ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к отрасли железнодорожного ма- шиностроения, а именно: к устройствам для амортизации железно- дорожного подвижного состава, и может быть использована в со- временных конструкциях эластомерных поглощающих аппаратов, применяемых для защиты вагонов от избыточных ударных и тяго- вых нагрузок.

Предшествующий уровень техники

Известен поглощающий аппарат, содержащий корпус, в котором между нажимной и опорной плитами установлен опорный узел, со- стоящий из трубчатого резинового элемента и двух пружин, одна из которых охватывает указанный резиновый элемент, а другая смон- тирована в его центральном отверстии, при этом после предвари- тельного сжатия опорного узла нажимная и опорная плиты связаны центральным стяжным болтом [см. а. с. СССР NQ 1615003 по классу B61G 9/06, опубликованное 23.12.1990 года]. Недостатком известного поглощающего аппарата являются его низкие прочностные характеристики и ненадежность конструкции. В данном техническом решении во время возрастания нагрузки упру- гий резиновый элемент заполняет межвитковое пространство пру- жин, в результате чего в этих местах возникают большие локальные напряжения, что, при условии циклических нагрузок, приводит к раз- рушению резинового элемента, следовательно - к преждевремен- ному выходу известного поглощающего аппарата из строя. Кроме того, из-за низкого модуля упругости резины, опорный узел имеет низкую энергоемкость (всего 40-50 кДж), которая не отвечает со- временным требованиям к поглощающим аппаратам. Также следует отметить, что использование в известном техническом решении ме- таллических пружин разного размера усложняет и удорожает конст- рукцию поглощающего аппарата.

Известен также поглощающий аппарат, содержащий корпус, нажимную плиту, взаимодействующей с предварительно сжатым упругим элементом, выполненным из эластомера в виде монолитно- го блока, на торцах которого закреплены шайбы с буртиками, охва- тывающими монолитный блок по периметру, и установленным в корпусе с зазором между его боковыми стенками, при этом по край- ней мере пара противоположных граней указанного монолитного блока имеет вогнутую поверхность с наименьшим поперечным се- чением в средине [см. пат. Украины Ns 82142 по классу B61G9/00, опубликованный 11.03.2008 года].

Данное техническое решение предусматривает использование в роли упругого элемента монолитного блока из эластомера, что по- зволяет увеличить энергоемкость поглощающего аппарата на 15- 20% и ресурс эксплуатации в 5 раз, поскольку удельные допустимые нагрузки в эластомерах в 5-10 раз выше, чем у резины. Однако не- достатком известного поглощающего аппарата является несовер- шенство конструкции его упругого монолитного блока. Данный не- достаток поясняется быстрым изнашиванием эластомерного блока (в частности, боковой его рабочей поверхности, которая контактиру- ет со стенками корпуса) в результате отсутствия защиты его конст- рукции от чрезмерных поперечных деформаций, неизбежно возни- кающих при поглощении аппаратом высоких ударных нагрузок.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является поглощающий аппарат для же- лезнодорожного транспорта, содержащий цилиндрический корпус, закрытый с одной стороны днищем, в котором установлен поджатый нажимной плитой упругий опорный узел в виде втулки из эластоме- ра и пустотелый плунжер [см. пат. России N° 2373092 по классу B61G 9/06, опубликованный 20.11.2009 года в Бюл. N ^Q 32]. з Основным недостатком известного технического решения явля- ется то, что энергия удара поглощается не только за счет накопле- ния внутренней энергии при сжатии упругой эластомерной втулки, но и за счет трения внешней цилиндрической поверхности послед- ней о стенки корпуса. Это приводит к преждевременному износу контактирующих рабочих поверхностей, следовательно, и к сниже- нию ресурса эксплуатации известного поглощающего аппарата для железнодорожного транспорта.

Указанная проблема частично решена за счет наличия на по- верхностях эластомерной втулки и плунжера проточек с твердой смазкой, но такое решение существенно усложняет конструкцию и обслуживание поглощающего аппарата, что является вторым не- достатком известного технического решения.

Третьим недостатком известного поглощающего аппарата яв- ляется несовершенство конструкции упругого опорного узла, заклю- чающееся, в частности, в отсутствии достаточной жесткости эла- стомерной втулки, что не позволяет увеличить количество погло- щенной и рассеянной энергии.

