Игла с дросселирующим отверстием с изменением характеристик в зависимости от положения для регулирования гидравлического давления в поглощающем аппарате

Игла с дросселирующим отверстием с изменением характеристик в зависимости от положения для регулирования гидравлического давления в поглощающем аппарате

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится, в основном, к узлам поглощающих аппаратов для амортизации сжимающих и растягивающих ударов, обычно возникающих в железнодорожном подвижном составе при формировании и движении составов по железнодорожным путям, и, в частности, настоящее изобретение относится к узлу фрикционного поглощающего аппарата, в котором используется гидравлический сжимаемый амортизирующий элемент, обеспечивающий хорошую защиту железнодорожных вагонов, а также настоящее изобретение относится к игле с дросселирующим отверстием с изменением характеристик в зависимости от положения, обеспечивающей возможность управления давлением гидравлической среды для соответствия требованиям испытания на ударную нагрузку и условий эксплуатации.

Уровень техники

Поглощающие аппараты, широко используемые в железнодорожном транспорте для защиты железнодорожных вагонов путем поглощения ударов как в направлении сжатия, так и в направлении растяжения, должны отвечать различным требованиям Ассоциации американских железных дорог (AAR). Поглощающие аппараты должны быть способны на протяжении всего срока службы сохранять минимальную способность к поглощению ударов, которая определяется стандартом AAR M-901-E как 36000 футо-фунтов. Кроме того, AAR предписывает, чтобы рабочее действие такого поглощающего аппарата достигалось без превышения лимита реактивного давления на брус грузового вагона, который составляет 500000 фунтов, чтобы предотвратить срыв хвостовика автосцепки. Далее, поглощающий аппарат должен выдерживать испытания на ударную нагрузку в соответствии с разделом стандарта AAR M-901-E, который относится к надежности и который определяет способность к поглощению ударов поглощающего аппарата.

Широко используемые поглощающие аппараты, установленные по центру железнодорожного вагона, содержат корпус, имеющий передний и задний участки. Сжимаемый амортизирующий элемент расположен внутри заднего участка корпуса. Фрикционный амортизирующий элемент расположен в передней части корпуса вблизи сцепки такого железнодорожного вагона. Для непрерывного поджатия фрикционного амортизирующего элемента наружу от сжимаемого амортизирующего элемента для освобождения такого фрикционного амортизирующего элемента после сжатия поглощающего аппарата, имеется пружинный освобождающий механизм. Сжимаемый амортизирующий элемент обычно является полностью пружинным или представляет комбинацию пружинного и гидравлического узлов, как описано в патенте США № 3368698.

Поглощающий аппарат, в котором используется гидравлический узел, лучше воспринимает повышенную ударную нагрузку, чем конструкция, состоящая только из пружины, и обладает большей способностью к поглощению ударов.

В заявке на патент США № 10/634559 описан поглощающий аппарат, способность которого к поглощению ударов немного превышает 100000 футо-фунтов и который способен обеспечить высокий уровень защиты железнодорожного вагона еще до того, как поглощающий аппарат использует весь запас хода. Один из признаков этого поглощающего аппарата связан с фиксированным размером области дозирующей иглы и, в частности, с фиксированным давлением открывания гидравлической дозирующей системы, на которое не влияет высокое давление текучей среды в комбинации с усилием пружины, требуемым для удержания клапана в закрытом положении.

Однако было обнаружено, что такой поглощающий аппарат не отвечает требованиям к испытаниям на ударную нагрузку из-за такого фиксированного размера области дозирующей иглы. Попытка изменить размер области дозирующей иглы, чтобы выполнить требования этого испытания на ударную нагрузку привела к неприемлемым характеристикам на испытательном полигоне, имитирующем условия сжимающего удара при эксплуатации. Как было дополнительно обнаружено, основная причина была связана с разницей в скорости удара между испытанием на ударные нагрузки и сжимающим ударом в эксплуатационных условиях. Такая разница в скорости вызвала изменения в гидравлическом давлении, приведшем к изменению характеристик между испытанием на ударную нагрузку и сжимающим ударом в условиях эксплуатации.

В патентах США №№ 5529194; 5152409 и 4645187 описаны различные улучшения фрикционного амортизирующего элемента, расположенного в передней части корпуса поглощающего аппарата, для использования с гидравлическим сжимаемым амортизирующим элементом, расположенным в задней части корпуса.

