмотрен вариант, при котором вместо подвижной направляющей втулки применена расположенная по оси болта и входящая в возвратно-подпорное устройство дополнительная цилиндрическая пружина сжатия второй ступени жесткостью 800…2000 кН/м, включающаяся в работу при ходе аппарата 0,7…0,9 от полного рабочего. Применение дополнительной пружины позволяет существенно увеличить значение силы закрытия аппарата, приблизив к нормативному значению максимальной силы, и тем самым сократить случаи его жесткого закрытия, а также, в некоторой степени, повысить уровни номинальной и максимальной энергоемкостей. Кроме того, дополнительная пружина совмещает в себе функцию подвижной направляющей втулки для внутренней пружины.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить наличие отличительных от прототипа признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен поглощающий аппарат в продольном разрезе, на фиг. 2 - вариант исполнения подпорного устройства с применением дополнительной пружины.

Поглощающий аппарат содержит стальные корпус 1 в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним боковым стенкам нажимной клин 2, взаимодействующий своими расположенными под углом α к переднему торцу Б боковыми гранями с фрикционными клиньями 3, опирающимися на опорную пластину 4. Своими боковыми гранями В клинья 3 контактируют с фрикционными металлокерамическими накладками 5 неподвижных пластин 6, которые опираются на уступы Г в стенках корпуса 1 и снабжены выступами 8, заведенными в окна Д в стенках корпуса 1. Между наружными металлокерамическими накладками 5 и внутренними боковыми стенками корпуса 1 установлены подвижные стальные фрикционные пластины 7. Между днищем корпуса 1 и опорной пластиной 4 размещено возвратно-подпорное устройство, которое содержит две параллельные винтовые цилиндрические пружины сжатия (наружную - 9 и внутреннюю - 10 длиной в поджатом состоянии _1н и _1в соответственно) и совместно с опорной пластиной 4, нажимным клином 2 и фрикционными клиньями 3 стянуто по продольной оси болтом 11, заведенным через центральные отверстия в бобышке 12 днища корпуса 1, опорной пластине 4 и нажимном клине 2.

Внутренняя пружина 10 снабжена с внутренней стороны установленной между бобышкой 12 и опорной пластиной 4 подвижной направляющей втулкой 13 длиной _вт, не препятствующей сжатию аппарата на полный рабочий ход х_n.

Предусмотрен вариант, (фиг. 2), при котором вместо подвижной направляющей втулки применена расположенная по оси болта и входящая в возвратно-подпорное устройство дополнительная цилиндрическая пружина 14 длиной _0д в свободном состоянии.

Проведенные предварительные испытания опытных образцов пружинно-фрикционного аппарата предлагаемой конструкции подтверждают стабильность работы аппарата и соответствие полученных значений показателей энергоемкости требованиям, предъявляемым к аппаратам класса Т1.

Использование таких поглощающих аппаратов в автосцепных устройствах грузовых вагонов позволит уменьшить ударные воздействия на вагоны и повысить их эксплуатационную надежность.

В стальном корпусе поглощающего аппарата, выполненном в виде прямоугольного стакана, размещены симметрично его внутренним стенкам стальные нажимной клин, два фрикционных клина с опорной плитой, по две фрикционные неподвижные, с металлокерамическими накладками из материала с коэффициентом трения скольжения по стали не менее 0,4, и подвижные пластины, а также пружинное возвратно-подпорное устройство из двух параллельных (наружной и внутренней) цилиндрических винтовых пружин сжатия суммарной жесткостью не более 920 кН/м, расположенное совместно с опорной пластиной и фрикционными клиньями между днищем корпуса и нажимным конусом и стянутое по продольной оси болтом, заведенным через имеющиеся в днище корпуса, опорной пластине и нажимном клине центральные отверстия. Гарантировано соответствие показателей энергоемкости пружинно-фрикционного поглощающего аппарата уровню, не ниже класса Т1. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поглощающий аппарат, содержащий стальной корпус в виде прямоугольного стакана, размещенные в корпусе симметрично его внутренним стенкам стальные нажимной клин, два фрикционных клина с опорной пластиной, по две фрикционные неподвижные, с металлокерамическими накладками из материала с коэффициентом трения скольжения по стали не менее 0,4, и подвижные пластины, а также пружинное возвратно-подпорное устройство из двух параллельных (наружной и внутренней) цилиндрических винтовых пружин сжатия суммарной жесткостью не более 920 кН/м, расположенное совместно с опорной пластиной и фрикционными клиньями между днищем корпуса и нажимным клином и стянутое по продольной оси болтом через имеющиеся у них центральные отверстия, отличающийся тем, что начальные номинальные значения длин обеих пружин в свободном состоянии перед установкой в аппарат приняты с припусками к расчетным значениям, обеспечивающими компенсацию неблагоприятного сбега допусков размеров плоской размерной цепи составных частей аппарата, и предусматривают возможность ограниченной осадки пружин после их первых полных рабочих сжатий в составе аппарата, при этом жесткость наружной пружины составляет не более 800 кН/м, а нагрузки и прогибы остаточного поджатия наружной и внутренней пружин в аппарате - не менее 10 и 18% соответственно от пробных нагрузок и прогибов, воспринимаемых без остаточных деформаций.

2. Поглощающий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя пружина снабжена подвижной направляющей втулкой длиной, не препятствующей полному рабочему ходу аппарата.

3. Поглощающий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что возвратно-подпорное устройство содержит расположенную по оси болта дополнительную цилиндрическую пружину сжатия второй ступени жесткостью 800…2000 кН/м, включающуюся в работу при ходе аппарата 0,7…0,9 от полного рабочего.