Поглинальний апарат

Реферат: Винахід належить до фрикційних поглинальних апаратів автозчепних пристроїв вантажних вагонів. Технічне завдання: підвищення показників енергоємності поглинального апарата до рівня, відповідного класам Т2, Т3, вирішується шляхом розміщення в корпусі серійного поглинального апарата натискного конуса, по парі фрикційних клинів з опорними плитами, рухомих і нерухомих пластин, підпірно-поворотного пристрою у вигляді пакета полімерних пружних елементів, розташованих спільно з опорною плитою і клинами між натискним конусом і днищем корпусу і стягнутих по подовжній осі болтом крізь наявні в них центральні отвори. Кожен з полімерних пружних елементів пакета є тілом обертання змінного поперечного перерізу із ступінчастим отвором по осі обертання, при цьому переріз максимальним зовнішнім діаметром розташований між двома різновеликими торцями вказаного тіла і розділяє зовнішню бічну поверхню останнього на дві суміжні частини різної довжини. Підпірно-поворотний пристрій складається з парної кількості пружних елементів, які створюють одну або декілька пар, при цьому суміжні елементи кожної пари звернені один до одного більшими торцями, а торці кожного пружного елемента є зрізаними конічними поверхнями з кутами між твірною і основою, UA 100718 C2 (12) UA 100718 C2 рівними 8-11°, і вершинами, оберненими назовні елемента біля більшого торця і всередину біля меншого. UA 100718 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до залізничного транспорту, а саме до фрикційних поглинальних апаратів автозчепних пристроїв вантажних вагонів. Відомі фрикційні поглинальні апарати, в яких функцію підпірно-поворотного пристрою виконують пружини (Никольский Л. Н., Кеглин Б. Г. Амортизаторы удара подвижного состава. М.: Машиностроение, 1986 - С.53, рис. 27), а також пристрій у вигляді пакета пружних елементів з полімерів (патенты RU 61 669 U1, B61G 9/08, 10.03.2007; RU 2 128 301 С1, F16F 7/08, B61G 9/02, 27.07.1999; RU 2 145 558 С1, В 61G 9/06, 20.02.2000; RU 2 173 273 С2, B61G 9/06, F16F 1/40, F16F 3/00, 10.09.2001; RU 2 283 791 С1, B61G 9/10, B61G 9/18, 20.09.2006; RU 2 380 257 С2, B61G 9/18, 20.05.2009; US 6 478 173В2, B61G 9/18, 12.11.2002). Застосування пружних елементів з полімерів дозволило підвищити силові характеристики підпірно-поворотного пристрою і, тим самим, поглинальних апаратів у цілому, а з додатковим введенням регулювальних прокладок за патентом RU 2 380 257 С2, B61G 9/18, 27.01.2010, - стабілізувати значення показників енергоємності поглинальних апаратів на рівні, відповідному класу Т1. Проте, угнутий вигляд отриманих силових характеристик, обумовлений формою вживаних пружних елементів з полімерів, не дозволив досягти вищих значень показників енергоємності, відповідних класам Т2 і Т3, що є основним недоліком таких поглинальних апаратів. За прототип прийнято фрикційно-полімерний поглинальний апарат ПМКП-110 (див. журнал «Вестник ВНИИЖТ», 2005 № 4, УДК 629.4.028.86), що містить корпус у вигляді стакана з бобишкою на внутрішній стороні днища по подовжній осі корпуса, розміщені в корпусі симетрично його внутрішнім стінкам натискний конус, пару фрикційних клинів з опорною плитою, по парі рухомих і нерухомих пластин, а також підпірно-поворотний пристрій у вигляді пакета пружних елементів з полімеру (термоеластопласта), розташованих спільно з опорною плитою і клинами між натискним конусом і днищем корпусу і стягнутих болтом через наявні в них центрові отвори. Недоліком даного технічного рішення є угнутий вид силових характеристик підпірноповоротного пристрою і поглинального апарата в цілому, обумовлений недосконалою формою вживаних пружних елементів, що обмежує значення показників енергоємності поглинального апарата на рівні, відповідному класу Т1. Технічним результатом, на досягнення якого направлений винахід, є підвищення значень показників енергоємності поглинального апарата до більш високого