RU2618668C1

RU2618668C1 - Automatic center coupler draft gear

Info

Publication number: RU2618668C1
Application number: RU2016117666A
Authority: RU
Inventors: Виктор Геннадиевич Артюх; Евгений Иванович Иванов; Сергей Юрьевич Карлушин; Вячеслав Александрович Корчагин; Михаил Олегович Беляев
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-05-05

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: automatic center coupler draft gear comprises a housing in the form of cylindrical sleeve with a bottom, with a mounted therein elastic element and a pressure plunger in the form of a cone, which is pre-biased and fixed by the central clamping bolt. The elastic element is made of two parts separated by a movable piston. One part is a resilient push sleeve with a hole with a conical inner surface in contact with the cone of the pressure plunger. Another part is designed as a resilient retaining cylinder.

EFFECT: increased energy consumption of polymer-friction devices.

2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к полимерно-фрикционным поглощающим аппаратам автосцепных устройств вагонов и локомотивов.The invention relates to railway transport, and in particular to polymer-friction absorbing devices of automatic couplers of wagons and locomotives.

Известен поглощающий аппарат [см. стр.127 И.Ф.Пастухов, В.В. Пухин, Н.И. Жуков. Вагоны. - М.: Транспорт, 1988. - 280 с.], содержащий корпус, в котором между его дном и нажимной плитой установлен упругий элемент, состоящий из набора резино-металлических элементов. Такая конструкция достаточно проста и надежна в эксплуатации, однако энергоемкость этого аппарата (25…30 кДж) недостаточна для современного транспорта с повышенной массой и скоростью подвижного состава.Known absorbing apparatus [see p. 127 I.F. Pastukhov, V.V. Pukhin, N.I. Zhukov. Wagons. - M .: Transport, 1988. - 280 p.], Containing a housing in which between its bottom and the pressure plate is installed an elastic element consisting of a set of rubber-metal elements. This design is quite simple and reliable in operation, but the energy intensity of this device (25 ... 30 kJ) is insufficient for modern vehicles with increased mass and speed of rolling stock.

Известен также поглощающий аппарат [см. пат. 82142 Украина, МПК В61G 9/00], который содержит корпус, нажимную плиту и упругий элемент из конструкционного полиуретана в виде монолитного блока, смонтированного между нажимной плитой и дном корпуса. Такая конструкция проще и надежнее предыдущей и имеет большую энергоемкость (50…60 кДж), однако и эта энергоемкость недостаточна для грузовых вагонов железнодорожных составов.An absorbing apparatus is also known [see US Pat. 82142 Ukraine, IPC B61G 9/00], which comprises a housing, a pressure plate and an elastic element of structural polyurethane in the form of a monolithic block mounted between the pressure plate and the bottom of the housing. This design is simpler and more reliable than the previous one and has a large energy intensity (50 ... 60 kJ), however, this energy intensity is insufficient for freight cars of railway trains.

Известен также поглощающий аппарат [см. пат. 85962 Украина, МПК В61G 9/00], принятый за прототип, в цилиндрическом корпусе которого смонтированы упругая втулка из полиуретана и нажимной плунжер с возможностью осевого перемещения. Аппарат работает плавно и стабильно. Его энергоемкость зависит от жесткости упругой втулки и коэффициента трения между упругой втулкой и корпусом. Максимальное значение энергоемкости этого аппарата достигает величины (80…90 кДж), что соответствует нормам аппаратов класса Т1, но недостаточно для аппаратов классов Т2 и Т3 (см. ОСТ 32.175-2001).An absorbing apparatus is also known [see US Pat. 85962 Ukraine, IPC B61G 9/00], adopted for the prototype, in the cylindrical body of which is mounted an elastic sleeve of polyurethane and a pressure plunger with the possibility of axial movement. The device works smoothly and stably. Its energy intensity depends on the stiffness of the elastic sleeve and the coefficient of friction between the elastic sleeve and the housing. The maximum energy intensity of this device reaches a value of (80 ... 90 kJ), which corresponds to the standards of class T1 devices, but not enough for devices of classes T2 and T3 (see OST 32.175-2001).