В патенте США № 6488162 описан другой вариант фрикционного амортизирующего элемента, пригодного для использования с гидравлическим сжимаемым амортизирующим элементом.

Дополнительно, в патенте США № 6446820 описан сжимаемый упругий элемент, содержащий эластомерный элемент, установленный в передней части поглощающего аппарата вблизи хвостовика сцепки и используемый с гидравлическим сжимаемым амортизирующим элементом.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к узлу поглощающего аппарата для железнодорожного подвижного состава, обладающего увеличенной способностью к поглощению сжимающих ударов в условиях эксплуатации и отвечающего требования испытаний на ударные нагрузки. Узел поглощающего аппарата содержит корпус, по меньшей мере, частично закрытый на одном конце и открытый на другом, противоположном конце. Корпус имеет заднюю камеру, примыкающую к закрытому концу, и переднюю камеру, примыкающую к открытому концу и находящуюся в открытом сообщении с задней камерой. В задней камере в центре расположен гидравлический сжимаемый амортизирующий элемент, один конец которого упирается в, по меньшей мере, часть внутренней поверхности закрытого конца корпуса и проходит продольно от этого конца. Гидравлический сжимаемый амортизирующий элемент содержит пружину и гидравлический цилиндр с поршнем для образования камеры низкого давления и камеры высокого давления. На одном конце поршня и на другом конце цилиндра установлен гибкий чехол для предотвращения утечек текучей среды. В головке поршня установлены средство для сообщения текучей среды и дросселирующее отверстие для уравнивания и управления давлением текучей среды. В осевом отверстии поршня установлена спиральная пружина сжатия. В полости головки поршня установлена игла. Дозирующая игла имеет элемент штока, рабочий конец которого расположен в осевом отверстии и подпружинен осевой спиральной пружиной сжатия в сторону полностью выдвинутого положения иглы. Вблизи рабочего конца имеется приподнятый ступенчатый участок. Вблизи одного конца гидравлического сжимаемого амортизирующего элемента и вблизи внутренней поверхности закрытого конца корпуса установлено средство для позиционирования этого гидравлического сжимаемого амортизирующего элемента для удержания одного конца гидравлического сжимаемого амортизирующего элемента в центральном положении в задней камере при сжатии и расширении этого сжимаемого амортизирующего элемента. В корпусе с возможностью продольного перемещения установлено средство седла, по меньшей мере, часть одной поверхности которого упирается в противоположный конец гидравлического сжимаемого амортизирующего элемента и которое предназначено для соответственно сжимания и отпускания гидравлического сжимаемого амортизирующего элемента при приложении силы на узел поглощающего аппарата и прекращении действия этой силы. Кроме того, имеется дозирующий узел с изменением характеристик в зависимости от положения, расположенный в поршне для управления давлением текучей среды в камере низкого давления и, таким образом, обеспечивающий соответствие требованиям испытаний на ударные нагрузки и ударам в условиях эксплуатации. Этот дозирующий узел с изменением характеристик в зависимости от положения содержит пружинное седло, упирающееся в спиральную пружину сжатия и имеющее отверстие для иглы, охватывающее ступенчатый участок дозирующей иглы, а также множество дозирующих отверстий. Вблизи пружинного седла расположен первый элемент управления потоком, который содержит отверстие иглы и множество управляющих отверстий, первый конец которых находится в открытом сообщении с ответствующим дозирующим отверстием пружинного седла, а второй конец соединен с первым концом конической поверхностью. Направляющий элемент иглы имеет отверстие, охватывающее рабочий конец дозирующей иглы и имеет концентрично расположенную по существу круглую поверхность, взаимодействующую с отверстием первого элемента управления потоком для движения в ней. Такой направляющий элемент иглы снабжен фланцем, упирающимся в упругое средство, расположенное внутри полости пружины поршня. Для увеличения давления текучей среды в камере низкого давления во время ударов при эксплуатации, когда поглощающий аппарат расположен горизонтально, и для уменьшения давления текучей среды в камере низкого давления при испытаниях на ударные нагрузки, когда узел поглощающего аппарата расположен вертикально и его открытый конец обращен вверх, в соответствующих управляющих отверстиях первого элемента управления потоком расположено множество по существу сферических вторых элементов управления потоком.

