Вузол зчеплення залізничних вагонів

Реферат: Вузол зчеплення залізничних вагонів, який містить тяговий пристрій (10) розташований між переднім (6) і заднім (7) упорами в проміжку між центральними балками (1,2) рами залізничного вагона. Передній упор (6) жорстко прикріпленій до центральних балок рами (1,2) залізничного вагона. Винахід відрізняється тим, що задній упор (7) встановлений з можливістю руху між центральними балками (1, 2) рами вагона, а опорний кронштейн (9), який постійно закріплений на рамі вагону, розташований за заднім упором (7), причому елемент 12 поглинання надмірної енергії розташований між опорним кронштейном (9) і заднім упором (7). UA 106833 C2 (12) UA 106833 C2 UA 106833 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується вузлу зчеплення залізничних вагонів. Зокрема винахід стосується конструкції головного вузла зчеплення, який призначений для передавання збільшених поздовжніх стискаючих сил, які виникають головним чином під час зчеплення на швидкостях, що перевищують допустимі значення, а також в надзвичайних ситуаціях, наприклад, зіткнення залізничних вагонів. З опису міжнародної заявки WO9839193 на винахід відомо використання вузла зчеплення в підрамнику залізничних вагонів. Відоме технічне рішення має дві центральні подовжні балки, які розташовані по обидві сторони від осі крену вагона. Цей вузол зчеплення, призначений для передачі подовжніх сил стискання та розтягання, містить тяговий пристрій, який знаходиться між заднім і переднім упорами у просторі між центральними балками рами вагона. У такому рішенні можна також використовувати додаткові амортизуючі елементи, які призначені для вирівнювання тягового зусилля і послаблення енергії гальмування. Завдяки такої конструкції можливо використовувати додаткові амортизуючі елементи, які можуть бути розташовані між заднім і переднім упорами і, зокрема: між переднім упором і тяговим пристроєм, безпосередньо в тяговому пристрої або між заднім упором і тяговим пристроєм. З опису патенту ЕР1431157 також відомий підрамник залізничних вагонів, в якому, для збільшення спроможності гасіння енергії, яка виникає завдяки збільшеної сили стискання, додатково у вузлі зчеплення використовують амортизуючі головки, які закріплені окремо під центральними балками рами вагона. В патенті США US4346795 описаний вузол зчеплення залізничних вагонів, який містить тяговий пристрій, призначений для поглинання енергії. Цей вузол зчеплення містить механічний з'єднувач, прикріплений до одного залізничного вагону та гніздо міжвагонного з'єднання прикріплений до іншого вагону Цей вузол зчеплення також містить ріжуче кільце, яке розміщують між двома трубами, які виконані з можливістю взаємно рухатися одна відносно другої. В патенті США US2009/0151595 описаний пристрій гасіння енергії вузла зчеплення залізничних вагонів, який містить демпфер та елемент гасіння надмірної енергії, які діють після удару надмірної сили і перетворюють щонайменше частину енергії удару в тепло та роботу пластичної деформації. Метою цього винаходу є отримання вузла зчеплення для з'єднання залізничних вагонів, який маючи невелику масою і просту конструкцію, буде виконаний з можливістю гасіння і поглинання велику кількість енергії, яка виникає у підрамниках залізничних вагонів, зокрема під час зчеплення вагонів, які рухаються зі швидкістю, що перевищує припустиму, а також при надзвичайних ситуаціях, таких як зіткнення залізничних вагонів, при цьому забезпечувати належну амортизацію змінних сил розтягання і стискання, які виникають при нормальній експлуатації. Крім того вузол зчеплення повинен мати підвищену стійкість до бічних сил, які виникають при екстремальному гальмуванні, викликаного зіткненням. Вузол зчеплення залізничних вагонів має тяговий пристрій, який розташований між переднім та заднім упорами в просторі між центральними балками рами вагона, причому передній упор нерухомо приєднаний до центральних балок рами вагона, причому вузол зчеплення містить елемент поглинання надмірної енергії, розташований в тяговому пристрої. Це рішення характеризується тим, що задній упор встановлений з можливістю руху між центральними балками рами вагона, а опорний кронштейн, який постійно закріплений до рами вагона, знаходиться позаду заднього упору, при цьому елемент поглинання надмірної енергії, розташований в просторі, який обмежений центральними балками, опорним кронштейном і заднім упором, причому елемент поглинання надмірної енергії містить балку жорстко закріплену до заднього упору і розташований з можливістю руху в направляючому отворі передньої стінки опорного кронштейна, де вздовж кола направляючого отвору закріплені різці. Краще, якщо опорний кронштейн має бокові стінки і перпендикулярно розміщену до них передню стінку, яка має збільшену товщину та жорстко закріплена до центральних балок рами вагона. Краще, коли опорний кронштейн жорстко закріплений до центральних балок завдяки клепаному з'єднанню. Ще краще, коли опорний кронштейн закріплений до центральних балок завдяки різьбовому з'єднанню. В іншому кращому варіанті опорний кронштейн закріплений до центральних балок шляхом зварного з'єднання. У кращому варіанті цього винаходу, ріжучі кромки різців розташовані в направляючих пазах обмеженої довжини, що виконані на поверхні балки. 