Четвертым недостатком известного поглощающего аппарата для железнодорожного транспорта является необходимость обяза- тельного соблюдения при установке в корпус плунжера и эласто- мерной втулки определенного посадочного зазора (преимуществен- но в пределах 0,05-0,2 мм) для обеспечения надежной работы уст- ройства. Указанная ограничивающее условие усложняет сборку по- глощающего аппарата и снижает его ремонтопригодность, поскольку соблюдение указанного зазора между частично изношенными и но- выми деталями может быть проблематичным.

В основу полезной модели поставлена задача повышения энер- госилових характеристик поглощающего аппарата с одновременным упрощением его конструкции и увеличением ресурса эксплуатации за счет введения в конструкцию новых элементов и видоизменения уже известных путем соответствующих конструктивных усовершен- ствований.

Сущность полезной модели

Решение поставленной задачи достигается тем, что в погло- щающем аппарате для железнодорожного транспорта, состоящем из цилиндрического корпуса, закрытого с одной стороны днищем, и поджатого упорной плитой упругого опорного узла, согласно пред- ложению, опорный узел расположен частично внутри цилиндриче- ского корпуса аппарата с возможностью перемещения относительно него и выполнен в виде эластомерного амортизатора, состоящего из цилиндрического корпуса, заполненного эластомером, и штока, ко- торый одним концом опирается на днище корпуса аппарата, а на другом содержит поршень, разделяющим рабочую камеру аморти- затора на две полости с возможностью перетекания эластомерной массы из одной камеры в другую через калибровочный зазор между боковой цилиндрической поверхностью поршня и внутренней по- верхностью корпуса, при этом упорная плита с помощью болтов и монтажных планок соединена с корпусом аппарата с возможностью перемещения относительно него.

Благодаря изменению конструкции упругого опорного блока, в частности, выполнению его в виде эластомерного амортизатора, достигается полнота энергосилових характеристик предложенного поглощающего аппарата без снижения ресурса его эксплуатации, поскольку во время ударного сжатия указанного амортизатора по- глощение энергии происходит исключительно за счет дросселиро- вания эластомерного материала, то есть без привлечения работы сил трений, вызывающих износ. Кроме того, предложенный аморти- затор, благодаря металлическому корпусу, обладает необходимой жесткостью, имеет простую конструкцию, технологичную в изготов- лении и обслуживании, что позволяет упростить сборку поглощаю- щего аппарата и существенно повысить его ремонтопригодность. При этом конструктивное видоизменение упорной плиты, необходи- мое для реализации предложенного технического решения в соста- ве поглощающего аппарата для железнодорожного транспорта, ни- коим образом не приводит к снижению функциональности устройст- ва или усложнению его конструкции.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного решения относительно поглощающего аппарата из- мененной конструкции обеспечивает достижение технического ре- зультата.

Перечень фигур иллюстративных материалов

Фигура 1 - общий вид предложенного поглощающего аппарата с частичным продольным разрезом;

Фигура 2 - вид сбоку на предложенный поглощающий аппарат с частичным продольным разрезом.

Описание предпочтительного варианта полезной модели

Предложенный поглощающий аппарат содержит пустотелый цилиндрический корпус 1 , закрытый с одной стороны днищем 2. Частично внутри цилиндрического корпуса 1 с возможностью пере- мещения относительно него расположен эластомерный амортиза- тор 3, состоящий из цилиндрического корпуса 4, заполненного эла- стомером, и штока 5. На одном конце штока 5 выполнен поршень б, разделяющий рабочую камеру цилиндрического корпуса 4 на две камеры 7 и 8 с возможностью перетекания эластомерной массы из одной камеры в другую через калибровочный зазор 9 между боко- вой поверхностью поршня 6 и внутренней поверхностью цилиндри- ческого корпуса 4. Другим концом шток 5 опирается на днище 2 ци- линдрического корпуса 1. Эластомерный амортизатор 3 поджат упорной плитой 10, которая с помощью болтов 11 и монтажных пла- нок 12 соединена с корпусом аппарата с возможностью перемеще- ния относительно него.

Предложенный поглощающий аппарат работает следующим образом.

