PL183102B1

PL183102B1 - Sposób pochłaniania energii zderzeń i aparat pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza w kolejowych sprzęgach automatycznych

Info

Publication number: PL183102B1
Application number: PL97319799A
Authority: PL
Inventors: Antoni Kubicki; Eugeniusz Strzyż; Andrzej Chmielewski; Józef Kędzior; Wojciech Popławski; Kazimierz Milczarski; Władimir Maksymowicz Michajłow; Wiktor Nikołajewicz Filipow; Walentin Wiktorowicz Dimitrow; Aleksander Jewigieniewicz Skuratow; Władimir Nikołajewicz Curienko; Oleg Aleksandrowicz Ulianow
Original assignee: Urzadzen Mechanicznych Kamax S
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2002-05-31
Also published as: CZ291786B6; PL319799A1; RU2210514C2; EP0929433A1; SK40899A3; ES2203942T3; SK285696B6; DE59809201D1; UA49919C2; EP0929433B1; CZ103699A3; WO1998049042A1

Abstract

2. Aparat pochlaniajacy energie zderzen, zwlaszcza w kolejowych sprzegach auto- matycznych, zawierajacy korpus w ksztal- cie tulei zamknietej z jednej strony dnem i z przesuwna wzgledem korpusu plyta opo- rowa oraz posiadajacy amortyzator elasto- merowy, który umieszczony pomiedzy plyta oporowa a dnem korpusu, znamienny tym, ze amortyzator elastomerowy (4) posiada dwa trzony o róznych srednicach, umieszczone we wspólnym pojemniku (5), przy czym trzon o mniejszej srednicy (7) przylega swym koncem do dna (3) korpu- su (1) a dno (8) amortyzatora elastomero- wego (4) wspiera sie na plycie oporowej (9). Fi g. 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pochłaniania energii zderzeń, zwłaszcza w kolejowych sprzęgach automatycznych.

W znanych aparatach pochłaniających, wyposażonych w amortyzator elastomerowy, pochłaniania energii następuje we wnętrzu amortyzatora elastomerowego, wypełnionego wstępnie sprężonym elastomerem przepływalnym, w czasie zagłębienia się trzona tego amortyzatora, wywołanego siłą zewnętrzną. Zagłębianie trzona następuje po pokonaniu wstępnego napięcia, po czym przebiega proporcjonalnie do przyłożonej siły.

Znany jest z opisu prawa ochronnego wzoru użytkowego Ru 54693 aparat pochłaniający z amortyzatorem elastomerowym do kolejowych sprzęgów automatycznych. Aparat ten charakteryzuje się tym, że w korpusie, w kształcie tulei zamkniętej z jednej strony dnem, umieszczony jest cylindryczny amortyzator elastomerowy skierowany tłoczyskiem w stronę dna korpusu i dociśnięty do tegoż dna płytą oporową. Płyta oporowa połączona jest z korpusem śrubami, które są osadzone w płycie oporowej na stałe natomiast w korpusie przechodzą przez otwory w uchach umieszczonych na końcu korpusu po przeciwnej stronie dna.

Niedogodnością powyższego rozwiązania jest zakres stosowania ograniczony stosunkowo znacznym napięciem wstępnym amortyzatora elastomerowego.

Celem wynalazku jest dostosowanie aparatu pochłaniającego do pracy w różnych warunkach, w tym zapewnienie zdolności pochłaniania zderzeń o możliwie małej energii oraz zderzeń sięgających maksymalnie dopuszczalnych wartości.

183 102

Sposób według wynalazku polega na tym, że narastająca siła zewnętrzna powoduje, po przekroczeniu pierwotnego napięcia wstępnego, zanurzanie się trzona o mniejszej średnicy w pojemniku amortyzatora elastomerowego, aż do wyczerpania skoku tego trzona, względem trzona o większej średnicy, a dalszy wzrost siły zewnętrznej powoduje, że po przekroczeniu wtórnego napięcia wstępnego występuje zanurzanie się trzona o większej średnicy, wraz z trzonem o mniejszej średnicy, we wnętrzu tego samego pojemnika, które to zanurzanie trwa, aż do momentu wyczerpania się skoku tego trzona, przy czym przy zmniejszaniu się siły zewnętrznej następuje, w pierwszej kolejności, zmniejszanie reakcji obu trzonów, po czym następuje ich stopniowe wysuwanie się z pojemnika aż do pozycji wyjściowej trzona o większej średnicy, a przy dalszym spadku wartości siły zewnętrznej następuje skokowe zmniejszenie się reakcji trzona o mniejszej średnicy i w kolejności jego wynurzanie się z pojemnika, aż do osiągnięcia przez amortyzator elastomerowy długości początkowej.

Aparat pochłaniający energię zderzeń, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że posiada amortyzator elastomerowy wyposażony w dwa trzony o różnych średnicach umieszczone we wspólnym pojemniku, przy czym trzon o mniejszej średnicy przylega swym końcem do dna korpusu aparatu a dno amortyzatora elastomerowego wspiera się na płycie oporowej.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia charakterystykę obrazującą sposób pochłaniania energii zderzeń, a fig. 2 przedstawia aparat pochłaniający zawierający amortyzator elastomerowy z dwoma trzonami umieszczonymi we wspólnym pojemniku.