В одном варианте настоящего изобретения корпус имеет пару отстоящих в поперечном направлении фрикционных поверхностей, расположенных в передней камере. Фрикционное амортизирующее средство, по меньшей мере, частично расположено внутри передней камеры корпуса для поглощения энергии при приложении силы, достаточной, чтобы вызвать сжатие узла поглощающего аппарата. Фрикционное амортизирующее средство содержит пару отстоящих в поперечном направлении стационарных внешних плит, имеющих внешнюю фрикционную поверхность, которая зацепляется с отстоящими в поперечном направлении фрикционными поверхностями на корпусе. Пара отстоящих стационарных плит имеет твердость по Бринеллю приблизительно 429-495. Внешняя фрикционная поверхность содержит, по меньшей мере, один углубленный участок для уменьшения площади зацепления фрикционной поверхности между стационарной внешней плитой и отстоящей в поперечном направлении фрикционной поверхностью на корпусе и, в то же время, для уменьшения относительных перемещений между стационарной внешней плитой и корпусом. У пары отстоящих в поперечном направлении подвижных пластин, по меньшей мере, часть внешней фрикционной поверхности подвижно и фрикционно зацеплена с внутренней фрикционной поверхностью неподвижной внешней плиты, а один край зацеплен со средством седла. Пара отстоящих в поперечном направлении конических стационарных плит имеет внешнюю фрикционную поверхность, подвижно и фрикционно зацепленную с, по меньшей мере, частью внутренней фрикционной поверхности подвижной плиты. Пара отстоящих в поперечном направлении клиньев имеет внешнюю фрикционную поверхность, по меньшей мере, часть которой подвижно и фрикционно зацеплена с, по меньшей мере, частью внутренней фрикционной поверхности конической стационарной плиты и, по меньшей мере, частью одного края зацеплена со средством седла. Пара клиновидных колодок имеет заданную скошенную поверхность на, по меньшей мере, части противоположного края. Центральный клин имеет пару согласованных заданных скошенных поверхностей для зацепления со скошенными поверхностями клиновидных колодок для инициации фрикционного зацепления фрикционного амортизирующего средства и, таким образом, для поглощения энергии. Пружинное освобождающее средство зацеплено и проходит продольно между средством седла и центральным клином, поджимая фрикционное амортизирующее средство наружу от сжимаемого амортизирующего средства для освобождения этого фрикционного амортизирующего элемента после прекращения действия силы, сжимающей поглощающий аппарат.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения передняя часть корпуса выполнена с хомутом для крепления хвостовика сцепки.

В еще одном варианте осуществления изобретения эластомерный сжимающий элемент установлен в передней части корпуса.

Цели изобретения

Таким образом, одной из основных целей настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата, который защищает железнодорожный вагон путем поглощения ударов как в условиях сжатия, так и в условиях растяжения.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата, имеющего более высокую способность к поглощению ударов, которая превосходит действующие стандарты AAR.

Другой целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата, обеспечивающего управление давлением гидравлической жидкости для удовлетворения требований как по испытаниям на ударные нагрузки, так и на сжимающие удары в условиях эксплуатации.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание экономичного средства модификации существующих поглощающих аппаратов для придания им повышенной способности к поглощению ударов и удовлетворения требований как по испытаниям на ударные нагрузки, так и на условие сжимающих ударов.

Эти и другие цели и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам после прочтения нижеследующих подробного описания изобретения, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи, и формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - продольное сечение поглощающего аппарата согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - частичное осевое сечение поршня по линии 2-2 с фиг. 1, показывающее поршень гидравлического амортизирующего элемента;

фиг. 3 - частичное осевое сечение поршня по линии 3-3 с фиг. 2, и

фиг. 4 - частичное осевое сечение поршня, показывающее дозирующий узел с изменением характеристик в зависимости от положения согласно настоящему изобретению.

Описание предпочтительных и альтернативных вариантов осуществления

Прежде чем перейти к более подробному описанию настоящего изобретения, для ясности следует отметить, что одинаковые компоненты, имеющие идентичные функции, обозначены идентичными ссылочными позициями на всех чертежах.

Настоящее изобретение позволяет узлу поглощающего аппарата, содержащему гидравлический сжимаемый амортизирующий элемент, соответствовать требованиям испытаний на ударные нагрузки, когда поглощающий аппарат установлен вертикально, и условиям сжимающего удара при эксплуатации, когда поглощающий аппарат расположен горизонтально, за счет применения дозирующего узла с изменением характеристик в зависимости от положения, обеспечивающего увеличение площади дозирования во время испытаний на ударные нагрузки и уменьшение площади дозирования в условиях сжимающего удара при эксплуатации.

