PL184369B1

PL184369B1 - Zespół amortyzujący uderzenia czołownicy podwozia pojazdu, zwłaszcza szynowego

Info

Publication number: PL184369B1
Application number: PL97321505A
Authority: PL
Inventors: Marc Erdmann; Karsten Heidgen; Steffen Scharf
Original assignee: Inst Schienenfahrzeuge; Institut Fschienenfahrzeuge
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 2002-10-31
Also published as: SK122197A3; ATE506240T1; EP0831005A2; PL321505A1; DE19654993A1; SK283988B6; EP0831005A3; EP0831005B1; DE19638739C2; DE19638739A1

Abstract

1. Zespól amortyzujacy uderzenia czolownicy podwozia pojazdu, zwlaszcza szynowego, wyposa- zony w dwa elementy deformowalne umieszczone symetrycznie z obydwu stron czolownicy podwozia i wypelnione materialem przejmujacym energie kine- tyczna uderzenia, znamienny tym, ze oslony (2) ele- mentów deformowalnych (1), zaopatrzone w umiesz- czone wewnatrz nich rdzenie (3), sa przymocowane do czolownicy (4) za pomoca plyt montazowych (18), natomiast, wysunieta przed te czolownice (4), obu- dowa (14) zespolu amortyzujacego jest zaopatrzo- na w otwór (15) dla sprzegu (10) oraz w profilowane plyty (13), przymocowane do niej w miejscu, w któ- rym sa osadzone plyty wzmacniajace (16). Fig 7 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest zespół amortyzujący uderzenia czołownicy podwozia pojazdu, zwłaszcza szynowego, wyposażony w dwa elementy deformowalne umieszczone symetrycznie z obydwu stron czołownicy podwozia i wypełnione materiałem przejmującym energię kinetyczną uderzenia.

Konstruktorzy pojazdów szynowych stosują w celach bezpieczeństwa szereg zabezpieczeń umożliwiaj ących uniknięcia, a przynajmniej ograniczenia skutków zderzenia poj azdów.

Takim zabezpieczeniem są zespoły amortyzujące, montowane na czołownicy pojazdu i wyposażone w deformowalne elementy umieszczone na zewnątrz podstawowych elementów nośnych. Takie elementy deformowalne nie tylko zabezpieczają pasażerów przed skutkami ewentualnych zderzeń pojazdów, ale ułatwiają również ich naprawę, bowiem w wyniku lekkich zderzeń pojazd wymaga jedynie wymiany zdeformowanych elementów'·. Jako elementy deformowalne stosowane są często elementy rurowe, które w przypadku wystąpienia znacznych przeciążeń podlegają rozpęczaniu, zgniataniu i fałdowaniu. Elementy te są często zaopatrzone we wkłady amortyzujące z blokami z rur aluminiowych, tworzącymi strukturę plastrową, które w wyniku uderzenia podlegają zgnieceniu.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 06211416 znana jest konstrukcja, stosowana w piętrowych wagonach francuskiej kolei szybkiej TGV. Istota tego rozwiązania polega na podzieleniu pudła wagonu na części, które w przypadku zderzenia podlegają silnej deformacji

184 369 w przewidziany, ściśle określony sposób, oraz na inne części odporne na zgniot i bezpieczne dla pasażerów'. Deformowalne części wagonu są przy tym wyposażone w deformowalne kształtowniki skrzynkowe o odpowiednio dobranych przekrojach.

Przykład rozwiązania konstrukcyjnego układu pochłaniania energii zderzenia w pojazdach szynowych, zwłaszcza lokomotywach, wyposażonego w deformowalne kształtowniki skrzynkowe, zawarty jest w opisie patentowym polskim nr PL 171885. W rozwiązaniu tym przed czołownicąpojazdu umieszczonajest przesuwna belka, połączona z osadzoną suwliwie w czołownicy skrzyniąsprzęgu pociągowego i zabezpieczona przed wysunięciem za pomocązaczepu. Ponadto każdy zderzak pojazdu jest połączony prowadnicą teleskopową, stanowiącą równocześnie prowadnicę tej przesuwnej belki, przymocowaną do czołownicy. W każdej prowadnicy teleskopowej znajduje się podzderzakowy, skrzynkowy pochłaniacz energii, natomiast po jej obydwu stronach umieszczone są zewnętrzne pochłaniacze energii. Pochłaniacze energii mają postać skrzynek zawierających bloki o strukturze komórkowej.

