Аппарат, поглощающий энергию удара

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Головач Руслан Николаевич(72) Автор Головач Руслан Николаевич(73) Патентообладатель Головач Руслан Николаевич(57) 1. Аппарат, поглощающий энергию удара, включающий в себя многогранный корпус с боковыми стенками разной толщины, внутри которого расположен нажимной клин, опирающийся на фрикционные клинья, в которых или напротив которых в корпусе установлены антифрикционные вкладыши, образующие твердую смазку стенок корпуса, отличающийся тем, что твердая смазка стенок корпуса образована таким образом, что со стороны боковых стенок корпуса большей толщины твердой смазки меньше, чем со стороны боковых стенок корпуса меньшей толщины, при этом такое неравенство количества твердой смазки обеспечено за счет применения антифрикционных вкладышей из материалов с различными трибомеханическими характеристиками. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что антифрикционные вкладыши выполнены из композиционных материалов. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что антифрикционные вкладыши выполнены из бронзы.(56) 1. Патент 2128301. Фрикционный амортизатор, МПК 16 7/08,61 9/02, приоритет 1998.06.02, публ. 1999.03.27. 2. Патент 2002108920 А 1. Поглощающий аппарат железнодорожного вагона, имеющий большой рабочий ход, МПК 61 9/18, приоритет 2001.05.15, публ. 2003.06.10 (прототип). Полезная модель относится преимущественно к устройствам поглощения энергии удара, устанавливаемым на вагоны и локомотивы с целью снижения продольных усилий,действующих в поезде при соударении вагонов. Известен аппарат, поглощающий энергию удара 1, состоящий из корпуса, в котором установлен нажимной клин и фрикционные клинья, расположенные в контакте с ограничителем и опорной плитой, опирающейся на упругий полимерный массив, состоящий из нескольких последовательно расположенных самоустанавливающихся упругих блоков. Попарно упругие блоки разделены между собой центрирующими чашеобразными металлическими пластинами, скользящими по выполненным в корпусе продольным центрирующим ребрам. Недостатком аналога 1 является его сложность ввиду особенностей конструкции и наличия центрирующего соединения некоторых элементов, а также ограниченный (110 мм) рабочий ход аппарата, поглощающего энергию удара. Известен более простой, эффективный и с увеличенным рабочим ходом аппарат, поглощающий энергию удара 2, принятый за прототип. Он состоит из охватываемого тяговым хомутом корпуса, в котором установлен нажимной клин и фрикционные клинья, расположенные в контакте с опорной плитой. Опорная плита опирается на упругий полимерный массив, состоящий из нескольких последовательно расположенных упругих блоков. Упругие блоки разделены между собой пластинами, пропущенными вместе с этими блоками сквозь стержень. Такой аппарат-прототип, в отличие от аналога 1, имеет больший рабочий ход. В нем также отсутствуют промежуточные чашеобразные металлические пластины. Это упрощает конструкцию прототипа 2 с возможностью уменьшения габаритов аппарата, который к тому же имеет большее, чем у аналога 1, количество упругих блоков. Для получения более стабильных характеристик, исключения явления схватывания стальных фрикционных поверхностей под воздействием сил трения между фрикционными клиньями и корпусом аппарата-прототипа 2 применяют антифрикционные вкладыши,которые выполняются из металла более мягкого, чем металл корпуса, например из бронзы. Такие вкладыши вставлены в канавки корпуса или в канавки фрикционных клиньев. Они выполняют функцию элементов твердой смазки стальной поверхности корпуса. Однако ввиду того, что корпус в своем поперечном сечении имеет внутреннюю полость и толщину своих стенок, ограниченную размерами тягового хомута, после определенного времени эксплуатации аппарата в местах контакта фрикционных клиньев