EA034475B1

EA034475B1 - Фрикционный амортизатор

Info

Publication number: EA034475B1
Application number: EA201700351A
Authority: EA
Inventors: Андрей Николаевич Прокопчик
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Техсинтэк"
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2020-02-12
Also published as: EA201700351A1

Abstract

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и касается фрикционных амортизаторов транспортных средств. Задача - повышение долговечности, надежности и эффективности работы фрикционного амортизатора. Фрикционный амортизатор содержит корпус (1) с днищем (2) и с горловиной (3), образованной стенками (4), внутренними поверхностями (fv) которых сформированы чередующиеся рабочие ложа (V1) и сопрягающие ложа (V2), а также фрикционный узел (5), состоящий из нажимного клина (6) и контактирующих с ним распорных клиньев (7), которые снабжены фрикционными поверхностями (fp), a между днищем (2) и фрикционным узлом (5) расположено возвратно-подпорное устройство (8). Причем площадь (S1) прилегания фрикционных поверхностей (fp) распорных клиньев (7) к внутренним поверхностям (fv) стенок (4) горловины (3) в рабочих ложах (V1) больше, чем площадь (S2) их прилегания в сопрягающих ложах (V2). Внутренние поверхности (fv) могут быть прямолинейными, причем величины углов (θ1) между смежными внутренними поверхностями (fv), образующими рабочие ложа (V1), меньше, чем величины углов (θ2) между смежными внутренними поверхностями (fv), образующими сопрягающие ложа (V2). Толщина стенок (4) горловины (3) по своей величине переменна с увеличением в направлении от рабочего ложа (V1) к сопрягающему ложу (V2). Контакт нажимного клина (6) и распорных клиньев (7) обеспечен по взаимным криволинейным поверхностям (fk).

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и касается преимущественно поглощающих аппаратов для автосцепных устройств вагонов железнодорожного состава.

Известен фрикционный амортизатор [1, патент US 6478173, МПК B61G 9/10; B61G 11/14; B61G 9/18; B61G 9/06, приоритет 13.02.2001, опубликован 12.11.2002], принятый за прототип, содержащий корпус с днищем и с образованной его стенками шестигранной горловиной, при этом внутри горловины расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного клина и контактирующих с ним и с внутренними поверхностями горловины распорных клиньев, а между фрикционным узлом и днищем расположено возвратно-подпорное устройство с опорной плитой. Сквозь возвратно-подпорное устройство и нажимной клин фрикционного узла пропущен центрирующий стержень вдоль главной оси.

Данная конструкция фрикционного амортизатора обладает достаточной энергоемкостью, но имеет тенденцию к ухудшению характеристик в течение эксплуатации. Это связано с ее условиями, при которых фрикционный амортизатор работает с горизонтально ориентированной главной осью, и с формой горловины, внутренние поверхности которой в любом сечении, параллельном днищу, образуют правильный шестигранник.

При такой форме горловины образующие ее стенки имеют равную толщину. При работе амортизатора, находящимся в горизонтальном положении, на фрикционный узел дополнительно действует сила гравитации, которая стремится смещать нажимной клин и распорные клинья от главной оси в сторону стенки, на которой лежит фрикционный амортизатор, установленный в автосцепном устройстве вагона. По этой причине некоторые из стенок изнашиваются интенсивнее других, причем это влечет не только отбраковку корпуса ранее требуемого безремонтного срока эксплуатации по критериям остаточной толщины стенок, но и оказывает влияние на его прочность, поскольку возникающие при работе амортизатора значительные распорные усилия могут разорвать горловину корпуса в местах чрезмерного износа некоторых ее стенок вследствие их истончения и концентрации напряжений в этих зонах.

Эти факторы вызывают преждевременное ухудшение характеристик и снижают надежность амортизатора-прототипа. Увеличение же толщины всех стенок корпуса с целью компенсации износа повлекло бы уменьшение объема внутренней полости корпуса, что не позволило бы устанавливать возвратноподпорное устройство достаточной энергоемкости.

