CS249323B1

CS249323B1 - Deformation element reducing longitudinal impact forces especially for rail vehicles

Info

Publication number: CS249323B1
Application number: CS244184A
Authority: CS
Inventors: Jiri Simunek
Original assignee: Jiri Simunek
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Očelem zařízení je snížení podélných nárazových sil působících na kolejová vozidla . Kolejová vozidla jsou v provozu vystavena nárazům v podélném směru, které vznikají jednak v důsledku řazení vozidel do vlaků, jednak v důsledku havarijních najetí. Důsledky havarijních najetí jsou podmíněny nahodilostí těchto případů a jejich výskytu a lze jim předcházet například vytvořením vhodné deformační oblasti konstrukce. Deformační prvek se sestává ze základního dílu (1) a podnárazníkového dílu (2), které jsou po sobě posouvatelné a jejichž vzájemný pohyb je fixován jednostřižnými nebo dvojstřižnými nýty (3), nebo střižnými šrouby (13), k jejichž přestřižení dojde v okamžiku dosažení mezní síly působící na prvek ve směru jeho osy, čímž dojde k pohybu podnárazníkového dílu (2) vůči základnímu dílu (1). Mezi základní díl (1) a podnárazníkový díl (2) je vložen tlumící člen (4) z měkkého tažného materiálu známé charakteristiky, jehož deformační práce pohlcuje část energie na prvek působící osové síly. Velikost deformace tlumícího členu (4) může přitom s výhodou sloužit pro indikaci ve velikosti nárazové síly v provozu.The purpose of the device is to reduce longitudinal impact forces acting on rail vehicles. Rail vehicles are exposed to impacts in the longitudinal direction during operation, which arise both as a result of the combination of vehicles into trains and as a result of emergency collisions. The consequences of emergency collisions are conditioned by the randomness of these cases and their occurrence and can be prevented, for example, by creating a suitable deformation area of the structure. The deformation element consists of a basic part (1) and a sub-bumper part (2), which are slidable one after the other and whose mutual movement is fixed by single-shear or double-shear rivets (3), or shear bolts (13), which are sheared when the limiting force acting on the element in the direction of its axis is reached, which causes the sub-bumper part (2) to move relative to the basic part (1). Between the base part (1) and the under-bumper part (2) is inserted a damping member (4) made of a soft tensile material of known characteristics, the deformation work of which absorbs part of the energy of the axial force acting on the element. The magnitude of the deformation of the damping member (4) can advantageously serve as an indication of the magnitude of the impact force in operation.

Description

Kolejová vozidla jesou v provozu vystavena nárazům v podélném směru, které vznikají jednak v důsledku řazení vozidel do vlaků, jednak v důsledku havarijních najetí. Velikost sil řazení vozidel do vlaků lze ovlivnit jednak vhodnou volbou typu nárazníků, jednak zpřesněním třídících operací. Důsledky havarijních najetí jsou podmíněny nahodilostí těchto případů a jejich výskytu lze tedy předcházet jedině úpravou konstrukce spodku vozidla například vytvořením vhodné deformační oblasti konstrukce.Rolling stock is exposed in the longitudinal direction to impact due to the shifting of the vehicles into the trains and to the crashes. The magnitude of the forces of shifting vehicles into trains can be influenced both by a suitable choice of the type of buffers and by refining the sorting operations. The consequences of accidental crashes are conditioned by the randomness of these cases and their occurrence can be prevented only by modifying the structure of the underside of the vehicle, for example by creating a suitable deformation area of the structure.

Je výhodné vytvořit takovou deformační oblast ve tvaru výměnného jednoduchého prvku, který je po deformaci nahrazen náhradním dílem, aniž by bylo nutné opravovat samotnou konstrukci vozidla.It is advantageous to provide such a deformation region in the form of a replaceable single element which, after deformation, is replaced by a spare part without the need to repair the vehicle structure itself.

Existují konstrukce deformačních prvků, založené v podstatě na dvou konstrukčních principech. Jedním z nich je vytvoření deformovatelného čelníku nesoucího jak nárazníky, tak i tažné ústrojí. Tento čelník se po deformaci vyměňuje jako celek. Charakteristika deformovatelného celníku je dána zpravidla jeho pohybovou tuhostí. Druhým principem je použiti jednoho trubkovitého prvku pod každým z obou nárazníků, jehož mez pevnosti je dána většinou stabilitou vzpěrem namáhané trubky a další charakteristika prvku po nárazu je dále spolutvářena vlastnostmi bloku plastického materiálu, který je v dutině trubky stlačován a případně nucené protlačován škrtícími otvory ve dně deformovatelného prvku. Tento prvek pak lze vyměňovat pod každým nárazníkem samostatně.There are structures of deformation elements based essentially on two construction principles. One is to provide a deformable headstock supporting both the buffers and the drawbar. This headstock is replaced as a whole after deformation. The characteristic of deformable customs is usually given by its movement stiffness. The second principle is to use one tubular element under each of the bumpers, the strength of which is mostly determined by the stability of the stressed pipe and the further characteristic of the element after impact is further shaped by the properties of a block of plastic material. the bottom of the deformable member. This element can then be replaced separately under each bumper.

