Пристрій для поглинання енергії удару

Реферат: Пристрій поглинання енергії удару містить два сальники (7, 8), які спрямовують шток (5) поршня і розташовані на одній стороні поршня (4), тоді як внутрішній сальник (7) ділить камеру всередині закритого циліндра (1) на робочу камеру (10), обмежену в осьовому напрямі внутрішньою поверхнею дна (2), і на змащувальну камеру (9), обмежену в осьовому напрямі внутрішньою поверхнею зовнішнього сальника (8). Робоча камера (10) має проточну зону (11), сформовану як циліндр (1) із збільшеним внутрішнім діаметром і розташовану біля внутрішнього сальника (7), а також зону стискання (12), тоді як внутрішній діаметр циліндра (1) узгоджується із зовнішнім діаметром поршня (4) під час його ковзання. UA 115955 C2 (12) UA 115955 C2 UA 115955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Представлений винахід відноситься до пристрою, який поглинає енергію ударів між залізничними транспортними засобами. Цей винахід, зокрема, стосується пристрою, який має конструкцію, яка забезпечує багатоступеневе поглинання енергії, як це може вимагатися. Рівень Техніки З опису польського патенту PL212572 відомий залізничний амортизатор, який містить циліндр, у якому використовуються гумові пружинні елементи, які формують першу ступінь поглинання енергії удару. Друга ступінь поглинання енергії у цьому відомому рішення створюється зовнішньою деформівною трубою, яка напрямляється додатковим напрямним рукавом на нерухомому вкладиші амортизатора, тоді як цей нерухомий вкладиш амортизатора використовується в екстремальних умовах зіткнення, як перший гасильний елемент, який утворює третій енергопоглинальний елемент. З польської заявки на патент Р.401424 також відомий залізничний амортизатор, який містить гасильний гідроциліндр, який має власний внутрішній простір, обмежений віддаленими один від одного сальниками, які спрямовують поршень двостороннім штоком. Цей циліндр також використовується для встановлення в ньому гумових кільцевих амортизаторів, а також елемента, який скорочується в екстремальних умовах зіткнення. Задачею цього винаходу є створення пристрою для поглинання енергії удару, який має більшу протидію бічним силам. Згаданий пристрій, не дивлячись на свою спрощену конструкцію, повинен бути здатним поглинати і гасити великі порції енергії в екстраординарних ситуаціях, таких як зіткнення між залізничними транспортними засобами, а також для плавного поглинання змінних сил, які присутні під час звичайної експлуатації. Опис Винаходу Пристрій, який поглинає енергію ударів між залізничними транспортними засобами, згідно з цим винаходом містить циліндр, закритий на дні. Всередині цього циліндра розташований поршень, з'єднаний зі штоком, який рухається в осьовому напрямі в сальниках і виходить назовні з передньої поверхні циліндра. Винахід відрізняється присутністю двох сальників, розташованих на одній стороні поршня, тоді як внутрішній сальник ділить внутрішній простір закритого циліндра на робочу камеру, яка в осьовому напрямі обмежена внутрішньою поверхнею дна, а також на змащувальну камеру, обмежену в осьовому напрямі внутрішньою поверхнею зовнішнього сальника. Робоча камера має проточну зону, яка відрізняється діаметром, який відповідає більшому внутрішньому діаметру циліндра біля внутрішнього сальника, а також зону стискання, діаметр якої відповідає внутрішньому діаметру циліндра, який узгоджується із зовнішнім діаметром поршня під час ковзання останнього. Переважно, між проточною зоною та зоною стискання створена принаймні одна проміжна зона з поступово змінним внутрішнім діаметром циліндра. Переважно, згадана проміжна зона має конічно змінний внутрішній діаметр циліндра. Переважно, поршень має опуклу передню поверхню, а також ковзне кільце. Переважно, в поршні розташований принаймні один перепускний клапан. Переважно, в поршні розташований принаймні один зворотний клапан. Переважно, на дні циліндра виконаний принаймні один наскрізний отвір, який закривається вгвинченою