На фиг. 1-4 показан предпочтительный в настоящее время вариант осуществления узла поглощающего аппарата, в целом обозначенный ссылочной позицией 10. Узел 10 поглощающего аппарата содержит корпус 12, открытый на одном конце и имеющий заднюю часть 14, примыкающую к дну 16, которое, по меньшей мере, частично закрывает другой конец корпуса 12. Задняя часть 14 выполнена с возможностью размещения сжимаемого амортизирующего средства 18. Передняя часть 20 корпуса 12 удерживается в открытом сообщении с задней частью 14.

Сжимаемый амортизирующий элемент 18 расположен в центре задней части 14, и один его конец упирается в, по меньшей мере, часть внутренней поверхности 22 дна 16 корпуса 12. Сжимаемый амортизирующий элемент 18 содержит гидравлический узел 34, который включает в себя, по меньшей мере, одну цилиндрическую пружину 104 и гидравлический цилиндр 106. По меньшей мере, одна цилиндрическая пружина 104, проходящая продольно от дна 16, расположена между внутренней поверхностью 22 и одним концом корпуса 107 цилиндра гидравлического цилиндра 106. Средство 24 седла, упирающееся в другой конец корпуса 107 цилиндра, расположено внутри корпуса 12 для продольного перемещения в нем для, соответственно, сжатия и отпускания сжимаемого амортизирующего элемента 18 при приложении силы к узлу 10 поглощающего аппарата и при прекращении действия этой силы.

Сжимаемый амортизирующий элемент 18 дополнительно может содержать, по меньшей мере, одну амортизирующую пружину 28, расположенную снаружи от гидравлического узла 34 и упирающуюся в часть дна 16 одним концом и в средство 24 седла дистальным концом.

Корпус 12 дополнительно содержит позиционирующее средство 36, примыкающее к внутренней поверхности 22 дна 16 для удержания этого конца сжимаемого амортизирующего элемента 18 в центре задней части 14 корпуса 12 при сжатии и растяжении сжимаемого амортизирующего элемента 18. Позиционирующее средство 36 содержит участок 38 заданной толщины, расположенный в корпусе 12 вдоль двух противоположных сторон, примыкающих к внутренней поверхности 22 дна 16, и внутреннюю поверхность соединительной боковой стенки 40 корпуса 12. Позиционирующее средство 36 предпочтительно выполнено за одно целое с дном 16.

Далее, как показано на фиг. 1-4, гидравлический цилиндр 106 содержит поршень 122, снабженный головкой 132, которая установлена внутри корпуса 107 цилиндра с возможностью выполнения возвратно-поступательных перемещений. Один конец гибкого чехла 123 прикреплен к поршню 122, а второй конец прикреплен к адаптеру 26 цилиндра 106. Резиновая прокладка 129 установлена внутри адаптера 126 и уплотняет пространство между адаптером и цилиндром 106 для предотвращения утечки.

Как показано на фиг. 2-3, в кольцевой канавке 133, образованной в головке 132 поршня, установлены пружинное кольцо 134 и уплотнительное кольцо 135. Первая полость 136, расположенная в одной плоскости с канавкой 133 в головке 132 поршня выполнена с возможностью размещения штифта 137, проходящего через головку 132 поршня, и его концы примыкают к пружинному кольцу 134.

В осевом отверстии 138 поршня 122, имеющем первый заданный диаметр, расположена спиральная пружина 140 сжатия, имеющая первую заданную жесткость и проходящая в осевую расточку 139, граничащую с осевым отверстием 138. Один конец спиральной пружины 140 сжатия ориентирован к задней стенке 141 отверстия 138, а другой конец спиральной пружины 140 сжатия упирается во внутреннюю поверхность 142 дозирующей иглы 143, которая расположена с возможностью скольжения в расточке 139. Дозирующая игла 143 поджата спиральной пружиной 140 сжатия к штифту 137.

