Способ и устройство для отвода энергии удара, в частности, в автоматических сцепках рельсового подвижного состава

Способ и устройство для отвода энергии удара, в частности, в автоматических сцепках рельсового подвижного состава

Реферат

 

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам и касается конструкции устройств для отвода энергии удара, а также к способу реализации отвода энергии удара. Технический результат - обеспечение отвода энергии удара при различных условиях работы, причем обеспечивается смягчение ударов, обладающих как малой, так и большой энергией. Способ заключается в отводе энергии удара путем преодоления сопротивления потока в жидком, сжимаемом и предварительно поджатом эластомере, причем отвод энергии удара происходит в несколько стадий. Устройство для отвода энергии удара включает эластомерный амортизатор, в рабочий цилиндр которого вставлены два штока. Штоки имеют различные диаметры, причем шток с малым диаметром примыкает своим концом к днищу корпуса устройства, а днище эластомерного амортизатора упирается в ударную плиту. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для отвода энергии удара, в частности, в автоматических сцепках рельсового подвижного состава.

В известных устройствах, имеющих эластомерный амортизатор (гидравлический амортизатор с эластомером в качестве рабочей жидкости) для отвода энергии удара имеет место поглощение энергии удара в рабочем цилиндре, который наполнен жидким, предварительно уплотненным эластомером. Это происходит внутри рабочего цилиндра, во время движения штока эластомерного амортизатора, которое вызвано внешними силами. Движение штока поршня происходит после преодоления собственных напряжений эластомерного амортизатора и осуществляется затем пропорционально воздействующему усилию.

Из заявки Польши на полезную модель W97130 известно устройство, содержащее эластомерный амортизатор для отвода энергии удара в автоматической сцепке рельсового подвижного состава. Устройство выполнено таким образом, что в корпусе в виде закрытого с одной стороны с помощью днища цилиндра вставлен эластомерный амортизатор. Эластомерный амортизатор сориентирован своим поршнем в направлении днища корпуса и с помощью ударной плиты прижат к днищу. Ударная плита соединена с корпусом с помощью прочно вставленных в ударную плиту винтов. Винты проходят через отверстия, которые находятся в расположенных напротив днища корпуса ушках корпуса.

Недостатком этого решения является то, что рабочий диапазон устройства ограничен, так как необходимо относительно большое собственное напряжение амортизатора.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать способ и устройство для отвода энергии удара, в частности, в автоматической сцепке рельсового подвижного состава, которые обеспечивают отвод энергии удара при различных условиях работы. Благодаря способу и устройству могут быть смягчены удары, которые обладают малой энергией удара, и те, которые имеют энергию удара вплоть до максимально допустимых предельных значений.

Способ согласно изобретению состоит в том, что при возрастании сил, воздействующих в продольном направлении на устройство, обладающее эластомерным амортизатором, а именно от нулевого значения до уравновешивания первоначального собственного напряжения устройства, вначале не происходит никакого уменьшения длины устройства. При последующем возрастании силы снижается длина устройства до первого заданного хода в продольном направлении, причем снижение длины вызвано вдвиганием штока поршня, имеющего малый диаметр, в рабочий цилиндр эластомерного амортизатора. При последующем возрастании усилия до уравновешивания дополнительного собственного напряжения устройства не происходит никакого уменьшения длины устройства. После уравновешивания дополнительного собственного напряжения устройства и при последующем возрастании силы до максимального значения имеет место дальнейшее уменьшение длины устройства вплоть до достижения всего заданного хода в продольном направлении устройства, причем уменьшение длины вызвано вдвиганием штока, имеющего большой диаметр, в рабочий цилиндр. При падении усилия от максимального значения происходит скачкообразное снижение противодействующей силы устройства без изменения длины. При последующем падении усилия длина устройства возрастает вплоть до достижения первого продольного хода, причем возрастание длины вызывается выдвиганием имеющего большой диаметр штока из рабочего цилиндра. При последующем падении силы имеет место второе скачкообразное снижение противодействующей силы устройства, а именно без изменения длины. При другом следующем далее падении усилия происходит дальнейшее возрастание длины устройства вплоть до достижения его первоначальной длины, причем увеличение длины вызвано выдвиганием имеющего малый диаметр штока из рабочего цилиндра. При последующем падении силы до нулевого значения и при сохранении его первоначальной длины происходит снижение противодействующей силы устройства.

