Результат интеллектуальной деятельности: Поглощающий аппарат

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.