RU2268418C1

RU2268418C1 - Resiliently-frictional damper

Info

Publication number: RU2268418C1
Application number: RU2004116144/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Ефимов (RU); Виктор Петрович Ефимов; Владислав Анатольевич Андронов (RU); Владислав Анатольевич Андронов; Александр Алексеевич Пранов (RU); Александр Алексеевич Пранов; Михаил Константинович Попов (RU); Михаил Константинович Попов; Александр Борисович Левин (RU); Александр Борисович Левин; Антон Михайлович Попов (RU); Антон Михайлович Попов; Игорь Николаевич Еленевский (RU); Игорь Николаевич Еленевский; Ольга Михайловна Попова (RU); Ольга Михайловна Попова; Константин Анатольевич Белоусов (RU); Константин Анатольевич Белоусов
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2006-01-20

Abstract

FIELD: designs of dampers.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of production of dampers, in particular, to the designs of dampers. The resiliently-frictional damper consists of a cylinder mounted with its base on the surface accepting the impact loadings and a crown cylinder entering with its split end into the cylinder, on the other end of which there is a plug with a sliding valve contacting with the surface transmitting the impact loadings. Between the cylinder and the crown cylinder there is a mounted resilient component made out of the urethane material. The resilient urethane component is made in the form of a pipe with one blanked off end fixed on the bottom of the cylinder with the help of a liquid filled threaded joint, the open end of which is fixed between the crown cylinder butt surface and the plug. The inner surface of the resilient urethane component has a wave shape. The technical result of the invention is development of the damper possessing a simple and reliable design, a stable characteristic at reception of the impact loadings, not dependent on a degree of the frictional surfaces wearing.

EFFECT: the invention ensures development of the damper possessing a simple and reliable design, a stable characteristic at reception of the impact loadings, not dependent on a degree of the frictional surfaces wearing.

4 cl, 1 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к конструкциям амортизаторов, используемых преимущественно в грузовых вагонах как гаситель колебаний в рессорном подвешивании, автосцепном устройстве или как боковая опора кузова рамы вагона на тележку.The claimed invention relates to designs of shock absorbers, used mainly in freight cars as a vibration damper in spring suspension, coupler or as a side support of the body of the car frame on the trolley.

Известно рессорное подвешивание железнодорожного транспортного средства [А.С. СССР №1209498 от 19.10.83 B 61 F 5/12, опубл. 07.02.86, бюл. №5], содержащее надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, расположенные в проемах боковых рам и включающие упругие элементы и фрикционные гасители колебаний, контактирующие с поверхностями боковых рам. Фрикционный гаситель колебаний состоит из стакана, опирающегося на постель рессорного проема боковой рамы, и взаимодействующих с его внутренними поверхностями подпружиненных клиньев, распираемых коническим штоком, закрепленным на опорной поверхности надрессорной балки.Known spring suspension of a railway vehicle [A.S. USSR No. 1209498 dated 10.19.83 B 61 F 5/12, publ. 02/07/86, bull. No. 5], containing a nadressornoj beam, based on spring kits located in the openings of the side frames and including elastic elements and friction vibration dampers in contact with the surfaces of the side frames. The friction vibration damper consists of a cup resting on the bed of the spring aperture of the side frame, and spring-loaded wedges interacting with its internal surfaces, bursting with a conical rod fixed to the supporting surface of the pressure beam.

Недостатком данного рессорного подвешивания, содержащего фрикционные гасители колебаний, является зависимость силы трения в гасителе от степени его износа, что влияет на стабильность гашения колебаний подвижного состава.The disadvantage of this spring suspension containing friction vibration dampers is the dependence of the friction force in the damper on the degree of wear, which affects the stability of the damping of the rolling stock.

Также известна боковая опора кузова вагона [А.С. СССР №330058 от 01.09.70 B 61 F 05/14, опубл. 24.02.72, бюл. №8], содержащая стакан, размещенный в нем плунжер, опирающийся сферической поверхностью на вкладыш и пружину, размещенную между дном стакана и плунжером, подпружиненные фрикционные клинья, взаимодействующие наклонной поверхностью с соответствующей поверхностью плунжера, а вертикальными поверхностями с ограничителем перемещения плунжера, выполненным в виде стержня, установленного в стакане с зазором относительно плунжера.Also known side support of the car body [A.S. USSR No. 330058 from 01.09.70 B 61 F 05/14, publ. 02.24.72, bull. No. 8], comprising a cup, a plunger placed therein, supported by a spherical surface on a liner and a spring located between the bottom of the cup and the plunger, spring-loaded friction wedges interacting with an inclined surface with a corresponding plunger surface, and vertical surfaces with a plunger movement stopper made in the form a rod mounted in a glass with a gap relative to the plunger.