Устройство согласно изобретению для отвода энергии удара отличается тем, что оно состоит из корпуса, ударной плиты и эластомерного амортизатора. Эластомерный амортизатор имеет два штока различного диаметра в общем рабочем цилиндре. Шток с малым диаметром примыкает к днищу корпуса, а днище эластомерного амортизатора упирается в ударную плиту.

Изобретение поясняется далее с помощью прилагаемых чертежей.

На фиг.1 показаны характеристики устройства, относящиеся к способу согласно изобретению; фиг. 2 - устройство для отвода энергии удара, содержащее эластомерный амортизатор с двумя штоками в общем рабочем цилиндре.

На двух примерах из практики, которые описывают показанные на фиг.1 характеристики устройства, можно пояснить отвод энергии удара согласно изобретению.

Пример 1 Во время наезда 90-тонного вагона со скоростью 11 км/час на другой, стоящий, не поставленный на тормоз вагон возникает внешнее, повышающееся усилие F_d, которое воздействует на устройство в продольном направлении. Это усилие после преодоления первоначального собственного напряжения устройства F_od 140 кН (фиг.1, точка А) вызывает уменьшение длины устройства, пропорциональное ударному усилию. Это уменьшение длины показано на линии А-В на фиг. 1 и вызвано вдвиганием штока, имеющего малый диаметр, в рабочий цилиндр эластомерного амортизатора. В точке В на фиг. 1, т.е. при усилии F_d, равном примерно 400 кН, шток достигает конца пути своего хода, так называемого продольного хода. Дальнейшее повышение усилия F_d до значения 600 кН в точке С на фиг. 1 больше не вызывает никакого уменьшения длины устройства, а лишь (вызывает) преодоление дополнительного собственного напряжения устройства. После преодоления собственного напряжения имеет место дальнейшее пропорциональное ударной силе уменьшение длины устройства, которое показано на линии С-D на фиг.1. Оно вызвано вдвиганием штока, имеющего большой диаметр, в рабочий цилиндр эластомерного амортизатора. Точке на фиг. 1 соответствует максимальное значение усилия F_d, равное 2200 кН, максимальное уменьшение длины f_r. Оно представляет собой общий заданный продольный ход устройства. При уменьшении внешнего усилия F_d имеет место скачкообразное снижение противодействующего усилия штока с большим диаметром. Это происходит вплоть до значения 700 кН, обозначенного точкой Е на фиг.1, не вызывая изменения длины устройства. После этого происходит пропорциональное снижению внешнего усилия выдвигание штока с большим диаметром из рабочего цилиндра, а именно до его первоначального положения. Положение обозначено точкой F на фиг.1 и соответствующее ему внешнее усилие примерно 420 кН. При дальнейшем снижении усилия имеет место вначале скачкообразное снятие нагрузки на шток с малым диаметром, а именно до значения 120 кН, обозначенного точкой G на фиг.1. Затем начинается смещение штока с малым диаметром, пропорциональное снижению внешнего усилия, до его первоначального положения. Оно соответствует точке Н и внешнему усилию примерно 100 кН. При последующем падении усилия до нулевого значения имеет место снижение противодействующего усилия устройства.