Элемент 144 штока, прикрепленный к внутренней поверхности 142, имеет рабочий конец 145а с заданной длиной и диаметром, обычно от 0,15 до 0,279 дюйма, и предпочтительно снабжен ступенчатым участком 145b с заданным диаметром, предпочтительно от 0,31 до 0,311 дюйма. Предпочтительно ступенчатый участок 145b выполнен за одно целое с элементом 144 штока. Как вариант, такой ступенчатый участок 145b может быть кольцевым элементом 145b заданной ширины, жестко закрепленным на элементе 144 штока крепежным средством, например сваркой, пайкой, пайкой твердым припоем и прессовой посадкой.

Рабочий конец 145а взаимодействует с возможностью скольжения с осевой цилиндрической направляющей 146 заданного диаметра, которая соосна с осевым отверстием 138 и расположена у его задней стенки 141. Вторая полость 174 просверлена по существу перпендикулярно осевой цилиндрической направляющей 146 и соединяет осевую цилиндрическую направляющую с внешней стороной поршня 122 для сброса давления в цилиндрической направляющей 146.

Головка 132 поршня снабжена, по меньшей мере, одним проходом 148 для текучей среды, просверленным наклонно через боковые стенки поршня для соединения стороны высокого давления цилиндра 106 со стороной низкого давления цилиндра 106 и поршня 122. Предпочтительно два прохода 148 для текучей среды отстоят друг напротив друга по диагонали. Проход 148 для текучей среды содержит отверстие 149, прилегающее к расточке 139 и расположенное так, чтобы почти, но не полностью, перекрываться дозирующей иглой 143 в ее самом внешнем или освобожденном положении, как лучше всего видно на фиг. 2-3. Отверстия 149 приоткрыты для обеспечения быстрого возврата дозирующей иглы 143 в полностью освобожденное положение, дополнительно позволяя сбрасывать любое остаточное давление на поршень 122. По меньшей мере, одно ограниченное отверстие проходит от торца поршня 132 к одному из проходов 148 для текучей среды для обеспечения быстрого возврата дозирующей иглы 143 в свое полностью освобожденное положение. В дозирующей игле 143 выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 151 для уравнивания давления на обеих сторонах поршня 122. В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления изобретения имеется шесть отверстий 151, равномерно отстоящих вдоль продольной оси дозирующей иглы 143.

В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления настоящего изобретения фрикционное амортизирующее средство, в целом обозначенное ссылочной позицией 42, расположено, по меньшей мере, частично внутри переднего участка 20 корпуса 12. Фрикционное амортизирующее средство 42 поглощает энергию при приложении силы, достаточной для сжимания узла поглощающего аппарата 10.

Фрикционное амортизирующее средство 42 содержит пару отстоящих в поперечном направлении внешних стационарных плит, имеющих внутреннюю фрикционную поверхность 48 и противоположную внешнюю поверхность 46, защепляющуюся с корпусом 12.

Предпочтительно для оптимальной работы внешние стационарные плиты имеют твердость по Бринеллю приблизительно 429-495 во всем объеме.

В открытом конце узла поглощающего аппарата 10 расположена пара отстоящих в поперечном направлении подвижных плит 50 по существу одинаковой толщины, имеющих внешнюю фрикционную поверхность 52 и внутреннюю фрикционную поверхность 54 и, по меньшей мере, один плоский край 56, расположенный между внешней фрикционной поверхностью 52 и внутренней фрикционной поверхностью 54. Внутренняя фрикционная поверхность 54 имеет край 56, зацепленный со средством седла 24. По меньшей мере, часть внешней фрикционной поверхности 52 подвижно и фрикционно зацеплена с внутренней фрикционной поверхностью 48 внешней стационарной плиты 44.

Вблизи подвижных пли 50 установлена пара отстоящих в поперечном направлении скошенных плит 58, имеющих внешнюю фрикционную поверхность 60 и противоположную внутреннюю фрикционную поверхность 62. Внешняя фрикционная поверхность 60 подвижно и фрикционно зацеплена с, по меньшей мере, частью внутренней фрикционной поверхности 54 подвижной плиты 50.

Фрикционное амортизирующее средство 42 дополнительно содержит пару отстоящих в поперечном направлении клиньев 64, по меньшей мере, часть внутренней фрикционной поверхности 66 которых подвижно и фрикционно зацеплена с, по меньшей мере, частью внутренней фрикционной поверхности 62 скошенной плиты 58. Клинья 64 имеют край 68, по меньшей мере, часть которого зацеплена со средством седла 24, и заданный скошенный участок 70, расположенный на противоположном конце.