1 UA 106833 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В іншому переважному варіанті хвостові частини різців закріплені в радіальних вирізах, зроблених в передній стінці опорного кронштейна. У більш переважному варіанті балка має форму втулки. В ще одному кращому варіанті балка міцно закріплена в направляючому отворі, причому міцність забезпечується доки не буде приложена сила більша за відповідну максимально допустиму Краще, коли міцне закріплення балки в направляючому отворі, забезпечується завдяки розривної муфти, одну частина якої закріплюють до опорного кронштейна, а іншу частину з балкою. Ще краще, коли міцне закріплення балки в направляючому отворі, забезпечується завдяки зрізного штифта, який вставляють в опорний кронштейн і балку. В іншому переважному варіанті, міцне закріплення балки в направляючому отворі, забезпечується завдяки опорному виступу, який розташований на балці перед ріжучою кромкою різця. Виконання заднього упору з можливістю руху відносно центральних балок, а також фіксація опорного кронштейна до рами вагона на деякій відстані від заднього упору забезпечує використання заднього упору як провідного елемента балки між центральними балками і тим самим покращує переміщення балки коли діють бічні сили, які виникають під час екстреного гальмування, обумовленого зіткненнями. Додатково кріплення балки, яка жорстко закріплена до заднього упору та її встановлення з можливістю руху в направляючому отворі опорного кронштейна, в передній стінці якого встановлені різці, дає можливість використовувати цей направляючий отвір також в якості напрямної для переміщення заднього упору. Винахід, що заявляється, пояснюється на прикладах його здійснення, які представлені на кресленнях, де: на фіг. 1 наведений вигляд в перспективі, вузла зчеплення, що заявляється, розташованого на ходової частині залізничного транспортного засобу, на фіг. 2 наведений вигляд зверху вузла, показаного на фіг. 1 на фіг. З наведений вигляд вузла зчеплення в перспективі, на фіг. 4 наведений вигляд зверху вузла зчеплення на фіг. 5 наведений вигляд у перспективі заднього упору закріпленого в опорному кронштейні на фіг. 6 наведений подовжній розтин заднього упору закріпленого в опорному кронштейні на фіг. 7 наведена в перспективі конструкція опорного кронштейна без прикріплених різців та без механічно обробленої муфти, на фіг. 8 наведена частина пристрою, яка визначає допустиме навантаження для звільнення заднього упору, на фіг. 9 наведений інший варіант пристрою, який визначає допустиме навантаження для звільнення заднього упору, на фіг. 10 наведений ще один варіант пристрою, який визначає допустиме навантаження для звільнення заднього упору, на фіг. 11 наведений в перспективі вузол зчеплення, що заявляється, без переднього упору, на фіг. 12 наведений в перспективі вузол зчеплення, що заявляється, без переднього упору, після остаточної деформації на фіг. 13 наведена в перспективі частина вузла зчеплення, що заявляється, без переднього упору, під час деформації на фіг. 14 наведений частковий поздовжній перетин опорного кронштейна під час деформації на фіг. 15 наведений поздовжній перетин розміщення заднього упору в опорному кронштейні після остаточної деформації на фіг. 16 наведене в перспективі розміщення заднього упору в опорному кронштейні після остаточної деформації. На фіг. 1 та на фіг. 2 наведено розташування вузла зчеплення за цим винаходом в рамі залізничного вагону. Зазначена рама залізничного вагона містить центральні балки 1, 2, що простираються з обох сторін поздовжньої осі залізничного вагона та прикріплені до передній балці 3. Передній упор 6 жорстко закріплений між центральними балками 1, 2, у той час як задній упор 7 встановлений вільно між цими балками і жорстко закріплений за допомогою балки 8 з опорним кронштейном 9, який жорстко прикріплений до рами вагона за допомогою заклепок або болтів або зварювання до внутрішньої поверхні центральних балок 1, 2. Вузол зчеплення, за цим винаходом, розташований на рамі залізничного вагону містить тяговий пристрій 10 розташований між переднім