Изобретение относится к области транспортного машиностроения и касается фрикционных амортизаторов транспортных средств, преимущест- венно поглощающих аппаратов, устанавливаемых между вагонами желез- нодорожного состава.

Известен фрикционный амортизатор [1 , Патент US7540387, МПК F16F7/08,

B61G9/00, приоритет 10.08.201 1 , опубликован 28.10.2014], содержащий размещен- ный в корпусе фрикционный узел, состоящий из нажимного клина, распор- ных клиньев, подвижных пластин и направляющих пластин. Фрикционный узел опирается на возвратно-подпорное устройство в виде металлических пружин, установленных на основании корпуса.

Такой фрикционный узел не очень энергоемок и эффективен, что обу- словлено низкой силой прижатия распорных клиньев к подвижным пласти- нам и направляющим пластинам. Недостаточная эффективность связана с тем, что возвратно-подпорное устройство занимает пространство только под фрикционным узлом, в котором невозможно расположить пружины с большой жесткостью. Указанная проблема решается во фрикционном амортизаторе [2, Па- тент RU2338100, МПК F16F7/08, B61 F5/12, B61 G11/14, приоритет 18.04.2006, опублико- ван 10.1 1.2008], принятом за прототип.

Он содержит корпус, на основании которого расположено возвратно- подпорное устройство, выполненное в виде пакета упруго-эластичных эле- ментов, в контакте с которым расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного клина, распорных клиньев, направляющих пластин и подвижных пластин. За счет рациональной конструкции фрикционного узла, имеется возможность расположения в корпусе возвратно-подпорного устройства большей высоты и жесткости. Это позволяет увеличить энергоемкость и эффективность фрикционного амортизатора. Однако такое увеличение жесткости возвратно-подпорного устройства имеет отрицательное влияние на надежность устройства. В конце макси- мального хода сжатия возвратно-подпорного устройства, происходит нарас- тание распорных усилий и сил, вызванных силами трения фрикционного уз- ла, что приводит к взаимному схватыванию, или «залипанию», поверхно- стей его деталей. Чаще всего наблюдается схватывание фрикционных по- верхностей нажимного клина с распорными клиньями, или распорных клиньев с направляющими пластинами, или всех указанных деталей одно- временно. Это приводит к тому, что при снятии нагрузки, схваченные между собой их поверхности или разъединяются с большим запаздыванием, или вообще не могут быть разъединены, поскольку усилие разжатия возвратно- подпорного устройства оказывается недостаточным для преодоления сил взаимного сцепления схваченных между собой деталей фрикционного узла. То есть, фрикционный амортизатор оказывается или заклиненным некото- рое время, что ухудшает его работоспособность, или же заклиненным пол- ностью и непригодным вследствие этого для выполнения своих функций.

Кроме того, еще одним недостатком фрикционного амортизатора по прототипу [2], как и фрикционного амортизатора по аналогу [1], является то, что ближе к концу хода сжатия их возвратно-подпорных устройств, проис- ходит свешивание части распорных клиньев за фрикционные поверхности контактирующих с ними направляющих пластин. В амортизаторе-аналоге [1] это происходит за счет того, что направляющая пластина короткая, а в амортизаторе - прототипе [2] - за счет того, что ближе к основанию его кор- пуса на длинных направляющих пластинах выполнены выборки. Хотя это в амортизаторе-прототипе [2] и полезно для снижения интенсивности роста конечной силы при максимальном сжатии возвратно-подпорного устройства фрикционного амортизатора, однако такое свешивание части распорных клиньев за фрикционные поверхности направляющих пластин приводит к уменьшению площади их контакта и увеличению удельного давления. Это может приводить к постепенному разрушению ближайшей к основанию кор- пуса границы фрикционных поверхностей направляющих пластин, к даль- нейшему развитию этих повреждений (трещин, выкрашиваний) по направ- ляющим пластинам и возникновению подобных повреждений также на рас- порных клиньях.

Описанные выше недостатки фрикционного амортизатора по прото- типу [2] снижают эффективность и, особенно, надежность его работы.

Поэтому задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы фрикционного амортизатора, соответственно, за счет повышения его энергоемкости и долговечности путем достижения техниче- ского результата, направленного на устранение взаимного схватывания или «залипания» поверхностей деталей его фрикционного узла и обеспечения возможности установки более энергоемкого возвратно-подпорного устрой- ства.