заглушкою. Переважно, тут використовується розташований на дні циліндра клапан для введення робочої текучої субстанції під тиском в робочу камеру. Переважно, зовнішній сальник має ковзний вкладиш, який спрямовує шток поршня і формує передній тримач для згаданого штока поршня. Переважно, внутрішній сальник має циліндричну ущільнювальну набивку, яка формує одночасно задній тримач для штока поршня. Дякуючи розташуванню двох сальників на одній стороні поршня, поршень, з'єднаний з нею в циліндрі, може точно в осьовому напрямі спрямовуватися для надання можливості належного функціонування пристрою під підвищеним поперечним навантаженням. У той же час, ця конструкція робить можливим ділити внутрішній простір циліндра на робочу камеру, яка стискає робочу текучу субстанцію, яка є в'язкою, стисливою і поглинає кінетичну енергію, а також на змащувальну камеру, заповнену мастилом, використовуваним для змащування штока поршня, який рухається в сальниках. Більше того, дякуючи поділу робочої камери на проточну зону з більшим внутрішнім діаметром і на зону стискання, яка має свій внутрішній діаметр, узгоджений із зовнішнім діаметром поршня під час його ковзання, можуть плавно поглинатися малі порції енергії за нормальних умов експлуатації, а також великі порції енергії за екстремальних умов зіткнення. Дякуючи використанню проміжної зони, діаметр якої відповідає плавно спадному внутрішньому діаметру циліндра, можна поступово переходити з проточної фази, у якій кількість 1 UA 115955 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поглинутої енергії визначається по суті параметрами стиснення стискуваної робочої текучої субстанції. У випадку, коли в пристрої згідно з винаходом між проточною фазою та фазою стиснення використовується тільки одна проміжна зона, одержують триступеневу характеристику поступового поглинання енергії удару. В щілину, створену між поршнем та циліндром, під час проточної фази, коли передня поверхня поршня є опуклою, легко ввести струмінь робочої текучої субстанції, тоді як ковзне кільце, встановлене на поршні, усуває можливість застрягання поршня в циліндрі в результаті зміни робочих умов. Перепускний клапан, розташований в поршні, дозволяє робочій текучій субстанції переходити в фазу стискання, коли поршень ковзним чином переміщається в циліндрі, і дякуючи цьому, одержується додаткове поглинання кінетичної енергії. Однак, зворотний клапан використовується для полегшення зворотного переміщення у початкове положення після стискання. Використовуючи клапан для подачі робочої текучої субстанції в робочу камеру, легко одержати початковий тиск, який впливає на параметри поглинання енергії. Дякуючи використанню ковзного вкладиша у зовнішньому сальнику, а також циліндричної ущільнювальної набивки у внутрішньому сальнику, шток поршня може утримуватися при ковзанні. Це рішення також захищає від протікання робочої текучої субстанції в змащувальну камеру і також гарантує досягання великої стабільності утримування штока поршня, а також належне змащування, яке надає можливість багатократного збільшення терміну експлуатації пристрою згідно з винаходом. Така підвищена стабільність штока поршня робить можливим вводити поршень в циліндр, використовуючи люфт у формі кільцевої щілини, крізь яку подається робоча текуча субстанція під час проточної фази. Короткий Опис Креслень Цей винахід представляється у своєму варіанті виконання на кресленнях, на яких Фіг. 1 представляє пристрій згідно з винаходом для поглинання енергії ударів між залізничними транспортними засобами під час їх простоювання до ударяння в їх осьову частину, Фіг. 2 представляє поглинальний пристрій у його осьовому перерізі під час поглинання енергії удару поршнем, зміщеним в проточну зону, Фіг. З представляє поглинальний пристрій у його осьовому перерізі під час поглинання підвищеної енергії удару поршнем, зміщеним в зону стискання, Фіг. 4 представляє переріз циліндра, який показує передню поверхню поршня у його проточному