Wykorzystanie sposobu pochłaniania energii zderzeń według wynalazków obrazują poniższe przykłady opisujące charakterystykę dynamiczną i statyczną aparatu pochłaniającego energię zderzeń.

Przykład I

Narastająca siła zewnętrzna Fd działająca na aparat pochłaniający w trakcie nabiegania wagonu o masie 90 t z prędkością 11 km/h na stojący niezahamowany wagon o masie 90 t powoduje, że po przekroczeniu siły pierwotnego napięcia wstępnego Fod równej 140 kN w punkcie A następuje proporcjonalnie do działającej siły ściskanie aparatu pochłaniającego, które przebiega wzdłuż linii A-B i które spowodowane jest zanurzeniem się trzona o mniejszej średnicy w pojemniku amortyzatora elastomerowego. W punkcie B, przy wartości siły Fd około 40θ kN następuje wyczerpanie się skoku trzona o mniejszej średnicy, względem trzona o większej średnicy. Dalszy wzrost siły Fd do wartości 600 kN, charakterystycznej dla punktu C, nie powoduje dalszego ściśnięcia aparatu pochłaniającego, gdyż przeznaczony jest na pokonanie wtórnego napięcia wstępnego. Po przekroczeniu tego napięcia następuje proporcjonalne do działającej siły ściskanie aparatu pochłaniającego, które przebiega wzdłuż linii C-D, i które odpowiada zanurzaniu się trzona o większej średnicy, wraz z trzonem o mniejszej średnicy, w pojemniku amortyzatora elastomerowego, przy czym punktowi D odpowiada wartość maksymalna siły Fd = 2200 kN i maksymalne ściśnięcie aparatu pochłaniającego o wartość fr. Zmniejszeniu się siły zewnętrznej Fd towarzyszy skokowy spadek reakcji obu trzonów do wartości około 700 kN, określonej przez punkt E, po czym rozpoczyna się proporcjonalne do spadku siły równoległe wysuwanie się obu trzonów z pojemnika, aż do pozycji wyjściowej trzona o większej średnicy, odpowiadającej punktowi F i wartości siły zewnętrznej Fd = 420 kN. W dalszej kolejności następuje skokowe zmniejszenie reakcji trzona 0 mniejszej średnicy, aż do wartości około 120 kN i określonej przez punkt G, po czym następuje proporcjonalne do spadku siły zeiwnętrznej wysuwanie się trzona o mniejszej średnicy aż do położenia wyjściowego, co odpowiada punktowi H i wartości siły około 100 kN.

Przykład II

Narastająca siła zewnętrzna Fs, zbliżona do oddziaływania statycznego ze względu na prędkość obciążania i odciążania równą 0,01 m/s, powoduje, że po przekroczeniu siły pierwotnego napięcia wstępnego Fos równego 120 kN w punkcie A' następuje proporcjonalnie do działającej siły ściskanie aparatu pochłaniającego. Ściskanie to przebiega wzdłuż linii A'-B' spowodowane jest zanurzaniem się trzona o mniejszej średnicy w pojemniku amortyzatora elastomerowego. W punkcie B’, przy wartości siły Fs około 250 kN, następuje wyczerpanie

183 102 się skoku trzona o mniejszej średnicy, względem trzona o większej średnicy. Dalszy wzrost siły Fs do około 550 kN, czyli wartości odpowiadającej punktowi C’ nie powoduje ściśnięcia aparatu pochłaniającego, gdyż o przeznaczony jest na pokonanie wtórnego napięcia wstępnego. Po przekroczeniu tego napięcia następuje proporcjonalne do działającej siły ściskanie aparatu pochłaniającego, które jest spowodowane równoległym zanurzeniem się trzona o większej średnicy, wraz z trzonem o mniejszej średnicy, w pojemniku amortyzatora elastomerowego i które przebiega wzdłuż linii C’-D’. Punktowi D odpowiada maksymalna wartość Fs równa 1400 kN i maksymalne ściśnięcie aparatu pochłaniającego o wartość fr. Zmniejszanie się siły zewnętrznej do wartości 900 kN odpowiadającej punktowi E’ towarzyszy skokowy spadek reakcji obu trzonów bez zmiany długości aparatu pochłaniającego. Następnie rozpoczyna się proporcjonalne do dalszego spadku siły równoległe wysuwanie się obu trzonów z pojemnika aż do osiągnięcia pozycji wyjściowej trzona o większej średnicy, odpowiadającej punktowi F’ i sile zewnętrznej około 450 kN. W dalszej kolejności następuje skokowe zmniejszanie się reakcji trzona o mniejszej średnicy, aż do chwili, gdy siła Fs osiągnie wartość około 140 kN, czyli do punktu G’ po czym następuje proporcjonalne do spadku siły zewnętrznej wysuwanie się tego trzona o mniejszej średnicy z pojemnika aż do uzyskania położenia wyjściowego odpowiadającego punktowi H'.