упором 6 і заднім упором 7, в якому встановлений поглинаючий елемент 11, що поглинає енергію, призначення якого є вирівнювання змінних сил розтягування і стиснення, що виникають при звичайному використанні. Простір між заднім упором 7 і опорним кронштейном 9 призначений для встановлення елемента 12 поглинання надмірної енергії, який більш докладно наведений на фіг. З і фіг. 4, на яких наведені вигляд в перспективі та вигляд зверху вузла зчеплення за цим винаходом. На фіг. 3 і фіг. 4 наведений варіант за цим винаходом, де елемент 12 поглинання надмірної енергії містить балку 8, яка жорстко з'єднана з заднім упором 7 і розміщена з можливістю руху в направляючому отворі 13 передній стінці 14 опорного кронштейна 9. Поглинання надмірної енергії в цьому варіанті досягається за рахунок різців 15, які встановлюють вздовж кола направляючого отвору 13 і лез різців 15, які вставляють в зовнішню поверхню стрижня 8. Тягове 2 UA 106833 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 і розривне зусилля передаються тяговому пристрою 10, який розташований між переднім 6 і заднім 7 упорами, завдяки балці 16, яка зчеплена із з'єднуючою муфтою 17. На фіг. 5 і фіг. 6, наведений елемент 12 поглинання надмірної енергії, який являє собою балку 8, що жорстко закріплена із заднім упором 7 і розміщена з можливістю руху в направляючому отворі 13 передній стінці 14 опорного кронштейна 9. Отвори 18, що виконані в бічних стінках 19 опорного кронштейна 9, використовують під час закріплення заклепками або гвинтовим з'єднанням опорного кронштейна 9 з центральними балками 1, 2 рами залізничного вагона. У подовжньому перетині, який наведений на фіг. 6, балка 8 має форму труби, один кінець якої приварений до заднього упору 7. Інший кінець труби балки 8 розміщений з можливістю руху в направляючому отворі 13 опорного кронштейна 9, причому балка 8 не має можливості вільно переміщуватися в середині вказаного отвору завдяки гвинтової муфти 20 з фланцем 21, що приварені до кінця балки 8, та виступають з передньої стінки 14. Кінцеві частини 15а різців 15 фіксуються на вході в направляючий отвір 13, при цьому ріжучі леза 15b цих різців розташовані в направляючих пазах 22 обмеженої довжини, що виконані на поверхні балки 8. Для забезпечення рівномірного розподілу сил, для сприяння більш легкому осьовому переміщенню балки 8 в направляючому отворі 13 під час дії вузла зчеплення, кінцеві частини 15а різців 15 закріплені в радіальних вирізах 23 на різних кутових відстанях. Форма та розподілення радіальних вирізів 23 наведені на фіг. 7, де наведений вигляд в перспективі опорного кронштейну 9 без прикріплених різців 15 за допомогою гвинтів і до встановлення його в конструкцію вузла зчеплення за цим винаходом. На фіг. 7 наведено опорний кронштейн 9 який має бічні стінки 19, які перпендикулярні передній стінці 14 збільшеної товщини. На фіг. 8 частково наведено варіант за цим винаходом, призначений для визначення допустимого навантаження для вільного переміщення балки 8, і через це переміщення заднього упору 7. Кінець трубчастої балки 8 розміщений з можливістю руху в направляючому отворі 13 опорного кронштейна 9, причому балка 8 надійно закріплена від вільного переміщення у вказаному отворі завдяки розривної муфти 20, різьбова частина 24 якої угвинчується в опорний кронштейн 9, а з іншого кінця, містить фланець 21 приварений до балки 8. Хвостова частина 15а різців 15 фіксуються на вході направляючого отвору 13, при цьому ріжучі кромки 15b цих різців розташовані в направляючих пазах 22, що виконані в балці 8. На фіг. 9 наведено частину альтернативного варіанту за цим винаходом, який призначений визначати максимальне навантаження для звільненого зсуву балки 8. У цьому варіанті межа для звільнення балки 8 визначається зусиллям зсуву штифтів 25, які проходять через стінку опорного кронштейна 9 і через стінку муфти балки 8. В іншому варіанті, який наведено на фіг. 10, максимальне навантаження для звільненого зсуву балки 8 відносно опорного кронштейну 9 визначають за допомогою стопорних виступів 26, які розташовані на балці 8. Стопорні виступи 26 можуть бути виконані у формі "крапки" збільшеної товщини матеріалу балки 8, що розташована спереду ріжучої кромки 15b різця 15, або вони можуть бути виконані у вигляді кільця збільшеної товщини вздовж всього кола балки безпосередньо перед ріжучою кромкою 15b. На фіг. 11 наведений в перспективі вузол зчеплення за цим винаходом, без переднього упору, а на фіг. 12 наведений такий же самий вузол зчеплення після повної деформації, яка виникла в результаті зіткнення залізничних вагонів. Як показано на фіг. 12, під час зіткнення тяговий пристрій 10, розташований між центральними