положенні. Пристрій, який поглинає енергію удару між залізничними вагонами, згідно з винаходом, зображеним у варіанті виконання на Фіг. 1, містить циліндр 1 з вгвинченим дном 2, яке містить ущільнювальне кільце 3. Всередині циліндра 1 розташований поршень 4, з'єднаний з одностороннім штоком 5, який виступає за передню поверхню 6 циліндра 1 і спрямовується в осьовому напрямі у двох віддалених один від іншого сальниках 7, 8. Між внутрішнім сальником 7 та зовнішнім сальником 8 створена змащувальна камера 9 для зберігання мастила, а простір циліндра 1, створений між внутрішнім сальником 7 та дном 2, є робочою камерою 10. Ця робоча камера 10 має проточну зону 11, яка має збільшений внутрішній діаметр і починається біля внутрішнього сальника 7, а також зону стискання 12, внутрішній діаметр якої узгоджується з діаметром поршня 4 при його ковзанні, при цьому згадана зона проходить до дня 2. Для забезпечення плавної зміни проточної фази на фазу стискання, робоча камера 10 має додатково створену проміжну зону 13, яка має конічно змінний діаметр. Ця проміжна зона 13 може містити також додатковий уступ 13а з спадним нахилом для додаткового пом'якшення потрапляння в зону стискання 12. У варіанті виконання, не зображеному на кресленнях, робоча текуча субстанція може також протікати крізь додаткові отвори в поршні. Шляхом належного вибору кількості і діаметра згаданих додаткових отворів, можна додатково підганяти характеристики поглинання енергії. В іншому варіанті виконання, не зображеному на кресленнях, проміжна зона 13 може набувати форми склепіння або будь-якої форми, яка має експериментально вибрані нахили, для надання попередньо встановлених параметрів прогресивності поглинання кінетичної енергії ударів. Внутрішній сальник 7 кріпиться впресовуванням в циліндр 1 і має зовнішнє ущільнювальне кільце 14, а також циліндричну ущільнювальну набивку 15, яка одночасно працює як задній тримач штока 5 поршня. Зовнішній сальник 8 щільно вставлений в циліндр 1 за допомогою ущільнювальних кілець і кріпиться гвинтами 17 у такий спосіб, що їх буртик 18 ховається в канавці 19, яка розширюється в передній частині циліндра 1. Зовнішній сальник 8 має ковзний вкладиш 20, який виготовлений з бронзи і функціонує як передній тримач штока 5 поршня, а також ущільнювальні кільця 21 і 22, які захищають від витікання мастила із змащувальної камери 9. 2 UA 115955 C2 5 10 15 20 25 30 Поршень 4 у варіанті виконання, представленому на кресленні, має опуклу передню поверхню 23. На уступчастому периметрі поршня 4 встановлене ковзне кільце 24, виготовлене з матеріалу, який має кращі ковзні властивості, наприклад з бронзи. Середня частина поршня 4, виготовлена як монолітна деталь зі штоком 5 поршня, містить перепускні клапани 25, а також зворотний клапан 26, встановлені рівновіддалено від осі штока 5 поршня. Змащувальна камера заповнюється мастилом крізь отвори 27, виконані в зовнішньому сальнику 8, тоді як згадані отвори після цієї операції закриваються вгвинченими заглушками 28. Не дивлячись на те, що робоча камера 10 заповнюється робочою текучою субстанцією шляхом використання отворів 29, виконаних в дні 2, згадані отвори після цього закриваються вгвинченими заглушками ЗО. Дно 2 має, більше того, клапан 31 для подачі робочої текучої субстанції під тиском в робочу камеру під встановленим початковим тиском. Після введення робочої текучої субстанції, клапан 31 автоматично закривається. На Фіг. 2 зображений поршень 4, розташований в проточній зоні 11. Кільцева щілина 32, створена між ковзним кільцем 24а та циліндром 1, на цій ділянці робить можливим подавати робочу текучу субстанцію, яка має встановлену в'язкість. Хоча поршень 4 працює у цій зоні, зворотний клапан 26, а також перепускний клапан 25 закриваються. На Фіг. З зображено поршень 4 в зоні стискання 12. Поршень 4 переміщається ковзним чином в робочій камері 10 циліндра 1 для стиснення робочої текучої субстанції, не поданої до цього під час роботи в проточній зоні 11 і в проміжній зоні 13. Коли