Поглинальний апарат автозчеплення

Реферат: Винахід належить до транспортного машинобудування. Поглинальний апарат автозчеплення містить корпус у вигляді циліндричного стакана, і змонтовані в ньому пружний елемент і натискний плунжер, попередньо підтиснутий і зафіксований центральним стяжним болтом. Елемент виконаний із двох частин, які розділені рухомим поршнем і складаються з натискної пружної втулки з внутрішньою конічною поверхнею, що контактує з конусом натискного плунжера й підпірного пружного циліндра, зовнішній діаметр d 0 якого визначено за певним співвідношенням. Технічним результатом є підвищення енергоємності у 1,3…1,5 рази й досягти енергоємності 125…135 кДж, необхідної для апаратів класу Т2. UA 115794 C2 (12) UA 115794 C2 UA 115794 C2 5 10 15 20 25 30 Винахід належить до залізничного транспорту, а саме до полімерно-фрикційних поглинальних апаратів автозчепних пристроїв вагонів і локомотивів. Відомий поглинальний апарат [див. С. 127: Пастухов И.Ф., Пухин В.В., Жуков Н.И. Вагоны. Μ.: Транспорт, 1988. - 280 с], що містить корпус, у якому між його дном і натискною плитою встановлено пружний елемент, що складається з набору гумо-металевих елементів. Така конструкція досить проста й надійна в експлуатації, однак енергоємність цього апарата 25…30 кДж недостатня для сучасного транспорту з підвищеною масою й швидкістю вагонів. Відомий також поглинальний апарат [див. пат. 82142 Україна, МПК В61G 9/00], який містить корпус, натискну плиту й пружний елемент із конструкційного поліуретану у вигляді монолітного блока, змонтованого між натискною плитою й дном корпусу. Така конструкція простіша й надійніша від попередньої й має більшу енергоємність 50…60 кДж, однак і ця енергоємність недостатня для вантажних вагонів поїздів. Відомий також поглинальний апарат [див. пат. 85962 Україна, МПК В61G 9/00], прийнятий за прототип, у циліндричному корпусі якого змонтовані пружна втулка з поліуретану й натискний плунжер, з можливістю осьового переміщення. Апарат працює плавно й стабільно. Його енергоємність залежить від жорсткості пружної втулки й коефіцієнта тертя між пружною втулкою й корпусом. Максимальне значення енергоємності цього апарата досягає величини 80….90 кДж, що відповідає нормам апаратів класу Т1, але є недостатнім для апаратів класів Т2 і Т3 (див. ОСТ 32.175-2001). В основу винаходу поставлено задачу розробити такий поглинальний апарат автозчеплення (у межах заданих габаритів), у якому введення нових елементів і конструктивна зміна відомих рішень дозволили б збільшити його енергоємність на 40-50 %, що відповідає класу Т2. Для вирішення поставленої задачі в поглинальному апараті автозчеплення, що містить корпус у вигляді циліндричного стакана, змонтовані в ньому пружний елемент і натискний плунжер, який попередньо підтиснутий і зафіксований центральним стяжним болтом, відповідно до винаходу, пружний елемент виконано з двох частин, що розділені рухомим поршнем і складаються з натискної пружної втулки з внутрішньою конічною поверхнею, що контактує з конусом натискного плунжера й підпірного пружного циліндра, зовнішній діаметр якого визначено за формулою: d0  D  1  H , H0 де: d 0 і H 0 - відповідно зовнішній діаметр і висота підпірного пружного циліндра; D - внутрішній діаметр корпусу; H - сумарне осідання від попереднього стиснення й максимального робочого ходу 35 40 45 50 55 апарата. Крім того, висота натискної пружної втулки перебуває в межах 0,2…0,3 від висоти підпірного пружного циліндра. Крім того, кути конуса натискного плунжера й натискної пружної втулки однакові й становлять 15…30°. Нормальний модуль пружності при стисканні матеріалу натискної пружної втулки становить 0,2…0,4 від модуля пружності при стисканні підпірного пружного циліндра. Виконання конуса в натискному плунжері й відповідного йому конусного отвору в пружній втулці дозволяє вже при попередньому стисканні апарата розклинити пружну втулку, притискаючи її зовнішню поверхню до внутрішньої поверхні корпусу апарата. При цьому на контактних поверхнях пружної втулки й корпусу з'являється сила тертя, яка збільшується в міру руху плунжера всередину корпусу апарата. Виконання підпірного пружного циліндра з діаметром, обмеженим відносно внутрішнього діаметра корпусу, дозволяє одержати необхідний максимальний хід без появи сил тертя на підпірному циліндрі. Така комбінація сил - пружних і сил тертя в районі пружної втулки й пружних сил на підпірному циліндрі - дозволяє одержати для апарата опуклу робочу характеристику, на відміну від увігнутої характеристики в прототипу. Це збільшує максимальну енергоємність апарата на 40….50 %. Співвідношення висот натискної пружної втулки й підпірного циліндра в зазначеному діапазоні дозволяє зберегти необхідний максимальний хід плунжера. Кути конусів натискного плунжера й пружної втулки забезпечують оптимальне співвідношення між пружними силами й силами тертя в апараті, що забезпечує повернення всіх деталей у вихідне положення після його розвантаження. 