В данной конструкции боковой опоры также при износе поверхностей фрикционных клиньев снижается нагрузка на пружину, поджимающую клинья, а следовательно, снижается усилие, противодействующее воспринимаемым боковой опорой нагрузкам. Для замены клиньев в боковой опоре необходимо выкатывать тележку, что значительно усложняет процесс ремонта. Вместе с этим, зазор "а" при установке боковой опоры на вагон невозможно контролировать, что создает дополнительные трудности при изготовлении и эксплуатации вагона.In this design of the side support, also when the surfaces of the friction wedges are worn, the load on the spring compressing the wedges is reduced, and therefore, the force that counteracts the loads perceived by the side support is reduced. To replace the wedges in the side support, it is necessary to roll out the cart, which greatly complicates the repair process. At the same time, the clearance "a" when installing the side support on the car cannot be controlled, which creates additional difficulties in the manufacture and operation of the car.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран поглощающий аппарат автосцепного устройства [Пат. США №5676265, US Cl 213/49 от 14.10.97], содержащий эластомерную пружину и ударопоглощающий элемент. Жидкостной накопитель расположен снаружи зоны действия продольных сил и соединен с жидкостной камерой. Когда накопитель во взаимодействии с камерой находятся в свободном состоянии, сжатый воздух выталкивает жидкость в камеру. Эластомерная пружина воспринимает максимальные нагрузки, в том числе и ударные, и возвращает поршень амортизатора в начальное положение.As a prototype of the claimed invention, an absorbing device of an automatic coupler is selected [Pat. US No. 5676265, US Cl 213/49 from 10/14/97], containing an elastomeric spring and shock-absorbing element. The liquid storage is located outside the longitudinal forces and is connected to the liquid chamber. When the drive, in interaction with the camera, is in a free state, compressed air pushes liquid into the camera. The elastomeric spring accepts maximum loads, including shock, and returns the shock absorber piston to its initial position.

Недостатком данной конструкции является ее сложность, что требует постоянного наблюдения в эксплуатации, и большая масса амортизатора. Вместе с этим, основную функцию при гашении ударных нагрузок выполняет жидкостная камера путем перетекания жидкости (несжимаемого рабочего тела) через дроссельные отверстия в накопитель. При эксплуатации подобного аппарата при низких температурах дроссельные отверстия могут перемерзнуть, создавая помехи работе аппарата.The disadvantage of this design is its complexity, which requires constant monitoring in operation, and a large mass of shock absorber. At the same time, the main function in damping shock loads is performed by the liquid chamber by flowing the liquid (incompressible working fluid) through the throttle openings into the drive. When using such an apparatus at low temperatures, the throttle openings may freeze, creating interference with the operation of the apparatus.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание амортизатора, обладающего простой и надежной конструкцией, постоянной характеристикой при восприятии нагрузок, не зависящей от степени истирания фрикционных поверхностей.The problem to which the claimed invention is directed is to create a shock absorber having a simple and reliable design, a constant characteristic during the perception of loads, regardless of the degree of abrasion of the friction surfaces.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

На поверхности, воспринимающей ударные нагрузки, установлен стакан, в который входит разрезным концом корончатый цилиндр, на цельном конце которого закреплена заглушка с золотником. Во внутренней полости амортизатора установлен упругий элемент из уретанового материала, выполненный в виде трубы с одним заглушенным концом, закрепленным на днище стакана с помощью винтового соединения, зафиксированного в стакане при заливке жидкого уретана в форму, а другим концом закреплен между заглушкой и торцевой поверхностью корончатого цилиндра.On the surface that receives shock loads, a glass is installed, into which a crown cylinder enters with a split end, on the integral end of which a plug with a spool is fixed. An elastic element made of urethane material is installed in the inner cavity of the shock absorber, made in the form of a pipe with one plugged end fixed on the bottom of the cup using a screw connection fixed in the cup when pouring liquid urethane into the mold, and the other end is fixed between the plug and the end surface of the crown cylinder .