Z austriackiego opisu patentowego nr AT 237675 znany jest zespół amortyzujący uderzenia, dostosowany do pojazdów szynowych, z zewnętrznymi, pracującymi elastycznie zderzakami, wyposażonymi w rurowe elementy deformowalne, wypełnione stalowymi członami, które pod działaniem silnego uderzenia podlegają deformacji plastycznej, przy czym cechą charakterystycznąwynalazkujest to, że osłony zderzaków zewnętrznych są sztywno połączone osłonami podlegającymi deformacji, umieszczonymi w wycięciach zderzaków i przymocowanymi do płyt oporowych prowadzonych w obudowie elementów deformowalnych. Zderzaki są, w tym rozwiązaniu, zaopatrzone w część przedłużoną, połączonąz płytą oporową i prowadzo nąw specjalnej tulei osadzonej w czołownicy. Zespół jest przy tym wyposażony w cztery rurowe elementy deformowalne, równoległe do osi zderzaka i umieszczone w narożach obudowy zespołu.

W publikacji Urzędu Badawczego Międzynarodowego Związku Kolei (ORE) z kwietnia 1991 r., wydanej w Utrechcie (Holandia), podano również przykład rozwiązania konstrukcyjnego zespołu amortyzującego uderzenia, dostosowanego do pojazdu z kabiną maszynisty. Zespół ten składa się z przymocowanych do czołownicy pojazdu dwóch układów zderzakowych, z których każdy ma postać podobną do szuflady, wyposażonej na zewnątrz w poduszki zderzakowe, wewnątrz zaś - w skrzynkowe pochłaniacze energii, wykonane z aluminium, oraz w deformowalne bloki rurowe. W korzystnym rozwiązaniu bloki rurowe są umieszczone między elementami konstrukcji nośnej, połączonej z podłużnicami pojazdu. Ten układ nośnyjest korzystnie pokryty podłogą z blachy falistej.

Zdolność pochłaniania energii deformowalnego elementu, na przykład w postaci rury lub kształtownika, można porównać ze zdolnością pochłaniania energii elementu deformowalnego w postaci stalowej skrzyni, przy czym zarówno ilość pochłoniętej energii, jak i stabilność deformowalnego elementu, może zostać odpowiednio podwyższona przez właściwy dobórjego przekroju poprzecznego.

Do oceny skuteczności działania deformowalnych elementów w pojazdach stosuje się następujące współczynniki:

Współczynnik skuteczności przejmowania siły zgniatającej K_ae.

ae

F_r xl00 [%]

Współczynnik zgniotu K_se max

gdzie:

F ¹ max max

- najwięksszi wiutość siiy zgniatającej

- średma wartośćsiły zgraztającea

184 369

E - \FdS - energiarówiw wykonanej pracyodks:kałcenia

F - odkształcenie

1_S - wielkoPćzjśiioftrrlcmenm defosnowalnaeo la - początkowa długokć dememu dsfoara o walnego.

OS prawidłowa oeprojentawenoch coęści konstrukcyjnych pochłaniających energię oeapału amartooującega uderoenia wymagane aą następujące właściwości:

- duża wartość wapółcoonnrnó skuteconości proejmawania aiły ogniatającer,

- duża wartość współcoynnika K_e ogniatu,

- duża wytroomółkść na obciążenia pianowe (nośność, stabilność i odporność na wybacoen nia),

- niewielkie oapatroebawanie proeatroeni proeo element defarmawalny,

- niewielka masa elementu defarmawalnega,

- niskie kosoty wytwaroania i eksploatacji oeapału amkrtooującega uderoenia.