Пример 2 При скорости нагрузки и снятия нагрузки (разгрузки) устройства 0,01 м/с, подобной статическому воздействию, возникает внешнее, возрастающее усилие F_d, которое воздействует на устройство в продольном направлении. Это усилие после преодоления первоначального собственного напряжения устройства F_os 120 кН (фиг.1, точка А'), вызывает уменьшение длины устройства, пропорциональное ударной силе. Это уменьшение длины устройства показано на линии А'-В' на фиг. 1 и вызвано вдвиганием штока, имеющего меньший диаметр, в рабочий цилиндр эластомерного амортизатора. В точке В' на фиг. 1, т.е. при усилии F_s примерно 250 кН, шток достигает конца своего хода. Дальнейшее повышение усилия F_s до значения 550 кН в точке С' на фиг.1 не вызывает никакого уменьшения длины устройства, а лишь преодоление дополнительного собственного напряжения устройства. После преодоления собственного напряжения устройства имеет место дальнейшее, пропорциональное ударной силе уменьшение длины устройства, которое показано на линии C'-D' на фиг.1. Оно вызвано вдвиганием штока, имеющего больший диаметр, в рабочий цилиндр эластомерного амортизатора. Точке D' на фиг.1 соответствует максимальное значение усилия F_s, равное 1400 кН, и максимальное уменьшение длины f_r устройства. Оно представляет второй заданный продольный ход устройства.

При дальнейшем уменьшении наружного усилия F_s происходит вначале скачкообразное снижение нагрузки на шток с большим диаметром, а именно до значения 900 кН, обозначенного точкой Е' на фиг.1. После этого начинается пропорциональное снижению внешнего усилия смещение штока с большим диаметром до его первоначального положения. Положение соответствует точке F' на фиг.1 и соответствующему ей внешнему усилию, примерно, 450 кН. При дальнейшем снижении усилия имеет место вначале скачкообразное снижение нагрузки на шток с меньшим диаметром, а именно до значения 140 кН, обозначенного точкой G' на фиг. 1. Затем начинается пропорциональное снижению внешнего усилия смещение штока до его первоначального положения, которое соответствует точке Н'. При последующем падении усилия до нулевого значения и при сохранении своей (его) первоначальной длины имеет место снижение противодействующего усилия устройства.

Способ согласно изобретению позволяет получить новую характеристику устройства для отвода энергии удара, которая дает возможность применения устройства в различных условиях работы. Новые характеристики устройства показывают для малых значений внешних ударных усилий большое увеличение пути хода по сравнению с ударным усилием. Для больших значений внешних ударных усилий увеличение пути хода заметно меньше.

Показанное на фиг.2 устройство для осуществления способа отвода энергии удара имеет корпус 1, который состоит из гильзы 2 и днища 3. Во внутреннем пространстве корпуса расположен с возможностью скольжения относительно корпуса эластомерный амортизатор. Шток 6, имеющий больший диаметр, выступает наружу из рабочего цилиндра 5 эластомерного амортизатора. В штоке 6 расположен другой шток 7 с меньшим диаметром с возможностью перемещения друг в друге. Шток 7 с меньшим диаметром примыкает к днищу корпуса и днище 8 эластомерного амортизатора примыкает к внутренней стороне ударной плиты 9. Ударная плита соединена с корпусом с помощью соединительных элементов 10.

Когда устройство согласно изобретению нагружается внешним, действующим в продольном направлении усилием, - после преодоления первоначального собственного напряжения устройства - его длина, благодаря вдвиганию штока 7 в рабочий цилиндр 5, снижается. Когда достигается конец пути хода, то внешнее усилие вначале преодолевает дополнительное собственное напряжение устройства, а затем происходит дальнейшее снижение длины устройства. Снижение длины устройства вызвано вдвиганием штока 6 с большим диаметром в рабочий цилиндр, и оно продолжается, пока шток 6 достигнет конца своего пути хода. При снижении наружного усилия от максимального значения происходит вначале скачкообразное снижение нагрузки штока 6 с большим диаметром, которое не вызывает никакого смещения штока, т.е. никакого изменения длины устройства. После этого начинается пропорциональное дальнейшему снижению наружных усилий выдвигание штока 6 до первоначальной длины. При дальнейшем снижении усилия снова происходит скачкообразное снижение нагрузки штока 7 с меньшим диаметром, которое не вызывает никакого смещения штока, а затем начинается выдвигание штока 7 из рабочего цилиндра 5 до его первоначальной длины. При последующем палении усилия до нулевого значения и при получении первоначальной длины устройства имеет место снижение противодействующих сил устройства.