Технической задачей изобретения является увеличение энергоемкости поглощающего аппарата (в пределах заданных габаритов) на 50%, а именно до 125-135 кДж, что отвечает классу Т2.An object of the invention is to increase the energy intensity of the absorbing apparatus (within the specified dimensions) by 50%, namely up to 125-135 kJ, which corresponds to class T2.

Для решения поставленной задачи в поглощающем аппарате, содержащем корпус в виде цилиндрической втулки с днищем, с установленными в нем упругим элементом и нажимным плунжером в виде конуса, который предварительно поджат и закреплен центральным стяжным болтом, в соответствии с изобретением, упругий элемент выполнен из двух частей, одна из которых представляет собой нажимную упругую втулку с отверстием с внутренней конической поверхностью, находящейся в контакте с конусом нажимного плунжера, а другая выполнена в виде подпорного упругого цилиндра, и упомянутые части разделены подвижным поршнем, при этом наружный диаметр подпорного упругого цилиндра определяют по формулеTo solve the problem, in an absorbing apparatus containing a body in the form of a cylindrical sleeve with a bottom, with an elastic element installed in it and a pressure plunger in the form of a cone, which is preloaded and secured by a central coupling bolt, in accordance with the invention, the elastic element is made of two parts , one of which is a pressure elastic sleeve with a hole with an inner conical surface in contact with the cone of the pressure plunger, and the other is made in the form of a retaining elastic the cylinder, and said parts are separated by a movable piston, while the outer diameter of the retaining elastic cylinder is determined by the formula

где d₀ и Н₀ - соответственно наружный диаметр и высота подпорного упругого цилиндра;where d ₀ and H ₀ - respectively, the outer diameter and height of the retaining elastic cylinder;

D - внутренний диаметр корпуса;D is the inner diameter of the housing;

ΔН - суммарная осадка от предварительного сжатия и максимального рабочего хода аппарата.ΔН is the total draft from the preliminary compression and the maximum working stroke of the apparatus.

Контакт конуса нажимного плунжера и соответствующего ему конусного отверстия в нажимной упругой втулке позволяет уже при предварительном сжатии аппарата расклинить упругую втулку, прижимая ее наружную поверхность к внутренней поверхности корпуса аппарата. При этом на контактирующих поверхностях упругой втулки и корпуса появляется сила трения, которая увеличивается по мере движения плунжера внутрь корпуса аппарата.The contact of the cone of the pressure plunger and the corresponding conical hole in the pressure elastic sleeve makes it possible to wedge the elastic sleeve when the device is pre-compressed, pressing its outer surface to the inner surface of the device body. In this case, the friction force appears on the contacting surfaces of the elastic sleeve and the housing, which increases as the plunger moves inside the apparatus body.

Выполнение подпорного упругого цилиндра с диаметром, ограниченным по отношению к внутреннему диаметру корпуса, позволяет получить требуемый максимальный ход без появления сил трения на подпорном цилиндре.The implementation of the retaining elastic cylinder with a diameter limited in relation to the inner diameter of the housing, allows you to obtain the required maximum stroke without the appearance of friction on the retaining cylinder.

Такое сочетание сил - упругих и сил трения в районе упругой втулки и упругих сил на подпорном цилиндре - позволяет получить для аппарата выпуклую рабочую характеристику, в отличие от вогнутой характеристики у прототипа. Это увеличивает максимальную энергоемкость аппарата на 40…50% до 125-135 кДж.This combination of forces - elastic and friction forces in the region of the elastic sleeve and elastic forces on the retaining cylinder - allows to obtain a convex working characteristic for the apparatus, in contrast to the concave characteristic of the prototype. This increases the maximum energy intensity of the device by 40 ... 50% to 125-135 kJ.

Соотношение высот нажимной упругой втулки и подпорного упругого цилиндра в указанном диапазоне 0,2…0,35 позволяет сохранить требуемый максимальный ход плунжера.The ratio of the heights of the pressure elastic sleeve and the retaining elastic cylinder in the specified range of 0.2 ... 0.35 allows you to save the required maximum stroke of the plunger.