Поставленная задача решается тем, что фрикционный амортиза- тор, содержащий корпус с внутренними выступами и с основанием, а также с образованной его широкими и узкими стенками горловиной, внутри кото- рой расположен фрикционный узел, состоящий из нажимного клина и кон- тактирующих с ним распорных клиньев, контактирующих с направляющими пластинами и контактирующих с ними подвижными пластинами, при этом подвижные пластины и распорные клинья расположены в контакте с на- жимной плитой, между опорным торцом которой и основанием расположено возвратно-подпорное устройство, контактирующее с этим опорным торцом своей вершиной, а подвижные пластины расположены в контакте со стен- ками горловины корпуса и снабжены боковыми выступами, кроме того, часть возвратно-подпорного устройства расположена между опирающимися на внутренние выступы корпуса направляющими пластинами, имеет от- личительные признаки: направляющие пластины снабжены выборками, обращенными в сторону возвратно-подпорного устройства, при этом ши- рина его части, расположенной между этими выборками больше, чем крат- чайшее расстояние между направляющими пластинами, кроме того на- правляющие пластины расположены к основанию корпуса ближе, чем кон- тактирующий с вершиной возвратно-подпорного устройства опорный торец нажимной плиты. Введение в изобретении таких отличительных признаков фрикцион- 95 ного амортизатора позволяет в их совокупности устранить взаимное схва- . тывание или «залипание» поверхностей деталей его фрикционного узла, а также уменьшить площадь контакта в средней части распорных клиньев и направляющих пластин. Это направлено на обеспечение возможности ус- тановки во фрикционный амортизатор высокоэнергоемкого возвратно- 100 подпорного устройства большой жесткости за счет увеличения его габари- тов и объема, а также осуществить снижение конечного усилия, возникаю- щего при максимальном сжатии возвратно-подпорного устройства фрикци- онного амортизатора, что повысит его энергоемкость и долговечность; а значит, эффективность и надежность работы такого поглощающего энергию 105 УДара аппарата.

Дополнительные отличительные признаки изобретения:

- нажимной клин расположен с опорой на дополнительное возвратно- подпорное устройство;

- в направляющих пластинах установлены вставки твердой смазки;

110 - фиксация фрикционного узла выполнена через упор зацепов на нажимном клине в выступы на горловине корпуса;

- выступы на горловине корпуса смещены относительно середины широких стенок горловины;

- в нажимном клине выполнено сквозное отверстие;

115 - стенки корпуса частично образованы расположенными в них вкладышами;

- выборки выполнены по всей ширине направляющих пластин.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 показан вид сверху на фрикционный амортизатор по изобретению; на фиг. 2 показан совмещенный фронтальный разрез А-А по фиг. 1 , где на левой его 120 части изображен фрикционный амортизатор в исходном состоянии, а на правой части - в полностью сжатом своем состоянии; на фиг. 3 показан об- щий вид направляющей пластины по изобретению; на фиг. 4 показан общий вид варианта исполнения подвижной пластины; на фиг. 5 показан фрон- тальный разрез А-А по фиг. 1 в варианте исполнения дополнительного воз- 125 вратно-подпорного устройства и стенок корпуса.

Фрикционный амортизатор в вариантах своего исполнения (фиг. 1 , 2, 5), содержит корпус 1 с внутренними выступами 2 (фиг.2, 5) и с основанием 3. Корпус 1 содержит образованную широкими 4 (фиг.1 , 2, 5) и узкими 5 (фиг.2, 5) стенками горловину 6 (фиг.1 , 2, 5), внутри которой расположен

130 фрикционный узел 7, состоящий из нажимного клина 8 и контактирующих с ним распорных клиньев 9. Распорные клинья 9 контактируют с направляю- щими пластинами 10 (фиг.1 , 2, 3, 5), которые контактируют с подвижными пластинами 11 (фиг.1 , 2, 4, 5). При этом подвижные пластины 11 и распор- ные клинья 9 контактируют с нажимной плитой 12 (фиг.2, 5).

135 Между опорным торцом 13 нажимной плиты 12 и основанием 3 (фиг.

2, 5) расположено возвратно-подпорное устройство 14, контактирующее с опорным торцом 13 своей вершиной 15, при этом подвижные пластины 11 (фиг. 1 , 2, 5) контактируют со стенками 5 горловины 6 корпуса 1 и снабжены боковыми выступами 16. При этом часть А (фиг.2, 5) возвратно-подпорного

140 устройства 14 расположена между направляющими пластинами 10, опи- рающимися на внутренние выступы корпуса 2.

Подвижные пластины 11 расположены на нажимной плите 12 (пока- зано на фиг. 1 и пунктирными линиями на фиг. 2) своими боковыми высту- пами 16. Боковые выступы могут быть выполнены, как показано на фиг. 1 , 2,

145 а также в другом исполнении, как показано на фиг. 4.

Для облегчения вывода фрикционного узла 7 в исходное состояние нажимной клин 8 полезно устанавливать с упором в дополнительное воз- вратно-подпорное устройство (фиг. 2), выполненное, например, в виде ме- таллической пружины сжатия 17, которая опирается на нажимную плиту 12.