рівня, відповідного класам Т2, Т3. Зазначений технічний результат досягається тим, що в поглинальному апараті, що містить корпус у вигляді стакана з бобишкою на внутрішній стороні днища по подовжній осі корпуса, розміщені в корпусі симетрично його внутрішнім стінкам натискний конус, пара фрикційних клинів з опорною плитою, по парі рухомих і нерухомих фрикційних пластин, а також підпірноповоротний пристрій у вигляді пакета полімерних пружних елементів, розташованих спільно з опорною плитою і клинами між натискним конусом і днищем корпусу і стягнутих по подовжній осі болтом через наявні в них центрові отвори, кожен з полімерних пружних елементів є тілом обертання змінного поперечного перерізу із ступінчастим отвором по осі обертання, при цьому переріз з максимальним зовнішнім діаметром розташований між двома різновеликими торцями вказаного тіла і розділяє зовнішню бічну поверхню останнього на дві суміжні частини, а відстань від вказаного перерізу до меншого торця становить 0,30-0,55 від відстані до більшого торця. Обидві суміжні частини бічної поверхні кожного пружного елемента підпірно-поворотного пристрою є угнутими. Торці кожного пружного елемента є зрізаними конічними поверхнями з кутами між твірною і основою, які дорівнюють 8-11°, і вершинами, оберненими назовні елемента біля більшого торця і всередину - біля меншого. Підпірно-поворотний пристрій поглинального апарата складається з парної кількості пружних елементів, що створюють одну або кілька пар, при цьому суміжні елементи кожної пари звернені один до одного більшими торцями. Підпірно-поворотний пристрій поглинального апарата складається з шести пружних елементів. Усі пружні елементи підпірно-поворотного пристрою поглинального апарата виконані з одного матеріалу і мають однакові габаритні розміри, при цьому перший елемент від днища корпусу апарата центрується своїм отвором на бобишці, що виступає всередину корпусу, а кожен з елементів, які залишилися, забезпечений з боку меншого торця перемичкою з отвором для безпосереднього центрування на стяжному болті. Більший торець кожного пружного елемента підпірно-поворотного пристрою поглинального апарата забезпечений не менше, ніж двома парами глухих циліндрових отворів і виступів 1 UA 100718 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 однакового діаметра, які чергуються та рівномірно розташовані по колу біля краю центрального отвору, для з'єднання елементів в пари. Діаметр центрального отвору з боку більшого торця кожного пружного елемента підпірноповоротного пристрою поглинального апарата становить 0,45-0,65 від зовнішнього діаметра останнього, а довжина вказаного отвору -0,20-0,30 від загальної довжини елемента. Порівняння пропонованого технічного рішення з прототипом дозволило встановити наявність відмінних від прототипу ознак, отже, дане технічне рішення відповідає критерію «новизна». Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений поглинальний апарат в подовжньому розрізі, на фіг. 2 - головний вид полімерного пружного елемента у вільному стані, суміщений з подовжнім розрізом, на фіг. 3 - вид пружного елемента з боку більшого торця, на фіг. 4 - виконання полімерного пружного елемента з перемичкою в отворі з боку меншого торця, на фіг. 5, 6, 7 - підпірно-поворотний пристрій у складі трьох пар полімерних пружних елементів у вільному, заздалегідь підтисненому і стислому на повний робочий хід станах відповідно, на фіг. 8 - силова характеристика квазістатичного стиснення підпірно-поворотного пристрою. Поглинальний апарат (див. фіг. 1) містить корпус 1 у вигляді стакана з бобишкою 2 на внутрішній стороні днища 3 по подовжній осі корпусу, розміщені в корпусі симетрично його внутрішнім стінкам натискний конус 4, що контактує з фрикційними клинами 5, які спираються на опорну плиту 6. Своїми бічними поверхнями 7 фрикційні клини 5 контактують з парою нерухомих пластин 8, зафіксованих у вікнах 9 корпусу 1. Між