Deformovatelné prvky ve tvaru čelníku představují poměrně značnou hmotnost konstrukce navíc, montáž je třeba provádět pomocí přípravku, což vyžaduje vybavení dalším zařízením.The deformable elements in the form of a headstock represent a relatively high extra weight of the structure, the assembly must be carried out by means of a jig, which requires the provision of additional equipment.

Při výměně čelníku se stává poměrně hmotný díl konstrukce odpadem.When replacing the headstock, the relatively massive part of the structure becomes waste.

Deformovatelné prvky ve tvaru deformovatelné trubky s plastickou výplní jsou méně hmotné, jejich výroba, zejména pak jejich plěníní plastickou hmotou, je však technologicky pro poměry dráhy neobvyklá a hygienicky obtížně zvládnutelná.The deformable elements in the form of a deformable tube with a plastic filling are less massive, but their production, especially their filling with plastic material, is technologically unusual and difficult to handle in terms of the path conditions.

Uvedené nedostatky odstraňuje deformační prvek umožňující snížení podélné rázové síly podle vynálezu, jehož podstata spočívá ve vytvořeni ze vzájemně posouvatelného základního a podnárazníkového dílu, mezi které je případně vložen tlumící člen z měkkého tažného materiálu známé charakteristiky. Mezní síla, při které začíná prvek aktivně působit, je přitom dána střižnou pevností střižných nýtů nebo šroubů.These drawbacks are eliminated by a deformation element allowing the reduction of the longitudinal impact force according to the invention, which consists in forming a mutually displaceable base and subbumper part, optionally including a damping member of soft drawing material of known characteristics. The limit force at which the element starts to act actively is determined by the shear strength of the shear rivets or screws.

Nový nebo vyšší účinek, kterého se dosahuje předmětem přihlášky, je vytvoření jednoduchého zařízení, běžně montovatelného technologií obvyklou v lokomotivních depech a opravnách, jehož výrobní technologie v sobě zahrnuje pouze běžné výrobní a montážní operace. Konstrukce používá materiálů běžných a obvyklých v drážním opravárenství, jediný díl z drážně neběžného materiálu je dostupný z běžných hutních polotovarů. Konstrukční díly, které jsou rozhodující pro reprodukovatelnost funkce zařízení jsou ekonomicky vyrobitelné v požadovaných tolerancích.A new or higher effect to be achieved by the subject-matter of the application is the creation of a simple device, which can be conveniently mounted in locomotive depots and repair shops, the manufacturing technology of which involves only conventional manufacturing and assembly operations. The construction uses materials common and common in rail repair, a single part of rail non-conventional material is available from conventional metallurgical semi-finished products. Components that are critical to the reproducibility of the operation of the device are economically feasible to produce within the required tolerances.

Zařízení podle přihlášky vynálezu odstraňuje většinu nedostatků známých obdobných konstrukcí, má menší hmotnost, zaujímá menší prostor a deformovaný tlumící člen je možno opět hutnicky zpracovat. Realizovaná oblast charakteristiky požadované pohlcené energie přitom pokrývá požadavky stanovené zkušenostmi zahraničních železničních správ. Výhodná je rovněž možnost použít navrhované zařízení jako indikátor velikosti působících sil.The device according to the invention removes most of the drawbacks of known similar constructions, has less weight, occupies less space and the deformed damping member can be metallurgically processed again. The implemented area of the required energy absorption covers the requirements set by the experience of foreign railway administrations. It is also advantageous to use the proposed device as an indicator of the magnitude of the forces applied.

Příklad provedení konstrukce podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 řez konstrukcí prvku s jednostřižnými nýty, obr. 2. řez konstrukcí prvku s dvoj střižnými nýty, obr. 3. řez konstrukcí prvku se střižnými šrouby a obr. 4. pohled na prvek s jednostřižnými šrouby a obr. 4. pohled na prvek s jednostřižnými nýty ve směru jeho osy.An exemplary embodiment of the structure according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a cross-section of the construction of a single-shear rivet element; Fig. 2 is a cross-section of the construction of a double-shear rivet element; a view of a single-shear element and FIG. 4. a view of a single-shear element in the direction of its axis.

