Упругофрикционный амортизатор

Упругофрикционный амортизатор

Реферат

Заявляемое изобретение относится к конструкциям амортизаторов, используемых преимущественно в грузовых вагонах как гаситель колебаний в рессорном подвешивании, автосцепном устройстве или как боковая опора кузова рамы вагона на тележку.

Известно рессорное подвешивание железнодорожного транспортного средства [А.С. СССР №1209498 от 19.10.83 B 61 F 5/12, опубл. 07.02.86, бюл. №5], содержащее надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, расположенные в проемах боковых рам и включающие упругие элементы и фрикционные гасители колебаний, контактирующие с поверхностями боковых рам. Фрикционный гаситель колебаний состоит из стакана, опирающегося на постель рессорного проема боковой рамы, и взаимодействующих с его внутренними поверхностями подпружиненных клиньев, распираемых коническим штоком, закрепленным на опорной поверхности надрессорной балки.

Недостатком данного рессорного подвешивания, содержащего фрикционные гасители колебаний, является зависимость силы трения в гасителе от степени его износа, что влияет на стабильность гашения колебаний подвижного состава.

Также известна боковая опора кузова вагона [А.С. СССР №330058 от 01.09.70 B 61 F 05/14, опубл. 24.02.72, бюл. №8], содержащая стакан, размещенный в нем плунжер, опирающийся сферической поверхностью на вкладыш и пружину, размещенную между дном стакана и плунжером, подпружиненные фрикционные клинья, взаимодействующие наклонной поверхностью с соответствующей поверхностью плунжера, а вертикальными поверхностями с ограничителем перемещения плунжера, выполненным в виде стержня, установленного в стакане с зазором относительно плунжера.

В данной конструкции боковой опоры также при износе поверхностей фрикционных клиньев снижается нагрузка на пружину, поджимающую клинья, а следовательно, снижается усилие, противодействующее воспринимаемым боковой опорой нагрузкам. Для замены клиньев в боковой опоре необходимо выкатывать тележку, что значительно усложняет процесс ремонта. Вместе с этим, зазор "а" при установке боковой опоры на вагон невозможно контролировать, что создает дополнительные трудности при изготовлении и эксплуатации вагона.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран поглощающий аппарат автосцепного устройства [Пат. США №5676265, US Cl 213/49 от 14.10.97], содержащий эластомерную пружину и ударопоглощающий элемент. Жидкостной накопитель расположен снаружи зоны действия продольных сил и соединен с жидкостной камерой. Когда накопитель во взаимодействии с камерой находятся в свободном состоянии, сжатый воздух выталкивает жидкость в камеру. Эластомерная пружина воспринимает максимальные нагрузки, в том числе и ударные, и возвращает поршень амортизатора в начальное положение.

Недостатком данной конструкции является ее сложность, что требует постоянного наблюдения в эксплуатации, и большая масса амортизатора. Вместе с этим, основную функцию при гашении ударных нагрузок выполняет жидкостная камера путем перетекания жидкости (несжимаемого рабочего тела) через дроссельные отверстия в накопитель. При эксплуатации подобного аппарата при низких температурах дроссельные отверстия могут перемерзнуть, создавая помехи работе аппарата.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание амортизатора, обладающего простой и надежной конструкцией, постоянной характеристикой при восприятии нагрузок, не зависящей от степени истирания фрикционных поверхностей.

Поставленная задача решается следующим образом.

На поверхности, воспринимающей ударные нагрузки, установлен стакан, в который входит разрезным концом корончатый цилиндр, на цельном конце которого закреплена заглушка с золотником. Во внутренней полости амортизатора установлен упругий элемент из уретанового материала, выполненный в виде трубы с одним заглушенным концом, закрепленным на днище стакана с помощью винтового соединения, зафиксированного в стакане при заливке жидкого уретана в форму, а другим концом закреплен между заглушкой и торцевой поверхностью корончатого цилиндра.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что упругофрикционный амортизатор состоит из стакана, установленного основанием на поверхности, воспринимающей ударные нагрузки, и корончатого цилиндра, входящего разрезным концом в стакан, на другом конце которого выполнена заглушка с золотником, контактирующая с поверхностью передающей ударные нагрузки, образующих замкнутый контур, во внутренней полости которого расположен упругий элемент, выполненный из упругого уретанового материала в виде трубы с одним заглушенным концом, закрепленным с помощью залитого резьбового соединения на днище стакана, другим концом закрепленным между торцевой поверхностью корончатого цилиндра и заглушкой.

Вместе с этим, внутренняя поверхность упругого уретанового элемента имеет волнообразную поверхность, причем вершина одной из волн расположена посередине упругого уретанового элемента на его поперечной оси, при этом высота волн может увеличиваться от краев к его середине, а корончатый цилиндр может быть выполнен составным из отдельных лепестков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид упругофрикционного амортизатора в разрезе.