Sposób pochłaniania energii zderzeń według wynalazku pozwala uzyskać nową charakterystykę aparatu pochłaniającego zapewniającą pracę urządzenia w szerokim zakresie. Uzyskana przy tym charakterystyka jest dla małych wartości siły zewnętrznej stosunkowo łagodna, a dla większych wartości bardziej stroma.

Jeden z wielu możliwych aparatów pochłaniających energię zderzeń przeznaczonych specjalnie do stosowania sposobu pochłaniania energii zderzeń, uwidoczniony na fig. 2, posiada korpus 1 składający się z tulei 2 oraz z dna 3 korpusu. Częściowo wewnątrz korpusu i przesuwnie względem niego umieszczony jest amortyzator elastomerowy 4. Na zewnątrz pojemnika 5 amortyzatora elastomerowego wyprowadzony jest trzon o większej średnicy 6, w którym osadzony jest teleskopowo trzon o mniejszej średnicy 7. Trzon o mniejszej średnicy styka się przy tym ze stopą korpusu. Część denna 8 amortyzatora elastomerowego przylega do wewnętrznej strony płyty oporowej 9. Płyta oporowa jest przy tym połączona z korpusem za pośrednictwem łączników 10.

Aparat pochłaniający według wynalazku obciążony narastającą siłą, po przekroczeniu pierwotnego napięcia wstępnego, ulega ściśnięciu na skutek zanurzenia się trzona o mniejszej średnicy 7, w pojemniku 5. Po wyczerpaniu się skoku trzona o mniejszej średnicy siła zewnętrzna pokonuje wtórne napięcia wstępne, po czym następuje dalsze ściskanie aparatu pochłaniającego. W tej fazie ruchu występuje zanurzenie się trzona o większej średnicy 6, w pojemniku, które trwa aż do wyczerpania skoku tego trzona. Przy zmniejszaniu siły zewnętrznej, od wartości maksymalnej, następuje w pierwszej kolejności znaczne zmniejszenie reakcji trzona o większej średnicy, które odbywa bez wysuwania tego trzona z pojemnika, a zatem przebiega bez zmiany długości aparatu pochłaniającego, po czym następuje stopniowe wysuwanie się tego trzona aż do pozycji początkowej. Dalszy spadek siły zewnętrznej powoduje skokowy spadek reakcji trzona o mniejszej średnicy, który przebiega bez wysuwania tego trzona z pojemnika i w kolejności następuje wynurzanie się trzona o mniejszej średnicy z pojemnika aż do osiągnięcia pozycji początkowej.

183 102

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób pochłaniania energii zderzeń, zwłaszcza w kolejowych sprzęgach automatycznych, polegający na pochłanianiu energii we wnętrzu amortyzatora elastomerowego w czasie zagłębiania się trzona amortyzatora w pojemniku wypełnionym wstępnie sprężonym i ściśliwym elastomerem przepływalnym, znamienny tym, że działając narastającą siłą zewnętrzną na amortyzator elastomerowy powoduje się, po przekroczeniu pierwotnego napięcia wstępnego, zanurzanie się trzona o mniejszej średnicy (7) we wnętrzu pojemnika (5) aż do wyczerpania się skoku tego trzona, względem trzona o większej średnicy (6), a z kolei dalszy wzrost siły zewnętrznej powoduje, że po przekroczeniu wtórnego napięcia wstępnego następuje zanurzenie się trzona o większej średnicy (6), wraz z trzonem o mniejszej średnicy (7), we wnętrzu tego samego pojemnika, które to zanurzanie trwa aż do wyczerpania się skoku tego trzona, przy czym, przy zmniejszaniu się siły zewnętrznej uzyskuje się, w pierwszej kolejności, zmniejszanie reakcji obu trzonów (6, 7), po czym następuje ich stopniowe wysuwanie się z pojemnika (5) aż do pozycji wyjściowej trzona o większej średnicy (6), a przy dalszym spadku wartości siły zewnętrznej następuje skokowe zmniejszenie się reakcji trzona o mniejszej średnicy (7) i w kolejności jego wynurzenie się z pojemnika aż do osiągnięcia przez amortyzator elastomerowy (4) długości początkowej.

2. Aparat pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza w kolejowych sprzęgach automatycznych, zawierający korpus w kształcie tulei zamkniętej z jednej strony dnem i z przesuwną względem korpusu płytą oporową oraz posiadający amortyzator elastomerowy, który umieszczony pomiędzy płytą oporową a dnem korpusu, znamienny tym, że amortyzator elastomerowy (4) posiada dwa trzony o różnych średnicach, umieszczone we wspólnym pojemniku (5), przy czym trzon o mniejszej średnicy (7) przylega swym końcem do dna (3) korpusu (1) a dno (8) amortyzatora elastomerowego (4) wspiera się na płycie oporowej (9).