RU2550110C2

RU2550110C2 - Friction polymeric shock-absorber

Info

Publication number: RU2550110C2
Application number: RU2013137351/11A
Authority: RU
Inventors: Павел Дмитриевич Жиров; Алексей Петрович Болдырев
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2015-05-10
Also published as: RU2013137351A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: friction-polymeric shock-absorber for the automatic coupler equipment comprises the housing, where a pressure cone, frictional wedges located in contact with spring-loaded package of elastic polymeric elements are placed. The shock-absorber is fitted with mechatronic module designed as electromagnets, built-in in the housing of the device along the side of contact of frictional wedges with the shock-absorber housing, motion and force sensors, and microcontroller, which on the basis of readings of sensors forms the holding force.

EFFECT: stability of force characteristics, increase of energy content, reliability and longevity of the device.

1 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к железнодорожному транспорту и касается фрикционных поглощающих аппаратов автосцепки железнодорожных транспортных средств.The invention relates mainly to railway transport and relates to friction absorbing devices for automatic coupling of railway vehicles.

Из существующего уровня техники известен фрикционно-полимерный амортизатор (патент RU 2225306 C1), содержащий корпус с закрытой концевой частью и противоположной открытой концевой частью, между которыми проходит главная ось. Открытая концевая часть выполнена со сходящимися на конус внутрь удлиненными внутренними фрикционными поверхностями. В открытой концевой части указанного корпуса с возможностью аксиального перемещения установлен клин, а в корпусе между клином и удлиненными внутренними фрикционными поверхностями размещены фрикционные элементы. На конце пакета эластомерных подушек установлен пружинный упор, прилегающий к фрикционным элементам. Поверхности фрикционных элементов, сопряженные с клином удлиненной сходящейся на конус внутренней фрикционной поверхностью и пружинным упором, расположены относительно главной оси соответственно под первым заданным углом около (35±3)°, под вторым заданным углом около (2,25±0,25)° и третьим заданным углом около (90±4)°.A friction-polymer shock absorber (patent RU 2225306 C1) is known from the prior art, comprising a housing with a closed end part and an opposite open end part, between which the main axis passes. The open end part is made with elongated internal friction surfaces converging on a cone inward. A wedge is mounted in the open end part of the said case with the possibility of axial movement, and friction elements are placed between the wedge and the elongated internal friction surfaces. At the end of the package of elastomeric pillows installed spring emphasis adjacent to the friction elements. The surfaces of the friction elements associated with the wedge of the elongated convergent cone surface and the spring stop are located relative to the main axis, respectively, at a first predetermined angle of about (35 ± 3) °, at a second predetermined angle of about (2.25 ± 0.25) ° and a third predetermined angle of about (90 ± 4) °.

Недостатком этого аппарата является зависимость от подпорного усилия, вогнутый вид силовых характеристик возвратно-подпорного устройства и поглощающего аппарата в целом, обусловленный несовершенной формой применяемых упругих элементов, что ограничивает значения показателей энергоемкости поглощающего аппарата на уровне, соответствующем классу Т1, а также необходимость предварительной приработки аппарата.The disadvantage of this apparatus is the dependence on the retaining force, the concave form of the power characteristics of the reciprocating device and the absorbing apparatus as a whole, due to the imperfect shape of the applied elastic elements, which limits the values of the energy intensity of the absorbing apparatus at a level corresponding to class T1, as well as the need for preliminary running-in of the apparatus .