Центральный клин 72, имеющий пару согласующихся скошенных участков 74 для зацепления со скошенными участками 70 клиньев 64, предназначен для инициации фрикционного зацепления фрикционного амортизирующего средства 42.

Если сжимаемый амортизирующий элемент 18 включает в себя гидравлический узел 34, то для оптимальной работы скошенный участок 70 клиньев 64 и скошенные участки 74 центрального клина 72, которые скошены вверх и наружу от плоскости, пересекающей продольную центральную линию узла поглощающего аппарата 10, должны быть выполнены с очень жесткими допусками под углом приблизительно 53,0°.

Узел 10 поглощающего аппарата дополнительно содержит пружинное возвратное средство 76, проходящее продольно и зацепленное между средством седла 24 и центральным клином 72 для непрерывного выталкивания фрикционного амортизирующего средства 42 наружу от сжимаемого амортизирующего средства 18 для возврата фрикционного амортизирующего средства 42 в исходное положение, когда приложенная к узлу поглощающего аппарата 10 сила прекратит действие.

При работе во время соударения со сцепкой (не показана) сжимающий удар передается от сцепки (не показана) через передний толкатель (не показан) на центральный клин 72, заставляя его действовать через клинья 64 и, таким образом, сжимать все амортизирующие элементы одновременно. Эти детали в достаточной степени гасят несильные сжимающие удары. Однако, совершив соответствующее перемещение, толкатель (не показан) упирается во внешние концы подвижных плит 50, создающих поглощающее энергию трение между подвижными плитами 50 и стационарными плитами 58 и 44, которые были прижаты друг к другу клиньями 64. По мере продолжения этого действия давление между примыкающими поверхностями вставленных плит чрезвычайно возрастает из-за того, что нагруженные клинья 64 прижимаются к амортизирующему механизму 42. Поглощение и рассеяние энергии через трение и сжатие амортизирующего механизма продолжается до тех пор, пока аппарат не сожмется, включая сжатие сжимаемого амортизирующего элемента 18.

В самом сжимающем амортизирующем элементе 18 при ударе движение фрикционного амортизирующего механизма 42 и средства седла 24 передает давление текучей среды из стороны высокого давление цилиндра 106 на дозирующую иглу 143. Вследствие этого гидравлическая среда течет в отверстие 138 через отверстия 151, уравнивая давление текучей среды по обе стороны от дозирующей иглы 143. Однако, поскольку существует разница в площади между внутренней и внешней поверхностями дозирующей иглы 143, которая вызвана площадью, занятой штоком 144, общая сила, воздействующая на внешнюю поверхность, превышает общую силу, действующую на внутреннюю поверхность 142. Такая разница сил приводит к движению дозирующей иглы 143 внутрь, которая преодолевает сопротивление спиральной пружины 140 сжатия, тем самым обнажая отверстие 149 и позволяя текучей среде перетекать со стороны высокого давления цилиндра 106 на сторону низкого давления цилиндра 106 и поршня 122.

По мере того как скорость удара уменьшается и узел 10 поглощающего аппарата начинает раздвигаться, давление в гидравлическом цилиндре 106 соответственно уменьшается, заставляя дозирующую иглу 143 сдвинуться наружу сопротивления пружины 140 и закрыть отверстие 149.

Очевидно, что как диаметр рабочего конца 145а элемента 144 штока, так и жесткость спиральной пружины 140 оказывают непосредственное влияние на резистивное давление на стороне низкого давления цилиндра 106 и, что более важно, на увеличенную способность к поглощению ударов узла 10 поглощающего аппарата.

Как будет очевидно специалистам в данной области техники, нужны разные уровни давления текучей среды, поскольку скорость удара во время испытаний на ударные нагрузки превышает скорость сжимающего удара в условиях эксплуатации, для смещения дозирующей иглы 143 и открытия отверстий 149.

Соответственно, в поршне 122 выполнено дозирующее средство с изменением характеристик в зависимости от положения, в целом обозначенное ссылочной позицией 160, для управления давлением текучей среды и, следовательно, для обеспечения соответствия узла 10 поглощающего аппарата требованиям испытаний на ударные нагрузки и условий сжимающего удара при эксплуатации.