Углы конусов нажимного плунжера и упругой втулки 15…30° обеспечивают оптимальное соотношение между упругими силами и силами трения в аппарате, обеспечивающее возврат всех деталей в исходное положение после его разгрузки.The angles of the cones of the pressure plunger and the elastic sleeve 15 ... 30 ° provide the optimal ratio between the elastic forces and the friction forces in the apparatus, ensuring the return of all parts to their original position after unloading.

Выбор материалов упругой втулки и подпорного цилиндра в указанном диапазоне их модулей упругости 0,2...0,4 позволяет получить такое соотношение жесткостей этих элементов, которое обеспечивает выпуклость рабочей характеристики, а следовательно, и повышенную энергоемкость аппарата.The choice of materials of the elastic sleeve and retaining cylinder in the indicated range of their elastic moduli of 0.2 ... 0.4 allows us to obtain a ratio of the stiffnesses of these elements, which ensures the convexity of the working characteristic, and therefore, the increased energy intensity of the apparatus.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 показан продольный разрез аппарата: справа от оси при предварительной затяжке, но без внешней нагрузки, слева от оси - конечное положение деталей аппарата при полном ходе плунжера и максимальной нагрузке.The invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the apparatus: to the right of the axis during preliminary tightening, but without external load, to the left of the axis is the final position of the apparatus parts at full stroke of the plunger and maximum load.

На фиг.2 приведена рабочая характеристика предлагаемого аппарата (сплошная выпуклая кривая) и рабочая характеристика прототипа (пунктирная кривая).Figure 2 shows the performance of the proposed apparatus (solid convex curve) and the performance of the prototype (dashed curve).

Поглощающий аппарат содержит корпус 1 в виде цилиндрической втулки с резьбовым отверстием в центре днища. В корпусе смонтированы нажимная упругая втулка 2 и подпорный упругий цилиндр 3, разделенные подвижным поршнем 4. Упругая втулка 2 выполнена с внутренним коническим отверстием, контактирующим с конусом нажимного плунжера 5.The absorbing apparatus comprises a housing 1 in the form of a cylindrical sleeve with a threaded hole in the center of the bottom. In the housing mounted push the elastic sleeve 2 and the retaining elastic cylinder 3, separated by a movable piston 4. The elastic sleeve 2 is made with an internal conical hole in contact with the cone of the pressure plunger 5.

Нажимной плунжер 5, упругая втулка 2 и подвижный поршень 4 центрируются в корпусе аппарата с зазором 0,3…0,5 мм, обеспечивающим возможность свободного перемещения в ненагруженном состоянии.The pressure plunger 5, the elastic sleeve 2 and the movable piston 4 are centered in the apparatus body with a gap of 0.3 ... 0.5 mm, which allows free movement in the unloaded state.

Подпорный упругий цилиндр 3 центрируется в корпусе аппарата 1 стяжным болтом 6, так как его наружный диаметр значительно меньше внутреннего диаметра корпуса.The retaining elastic cylinder 3 is centered in the housing of the apparatus 1 by a coupling bolt 6, since its outer diameter is much smaller than the inner diameter of the housing.

В исходном положении (см. фиг. 2 справа) упругая втулка 2 и подпорный упругий цилиндр 3 предварительно поджаты нажимным плунжером 5, который фиксируется после поджатая стяжным болтом 6.In the initial position (see Fig. 2 on the right), the elastic sleeve 2 and the retaining elastic cylinder 3 are pre-pressed by the pressure plunger 5, which is fixed after being pressed by the coupling bolt 6.

Перед фиксацией под головку болта 6 подкладывается разрезная шайба 7, состоящая из двух частей. От самопроизвольного откручивания болт стопорится винтом 8.Before fixing, a split washer 7, consisting of two parts, is placed under the head of the bolt 6. From spontaneous unscrewing, the bolt is locked with screw 8.