поршень 4 працює всередині цієї зони, то зворотний клапан 26 закривається, тоді як перепускний клапан 25 відкривається, змушуючи стиснену робочу текучу субстанцію протікати в другу частину робочої камери 10 на протилежній стороні поршня 4. Після поглинання енергії удару, тиск поршня 4 зникає і стиснена робоча текуча субстанція повертає згаданий поршень в проточну зону 11. Під час цього переміщення, зворотний клапан 26 відкривається для надання можливості проходження зворотного потоку робочої текучої субстанції. Як показано на Фіг. 4, поршень 4 містить розташовані через однакові проміжки три резервні проточні клапани 25, а також три зворотні клапани 26. Це розташування перепускних клапанів 25 і зворотних клапанів 26 забезпечує однорідний розподіл сил, створюваних робочою текучою субстанцією, яка протікає під час функціонування пристрою згідно з винаходом, що особливо важливо для осьового переміщення поршня 4 в циліндрі і для збереження стандартної кільцевої щілини 32. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Пристрій для поглинання енергії удару, створюваного залізничними транспортними засобами, при цьому згаданий пристрій містить циліндр, який закінчується дном, всередині циліндра розташований поршень, що з'єднаний зі штоком, поршень проходить в осьовому напрямі крізь сальники і виступає з передньої поверхні циліндра, який відрізняється тим, що має два сальники (7, 8), розташовані на одній стороні поршня (4), тоді як внутрішній сальник (7) ділить камеру, створену всередині закритого циліндра (1), на робочу камеру (10), обмежену в осьовому напрямі внутрішньою поверхнею дна (2), а також на змащувальну камеру (9), обмежену в осьовому напрямі внутрішньою поверхнею зовнішнього сальника (8), тоді як робоча камера (10) має проточну зону (11), яка має діаметр, який відповідає збільшеному внутрішньому діаметру циліндра, і розташована біля внутрішнього сальника (7), і зону стискання (12), яка має діаметр, який відповідає внутрішньому діаметру циліндра (1) і здатен узгоджуватися із зовнішнім діаметром поршня (4) під час його ковзання. 2. Пристрій для поглинання енергії ударів за п. 1, який відрізняється тим, що між проточною зоною (11) та зоною стискання (12) створена принаймні одна проміжна зона (13), діаметр якої відповідає поступово змінному внутрішньому діаметру циліндра (1). 3. Пристрій для поглинання енергії ударів за п. 2, який відрізняється тим, що діаметр згаданої проміжної зони (13) відповідає конічно змінному внутрішньому діаметру циліндра (1). 4. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що поршень (4) має опуклу передню поверхню (23). 5. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що поршень (4) має ковзне кільце (24). 6. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що в поршні (4) розташований принаймні один перепускний клапан (25). 7. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що в поршні (4) розташований принаймні один зворотний клапан (26). 3 UA 115955 C2 5 10 8. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що зовнішній сальник (8) має принаймні один наскрізний отвір (27), закритий вгвинченою заглушкою (28). 9. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-8, який відрізняється тим, що принаймні один наскрізний отвір (29) виконаний в дні (2) циліндра (1) і закритий вгвинченою заглушкою (30). 10. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що клапан (31), розташований в дні (2) циліндра (1), здатен використовуватися для подачі робочої текучої субстанції під тиском в робочу камеру (10). 11. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-10, який відрізняється тим, що зовнішній сальник (8) має ковзний вкладиш (20), який виконаний з можливістю спрямування штока (5) поршня. 12. Пристрій для поглинання енергії удару за будь-яким із пп. 1-11, який відрізняється тим, що внутрішній сальник (7) має циліндричну ущільнювальну набивку (15). 4 UA 115955 C2 5 UA 115955 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 6