1 UA 115794 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Вибір матеріалів пружної втулки й підпірного циліндра в зазначеному діапазоні їхніх модулів пружності дозволяє одержати таке співвідношення жорсткостей цих елементів, яке забезпечує опуклість робочої характеристики, а отже, і підвищену енергоємність апарата. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг. 1 показано поздовжній розріз апарата: праворуч від осі - при попередньому затягуванні, але без зовнішнього навантаження, ліворуч від осі - кінцеве положення деталей апарата при повному ході плунжера й максимальному навантаженні. На фіг. 2 наведено робочу характеристику пропонованого апарата (суцільна опукла крива) і робочу характеристику прототипу (пунктирна крива). Поглинальний апарат містить корпус 1 у вигляді циліндричного стакана з нарізним отвором у центрі днища. У корпусі змонтовано натискну пружну втулку 2 і підпірний пружний циліндр 3, розділені рухомим поршнем 4. Пружна втулка виконана з внутрішнім конусом, що контактує з конусом натискного плунжера 5. Натискний плунжер, пружна втулка й рухомий поршень центруються в корпусі апарата з посадки із зазором. Підпірний пружний циліндр 3 центрується із зазором в корпусі апарата стяжним болтом 6, тому що його зовнішній діаметр значно менший за внутрішній діаметр корпусу. У вихідному положенні (див. фіг. 2 праворуч) пружна втулка 2 і підпірний пружний циліндр 3 попередньо підтиснуті натискним плунжером 5, який фіксується після підтискання стяжним болтом 6. Перед фіксацією під головку болта підкладається розрізна шайба 7, що складається з двох половинок. Від спонтанного відкручування болт стопориться гвинтом 8. Наявність розрізної шайби 7 забезпечує вільне встановлення апарата на вагон між його упорами. Апарат працює в такий спосіб. При зіткненні вагонів сила стиснення через автозчеплення, хомут і натискну плиту (на фіг. 1 не показані) передається на натискний плунжер 5 (див. фіг. 1 праворуч). При досягненні силою початкового зусилля підтискання натискний плунжер 5 починає переміщатися всередину корпусу 1, розклинюючи пружну втулку 2 між конусом плунжера 5 і внутрішнім отвором корпусу 1, і одночасно переміщати рухомий поршень 4, стискаючи при цьому підпірний пружний циліндр 3. Опір стисканню буде збільшуватися зі збільшенням ходу плунжера. Наприкінці ходу натискний плунжер повністю ввійде в корпус (див. фіг. 1 - ліворуч). При цьому сила опору стисканню пружного підпірного елемента досягає найбільшої величини, й він заповнює весь вільний простір під рухомим поршнем. Після припинення зовнішнього впливу на автозчеплення апарат повертається у вихідне положення за рахунок накопиченої в пружному циліндрі енергії. Характер наростання сили стискання показаний на робочій характеристиці апарата суцільною опуклою лінією (фіг. 2, де ОА - сила попереднього підтискання). Площа ОАБВГ - являє собою енергоємність пропонованого апарата. Площа ОАДВГ - енергоємність прототипу. Відповідно, різниця цих площ є збільшенням енергоємності пропонованого апарата відносно прототипу. Застосування запропонованого поглинального апарата дозволить підвищити енергоємність полімерно-фрикційних апаратів у 1,3…1,5 рази й досягти енергоємності 125…135 кДж, необхідної для апаратів класу Т2. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 1. Поглинальний апарат автозчеплення, що містить корпус у вигляді циліндричного стакана, зі змонтованим в ньому пружним елементом і натискним плунжером, попередньо підтиснутим і зафіксованим центральним стяжним болтом, який відрізняється тим, що пружний елемент виконаний із двох частин, які розділені рухомим поршнем і складаються з натискної пружної втулки з внутрішньою конічною поверхнею, що контактує з конусом натискного плунжера, й підпірного пружного циліндра, зовнішній діаметр якого визначено формулою: d0  D  1  H , H0 де: d 0 і H 0 - відповідно зовнішній діаметр і висота підпірного пружного циліндра; 2 UA 115794 C2 D - внутрішній діаметр корпусу; H - сумарне осідання від попереднього підтискання й робочого ходу плунжера. 5 2. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що висота натискної пружної втулки знаходиться в межах 0,2…0,3 від висоти підпірного циліндра. 3. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що кути конусів натискного плунжера й натискної пружної втулки однакові й знаходяться у межах 15…30°. 3 UA 115794 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4