Поэтому задачей изобретения является повышение долговечности, надежности и эффективности работы фрикционного амортизатора за счет достижения технического результата по повышению коэффициента передачи фрикционного амортизатора и компенсации неравномерного износа стенок корпуса вследствие негативного влияния сил гравитации.

Поставленная задача решается тем, что фрикционный амортизатор, содержащий корпус (1) с днищем (2) и с горловиной (3), образованной стенками (4), внутренними поверхностями (fv) которых сформированы чередующиеся рабочие ложа (V1) и сопрягающие ложа (V2), а также фрикционный узел (5), состоящий из нажимного клина (6) и контактирующих с ним распорных клиньев (7), при этом распорные клинья (7) снабжены фрикционными поверхностями (fp), прилегающими к внутренним поверхностям (fv) стенок (4) горловины (3), а между днищем (2) и фрикционным узлом (5) расположено возвратноподпорное устройство (8), имеет отличительный признак: толщина стенок (4) горловины (3) по своей величине переменна с увеличением в направлении от рабочего ложа (V1) к сопрягающему ложу (V2).

Такой отличительный признак позволяет повысить коэффициент передачи фрикционного амортизатора и, соответственно, его энергоемкость, а также перераспределить распорные усилия наряду с силами гравитации таким образом, что их воздействие на стенки горловины корпуса оказывается неравномерным и направленным к более толстым их зонам, образованным неодинаковыми по форме чередующимися рабочими и сопрягающими ложами. Это позволяет эффективно скомпенсировать негативное влияние сил гравитации и повысить надежность и долговечность, как корпуса, так и фрикционного амортизатора в целом.

Дополнительные отличительные признаки полезной модели:

внутренние поверхности (fv) стенок (4), образующие рабочие ложа (V1) и сопрягающие ложа (V2), выполнены прямолинейными и расположены под углами (θ 1, Θ2) друг к другу;

величины углов (Θ1) между смежными внутренними поверхностями (fv), образующими рабочие ложа (V1), меньше, чем величины углов (θ2) между смежными поверхностями (fv), образующими сопрягающие ложа (V2);

площадь (S1) прилегания фрикционных поверхностей (fp) распорных клиньев (7) к внутренним поверхностям (fv) стенок (4) горловины (3) в рабочих ложах (V1) больше, чем площадь (S2) их прилегания в сопрягающих ложах (V2);

возвратно-подпорное устройство (8) снабжено опорной плитой (9), контактирующей с распорными клиньями (7);

между распорными клиньями (7) и стенками (4) горловины (3) установлены вставки твердой смазки (10);

в стенках (4) горловины (3) на сопрягающих ложах (V2) выполнены зацепы (11);

упомянутый контакт нажимного клина (6) и распорных клиньев (7) обеспечен по взаимным криво- 1 034475 линейным поверхностям (fk).

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан вид сверху на фрикционный амортизатор по изобретению, на фиг. 2 - его профильный разрез А-А по фиг. 1, где изображен фрикционный амортизатор в исходном состоянии;

на фиг. 3 - его профильный разрез А-А по фиг. 1, где изображен фрикционный амортизатор в полностью сжатом состоянии;

на фиг. 4 - изометрическая проекция корпуса фрикционного амортизатора;

на фиг. 5 - распорный клин фрикционного узла;

на фиг. 6 - вид сверху на вариант исполнения горловины корпуса фрикционного амортизатора с местным разрезом;

на фиг. 7 - вид В по фиг. 6 на распорный клин, установленный в рабочем ложе;

на фиг. 8 - вид С по фиг. 6 на распорный клин, установленный в сопрягающем ложе;

на фиг. 9 - вид сверху на изношенный корпус фрикционного амортизатора.