Jak wynika o doświadcoeh stasowania różnych konstrukcji oespałów amartyoujących u^doenia, stasowane w nich elementy deformawalne w postaci rurowych konstrukcji plastrowych adonaczają się dobrymi własnościami współ^in^ków K_ae i Ks_e arao niewielką mas^ jednakże nie nadają się do aamkSoielnpga pojmowania obciążeń. Z tego powodu najcoęściej stosowane są w tym celu plastrowe konstrukcje o rur aluminiowych, stanowiące wkłady pochłaniające energię, umipaocoane w odpowiednich skrzynkach i pkłącokne o konstrukcjami teleskopowymi oderoaków·'. Natomiast stasowane powsoechnie akroonkkwe elementy defarmawalne mogą być beopaśrednia obciążane, jednakże charókterooują się stosunkowo niewielką skuteconaścią pojmowania siły ogniatającej i małą wartością współcoynnika ogniotu, proy coym nrpoadkwólający jest również stosunek ich masy da skuteconości doiałania.

Celem wynalaoku jest apracawanie konstrukcji oespału amartyourącega uderoenia coolownicy pkdwaoia pajaodu, owłasocoa so^nawega, wyposażanego w element deformowały o wkładem pochłaniającym energię uderoenia, który umożliwi wyeliminowanie niedogodności onanych datochcoaa rkowiąoóń konstrukcyjnych oespołów ómkrtyoujących uderoenia.

Cel ten orpółiokwónk w konstrukcji oespału ómartyoującρga udeoma coklkwnico padwaoia pojaodu, owIósocoó aoynkwpga, według wynalaoku, który chórókteryoujp się tym, że aalkno elementów deformowanych, oóapótroknp w umieaocokne wewnątro nich rdoenie sąproymocowane da coalkwnico oa pamacąpłyt montażowych, natomiast, wysunięta proed tę coołownicę, obudowa oespołu amortyzującego jest oakpetrokna w otwór dla sproęgu arao w profilowane płyty, p^mocowa^ do niej w miejscu, w którym są osadowe płyty womacniające.

Rdoeń elementu deformowanego oespału stanowi koroystnie układ po^cornych oe sobą wodłużnie rur, wykonanych o poliwęglanu, ka^snie a pokroju aopściakątnym, tworcących blok w postaci plastra rurowego i składa się o kilku bloków w postaci plastrów rurowych, pamiędoy którymi są umipaocoane płyty proeklaSkawp o twardej tkaniny, proy coym wysokość pkaocoególnych bloków w postaci plastrów rurowych jest w przybliżeniu równa połowie określonej daświadcoalnie długości fali sfałdawania elementu defarmowalnega, po jego kdkaotólceniu w wyniku uderoenia.

Osłona elementu deformawalnega opapklu według wonaleonu składa się kkroyatnip o dwóch blasoanych koryt, womocnianych płaskownikami i oókpatroanych w elementy mocujące da ich woójemnegk pałącoenia, i jest w swej proedniej coęści oókpótroana w umiesocoane wewnątro osłony elementy odprężające, a ponadto jest koroysnie oókpatrokna w żebra, prostopadłe do asi elementu deformowanego.

DaświaScoalnie określano, że oespół emnrtyoująco uderoenia coaławnicy pojaodu, owłasocoa aoynawegk, o opisanej wyżej konstrukcji, wyposażany w element deformowaly o rdoeniem o bloków pkliwęglónkwoch w postaci plastra rurowego, ma współcoynnik skuteconaści pojmowania siły ogniatającej Κ^, wonkaoący około 80% orao maksymalny współcoynnik ogniotu K_vt, wonaaoąco akała 70%, proy coym wartości tych wapółcoonników są onacoąca wyżsoe w porównaniu da wapólcoonników onanych datychcoas oespałów amartyzujących udeonia.

184 369

Zespół amortyzujący uderzenia czołownicy podwozia pojazdu, zwłaszcza szynowego, według wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym: fig. 1 do 3 - przedstawiają różne odmiany konstrukcji elementów deformowalnych stosowanych w tym zespole, fig. 4 do 6 - różne przekroje poprzeczne elementów deformowalnych według fig. 1 do 3, fig. 7 - czołownicę podwozia pojazdu, wyposażoną w zespół amortyzujący urządzenia według wynalazku - w widoku z góry, fig. 8 - element deformowalny zespołu, wyposażony w element odprężający i żebra poprzeczne - w widoku z boku, fig. 9 - element deformowalny wraz z rdzeniem i przekładkami dystansowymi - w przekroju podłużnym, fig. 10 - element deformowalny wraz z płytą montażową- w przekroju poprzecznym, a fig. 11 - wykres siły zgniotu działającej na zespół amortyzujący urządzenia według wynalazku - w funkcji odkształcenia.