со стенками корпуса будет наблюдаться выработка поверхностей этих стенок. И после достижения такой максимальной выработки наблюдается критическое уменьшение их толщины, что может привести к выходу из строя аппарата. Поэтому задачей полезной модели является повышение ресурса аппарата, поглощающего энергию удара, за счет обеспечения направленного износа боковых стенок его корпуса. Поставленная задача решается тем, что аппарат, поглощающий энергию удара, включает в себя многогранный корпус, внутри которого расположен нажимной клин, опирающийся на фрикционные клинья, в которых установлены антифрикционные вкладыши,образующие твердую смазку стенок корпуса. Такой аппарат имеет отличительные признаки стенки корпуса аппарата выполнены неравномерной толщины и со стороны боковых стенок большей толщины площадь твердой смазки меньше, чем со стороны боковых стенок меньшей толщины, при этом упомянутое неравенство количества твердой смазки 2 62562010.06.30 обеспечено за счет применения антифрикционных вкладышей из материалов с различными трибомеханическими характеристиками. Такое новшество позволит применить одинаковое количество вкладышей с одинаковыми размерами, но с разной эффективностью твердой смазки, что позволит повысить долговечность трущихся поверхностей аппарата, поглощающего энергию удара. Варианты осуществления полезной модели антифрикционные вкладыши выполнены из композиционных материалов антифрикционные вкладыши выполнены из бронзы. Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 показан общий вид аппарата в разрезе. На фиг. 2 - вид сверху. На фиг. 3 вид на корпус аппарата сверху. На фиг. 4 - общий вид фрикционного клина. На фиг. 5 - то же, что и на фиг. 4, но со вставленным в канавку антифрикционного клина одним длинным вкладышем. На фиг. 6 - то же, что и на фиг. 4, но со вставленными в канавку антифрикционного клина двумя короткими вкладышами, левый из которых с твердой смазкой для тонкой стенки корпуса (имеющей более высокую смазочную способность), а правый с твердой смазкой для утолщенной стенки корпуса (имеющей низкую смазочную способность). На фиг. 7 - то же, что и на фиг. 4, но со вставленными в канавку антифрикционного клина двумя короткими вкладышами, левый из которых с твердой смазкой для утолщенной стенки корпуса (имеющей низкую смазочную способность), а правый с твердой смазкой для тонкой стенки корпуса (имеющей более высокую смазочную способность). На фиг. 8 - разрез А-А по фиг. 2. На фиг. 9 - разрез Б-Б по фиг. 2 Аппарат, поглощающий энергию удара, состоит из корпуса 1 с боковыми стенками неравномерной толщины. Имеются более утолщенные боковые стенки 2 и менее утолщенные боковые стенки 3, ограниченные размерами тягового хомута (не показан). В корпусе 1 размещены вместе с нажимным клином 4 фрикционные клинья 5. Клинья 5 находятся в контакте с демпферными отбойниками (не показаны). В каждом фрикционном клине 5 (фиг. 4) выполнена канавка 6, в которую вставлены,для одного из этих клиньев, длинный антифрикционный вкладыш 7 (фиг. 5), имеющий низкую смазочную способность, либо последовательно два коротких (не показано). Для второго и третьего фрикционных клиньев 5 (фиг. 6, 7) в канавку 6 вставлены два коротких антифрикционных вкладыша 8 и 9, каждый из которых, в зависимости от места установки,имеет соответствующую смазочную способность. Причем, в показанном варианте выполнения аппарата (фиг. 1-3, 8, 9), вкладыш 8 имеет более высокую смазочную способность. Все вкладыши 7-9 предназначены для устранения явления схватывания стальных фрикционных поверхностей под воздействием сил трения между фрикционными клиньями 5 и корпусом 1 аппарата. Антифрикционные вкладыши 7-9 выполнены из более мягкого материала, чем корпус 1 и фрикционные клинья 5. Например, корпус 1 и фрикционные клинья могут быть выполнены из разных марок сталей, а их антифрикционные