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что упругофрикционный амортизатор состоит из стакана, установленного основанием на поверхности, воспринимающей ударные нагрузки, и корончатого цилиндра, входящего разрезным концом в стакан, на другом конце которого выполнена заглушка с золотником, контактирующая с поверхностью передающей ударные нагрузки, образующих замкнутый контур, во внутренней полости которого расположен упругий элемент, выполненный из упругого уретанового материала в виде трубы с одним заглушенным концом, закрепленным с помощью залитого резьбового соединения на днище стакана, другим концом закрепленным между торцевой поверхностью корончатого цилиндра и заглушкой.The essence of the claimed invention lies in the fact that the elastic friction shock absorber consists of a cup mounted on a surface that accepts shock loads, and a crown cylinder that has a split end in the cup, at the other end of which there is a plug with a spool in contact with the surface transmitting shock loads, forming closed loop, in the inner cavity of which there is an elastic element made of elastic urethane material in the form of a pipe with one end plugged replicated using a threaded connection on the bottom of the glass, the other end is fixed between the end surface of the crown cylinder and the plug.

Вместе с этим, внутренняя поверхность упругого уретанового элемента имеет волнообразную поверхность, причем вершина одной из волн расположена посередине упругого уретанового элемента на его поперечной оси, при этом высота волн может увеличиваться от краев к его середине, а корончатый цилиндр может быть выполнен составным из отдельных лепестков.At the same time, the inner surface of the elastic urethane element has a wavy surface, and the top of one of the waves is located in the middle of the elastic urethane element on its transverse axis, while the height of the waves can increase from the edges to its middle, and the crown cylinder can be made of separate petals .

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид упругофрикционного амортизатора в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of an elastic friction shock absorber in section.

Упругофрикционный амортизатор состоит из стакана 1, установленного основанием на поверхности 2, воспринимающей ударные нагрузки, и корончатого цилиндра 3, входящего разрезным концом 4 в стакан 1. На цельной торцевой поверхности 5 корончатого цилиндра 3 выполнена заглушка 6 с золотником 7, контактирующая с поверхностью 8, передающей ударные нагрузки. Во внутренней полости амортизатора установлен упругий элемент 9, который изготовлен из уретанового материала в виде трубы с одним заглушенным концом. Упругий уретановый элемент 9 закреплен на днище стакана 1 с помощью залитого резьбового соединения 10 и зажат между цельной торцевой поверхностью 5 корончатого цилиндра 3 и заглушкой 6. Внутренняя поверхность упругого уретанового элемента 9 выполнена волнообразной, причем вершина волны 11 расположена по его середине на поперечной оси. В зависимости от воспринимаемой нагрузки и необходимой степени ее гашения упругий уретановый элемент изготавливается с различной высотой волн. Они могут быть равными по величине или увеличивающимися от краев упругого уретанового элемента к его середине. Корончатый цилиндр 3 может быть выполнен из отдельных лепестков, при этом для обеспечения герметичности они крепятся на заглушке 6 через металлическую шайбу.The elastic friction shock absorber consists of a cup 1 mounted on a surface 2, which receives shock loads, and a crown cylinder 3, which has a split end 4 in the cup 1. On the solid end surface 5 of the crown cylinder 3, a plug 6 is made with a spool 7 in contact with surface 8, transmitting shock loads. An elastic element 9 is installed in the inner cavity of the shock absorber, which is made of urethane material in the form of a pipe with one end plugged. The elastic urethane element 9 is mounted on the bottom of the glass 1 using a threaded connection 10 and is sandwiched between the solid end surface 5 of the crown cylinder 3 and the plug 6. The inner surface of the elastic urethane element 9 is made wavy, with the top of the wave 11 located in its middle on the transverse axis. Depending on the perceived load and the necessary degree of damping, the elastic urethane element is made with different wave heights. They can be equal in magnitude or increasing from the edges of the elastic urethane element to its middle. The castellated cylinder 3 can be made of separate petals, while to ensure tightness they are mounted on the plug 6 through a metal washer.

Упругофрикционный амортизатор работает следующим образом.The elastic friction shock absorber operates as follows.

Во внутренней полости амортизатора посредством золотника 7 устанавливают расчетное давление рабочего тела, которое в зависимости от желаемых характеристик амортизатора может быть жидким или газообразным. Затем амортизатор устанавливают между поверхностями 2 и 8. При приложении нагрузки к поверхности 8 амортизатор сжимается, давление в его внутренней полости увеличивается, и упругий уретановый элемент 9 раздувает, изгибая его в местах с наименьшим сечением. Изгибаясь, упругий уретановый элемент воздействует на корончатый цилиндр, отгибая его лепестки с усилием, пропорциональным приложенной нагрузке. Разрезной конец 4 корончатого цилиндра 3, отгибаясь, взаимодействует с внутренней поверхностью стакана 1, создавая силу трения, способствующую гашению приложенной нагрузки.In the internal cavity of the shock absorber, by means of the spool 7, the design pressure of the working fluid is established, which, depending on the desired characteristics of the shock absorber, can be liquid or gaseous. Then the shock absorber is installed between surfaces 2 and 8. When a load is applied to the surface 8, the shock absorber is compressed, the pressure in its internal cavity increases, and the elastic urethane element 9 inflates, bending it in places with the smallest cross-section. By bending, the elastic urethane element acts on the crown cylinder, bending its petals with a force proportional to the applied load. The split end 4 of the crown cylinder 3, bending, interacts with the inner surface of the glass 1, creating a friction force that contributes to the damping of the applied load.