Deformační prvek se sestává ze základního dílu 2 ^a podnárazníkového dílu 2, které jsou po sobě posouvatelné a jejichž vzájemný pohyb je v základní poloze fixován spojením obou dílů několika střižnými nýty 2 nebo střižnými šrouby 13 s maticemi 24· Při přestřižení těchto nýtů, nebo šroubů, působením podélné síly na nárazník stanovené velikosti mohou oba díly 2 ^a Z P° sobě navzájem posouvat, až dosednou na tlumící člen 2, který je vyroben z měkkého tažného kovu, například z 99,5 % hliníku. Charakteristika tohoto tlumícího členu 2 může být definována jeho tvarem, materiálem a rozměry a jejich změnou může být také pozměňována. Deformace tlumicího členu 2 známé charakteristiky může sloužit také jako indikace velikosti nárazové síly u nárazu, při kterém k překročení stanovené mezní síly na nárazník došlo.The deformation element consists of a base part 2 ^{and a} sub-bumper part 2 which are movable one after the other and whose relative movement is fixed in the basic position by joining both parts by several shear rivets 2 or shear bolts 13 to nuts 24. by applying a longitudinal force to the bumper of a specified size, the two parts 2 ^and 2B may slide relative to each other until they abut against the damping member 2, which is made of a soft ductile metal, for example 99.5% aluminum. The characteristic of this damping member 2 can be defined by its shape, material and dimensions and can also be altered by changing it. The deformation of the damping member 2 of the known characteristic can also serve as an indication of the magnitude of the impact force at the impact at which the specified limit force on the bumper has been exceeded.

Z technologických důvodů je bud základní díl 2 nebo podnárazníkový díl 2 opatřen závitovým otvorem 2 P^ro vkládání přípravku pro nýtování a tlumícího členu 2 při konečné montáži. Tento otvor 5 je v provozním stavu zakryt například šroubovým víkem 6_. Základní díl 2 i šroubové víko 6 podnárazníkového dílu 2 jsou opatřeny středícími výstupky 7_ zasahujícími do vybrání 2 tlumícího členu 4, který je zpravidla symetrický ve tvaru určeném požadovanou charakteristikou, při čemž tento tvar může být i neprizmatický.For technological reasons, either the base member 2 or podnárazníkový part 2 is provided with a threaded bore 2 P ^ro insertion of the riveting and the cushioning member 2 during final assembly. This opening 5 is in the operating state covered, for example, by a screw cover 6. The base part 2 and the screw cover 6 of the sub-bumper part 2 are provided with centering projections 7 extending into the recesses 2 of the damping member 4, which is generally symmetrical in the shape determined by the desired characteristic, which shape may be non-prismatic.

S ohledem na středění tlumícího členu 2 js výhodné provést středící výstupky T_ kuželovitého nebo stupňovitého tvaru.With respect to the centering of the damping member 2, it is advantageous to provide the centering projections T of conical or stepped shape.

Na podnárazníkový díl 2 je pomocí šroubů procházejících otvory 2 přišroubován nárazník 10, celý deformační prvek je pomocí šroubů procházejích otvory 11 základního dílu 2 přišroubován k čelníku vozidla 12.The bumper 10 is screwed onto the sub-bumper part 2 by means of screws passing through the holes 2, the entire deformation element is screwed to the head end of the vehicle 12 by means of screws passing through the holes 11 of the base part 2.

Claims

1. A deformation element reducing longitudinal impact forces, particularly for rail vehicles, characterized in that it is formed of a base part (1) and a sub-bumper part (2), which are sliding relative to each other in axial direction, their relative position being fixed by single shear or double shear rivets (3) or shear bolts (13),

2. A deformation element reducing longitudinal impact forces, especially for rail vehicles, according to claim 1, characterized in that a damping member (4) of a soft tensile material of known characteristics is inserted between the base part (1) and the bumper part (2).

3. The deformation element according to claim 2, characterized in that a threaded bore (5) is provided in the bumper part (2) or in the base part (1), into which the lid (6) is screwed.

4. The deformation element according to claim 2 or claim 3, characterized in that the damping member (4) is provided with a recess (8) in which the centering projections (7) formed both in the subbase part (2) and in the base part (7). 1) optionally in the cover (6), for fixing the damping member (4) in the middle working position.