ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2023 года по МПК B61G9/06 B61G9/10 B61G9/14 B61G9/18 B61G11/14 F16F7/08 

Изобретение относится к устройствам поглощения энергии удара, устанавливаемых в частности на вагоны и локомотивы с целью амортизации при ударении вагонов друг о друга.

Известны различные конструкции поглощающих аппаратов (например, по патентам США № 4556149 и № 4591059).

Ближайшим аналогом заявленному изобретению является поглощающий аппарат железнодорожного вагона по патенту РФ RU 150953 U1, опубликованному 10.03.2015 г., включающий корпус с закрытой концевой частью и противоположной открытой концевой частью, между которыми размещены пакет упругих элементов, у открытого конца находится фрикционный узел, состоящий из нескольких фрикционных элементов и нажимного конуса, который воспринимает внешнее усилие и давит на указанные клинья, заставляя их перемещаться внутри корпуса. Клинья, в свою очередь, при перемещении вглубь корпуса давят на нажимную пластину, которая давит на находящиеся внутри корпуса упругие элементы. Во время работы поглощающего аппарата и для поглощения удара или тяговых усилий металлические компоненты фрикционного узла работают при значительных нагрузках. В результате чего со временем, после воздействия многократных усилий, находящиеся внутри корпуса упругие элементы могут терять свою форму, нажимная пластина может отклоняться от своего первоначального положения. Вся конструкция расшатывается и теряет свою стабильность, что отрицательно сказывается на надежности работы поглощающего аппарата. Кроме того, отсутствие центрально расположенной оси, выполнение днища корпуса наклонным в процессе работы аппарата приводит к появлению боковых усилий, что в конечном счете может привести в процессе работы к перекосу деталей, составляющих конструкцию, и их заклиниванию.

Ближайшим аналогом заявленному изобретению является поглощающий аппарат железнодорожного вагона по патенту РФ RU 2645576 C2, опубликованному 21.02.2018 г., включающий узел поглощающего аппарата железнодорожного вагона, имеющий продольную ось и содержащий: корпус, имеющий закрытый конец, открытый конец и конструкцию стенки, простирающуюся между указанными концами, причем указанная конструкция стенки образует камеру для пружины и отверстие в одной из сторон камеры; фрикционную муфту, находящуюся в рабочем сочетании с открытым концом указанного корпуса, причем указанная фрикционная муфта содержит клиновидный элемент; гнездо пружины, имеющее внешнюю боковую кромку, расположенную вблизи внутренней боковой кромки указанной камеры для пружины, чтобы под действием усилий, прилагаемых к указанному узлу поглощающего аппарата, указанное гнездо пружины совершало возвратно-поступательные движения внутри указанной камеры для пружины, причем указанное гнездо пружины имеет в целом центрированное отверстие, которое выходит на противоположные поверхности указанного гнезда пружины; удлиненную пружину, установленную в рабочем положении в закрытом конце указанного корпуса между корпусом и указанной муфтой для поглощения, рассеяния и возвращения энергии, передаваемой указанному узлу поглощающего аппарата, причем указанная пружина содержит набор уложенных друг на друга вдоль оси эластомерных подушек, которые вставлены в указанную камеру для пружины через отверстие в боковой стенке корпуса в направлении, в целом перпендикулярном продольной оси узла поглощающего аппарата, при этом каждая эластомерная подушка имеет в целом центрированное отверстие, выходящее на противоположные стороны указанной подушки; удлиненный направляющий стержень с осью, в целом коаксиальной продольной оси указанного поглощающего аппарата, вставляемый в продольном направлении через указанное гнездо пружины и указанные подушки, после того как указанные гнездо пружины и подушки вставлены в камеру для пружины, для выравнивания в целом указанных подушек друг с другом и относительно продольной оси указанного узла поглощающего аппарата; и конструкцию, установленную внутри указанного корпуса для предотвращения продольного смещения указанного направляющего стержня во время работы указанного узла поглощающего аппарата.

Исходя из описания и опубликованных изображений патента RU 2645576 C2 можно выделить недостатки конструкции: проставка имеет возможность свободного перемещения в плоскости перпендикулярной оси. В закрытом положении аппарата проставка имеет зазор между фрикционными клиньями и может иметь исходя из теоретического описания американского патента). Стержень центрируется однозначным расположением своим верхним концом в отверстии квадратной формы в проставке и нижним концом в выдавленной центральной части пластины, расположенной на дне корпуса, упираясь в дно корпуса. Нажимной элемент центрируется от перемещения в плоскости продольной оси благодаря расположению части верхнего конца в центральном отверстии нажимного элемента. Упругие элементы центрируются на оси благодаря расположению стержня в центральном отверстии упругих элементов. В первоначальном положении Конус расположен удаленно от стержня и стержень своим верхним концом не размещен внутри центрального цилиндрического сквозного отверстия конуса. Что при определенных условиях не обеспечивает в первоначальный момент центрирование стержня относительно конуса.

Технический результат, достижение которого обеспечивает заявленное изобретение, состоит в повышении надежности работы поглощающего аппарата за счет обеспечения возможности жесткого центрирования сопряженных деталей поглощающего аппарата относительно центральной оси его корпуса и исключения возникновения боковых сил, действующих в горизонтальной плоскости.