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является фрикционно-полимерный амортизатор (патент US 7,624,884 B2), содержащий полый корпус, имеющий открытый конец с набором фрикционных элементов. Фрикционные элементы и клин имеют возможность осевого перемещения относительно открытого конца корпуса. Набор эластомерных пружин, расположенных в осевом направлении внутри корпуса, обеспечивает дополнительное поглощение энергии и является подпором клиновой системы во время эксплуатации. Один из концов эластомерного подпорного блока опирается на закрытый конец корпуса. Между эластомерными пружинами находятся промежуточные металлические пластины.The closest in technical essence to the claimed invention is a friction-polymer shock absorber (US patent 7,624,884 B2) containing a hollow body having an open end with a set of friction elements. Friction elements and a wedge have the possibility of axial movement relative to the open end of the housing. A set of elastomeric springs located in the axial direction inside the housing provides additional energy absorption and is a support of the wedge system during operation. One end of the elastomeric retaining block rests on the closed end of the housing. Between the elastomer springs are intermediate metal plates.

Недостатком этого амортизатора является пониженная эффективность, обусловленная нестабильностью силовой характеристики амортизатора, проявляющейся в форме скачкообразного характера изменения силы при ударном сжатии и связанной с фрикционными автоколебаниями при скольжении, необходимость приработки.The disadvantage of this shock absorber is the reduced efficiency due to the instability of the power characteristics of the shock absorber, which manifests itself in the form of an abrupt nature of the force change during shock compression and associated with frictional self-oscillations during sliding, the need for running-in.

Задачей изобретения является создание поглощающего аппарата, имеющего сравнительно простую и надежную конструкцию, обладающую стабильными силовыми характеристиками и высокими показателями эффективности.The objective of the invention is the creation of an absorbing apparatus having a relatively simple and reliable design with stable power characteristics and high performance.

Указанная задача достигается во фрикционно-полимерном амортизаторе удара, содержащем полый шестигранный корпус, в котором размещены нажимной конус, фрикционные клинья, расположенные в контакте с опорной плитой, опирающейся на упругий массив, мехатронный модуль в виде блоков электромагнитов, датчики движения и усилия и блок управления мехатронным модулем с элементами питания. Упругий массив выполнен в виде нескольких последовательно расположенных блоков, разделенных между собой центрирующими металлическими пластинами. Новым в заявленном изобретении является наличие мехатронного модуля в виде управляемых электромагнитов, встроенных в корпус аппарата по стороне контакта фрикционных клиньев с корпусом амортизатора. Управление силой удерживания электромагнитов, и, как следствие, силой на аппарате, осуществляется запрограммированным микроконтроллером, который на основе данных датчиков движения и усилия формирует наиболее подходящую силу. Применение во фрикционно-полимерном амортизаторе мехатронного модуля в виде управляемых электромагнитов повышает стабильность силовых характеристик и энергоемкость аппарата: во-первых, за счет управляемого усилия прижатия фрикционных клиньев к корпусу увеличивается сила трения и существенно увеличивается энергоемкость аппарата и, во-вторых, за счет увеличения нагрузки на фрикционную часть аппарата существенно снижается нагрузка на упругий массив, что повышает надежность конструкции.This task is achieved in a friction-polymer shock absorber containing a hollow hexagonal housing in which a pressure cone is placed, friction wedges located in contact with a base plate resting on an elastic array, a mechatronic module in the form of electromagnet blocks, motion and force sensors, and a control unit mechatronic module with batteries. The elastic array is made in the form of several consecutively arranged blocks separated by centering metal plates. New in the claimed invention is the presence of a mechatronic module in the form of controlled electromagnets built into the apparatus housing on the contact side of the friction wedges with the shock absorber housing. The holding force of the electromagnets, and, as a consequence, the force on the device, is controlled by a programmed microcontroller, which forms the most suitable force based on the data of motion and force sensors. The use of a mechatronic module in the form of controlled electromagnets in the friction-polymer shock absorber increases the stability of power characteristics and the energy intensity of the device: firstly, due to the controlled force of pressing the friction wedges against the body, the friction force increases and the energy intensity of the device increases significantly, and secondly, by increasing load on the friction part of the apparatus significantly reduces the load on the elastic array, which increases the reliability of the design.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид фрикционно-полимерного амортизатора удара (вид спереди).The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the friction-polymer shock absorber (front view).