Фрикционный амортизатор (фиг. 1-3) содержит корпус 1 с днищем 2 и с горловиной 3, образованной стенками 4, внутренними поверхностями fv которых сформированы чередующиеся рабочие ложа V1 и сопрягающие ложа V2, а также фрикционный узел 5, состоящий из нажимного клина 6 и контактирующих с ним распорных клиньев 7. Распорные клинья 7 снабжены фрикционными поверхностями fp, а между днищем 2 и фрикционным узлом 5 расположено возвратно-подпорное устройство 8 (условно показано скрещивающимися прямыми на фиг. 2, 3), которое может быть выполнено в виде пружин сжатия или в виде пакета упруго-эластичных элементов, как в амортизаторе-прототипе. Возвратно-подпорное устройство 8 расположено в контакте с распорными клиньями 7 и может быть снабжено в месте этого контакта опорной плитой 9. Полезно с целью снижения интенсивности износа стенок 4 горловины 3 корпуса 1, а также для повышения стабильности работы фрикционного амортизатора, устанавливать между стенками 4 и распорными клиньями 7 вставки твердой смазки 10 (фиг. 2-4).

Толщина стенок 4 горловины 3 по своей величине переменна с увеличением в направлении от рабочего ложа V1 к сопрягающему ложу V2, что является ключевым преимуществом перед амортизатором-прототипом.

Непостоянная толщина стенок 4 горловины 3 является следствием неодинаковых по своему профилю рабочих лож V1 и сопрягающих лож V2. Вблизи рабочих лож V1 она наименьшая, величиной а (фиг. 6, 9), и увеличивается до наибольшей величины b в направлении сопрягающих лож V2. В условиях работы фрикционного амортизатора с горизонтально расположенной главной осью O под воздействием сил гравитации F характер износа стенок 4 неравномерен (фиг. 9), причем важным преимуществом перед амортизатором-прототипом является меньшая его величина в зонах толщиной a и большая в зонах толщиной b. То есть с течением времени остаточная и достаточная для функциональной пригодности корпуса амортизатора толщина стенок стремится к уравниванию, чего не наблюдается в прототипе.

Профиль, образующий внутренними поверхностями fv рабочие ложа V1 и сопрягающие ложа V2, выполнен таким образом, что площадь S1 прилегания фрикционных поверхностей fp распорных клиньев 7 к внутренним поверхностям fv в рабочих ложах V1 больше (фиг. 6, 7), чем площадь S2 их прилегания в сопрягающих ложах V2 (фиг. 6, 8).

Неодинаковые профили рабочих лож V1 и сопрягающих лож V2 обеспечивают повышение коэффициента передачи фрикционного амортизатора, что напрямую влечет увеличение его энергоемкости. Более наглядным примером разности профилей рабочих лож V1 и сопрягающих лож V2 служит вариант, когда внутренние поверхности fv стенок 4, образующие эти ложа, выполнены прямолинейными (фиг. 1). Причем в этом случае углы Θ 1 между смежными внутренними поверхностями fv, образующими рабочие ложа V1, меньше, чем величины углов Θ2 между смежными поверхностями fv, образующими сопрягающие ложа V2.

Неравномерность износа стенок 4 под действием сил гравитации F (фиг. 9) и смещение фрикционного узла в сторону действия этих сил может повлечь за собой возникновение зазоров между как минимум одним из распорных клиньев 7 и нажимным клином 6, что может негативно сказываться на эффективности работы фрикционного амортизатора. Поэтому полезно выполнять взаимные поверхности fk контакта распорных клиньев 7 и нажимного клина 6 криволинейными, что предотвратит взаимное смещение этих деталей относительно друг друга, а также увеличит площадь их взаимного контакта и эффективность фрикционного амортизатора.

Принцип действия фрикционного амортизатора основан на том, что при воздействии внешней силы Q (фиг. 3), прилагаемой к нажимному клину 6 со стороны автосцепного устройства при соударении вагонов, сжимается возвратно-подпорное устройство 8.

Нажимной клин 6 увлекает распорные клинья 7 вовнутрь корпуса 1 с трением их фрикционных поверхностей fp по внутренним поверхностям fv стенок 4 горловины 3 в рабочих ложах V1, а также по взаимным поверхностям fk контакта распорных клиньев 7 и нажимного клина 6. Происходит интенсивное поглощение энергии удара, вызванного внешней силой Q, и ее рассеивание в виде тепла.