Упругофрикционный амортизатор состоит из стакана 1, установленного основанием на поверхности 2, воспринимающей ударные нагрузки, и корончатого цилиндра 3, входящего разрезным концом 4 в стакан 1. На цельной торцевой поверхности 5 корончатого цилиндра 3 выполнена заглушка 6 с золотником 7, контактирующая с поверхностью 8, передающей ударные нагрузки. Во внутренней полости амортизатора установлен упругий элемент 9, который изготовлен из уретанового материала в виде трубы с одним заглушенным концом. Упругий уретановый элемент 9 закреплен на днище стакана 1 с помощью залитого резьбового соединения 10 и зажат между цельной торцевой поверхностью 5 корончатого цилиндра 3 и заглушкой 6. Внутренняя поверхность упругого уретанового элемента 9 выполнена волнообразной, причем вершина волны 11 расположена по его середине на поперечной оси. В зависимости от воспринимаемой нагрузки и необходимой степени ее гашения упругий уретановый элемент изготавливается с различной высотой волн. Они могут быть равными по величине или увеличивающимися от краев упругого уретанового элемента к его середине. Корончатый цилиндр 3 может быть выполнен из отдельных лепестков, при этом для обеспечения герметичности они крепятся на заглушке 6 через металлическую шайбу.

Упругофрикционный амортизатор работает следующим образом.

Во внутренней полости амортизатора посредством золотника 7 устанавливают расчетное давление рабочего тела, которое в зависимости от желаемых характеристик амортизатора может быть жидким или газообразным. Затем амортизатор устанавливают между поверхностями 2 и 8. При приложении нагрузки к поверхности 8 амортизатор сжимается, давление в его внутренней полости увеличивается, и упругий уретановый элемент 9 раздувает, изгибая его в местах с наименьшим сечением. Изгибаясь, упругий уретановый элемент воздействует на корончатый цилиндр, отгибая его лепестки с усилием, пропорциональным приложенной нагрузке. Разрезной конец 4 корончатого цилиндра 3, отгибаясь, взаимодействует с внутренней поверхностью стакана 1, создавая силу трения, способствующую гашению приложенной нагрузки.

Технический результат от использования заявляемой конструкции заключается в следующем.

Изготовление упругого элемента из уретанового материала позволяет обеспечить устойчивость конструкции при приложении поперечных нагрузок, способность дополнительного гашения колебаний за счет сил внутреннего трения уретанового материала, а так же его способности принимать первоначальную форму после снятия нагрузки, что позволяет выполнять упругий элемент любой длины и диаметра.

Выполнение внутренней поверхности упругого уретанового элемента волнообразной формы позволяет избежать полного его сдавливания как в вертикальной, так и в поперечной плоскостях, а так же распределить изгибающее усилие по впадинам.

Выполнение вершины одной из волн посередине упругого эластомерного элемента на его поперечной оси позволяет распределить максимальное изгибающее усилие упругого эластомерного элемента на две соседние впадины, а выполнение высоты волн, увеличивающейся от краев к середине, позволяет распределить изгибающее усилие по всей поверхности упругого элемента, изменяя тем самым величину силы трения корончатого цилиндра о внутреннюю поверхность стакана, регулируя степень гашения прикладываемых ударных нагрузок.

Фиксирование упругого уретанового элемента на днище стакана посредством залитого резьбового соединения обеспечивает надежное крепление без дополнительных технологических операций и обеспечивает постоянство размеров между передающей и воспринимающей поверхностями при воздействии обратных сил на передающую поверхность.

Изготовление корончатого цилиндра составным, из отдельных лепестков, позволяет повысить технологичность его изготовления.

В настоящее время на заявляемый пневмофрикционный амортизатор разработана конструкторская документация и изготавливаются опытные образцы для проведения стендовых испытаний.

1. Упругофрикционный амортизатор, состоящий из стакана, установленного основанием на поверхности, воспринимающей ударные нагрузки, и корончатого цилиндра, входящего разрезным концом в стакан, на другом конце которого выполнена заглушка с золотником, контактирующая с поверхностью, передающей ударные нагрузки, между которыми установлен упругий элемент, выполненный из уретанового материала, отличающийся тем, что упругий уретановый элемент выполнен в виде трубы с одним заглушенным концом, закрепленным на днище стакана с помощью залитого резьбового соединения, открытый конец которого закреплен между торцевой поверхностью корончатого цилиндра и заглушкой, а внутренняя поверхность указанного элемента выполнена волнообразной.

2. Упругофрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что вершина одной из волн расположена посередине упругого уретанового элемента на поперечной оси.

3. Упругофрикционный амортизатор по п.2, отличающийся тем, что высота волн увеличивается от краев упругого уретанового элемента к его середине.

4. Упругофрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что корончатый цилиндр выполнен составным из отдельных лепестков.