Формула изобретения

1. Способ отвода энергии удара с помощью устройства с эластомерным амортизатором, который имеет два расположенных в общем рабочем цилиндре штока с различными диаметрами, в частности, в автоматических сцепках рельсового подвижного состава, заключающийся в отводе энергии удара путем преодоления сопротивления потока в жидком, сжимаемом и предварительно сжатом эластомере, отличающийся тем, что при воздействующем на устройство в продольном направлении усилии отвод энергии удара осуществляют следующими стадиями: a) устройство при возрастании усилия от нулевого значения до уравновешивания первоначального собственного напряжения устройства, полученного в результате предварительного сжатия сжимаемого эластомера в цилиндре 5 амортизатора, имеет первоначальную длину, полученную при полностью выдвинутом штоке 6, имеющем больший диаметр и полностью выдвинутом штоке 7, имеющем малый диаметр; b) при последующем возрастании усилия происходит уменьшение длины устройства вплоть до первого заданного продольного хода, равного длине хода штока 7, причем уменьшение длины осуществляют вдвиганием имеющего малый диаметр штока 7 днищем 3 корпуса 1 амортизатора 4 в рабочий цилиндр 5 эластомерного амортизатора, где находится сжимаемый эластомер; c) при последующем возрастании усилия до уравновешивания дополнительного собственного напряжения устройства не происходит никакого уменьшения длины устройства, зависящей от длины хода штока 6, имеющего больший диаметр; d) после уравновешивания дополнительного собственного напряжения устройства и при последующем возрастании усилия до максимального значения происходит дальнейшее уменьшение длины устройства, причем шток 7 малого диаметра соприкасается с днищем 3 корпуса 1 амортизатора 4, вплоть до полного заданного продольного хода устройства, равного сумме длин ходов штоков 6 и 7, причем уменьшение длины вызвано вдвиганием имеющего больший диаметр штока 6 в рабочий цилиндр 5 эластомерного амортизатора в предварительно сжатый, сжимаемый эластомер в цилиндре 5 амортизатора 4; e) при падении усилия от максимального значения происходит скачкообразное снижение противодействующего усилия устройства без изменения длины; f) при последующем падении усилия происходит увеличение длины устройства вплоть до первоначального продольного хода, равного длине хода штока 7, причем увеличение длины вызвано выдвиганием имеющего большой диаметр штока 6 из рабочего цилиндра 5, причем шток 7 малого диаметра соприкасается с днищем 3 корпуса 1 амортизатора 4; g) при последующем падении усилия происходит второе скачкообразное снижение противодействующего усилия устройства без изменения длины; h) при последующем падении усилия происходит дальнейшее увеличение длины устройства, полученной в результате суммирования длины хода штока 6 большого диаметра и штока 7 малого диаметра вплоть до достижения его первоначальной длины, причем увеличение длины вызвано выдвиганием имеющего малый диаметр штока 7 соприкасающегося с днищем 3 корпуса 1 амортизатора из рабочего цилиндра 5 эластомерного амортизатора 4.

2. Устройство для отвода энергии удара, в частности, в автоматических сцепках рельсового подвижного состава, состоящее из корпуса в виде закрытой с одной стороны с помощью днища гильзы и ударной плиты, которая расположена с возможностью перемещения относительно гильзы, а также расположенного между ударной плитой и днищем корпуса эластомерного амортизатора, отличающееся тем, что эластомерный амортизатор 4 имеет два расположенных в общем рабочем цилиндре 5 штока с различными диаметрами, причем шток 7 с малым диаметром примыкает своим концом к днищу 3 корпуса 1, а днище 8 эластомерного амортизатора 4 упирается в ударную плиту 9.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2