- 2 034475

При прекращении воздействия внешней силы Q на фрикционный амортизатор возвратно-подпорное устройство 8 разжимается и выталкивает фрикционный узел 5 в исходное состояние (фиг. 2) до упора нажимного клина 6 в зацепы 11 на корпусе 1 в области сопрягающих лож V2.

Источники информации.

Патент US 6478173, МПК B61G 9/10; B61G 11/14; B61G 9/18; B61G 9/06, приоритет 13.02.2001, опубликован 12.11.2002 (прототип).

Перечень ссылочных обозначений и наименований элементов, к которым эти обозначения относятся

№	НАИМЕНОВАНИЕ
1	корпус
2	днище корпуса 1
3	горловина корпуса 1
4	стенка корпуса 1
5	фрикционный узел
6	нажимной клин
7	распорный клин
8	возвратно-подпорное устройство
9	опорная плита
10	вставка твердой смазки
11	зацеп
V1	рабочее ложе
V2	сопрягающее ложе
Q	внешняя сила
F	силы гравитации
О	главная ось
fp	фрикционная поверхность распррного клина 7
fK	взаимные поверхности контакта нажимного клина 6 и распорных клиньев 7
fv	внутренние поверхности стенок 4
а	толщина стенки 4 у рабочего ложа V1
b	толщина стенки 4 у сопрягающего ложа V2
S1	площадь прилегания распорных клиньев 7 в рабочих ложах V1
S2	площадь прилегания распорных клиньев 7 в сопрягающих ложах V2
A-A	обозначение совмещенного фронтального разреза по фиг.1
Θ1	угол между внутренними поверхностями fv, образующими рабочие ложа V1
Θ2	угол между внутренними поверхностями fv, образующими сопрягающие ложа V2
B, c	виды по фиг.6

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

1. Фрикционный амортизатор, содержащий корпус (1) с днищем (2) и с горловиной (3), образованной стенками (4), внутренними поверхностями (fv) которых сформированы чередующиеся рабочие ложа (V1) и сопрягающие ложа (V2), а также фрикционный узел (5), состоящий из нажимного клина (6) и контактирующих с ним распорных клиньев (7), при этом между днищем (2) и фрикционным узлом (5) расположено возвратно-подпорное устройство (8), а распорные клинья (7) снабжены фрикционными поверхностями (fp), прилегающими к внутренним поверхностям (fv) стенок (4) горловины (3), причем площадь (S1) прилегания фрикционных поверхностей (fp) распорных клиньев (7) к внутренним поверхностям (fv) стенок (4) горловины (3) в рабочих ложах (V1) больше, чем площадь (S2) их прилегания в сопрягающих ложах (V2), отличающийся тем, что внутренние поверхности (fv) стенок (4), образующие рабочие ложа (V1) и сопрягающие ложа (V2), выполнены прямолинейными и расположены под углами (Θ1, Θ2) друг к другу, причем величины углов (Θ1) между смежными внутренними поверхностями (fv), образующими рабочие ложа (V1), меньше, чем величины углов (Θ2) между смежными поверхностями (fv), образующими сопрягающие ложа (V2).

2. Фрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что толщина стенок (4) горловины (3) по своей величине переменна с увеличением в направлении от рабочего ложа (V1) к сопрягающему ложу (V2).

3. Фрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что возвратно-подпорное устройство (8) снабжено опорной плитой (9), контактирующей с распорными клиньями (7).

4. Фрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что между распорными клиньями (7) и стенками (4) горловины (3) установлены вставки твердой смазки (10).

5. Фрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что в стенках (4) горловины (5) на сопрягающих ложах (V2) выполнены зацепы (11).

6. Фрикционный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что упомянутый контакт нажимного клина (6) и распорных клиньев (7) обеспечен по взаимным криволинейным поверхностям (fk).