зовнішніми поверхнями нерухомих пластин 8 і внутрішніми стінками корпусу 1 встановлена пара рухомих фрикційних пластин 10. Між опорною плитою 6 і днищем 3 корпусу 1 розміщений підпірно-поворотний пристрій 11 у вигляді пакета з шести полімерних пружних елементів 12 з регулювальними прокладками 13, які спільно з опорною плитою 6, натискним конусом 4 і фрикційними клинами 5 стягнуті болтом 14, заведеним через центральні отвори в бобишці 2 корпусу 1, пружних елементах 12, регулювальних прокладках 13, опорній плиті 6 і натискному конусі 4. Кожен з пружних елементів 12 (див. фіг. 2, 3, 4) є тілом обертання змінного поперечного перерізу із ступінчастим отвором А по осі обертання, при цьому переріз з максимальним зовнішнім діаметром D розташований між двома різновеликими торцями Б і В вказаного тіла і розділяє зовнішню бічну поверхню останнього на дві суміжні частини Г і Д, а відстань l2 від вказаного перерізу до меншого торця В становить 0,30-0,55 від відстані l1 до більшого торця Б. Обидві суміжні частини Д і Е бічної поверхні кожного пружного елемента 10 є угнутими. Торці Б і В кожного пружного елемента є зрізаними конічними поверхнями з кутами  і  між твірною і основою, рівними 8-11°, і вершинами, оберненими назовні елемента біля більшого торця Б і всередину - біля меншого торця В. Підпірно-поворотний пристрій 11 комплектується парною кількістю пружних елементів 12 для утворення однієїабо декількох пар. На фіг. 1, 5, 6, 7 приведений підпірно-поворотний пристрій з шести пружних елементів, які утворюють три пари, при цьому суміжні елементи кожної пари звернені один до одного більшими торцями Б (див. фіг. 5). Всі пружні елементи 12 підпірно-поворотного пристрою виконані з одного матеріалу, наприклад, з суміші термоеластопластів хайтрел марок 4556 і 5556 в певній пропорції, відповідній необхідним силовим характеристикам, і мають однакові габаритні розміри, при цьому перший елемент від днища корпусу 1 апарата центрується своїм отвором на бобишці 2, яка виступає всередину корпусу, а кожен з елементів, що залишилися, забезпечений з боку меншого торця перемичкою 15 з отвором для безпосереднього центрування на стяжному болті 14. Більший торець Б кожного пружного елемента 12 забезпечений двома парами глухих циліндрових отворів 16 і виступів 17 однакового діаметра, які чергуються та рівномірно розташовані по колу біля краю центрального отвору для з'єднання елементів в пари. Аналогічним чином можуть бути виконані з'єднання менших торців В пружних елементів суміжних пар. Діаметр центрального отвору D3 з боку більшого торця Б кожного пружного елемента складає 0,45-0,65 від зовнішнього діаметраD1 останнього, а довжина l3 вказаного отвору - 0,200,30 від загальної довжини l елемента. Покращена форма і конкретні розміри пружного елемента 12 у вільному стані визначені з умов ухвалення пакетом з шести елементів при стисненні на повний робочий хід форми, наближеної до циліндра, вписаного у внутрішні габарити корпусу 1 апарата, а також недопущення відносних місцевих деформацій стиснення пружних елементів більше 10 % при попередньому підтисканні підпірно-поворотного пристрою щоб уникнути великих залишкових деформацій пружних елементів і зниження сили попереднього підтиснення. 2 UA 100718 C2 5 10 15 20 Шуканий технічний результат був отриманий завдяки серії аналітичних розрахунків силових характеристик статичного стиснення пружних елементів з термоеластопластів хайтрел марок 4556 і 5556 із заданими і уточненими в процесі розрахунків формою і розмірами і динамічного стиснення поглинального апарата з урахуванням уточненої залежності коефіцієнта передачі (посилення) від робочого ходу, виконаних методом послідовного наближення, і підтверджений реальними силовими характеристиками стиснення експериментальних зразків зменшених фізичних моделей пружного елемента, приведеними до натурального вигляду із застосуванням теорії геометричної подібності. Збірку