Наличие разрезной шайбы 7 обеспечивает свободную установку аппарата на вагон между его упорами.The presence of a split washer 7 provides free installation of the apparatus on the car between its stops.

Аппарат работает следующим образом. При столкновении вагонов сила сжатия через автосцепку, хомут и нажимную плиту (на фиг. 1 не показаны) передается на нажимной плунжер 5 (см. фиг. 1 - справа).The device operates as follows. When the cars collide, the compression force through the automatic coupler, clamp and pressure plate (not shown in Fig. 1) is transmitted to the pressure plunger 5 (see Fig. 1 on the right).

При достижении силой начального усилия поджатия нажимной плунжер 5 начинает перемещаться внутрь корпуса 1, расклинивая упругую втулку 2 между конусом плунжера 5 и внутренним отверстием корпуса 1, и одновременно перемещает подвижный поршень 4, сжимая при этом подпорный упругий цилиндр 3. Сопротивление сжатию будет увеличиваться с увеличением хода плунжера 5. В конце хода нажимной плунжер 5 полностью войдет в корпус 1 (см. фиг. 1 - слева).When the initial compression force is reached, the pressure plunger 5 begins to move inside the housing 1, wedging the elastic sleeve 2 between the cone of the plunger 5 and the internal bore of the housing 1, and at the same time moves the movable piston 4, compressing the retaining elastic cylinder 3. Compression resistance will increase with increasing the stroke of the plunger 5. At the end of the stroke, the pressure plunger 5 will fully enter the housing 1 (see Fig. 1 on the left).

При этом сила сопротивления сжатию упругого подпорного цилиндра 3 достигает наибольшей величины, и он заполняет все свободное пространство под подвижным поршнем 4. После прекращения внешнего воздействия на автосцепку аппарат возвращается в исходное состояние за счет накопленной в подпорном упругом цилиндре 3 энергии.In this case, the compressive strength of the elastic retaining cylinder 3 reaches its maximum value, and it fills all the free space under the movable piston 4. After the external influence on the automatic coupler has ceased, the apparatus returns to its original state due to the energy stored in the retaining elastic cylinder 3.

Характер нарастания силы сжатия показан на рабочей характеристике аппарата сплошной выпуклой линией (фиг. 2, где OA - сила предварительного поджатая).The nature of the increase in the compression force is shown on the operating characteristic of the apparatus by a solid convex line (Fig. 2, where OA is the preloaded force).

Площадь ОАБВГ представляет собой энергоемкость предлагаемого аппарата.The OABVG area represents the energy intensity of the proposed apparatus.

Площадь ОАДВГ - энергоемкость прототипа.Area OADVG - the energy intensity of the prototype.

Соответственно разность этих площадей есть приращение энергоемкости предлагаемого аппарата по отношению к прототипу.Accordingly, the difference of these areas is the increment in the energy intensity of the proposed device in relation to the prototype.

Применение предлагаемого поглощающего аппарата позволит повысить энергоемкость полимерно-фрикционных аппаратов в 1,3…1,5 раза и достичь энергоемкости 125…135 кДж, требуемой для аппаратов класса Т2.The use of the proposed absorbing apparatus will increase the energy intensity of polymer-friction apparatus by 1.3 ... 1.5 times and achieve the energy intensity of 125 ... 135 kJ required for T2 class apparatuses.

Claims

An automatic coupler absorber comprising a housing in the form of a cylindrical sleeve with a bottom, with an elastic element installed therein and a conical pressure plunger, which is preloaded and secured by a central coupling bolt, characterized in that the elastic element is made of two parts, one of which is a pressure elastic sleeve with a hole with an inner conical surface in contact with the cone of the pressure plunger, and the other is made in the form of a retaining elastic cylinder, and the mentioned parts are times Helena movable piston, the outer diameter of the elastic retaining cylinder is determined by the formula

where d ₀ and H ₀ - respectively, the outer diameter and height of the retaining elastic cylinder;

D is the inner diameter of the housing;

ΔН is the total draft from the preliminary preload and the stroke of the plunger.