Zespół amortyzujący uderzenia czołownicy podwozia pojazdu, zwłaszcza szynowego, według wynalazkujest wyposażony w dwa, umieszczone symetrycznie względem czołownicy 4, elementy deformowalne 1, z których każdy składa się z osłony 6, o kształtach przedstawionych na fig. 1 do 6, oraz z osadzonego wewnątrz tej osłony - rdzenia 3.

Każdy z dwóch elementów deformowalnych 1 jest przymocowany do czołownicy 4 pojazdu za pomocą płyt montażowych 18 i osłonięty z zewnątrz kształtową obudową 14 zespołu, wysuniętą przed czołownicę 4. Obudowa 14 jest zaopatrzona w miejscu przecięcia z osią symetrii czołownicy 4 w otwór 15, służący do umieszczenia w nim sprzęgu 10.

Czołownica podwozia pojazdu jest zaopatrzona w obsadę nośną, tworzącą kanał 12 dla sprzęgu 10, przy czym głębokość tego kanału, mierzona od płaszczyzny sprzęgu 10, równa jest sumie skoku sprzęgu 10 oraz długości początkowej 1₀ deformowalnego elementu 1.

Końcówka sprzęgu 10 jest umieszczona w kanale 12 obsady nośnej czołownicy 4 i połączona z nią za pomocą elementów mocujących 11.

Czołowe ścianki obudowy 14 zespołu są zaopatrzone, w miejscu osadzenia w niej elementów deformowalnych 1, w przyspawane do nich płyty wzmacniające 16 z otworami 17, umożliwiającymi przykręcenie do nich profilowanych płyt 13, które ułatwiają wzajemne pionowe przemieszczanie się sprzęgniętych pojazdów w trakcie zderzenia.

Przymocowane do płyt montażowych 18, w miejscu przeznaczonym zwykle dla zderzaków, osłony 2 elementów deformowalnych 1 są wykonane korzystnie ze stalowych blach korytkowych przyspawanych do płaskowników 7, dzięki czemu uzyskuje się odpowiedni wzrost wartości współczynnika K^ oraz zwiększenie zdolności elementu deformowalnego 1 do przejmowania obciążeń pionowych.

Osłony 2 elementów deformowalnych 1 mogą mieć różne odmiany konstrukcyjne i różne kształty, przedstawione przykładowo na fig. 1 do 3 (widok z boku) oraz fig. 4 do 6 (przekroje). Korzystniejednak osłona 2 składa się z dwóch blaszanych koryt, wzmocnionych płaskownikami 7 i zaopatrzonych w elementy mocujące 5 do połączenia tych koryt. Ponadto osłony 2 sąkorzystnie zaopatrzone w żebra 8, prostopadłe do osi elementu deformowalnego 1, które zapewniają równomierne deformowanie się elementu po uderzeniu.

We wnętrzu osłony 2 Jest umieszczony rdzeń 3, wykonany korzystnie z poliwęglanowych bloków w postaci rurowego plastra. W stosunku do znanych rdzeni, mających postać rurowego plastra wykonanego z sześciokątnych rur aluminiowych, blok poliwęglanowyjest tańszy i charakteryzuje się większą odpornością na starzenie się oraz na korozję. Wysokość poszczególnych bloków poliwęglanowych, tworzących rdzeń 3, jest równa określonej doświadczalnie długości fali fałdy, powstającej w wyniku zgniecenia elementu deformowalnego 1 po uderzeniu. Ponadto od strony płyt wzmacniających 16 umieszczone sąw obudowie 2 elementu deformowanego 1 oddzielne elementy odprężające 6, korzystnie o przekroju trapezowym, które zwiększają wartość współczynnika K_ae, natomiast do ścian osłony 2 elementu deformowalnego 1 są przyspawane, w określonych odstępach, żebra 8, prostopadłe do kierunku obciążenia elementu, które zapewniająjego równomierne deformowanie się w trakcie uderzenia.