Фрикционно-полимерный амортизатор удара содержит полый шестигранный корпус 1, в котором расположены нажимной конус 2, фрикционные клинья 3, контактирующие с опорной плитой 4 и корпусом 1. Плита 4 опирается на комплект упругих полимерных элементов 5, разделенных между собой центрирующим пластинами 6. Комплект полимерных элементов 5 совместно с опорной плитой 4, клиньями 3, нажимным конусом 2 и днищем корпуса 1 удерживается в стянутом состоянии выступами на корпусе 1 и нажимном конусе 2. В корпус 1 встроен мехатронный модуль в виде блоков электромагнитов 7, управляемых блоком управления на основе микроконтроллера с элементами питания 8. Для определения параметров работы мехатронного модуля в поглощающий аппарат встраиваются датчики движения и усилия 9, фиксирующие текущее состояние поглощающего аппарата.Friction-polymer shock absorber contains a hollow hexagonal housing 1, in which there is a pressure cone 2, friction wedges 3 in contact with the base plate 4 and the housing 1. The plate 4 is based on a set of elastic polymer elements 5, separated by centering plates 6. Set of polymer elements 5 together with the base plate 4, the wedges 3, the pressure cone 2 and the bottom of the housing 1 is held in a tightened state by the protrusions on the housing 1 and the pressure cone 2. In the housing 1 is built mechatronic module in the form of electron blocks nits 7 controlled by the control unit on the basis of a microcontroller with power elements 8. To determine the parameters of the mechatronic module draft gear embedded motion sensors 9 and effort, current state of fixing of the draft gear.

Фрикционный амортизатор работает следующим образом. Под действием сжимающей нагрузки и подпорного усилия со стороны упругого комплекта 5 фрикционные клинья 3 создают давление на основных поверхностях трения (поверхностях контакта фрикционных клиньев 3 и корпуса 1). Также дополнительное давление на поверхностях контакта фрикционных клиньев 2 и корпуса 1 создает мехатронный модуль в виде блоков электромагнитов 7, который обеспечивает заданный блоком управления 8 уровень силы удерживания. После прекращения действия силы удара фрикционные клинья 3 и нажимной конус 2 выталкиваются в первоначальное положение подпорным комплектом полимерных элементов 5. Основная часть энергии удара поглощается на основных поверхностях трения (поверхностях контакта фрикционных клиньев 3 и корпуса 1). Частично энергия поглощается на вспомогательных поверхностях трения (поверхностях контакта фрикционных клиньев 3 и опорной плиты 4). Часть энергии воспринимается подпорным комплектом полимерных элементов 5.Friction shock absorber works as follows. Under the action of the compressive load and the retaining force from the side of the elastic set 5, the friction wedges 3 create pressure on the main friction surfaces (contact surfaces of the friction wedges 3 and the housing 1). Also, additional pressure on the contact surfaces of the friction wedges 2 and the housing 1 creates a mechatronic module in the form of blocks of electromagnets 7, which provides the level of holding force specified by the control unit 8. After the impact force ceases, the friction wedges 3 and the pressure cone 2 are pushed into the initial position by the retaining set of polymer elements 5. The main part of the impact energy is absorbed on the main friction surfaces (contact surfaces of the friction wedges 3 and the housing 1). Partially, the energy is absorbed on the auxiliary friction surfaces (contact surfaces of the friction wedges 3 and the base plate 4). Part of the energy is perceived by the retaining set of polymer elements 5.

Claims

Friction-polymer shock absorber for an automatic coupler of railway vehicles, comprising a housing in which a pressure cone is placed, friction wedges located in contact with a tightened set of elastic polymer elements, characterized in that the shock absorber is equipped with a mechatronic module in the form of blocks of controlled electromagnets built into the case of the device on the side of contact of the friction wedges with the case of the shock absorber, motion and force sensors, and a programmed microcontroller, which and based on the readings of the sensors forms a holding force.