Технический результат от использования заявляемой конструкции заключается в следующем.The technical result from the use of the claimed design is as follows.

Изготовление упругого элемента из уретанового материала позволяет обеспечить устойчивость конструкции при приложении поперечных нагрузок, способность дополнительного гашения колебаний за счет сил внутреннего трения уретанового материала, а так же его способности принимать первоначальную форму после снятия нагрузки, что позволяет выполнять упругий элемент любой длины и диаметра.The manufacture of an elastic element from a urethane material makes it possible to ensure structural stability upon application of transverse loads, the ability to additionally damp vibrations due to the internal friction forces of the urethane material, as well as its ability to take its original shape after unloading, which allows the elastic element to be made of any length and diameter.

Выполнение внутренней поверхности упругого уретанового элемента волнообразной формы позволяет избежать полного его сдавливания как в вертикальной, так и в поперечной плоскостях, а так же распределить изгибающее усилие по впадинам.The implementation of the inner surface of the elastic urethane element of a wavy shape allows you to avoid its full compression in both vertical and transverse planes, as well as distribute the bending force in the troughs.

Выполнение вершины одной из волн посередине упругого эластомерного элемента на его поперечной оси позволяет распределить максимальное изгибающее усилие упругого эластомерного элемента на две соседние впадины, а выполнение высоты волн, увеличивающейся от краев к середине, позволяет распределить изгибающее усилие по всей поверхности упругого элемента, изменяя тем самым величину силы трения корончатого цилиндра о внутреннюю поверхность стакана, регулируя степень гашения прикладываемых ударных нагрузок.The execution of the top of one of the waves in the middle of the elastic elastomeric element on its transverse axis allows you to distribute the maximum bending force of the elastic elastomeric element to two adjacent depressions, and the execution of the height of the waves, increasing from the edges to the middle, allows you to distribute the bending force over the entire surface of the elastic element, thereby changing the magnitude of the friction force of the crown cylinder on the inner surface of the glass, adjusting the degree of damping of the applied shock loads.

Фиксирование упругого уретанового элемента на днище стакана посредством залитого резьбового соединения обеспечивает надежное крепление без дополнительных технологических операций и обеспечивает постоянство размеров между передающей и воспринимающей поверхностями при воздействии обратных сил на передающую поверхность.The fixation of the elastic urethane element on the bottom of the glass by means of a threaded connection ensures reliable fastening without additional technological operations and ensures dimensional stability between the transmitting and receiving surfaces when reverse forces act on the transmitting surface.

Изготовление корончатого цилиндра составным, из отдельных лепестков, позволяет повысить технологичность его изготовления.Making a crown cylinder compound, from individual petals, can improve the manufacturability of its manufacture.

В настоящее время на заявляемый пневмофрикционный амортизатор разработана конструкторская документация и изготавливаются опытные образцы для проведения стендовых испытаний.Currently, the claimed pneumofriction shock absorber has developed design documentation and prototypes are being manufactured for bench tests.

Claims

1. An elastic friction shock absorber, consisting of a cup mounted on a surface that receives shock loads and a crown cylinder that has a split end in the cup, at the other end of which there is a plug with a spool in contact with the surface transmitting shock loads, between which an elastic element is installed made of urethane material, characterized in that the elastic urethane element is made in the form of a pipe with one muffled end, mounted on the bottom of the glass using poured p a threaded connection, the open end of which is fixed between the end surface of the crown cylinder and the plug, and the inner surface of this element is made wavy.

2. The elastic friction shock absorber according to claim 1, characterized in that the top of one of the waves is located in the middle of the elastic urethane element on the transverse axis.

3. The elastic friction shock absorber according to claim 2, characterized in that the wave height increases from the edges of the elastic urethane element to its middle.

4. The elastic friction shock absorber according to claim 1, characterized in that the crown cylinder is made up of composite of individual petals.