поглинального апарата можна буде проводити без регулювальних прокладок 13, оскільки очікувана повнота і рівень динамічної силової характеристики апарата з пружними елементами 12 забезпечують достатньо високі значення - показників енергоємності, що із запасом свідчать про відповідність апарата класу Т2. У разі застосування регулювальних прокладок 13, що дозволяють стабілізувати значення зусиль попереднього підтиснення і закриття апарата на рівнях, близьких до максимально допустимих, можливе досягнення відповідності апарата класу Т3. Стає також здійсненною модернізація пружинно-фрикційних апаратів ПМК-110А, ПМК-110-К23 і АПМ-110-К-23 експлуатаційного парку з переводом їх з класу Т0 в клас Т2 шляхом заміни пружин підпірно-поворотного пристрою на пакет з шести пружних елементів 10. Використання пропонованих поглинальних апаратів класів Т2 і Т3 в автозчепних пристроях вантажних вагонів дозволить істотно зменшити ударні дії при експлуатації вагонів і збільшити термін їх безвідмовної роботи. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Поглинальний апарат, що містить корпус у вигляді стакана з бобишкою на внутрішній стороні днища по подовжній осі корпусу, розміщені в корпусі симетрично його внутрішнім стінкам натискний конус, пару фрикційних клинів з опорною плитою, по парі рухомих і нерухомих пластин, а також підпірно-поворотний пристрій у вигляді пакета полімерних пружних елементів, розташованих спільно з опорною плитою і клинами між натискним конусом і днищем корпусу і стягнутих по подовжній осі болтом через наявні в них центральні отвори, який відрізняється тим, що кожен з полімерних пружних елементів пакета є тілом обертання змінного поперечного перерізу із ступінчастим отвором по осі обертання, при цьому переріз з максимальним зовнішнім діаметром розташований між двома різновеликими торцями вказаного тіла і розділяє зовнішню бічну поверхню останнього на дві суміжні частини, а відстань від вказаного перерізу до меншого торця складає 0,30-0,55 від відстані до більшого торця. 2. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що обидві суміжні частини бічної поверхні кожного пружного елемента є угнутими. 3. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що торці кожного пружного елемента є зрізаними конічними поверхнями з кутами між твірною і основою, рівними 8-11°, і вершинами, оберненими назовні елемента біля більшого торця і всередину - біля меншого. 4. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що його підпірно-поворотний пристрій складається з парної кількості пружних елементів, які утворюють одну або декілька пар, при цьому суміжні елементи кожної пари звернені один до одного більшими торцями. 5. Поглинальний апарат за п. 1 або 4, який відрізняється тим, що його підпірно-поворотний пристрій складається з шести пружних елементів. 6. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що всі його пружні елементи виконані з одного матеріалу і мають однакові габаритні розміри, при цьому перший елемент від днища корпусу апарата центрується своїм отвором на бобишці, яка виступає всередину корпусу, а кожен з елементів, що залишилися, забезпечений з боку меншого торця перемичкою з отвором для безпосереднього центрування на стяжному болті. 7. Поглинальний апарат за одним з пп. 1, 4, 5, який відрізняється тим, що більший торець кожного пружного елемента забезпечений не менше ніж двома парами рівномірно розташованих по колу біля краю центрального отвору глухих циліндрових отворів і виступів однакового діаметра, які чергуються, для з'єднання елементів в пари. 8. Поглинальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що діаметр центрального отвору з боку більшого торця пружного елемента складає 0,45-0,65 від зовнішнього діаметра останнього, а довжина вказаного отвору - 0,2-0,3 від загальної довжини елемента. 3 UA 100718 C2 4 UA 100718 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 5