Указанный технический результат достигается тем, что в поглощающем аппарате железнодорожного вагона, включающем полый корпус с открытым концом и закрытым противоположным концом, установленные в открытом конце полого корпуса фрикционные элементы с возможностью плотного контакта внешними поверхностями с соответствующими продольно вытянутыми поверхностями корпуса, воспринимающий осевое усилие нажимной конус с центральным осевым каналом и с фрикционными поверхностями в нижней его части для плотного контакта с наклонными поверхностями каждого фрикционного элемента, расположенные внутри полого корпуса пакет из упруго деформируемых элементов для сохранения, рассеивания, и возвращения энергии, нажимной элемент, размещенный плоской нижней поверхностью на пакете из упруго деформируемых элементов, и с возможностью контакта верхней поверхностью c фрикционными элементами для передачи на пакет из упруго деформируемых элементов осевого усилия, он снабжен размещенной в полом корпусе между нажимным элементом и фрикционными элементами шайбой с центральным отверстием и направляющим стержнем, имеющим конусный концевой участок, в закрытой нижней части полого корпуса выполнено углубление для установки в нем концевого участка противоположного конусному концевому участку направляющего стержня с возможностью жесткого крепления посредством упорной пластины направляющего стержня вдоль центральной оси полого корпуса, в пакете упруго деформируемых элементов выполнен центральный сквозной канал для размещения в нем направляющего стрежня с возможностью центрирования каждого упруго деформируемого элемента относительно центральной оси полого корпуса, нажимной элемент выполнен с центральным отверстием и размещен на направляющем стержне с возможностью центрирования его относительно центральной оси полого корпуса, причем верхняя поверхность нажимного элемента представляет собой кольцевой выступ с углублением, шайба с центральным отверстием размещена на направляющем стержне по свободной посадке с возможностью подвижного вращения относительно кольцевого выступа нажимного элемента без передачи усилий в горизонтальной плоскости, возникающих в процессе взаимного осевого перемещения элементов конструкции поглощающего аппарата, а конусный участок направляющего стержня расположен в центральном осевом канале нажимного конуса и выполнен с возможностью центрирования нажимного конуса относительно центральной оси направляющего стержня. Такое конструктивное выполнение заявленного поглощающего аппарата, размещение его конструктивных элементов с обеспечением жесткого центрирования сопряженных деталей относительно центральной оси полого корпуса и направляющего стержня обеспечивают в процессе работы поглощающего аппарата такие условия, при которых исключается передача боковых усилий в горизонтальной плоскости на сопряженные детали, а благодаря жесткому центрированию сопряженных деталей результирующая всех действующих направлена вдоль центральной оси полого корпуса, что в совокупности значительно повышает надежность работы поглощающего аппарата, его стабильность.

Технический результата достигается за счет улучшений: проставка имеет свободную посадку, а именно зазор, на стержне относительно его верхнего конца и всей продолговатой поверхности и имеет свободу перемещения в плоскости перпендикулярной оси. Нет плотного контакта между проставкой и стержнем. На стержне и проставке есть профиль, исключающий проворот стержня относительно проставки, при этом проставка имеет возможность частичного проворачивания в течении всего хода аппарата и ограничена от полного относительного проворачивания засчет технологического зазора между проставкой и фрикционными клиньями, выбирающемся при проворачивании и соприкосновении соответствующих граней этих деталей. Стержень центрируется на оси за счет расположения верхнего конца стержня в цилиндрическом сквозном отверстии конуса, в том числе в первоначальном положении конуса. В представленном варианте исполнения конус центрируется тремя фрикционными клиньями, расположенными под углом 120 градусов относительно друг друга вокруг оси и упирающимися на продолговатые наклонные поверхности корпуса в верхней его части. Нажимной элемент и эластомеры центрируются на стержне и имеют возможность частичного вращения.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен поглощающий аппарат, в разрезе.