В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления изобретения такое дозирующее средство 160 с изменением характеристик в зависимости от положения, лучше всего показанное на фиг. 4, содержит седло 170 пружины, расположенное в осевом отверстии 138 и примыкающее к спиральной пружине 140 сжатия. Седло 170 пружины имеет отверстие 172 под иглу заданного диаметра, взаимодействующее со ступенчатым участком 145b дозирующей иглы 143, и, по меньшей мере, одно дозирующее отверстие 174. Предпочтительно имеется множество дозирующих отверстий 174, расположенных в заданном порядке в седле 170 пружины. Далее, предпочтительно имеется шесть дозирующих отверстий 174, равномерно отстоящих вокруг продольной оси седла 170 пружины.

Первый элемент 180 управления потоком расположен между седлом 170 пружины и задней стенкой 141 осевого отверстия 138. Первый элемент 180 управления потоком содержит осевое отверстие 182 и, по меньшей мере, одно управляющее отверстие 183, первый конец 184 которого по существу совпадает и находится в открытом сообщении с, по меньшей мере, одним дозирующим отверстием 74, причем это отверстие имеет противоположный второй конец 188. Первый и второй концы 184 и 188 соответственно соединены конической поверхностью 186.

В поршне 122 выполнено второе осевое отверстие 189, примыкающее к задней стенке 141 осевого отверстия 138 и, далее, находящееся в открытом сообщении со вторым концом 188, по меньшей мере, одного управляющего отверстия 183.

В поршне 122 выполнена полость 204, расположенная концентрично с осевой цилиндрической направляющей 146 и примыкающая ко второму осевому отверстию 189, а в полости 204 расположено упругое средство 206, которое предпочтительно является пружиной 206 сжатия, имеющей вторую заданную жесткость.

Направляющий элемент 190 для иглы имеет концентрично проходящий по существу круглый участок 194 поверхности, зацепленный с отверстием 182 первого элемента 180 управления потоком и установленный с возможностью движения в нем. Направляющий элемент 190 для иглы дополнительно имеет отверстие 192, плотно охватывающее рабочий конец 145а дозирующей иглы 143. Дополнительно, такой направляющий элемент 190 для иглы может иметь фланец 196 для упора пружины 206 сжатия.

По меньшей мере, один второй элемент 200 управления потоком, имея по существу сферическую форму, расположен внутри, по меньшей мере, одного управляющего отверстия 183 для увеличения давления текучей среды на стороне низкого давления во время сжимающего удара при эксплуатации, когда узел 10 поглощающего аппарата расположен горизонтально, и для уменьшения давления текучей среды на этой стороне низкого давления во время испытаний на ударные нагрузки, когда узел 10 поглощающего аппарата расположен по существу вертикально с открытым концом 20, обращенным вверх.

При испытании на ударные нагрузки, когда поглощающий аппарат 10 расположен по существу вертикально и его передняя часть 20 направлена вверх, а задняя часть 14 направлена вниз, этот, по меньшей мере, один второй элемент 200 управления потоком по существу упирается во второй конец 188, по меньшей мере, одного управляющего отверстия 183 и в часть конической поверхности 186. По меньшей мере, одно дозирующее отверстие 174 позволяет высокому давлению текучей среды, полученному в осевом отверстии 139, сместить этот, по меньшей мере, один второй элемент 200 управления потоком ко второму концу 188, закрывая его и, следовательно, по существу пропуская через него давление текучей среды.

Направленное вниз смещение дозирующей иглы 143 вытесняет текучую среду, тем самым повышая давление текучей среды на стороне низкого давления по внутренней поверхности 142 дозирующей иглы 143. Давление текучей среды на стороне низкого давления управляется площадью ступенчатого участка 145b. Поскольку эта площадь ступенчатого участка 145b превышает площадь штока 144 или рабочего конца 145а, сила, действующая на внутреннюю поверхность 142 дозирующей иглы 143, будет уменьшена, таким образом, требуя сниженного давления для смещения дозирующей иглы 143 и позволяя узлу 10 поглощающего аппарата выполнить требования испытаний на ударные нагрузки.

Давление текучей среды, полученное между ступенчатым участком 145b и концом направляющего элемента 190 для иглы, приводит к его смещению в противодействие усилию упругого средства 206, и позволяет этому давлению текучей среды выйти через вторую полость 147, просверленную в основном перпендикулярно осевой цилиндрической направляющей 146. Когда узел 10 поглощающего аппарата начинает раздвигаться, упругое средство 206 выталкивает направляющий элемент иглы до упора с первым элементом 180 управления потоком.