балками 1, 2 змішується разом з балкою 8, закріпленою до заднього упору 7, встановленою з можливістю руху відносно зазначених центральних балок 1, 2, тим самим одночасно різці 15, що розташовані в опорному кронштейні 9 виконують різання поздовжніх канавок 27 на поверхні балки 8, поглинаючи кінетичну енергію зіткнення. Процес різання поздовжніх канавок 27 на поверхні балки 8 більш детально показана на фіг. 13 де в перспективі наведена частина вузла зчеплення за цим винаходом під час деформації. На фіг. 14 наведений частковий поздовжній перетин опорного кронштейна 9 і балки 8 під час різання поздовжніх канавок 27. Для того, щоб почалося різання поздовжніх канавок 27 на поверхні балки 8, сила удару повинна перевищувати межу міцності розривної муфти 20, що показана в незламному стані на фіг. 8, в результаті чого різьбова частина 24 розривної муфти 20 залишається в різьбовій частині направляючого отвору 13, а її одірвана друга частина із фланцем 21 залишається на балці 8. Максимальний зсув заднього упору 7 відносно опорного кронштейну 9, після того як канавки 27 будуть повністю нарізані на балці 8, показаний в поперечному перетині на фіг. 15, а також положення заднього упору 7 по відношенню до опорного кронштейну 9 в перспективі представлено на фіг. 16. 3 UA 106833 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 1. Вузол зчеплення залізничного вагона, який містить тяговий пристрій (10), розташований між переднім (6) і заднім (7) упорами в проміжку між центральними балками рами залізничного вагона, містить елемент (11) поглинання енергії, розташований в тяговому пристрої (10), який відрізняється тим, що передній упор (6) жорстко прикріпленій до центральних балок (1, 2) рами залізничного вагона, причому задній упор (7) встановлений з можливістю руху між центральними балками (1,2) рами вагона, а опорний кронштейн (9), який постійно закріплений на рамі вагону, розташований за заднім упором (7), причому елемент поглинання надмірної енергії (12) розташований в просторі, який обмежений центральними балками (1, 2), опорним кронштейном (9) і заднім упором (7), а елемент поглинання надмірної енергії містить балку (8), яку жорстко закріплено до заднього упору (7) і розташовано з можливістю руху в направляючому отворі (13) передньої стінки (14) опорного кронштейна (9), де вздовж кола направляючого отвору закріплені різці (15). 2. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 1, який відрізняється тим, що опорний кронштейн (9) має бічні стінки (19) і перпендикулярну до них передню стінку (14) збільшеної товщини, причому його жорстко закріплено до центральних балок (1, 2) рами вагона. 3. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 2, який відрізняється тим, що опорний кронштейн (9) жорстко закріплений до центральних балок (1, 2) за допомогою заклепок або різьбового з'єднання або зварення. 4. Вузол зчеплення залізничного вагона за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що ріжучі леза (15b) розташовані в направляючих пазах (22) обмеженої довжини, які виконані на поверхні балки (8). 5. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 4, який відрізняється тим, що кінцеві частини (15а) різців (15) встановлені в радіальних вирізах (23), які виконані в передній стінці (14) опорного кронштейна (9). 6. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 4, який відрізняється тим, що балка (8) має форму втулки. 7. Вузол зчеплення залізничного вагона за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що балка (8) не має можливості переміщуватися в направляючому отворі (13), доки не буде прикладена сила, більша за відповідну максимально допустиму. 8. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 7, який відрізняється тим, що запобігання зсуву балки (8) в направляючому отворі (13) досягається завдяки розривній муфті (20), одна частина якої з'єднана з опорним кронштейном (9), а інша частина з'єднана з балкою (8). 9. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 7, який відрізняється тим, що запобігання зсуву балки (8) в направляючому отворі (13) досягається завдяки принаймні одному зрізному штифту (25), який вбудовано в опорний кронштейн (9) і в балку (8). 10. Вузол зчеплення залізничного вагона за п. 7, який відрізняється тим, що запобігання зсуву балки (8) в направляючому отворі (13) досягається завдяки стопорним виступам (26), які розміщені на балці (8) перед ріжучим лезом (15b) різця (15). 4 UA 106833 C2 5 UA 106833 C2 6 UA 106833 C2 7 UA 106833 C2 8 UA 106833 C2 9 UA 106833 C2 10 UA 106833 C2 11 UA 106833 C2 12 UA 106833 C2 13 UA 106833 C2 14 UA 106833 C2 15 UA 106833 C2 16 UA 106833 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 17