Поглощающий аппарат железнодорожного вагона содержит полый корпус 1 с открытым концом и закрытым противоположным концом, установленные в открытом конце полого корпуса 1 фрикционные элементы 2 с возможностью плотного контакта внешними поверхностями 3 с соответствующими продольно вытянутыми поверхностями 4 корпуса 1, воспринимающий осевое усилие нажимной конус 5 с центральным осевым каналом 6 с фрикционными поверхностями 7 в нижней его части для плотного контакта с наклонными поверхностями каждого фрикционного элемента 2, расположенные внутри полого корпуса пакет 8 из упруго деформируемых элементов 9 для сохранения, рассеивания, и возвращения энергии, нажимной элемент 10, размещенный плоской нижней поверхностью на пакете из упруго деформируемых элементов 9, и с возможностью контакта верхней поверхностью 11 c шайбой 12 для передачи на пакет 8 из упруго деформируемых элементов 9 осевого усилия, размещенную в полом корпусе 1 между нажимным элементом и фрикционными элементами 2 шайбой 12 с центральным отверстием 13 и направляющим стержнем 14, имеющим конусный концевой участок 15, в закрытой нижней части полого корпуса выполнено углубление 16 для установки в нем концевого участка 17 противоположного конусному концевому участку 15 направляющего стержня 14 с возможностью жесткого крепления посредством упорной пластины 18 направляющего стержня 14 вдоль центральной оси 23 полого корпуса 1, в пакете 8 упруго деформируемых элементов 9 выполнен центральный сквозной канал 19 для размещения в нем направляющего стрежня 14 с возможностью центрирования каждого упруго деформируемого элемента 9 относительно центральной оси 23 полого корпуса 1, нажимной элемент 10 выполнен с центральным отверстием 20 и размещен на направляющем стержне 14 с возможностью центрирования его относительно центральной оси полого корпуса 1, верхняя поверхность нажимного элемента 10 представляет собой кольцевой выступ 21 с углублением 22, шайба 12 с центральным отверстием 13 размещена на направляющем стержне 14 по свободной посадке с возможностью подвижного вращения относительно кольцевого выступа 21 нажимного элемента 10 без передачи усилий в горизонтальной плоскости, возникающих в процессе осевого перемещения элементов конструкции поглощающего аппарата, а конусный участок 15 направляющего стержня 14 расположен в центральном осевом канале 6 нажимного конуса 5 и выполнен с возможностью центрирования нажимного конуса 5 относительно направляющего стержня 14.

Предложенный поглощающий аппарат работает по известному принципу: во время работы поглощающего аппарата под действием внешней (ударной) нагрузки нажимной конус 5 давит на фрикционные элементы 2, с внутренними поверхностями которых он плотно контактирует, и тем самым приводит их в движение по направлению вглубь корпуса. Они оказывают давление на находящуюся внутри корпуса шайбу 12, а та в свою очередь на кольцевой выступ 21 нажимного элемента 10 и через это - на пакет упруго деформируемых элементов, которые за счет своей упругости стремятся возвратить систему в равновесное положение и отталкивают вышеуказанные элементы.

Изобретение относится к области подвижного состава для железнодорожного пути, в частности, к поглощающим аппаратам железнодорожных вагонов. Поглощающий аппарат содержит полый корпус с открытым концом и закрытым противоположным концом, фрикционные элементы, нажимной конус, центрирующий стержень и упруго деформируемые элементы. Конусный концевой участок стержня расположен в осевом канале нажимного конуса для его центрирования. В нижней закрытой части выполнено углубление для установки концевого участка. Концевой участок жестко закреплен посредством опорной пластины направляющего стержня вдоль центральной оси полого корпуса. Пакет деформируемых элементов центрируется по направляющему стержню. Нажимной элемент с центральным отверстием размещен на направляющем стержне с центрированием относительно оси и с возможностью подвижного вращения относительно шайбы без передачи усилий в горизонтальной плоскости. Верхняя поверхность нажимного элемента представляет собой кольцевой выступ. Между нажимным элементом и фрикционными элементами установлена шайба с центральным отверстием и свободной посадкой относительно стержня. Повышается надежность работы поглощающего аппарата. 1 ил.

Поглощающий аппарат железнодорожного вагона, включающий полый корпус с открытым концом и закрытым противоположным концом, установленные в открытом конце полого корпуса фрикционные элементы с возможностью плотного контакта внешними поверхностями с соответствующими продольно вытянутыми поверхностями корпуса, воспринимающий осевое усилие нажимной конус с центральным осевым каналом с фрикционными поверхностями в нижней его части для плотного контакта с наклонными поверхностями каждого фрикционного элемента, расположенные внутри полого корпуса пакет из упруго деформируемых элементов для сохранения, рассеивания, и возвращения энергии, нажимной элемент, размещенный плоской нижней поверхностью на пакете из упруго деформируемых элементов, и с возможностью контакта верхней поверхностью c фрикционными элементами для передачи на пакет из упруго деформируемых элементов осевого усилия, отличающийся тем, что он снабжен размещенной в полом корпусе между нажимным элементом и фрикционными элементами шайбой с центральным отверстием и направляющим стержнем, имеющим конусный концевой участок, в закрытой нижней части полого корпуса выполнено углубление для установки в нем концевого участка противоположного конусному концевому участку направляющего стержня с возможностью жесткого крепления посредством опорной пластины направляющего стержня вдоль центральной оси полого корпуса, в пакете упруго деформируемых элементов выполнен центральный сквозной канал для размещения в нем направляющего стержня с возможностью центрирования каждого упруго деформируемого элемента относительно центральной оси полого корпуса, нажимной элемент выполнен с центральным отверстием и размещен на направляющем стержне с возможностью центрирования его относительно центральной оси полого корпуса и с возможностью подвижного вращения относительно шайбы без передачи усилий в горизонтальной плоскости, возникающих в процессе взаимного осевого перемещения элементов конструкции поглощающего аппарата, причем верхняя поверхность нажимного элемента представляет собой кольцевой выступ, шайба с центральным отверстием размещена на направляющем стержне по свободной посадке, а конусный участок направляющего стержня расположен в центральном осевом канале нажимного конуса и выполнен с возможностью центрирования нажимного конуса относительно центральной оси направляющего стержня.