В условиях сжимающего удара при эксплуатации поглощающий аппарат 10 расположен горизонтально, как показано на фиг. 1-4. Указанный, по меньшей мере, один второй элемент 200 управления потоком расположен у первого конца 184, по меньшей мере, одного управляющего отверстия 183, как лучше всего показано ссылочной позицией 202 на фиг. 4, позволяя давлению текучей среды течь через второй конец 188 во второе осевое отверстие 189 и, далее, в осевую направляющую 146.

Давление текучей среды в камере низкого давления теперь управляется площадью рабочего конца 145а. Поскольку эта площадь рабочего конца меньше площади ступенчатого участка 145b, сила, действующая на внутреннюю поверхность 142 дозирующей иглы 143, будет увеличена, тем самым требуя более высокого давления для смещения дозирующей иглы 143 и позволяя узлу 10 поглощающего аппарата выполнить требования, предъявляемые к условиям сжимающего удара при эксплуатации.

Как понятно специалистам в данной области техники, модернизация существующего узла 10 поглощающего аппарата просто потребует просверливания продления осевого отверстия 138 и осевой цилиндрической направляющей 146 и добавления просверленной полости 204 под пружину и второго осевого отверстия 189, что позволит установить дозирующее средство 160 с изменением характеристик в зависимости от положения. Ступенчатый участок 145b можно добавить на дозирующую иглу любым вышеописанным способом, или можно использовать новую дозирующую иглу 143 с выполненным на ней ступенчатым участком 145b. Как описано выше, существующий узел 10 поглощающего аппарата можно модернизировать, встроив в него дозирующее средство 160 с изменением характеристик в зависимости от положения, являющееся предметом настоящего изобретения, чтобы обеспечить более высокую способность к поглощению ударов во время сжимающих ударов в условиях эксплуатации и для соответствия требованиям испытаний на ударные нагрузки.

В то время как ступенчатый участок 145b повышает способность к поглощению ударов узла 10 поглощающего аппарата, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в дозирующем средстве 160 с изменением характеристик в зависимости от положения, являющемся предметом настоящего изобретения, можно использовать дозирующую иглу 143, имеющую элемент штока одинакового диаметра по всей длине, чтобы обеспечить соответствие как требованиям испытания на ударные нагрузки, так и условиям сжимающего удара при эксплуатации.

Следует отметить, что в соответствии с описаниями упомянутых выше заявок на патент, задняя часть корпуса может содержать пару выступающих элементов, имеющих заданную ширину и расположенных между дном и передней частью, каждый из которых примыкает к соответствующей рабочей поверхности пары задних упоров, прикрепленных к поперечному брусу рамы железнодорожного подвижного состава, в результате чего эта пара задних выступающих элементов позволяет, по меньшей мере, частично закрытому концу проходить в этот поперечный брус между этой парой задних упоров через их рабочие поверхности.

Дно задней части может крепиться с возможностью снятия или может быть выполнено за одно целое с, по меньшей мере, частично закрытым концом задней части.

Кроме того, передняя часть может содержать выполненный за одно целое хомут, снабженный парой совмещенных отверстий под чеку сцепки для крепления хвостовика сцепки железнодорожного подвижного состава.

Как указано в патенте США № 6446820, внутри хомута вместо фрикционного амортизирующего элемента, используемого в предпочтительном в настоящее время варианте осуществления изобретения, может размещаться сжимаемый упругий элемент, содержащий множество сжимаемых эластомерных элементов, расположенных пакетом.

Дополнительно, в соответствии с содержанием заявки на патент № 11/174677, поданной 5 июля 2005 года под названием "Состоящий из двух частей корпус поглощающего аппарата с выполненным за одно целое хомутом" ("Two Piece Draft Gear Housing with Integral Yoke"), задняя часть и передняя часть могут быть выполнены как независимые детали и соединены друг с другом крепежными средствами.

Хотя предпочтительные в настоящее время и альтернативные варианты настоящего изобретения были описаны достаточно подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, следует понимать, что специалистами могут быть выполнены или предусмотрены различные дополнительные модификации и/или варианты настоящего изобретения, не выходящие из объема настоящего изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Узел поглощающего аппарата для поглощения сжимающих и растягивающих ударов, испытываемых ж