184 369

Między poszczególnymi blokami poliwęglanowymi w postaci plastrów rurowych umieszczone są płyty przekładkowe 9 z twardej tkaniny, które zapobiegają niepożądanym odkształceniom bocznym ścian osłony 2 elementu deformowalnego 1.

Zespół amortyzujący uderzenia czołownicy podwozia pojazdu, zwłaszcza szynowego, działa w następujący, sposób:

Po uderzeniu w sąsiedni pojazd nie następuje w jego początkowej fazie deformacja, lecz przesunięcie sprzęgu 10 na długość całego skoku sprzęgu. Po wyłamaniu elementów 11, mocujących sprzęg 10 do czołownicy 4 podwozia, i po cofnięciu się sprzęgu 10 do kanału. 12 obsady nośnej tego sprzęgu, siła zgniatająca oddziaływuje na obydwa elementy deformowalne 1, przymocowane do podwozia 4 w miejscu przeznaczonym zwykle dla zderzaków - amortyzując uderzenie, przy czym umieszczone na zewnątrz obudowy 14 płyty profilowane 13 uniemożliwiają pionowe przemieszczanie się wzajemnie sprzęgniętych pojazdów w trakcie ich zderzenia.

184 369

g. 10

184 369

Fig. 8

3

Fig. 9

184 369

Ο

184 369 ι_η

U U o

0 0 0

0 0 p o o o o o o

O O O 0 0 0 0 0 0

U u u ui

O O 0000

0 0

pO o o

0 0 0 0 0 0 0 0 0 kO

ΟΊ

U_

CM


	U U U 1 300 0 0 0 0 1 3000	J U u u οοω 3000 0 0 0 1
	rrcroi 3 0 0 0 O 0 0 I 3 0 0 0	31 0 0 O O 0 0 1 300 0 0 0 0 1

m i_n cn

Ll_

	^cry
	000000 100000C η η o o η n	o ę/o o o o I00000C η η η η η n
	) 0 0 0 0 0 c 000000 «. zs YTł Λ	i 0 0 0 0 0 C 000000 A-
	\

CTI

LL_

184 369

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zespół amortyzujący uderzenia czołownicy podwozia pojazdu, zwłaszcza szynowego, wyposażony w dwa elementy deformowalne umieszczone symetrycznie z obydwu stron czołownicy podwozia i wypełnione materiałem przejmującym energię kinetycznąuderzenia, znamienny tym, że osłony (2) elementów deformowalnych (1), zaopatrzone w umieszczone wewnątrz nich rdzenie (3), są przymocowane do czołownicy (4) za pomocą płyt montażowych (18), natomiast, wysunięta przed tę czołownicę (4), obudowa (14) zespołu amortyzującego jest zaopatrzona w otwór (15) dla sprzęgu (10) oraz w profilowane płyty (13), przymocowane do niej w miejscu, w którym są osadzone płyty wzmacniające (16).

2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że rdzeń (3) elementu deformowalnego (1) stanowi układ połączonych ze sobą wzdłużnie rur, wykonanych z poliwęglanu, korzystnie o przekroju sześciokątnym, tworzących blok w postaci plastra rurowego.

3. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że rdzeń (3) jego elementu deformowalnego (1) składa się z kilku bloków w postaci plastrów rurowych, pomiędzy którymi są umieszczone płyty przekładkowe (9) z twardej tkaniny.

4. Zespół według zastrz. 3, znamienny tym, że wysokość poszczególnych bloków w postaci plastrów rurowych jest w przybliżeniu równa połowie określonej doświadczalnie długości fali sfałdowania elementu deformowalnego (1), po jego odkształceniu w wyniku uderzenia.

5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że osłona (2) elementu deformowalnego (1) składa się z dwóch blaszanych koryt, wzmocnionych płaskownikami (7) i zaopatrzonych w elementy mocujące (5) do ich wzajemnego połączenia.

6. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że jego element deformowalny (2) jest zaopatrzony w swej przedniej części w umieszczone wewnątrz osłony (2) elementy odprężające (6).

7. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że osłona (2) jego elementu deformowalnego (1) jest zaopatrzona w żebra (8), prostopadłe do osi elementu deformowalnego (1).