Под действием сжимающей нагрузки, которая передается через упорную плиту 10 на эластомерный амортизатор 3, шток 5 входит в полость цилиндрического корпуса 4 и сжимает эластомерную массу, создавая высокое внутреннее давление, за счет чего поглощается энергия. Во время ударного (динамического) сжатия амортизатора поглощение энергии происходит за счет перетекания (дросселиро- вания) эластомерной массы через калибровочный зазор 9 между боковой поверхностью поршня 6 и внутренней поверхностью цилин- дрического корпуса 4.

Предложенное техническое решение проверено на практике. Предлагаемый поглощающий аппарат, изготовляемый, например, по чертежу N ^Q 73ZW110102-5-00 СБ «Аппарат поглощающий эла- стомерный 73ZW», не содержит никаких элементов или материалов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, при производстве эласто- мерных поглощающих аппаратов, следовательно, является прием- лемым для промышленного применения, имеет технические и дру- гие преимущества перед известными аналогами из-за предложен- ных конструктивных усовершенствований, что подтверждает воз- можность достижения технического результата заявляемым объек- том. В известных источниках научно-технической и другой инфор- мации не обнаружено поглощающих аппаратов с указанной в пред- ложении совокупностью существенных признаков, поэтому предло- женное техническое решение считается таковым, что может полу- чить правовую охрану.

Существенное отличие предложенного поглощающего аппарата от ранее известных заключается в том, что его опорный узел вы- полнен в виде эластомерного амортизатора, состоящего из цилинд- рического корпуса, заполненного эластомером, и штока, который одним концом опирается на днище корпуса аппарата, а на другом содержит поршень, разделяющий рабочую камеру амортизатора на две полости с возможностью перетекания эластомерной массы из одной камеры в другую через калибровочный зазор между боковой цилиндрической поверхностью поршня и внутренней поверхностью корпуса, при этом упорная плита с помощью болтов и монтажных планок соединена с корпусом аппарата с возможностью перемеще- ния относительно него. Указанные отличия, в совокупности, обеспе- чивают полноту энергосилових характеристик предложенного по- глощающего аппарата, способствуют увеличению ресурса его экс- плуатации. Ни один из известных поглощающих аппаратов не может одновременно обладать всеми перечисленными свойствами, по- скольку не предусматривают в своих конструкциях всей совокупно- сти заявленных в предложении существенных признаков.

Технические преимущества полезной модели

К техническим преимуществам предложенного поглощающего аппарата, в сравнении с прототипом, можно отнести:

- улучшение энергосилових характеристик за счет усовершен- ствования конструкции его опорного узла;

- упрощение конструкции и улучшение ремонтопригодности по этой же причине;

- увеличение ресурса эксплуатации за счет отсутствия износа контактирующих рабочих поверхностей деталей.

После описания предложенного технического решения специа- листам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничи- тельным, будучи представленным данным примером. Многочислен- ю ные возможные варианты выполнения предложенного поглощающе- го аппарата, в частности, высота и диаметр составных частей эла- стомерного амортизатора, его расположение внутри корпуса погло- щающего аппарата могут изменяться в зависимости от хода поршня и значения силы предварительной затяжки устройства, и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний, и рассматриваются таковыми, что находятся в пределах объема предложенного технического ре- шения.

Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что в конструкции поглощающего аппарата присутствует эласто- мерный амортизатор, состоящий из цилиндрического корпуса, за- полненного эластомером, и штока, который одним концом опирает- ся на днище корпуса аппарата, а на другом содержит поршень, раз- деляющий рабочую камеру амортизатора на две полости с возмож- ностью перетекания эластомерной массы из одной камеры в другую через калибровочный зазор между боковой цилиндрической поверх- ностью поршня и внутренней поверхностью корпуса, а упорная пли- та с помощью болтов и монтажных планок соединена с корпусом аппарата с возможностью перемещения относительно него, благо- даря чему и достигается технический результат. Изменение и ис- пользование лишь отдельных элементов конструкции из всей сово- купности заявленных, естественно, ограничивает спектр преиму- ществ, перечисленных выше, и не может считаться новым техниче- ским решением в данной области знаний, поскольку другие подоб- ные конструкции уже не будут требовать никакого творческого под- хода от инженеров-конструкторов, и не могут считаться результата- ми их творческой деятельности или новыми объектами интеллекту- альной собственности, соответствующими защите охранными доку- ментами.