вкладыши 7-9 - из бронзы разных марок для обеспечения твердой смазки. Антифрикционные вкладыши 7-9 образуют твердую смазку стенок 2 и 3 корпуса 1 таким образом, что со стороны боковых стенок 2 корпуса 1 большей толщины смазывающие свойства твердой смазки ниже, чем со стороны боковых стенок 3 корпуса 1 меньшей толщины. Такое неравенство свойств твердой смазки обеспечено за счет применения антифрикционных вкладышей 7 и 9 из материалов с различными трибомеханическими характеристиками, например за счет изготовления их из разных марок бронзы. В показанном на фиг. 5-7 случае длинный фрикционный вкладыш 7 и фрикционные вкладыши 9, расположенные со стороны утолщенных стенок 2, имеют худшую смазочную способность, чем фрикционные вкладыши 8, расположенные со стороны более тонких стенок 3. В другом варианте антифрикционные вкладыши 7 могут быть выполнены из композиционных материалов. Рекомендуется при этом применять композиционные материалы,полученные с помощью методов порошковой металлургии. 3 62562010.06.30 На верхнем торце корпуса 1 выполнены буртики 10 (фиг. 3) для ограничения хода нажимного клина 4, который своими зацепами 11 (фиг. 8) поджат к верхнему торцу корпуса 1 за счет пакета упругих блоков 12 (фиг. 8, 9). Каждый из упругих блоков 12 выполнен в виде втулки, воспринимающей ударные нагрузки. Втулка может быть выполнена как из эластомеров (например резин), так и из полимеров (например, термоэластопластов), характеризующихся необходимым сочетанием показателей податливости (относительная деформация может достигать 0,5) и диссипативных свойств при высокой технологичности и возможности утилизации эластичных элементов, исчерпавших свой ресурс. Внешняя поверхность втулки упругих блоков 12 может быть выполнена сферической (как показано) или иной формы. Разнообразие применяемых материалов и форм упругих блоков 12 предопределяет универсальность их применения, в том числе в изделиях, гасящих колебания, поглощающих энергию и в различных демпферах. Внешняя поверхность корпуса 1 снабжена ребрами жесткости 13 (фиг. 1-3, 6), а внутренняя - технологическими отверстиями 14 (фиг. 1, 6). Работает аппарат следующим образом. Под действием ударной нагрузки нажимной клин 4 смещается, сжимая, перемещая и прижимая фрикционные клинья 5 к боковым стенкам 2, 3 корпуса 1 аппарата. Сила трения между фрикционными клиньями 5 и боковыми стенками 2, 3 корпуса 1 возрастает до наибольшей величины при полном сжатии внутри корпуса 1 упругих блоков 12 (при одинаковых значениях заданных скорости и силы). При этом работа, затрачиваемая на приведение в действие аппарата, поглощающего энергию удара, расходуется главным образом на преодоление сил трения и поглощается, превращаясь в тепловую энергию. При этом антифрикционные вкладыши 7-9 выполняют функцию твердой смазки между трущимися поверхностями боковых стенок 2, 3 корпуса 1 и фрикционных клиньев 5,снижая нагрев этих поверхностей и предотвращая заклинивание фрикционных клиньев 5 в корпусе 1 вследствие явления схватывания. После снятия нагрузки силы, затраченные ранее на сжатие упругих блоков 12 аппарата обеспечивают возвращение всех подвижных элементов аппарата в исходное положение. Применение стенок корпуса поглощающего аппарата разной толщины с различными смазочными свойствами антифрикционных вкладышей 7-9 в таком исполнении аппарата,позволит перераспределить износ трущихся пар в нем. То есть обеспечить боковым стенкам 3 корпуса возможность изнашиваться меньше, чем более толстым боковым стенкам 2. Это в итоге позволит увеличить ресурс поглощающего аппарата за счет направленного износа боковых поверхностей и, как следствие, предотвратить появление преждевременных трещин и деформаций корпуса за счет выработки поверхностей этих стенок в процессе длительной эксплуатации аппарата. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5