150 Другим вариантом дополнительного возвратно-подпорного устрой- ства может быть также применение металлической пружины сжатия 17 (фиг.5), но большей протяженности. При этом нажимной клин 8 подпирает- ся упором 18, пропущенным сквозь нажимную плиту 12, при этом между упором 18 и основанием 3 корпуса 1 как раз и расположена такая металли-

155 ческая пружина сжатия 17, но удлиненная. Применение во фрикционным амортизаторе, в двух вариантах его ис- полнения (фиг. 2 и 5), дополнительного возвратно-подпорного устройства в виде металлических пружин сжатия 17 между нажимным клином и нажим- ной плитой (фиг.2) или между основанием 3 и упором 18 (фиг. 5), позволяет

160 повысить его надежность, а также применять возвратно-подпорное устрой- ство 14 большей жесткости, чем в конструкциях фрикционных амортизато- ров по аналогу [1] и прототипу [2]. Это повысит энергоемкость и, соответст- венно, эффективность работы такого поглощающего энергию удара устрой- ства без риска его заклинивания.

165 С целью улучшения плавности и стабильности силовых характери- стик фрикционного амортизатора, и, в то же время, минимизации интенсив- ности изнашивания направляющих пластин 10, а также контактирующих с ними распорных клиньев 9 и подвижных пластин 11 , в направляющих пла- стинах 10 полезно устанавливать вставки твердой смазки 19 (фиг. 2, 3, 5).

170 На направляющих пластинах 10 выполнены выборки 21 (фиг. 2, 3, 5) шириной D, которая определяется габаритами и формой возвратно- подпорного устройства 14. При этом такая форма должна быть достаточной для размещения возвратно-подпорного устройства 14 и не препятствовать ему при работе. Поэтому возможен вариант (не показан), когда выборки (21 )

175 направляющих пластин (10) могут быть выполнены по всей ширине направ- ляющих пластин (10).

Между выборками 21 (фиг. 2, 5) расположена часть А возвратно- подпорного устройства 14. Она имеет ширину В большую, чем минималь- ное расстояние С между направляющими пластинами 10 (фиг. 2), что по-

180 зволяет установить во фрикционный амортизатор высокоэнергоемкое воз- вратно-подпорное устройство большой жесткости, например, как показано, в виде пружины большей жесткости и расположенной в ней пружины мень- шей жесткости.

Фиксация фрикционного узла 7 осуществляется с помощью упоров 185 зацепами 22 (показаны пунктиром на фиг. 1 ) на нажимном клине 8 в зубья 20 горловины 6 корпуса 1. Возможен другой вариант фиксации, без зубьев 20 и зацепов 22, с помощью закрепленного в основании 3 корпуса 1 стяжно- го болта с накрученной на него со стороны нажимного клина 8 гайкой (не показано), как в известном амортизаторе-прототипе [2].

190 Зубья 20 (фиг. 1 ) на горловине 6 выполняются со смещением относи- тельно середины широкой стенки 4 корпуса 1 , что позволяет с легкостью разместить внутри горловины 6 максимально возможное по габаритам воз- вратно-подпорное устройство 14 (фиг.2, 5).

Особенностью корпуса 1 фрикционного амортизатора по изобретению

195 является отсутствие необходимости выполнения технологических отвер- стий на стенках 4, 5, предназначенных для сборки фрикционного амортиза- тора по аналогу [1]. Это делает корпус 1 фрикционного амортизатора по изобретению высокопрочным, без ослабляющих его стенки мест. Для его сборки в этом случае выполняется сквозное отверстие 23 (фиг. 2) в нажим-

200 ном клине 8, сквозь которое пропускается шток (не показано) приспособле- ния.

Такой шток упирается своим концом в нажимную плиту 12. Приклады- вая к штоку приспособления усилие, происходит сжатие возвратно- подпорного устройства 14, при этом высвобождается пространство для

205 размещения остальных деталей фрикционного узла 7. При снятии усилия со штока фрикционный амортизатор оказывается в собранном состоянии. Этот процесс сборки оказывается более безопасным и простым, чем для процесс сборки фрикционным амортизаторов по аналогу [1] и прототипу [2].

Описанное выше конструктивное выполнение элементов фрикционно-

210 ^го амортизатора направлено на то, что бы снижение конечного усилия при максимальном сжатии возвратно-подпорного устройства 14 амортизатора происходило не за счет, как в амортизаторе-прототипе [2] свешивания бли- жайшей к основанию корпуса части распорного клина за пределы фрикци- онных поверхностей направляющих пластин, а за счет уменьшения их кон-

215 такта в средней части распорных клиньев 9 и направляющих пластин 10.

При этом, протяженность направляющих пластин 10 можно сделать доста- точной для обеспечения относительно них высокой устойчивости и ста- бильности положения распорных клиньев 9, чего не наблюдается во фрик- ционных амортизаторах по аналогу [1] и прототипу [2] из-за их малого вза- 220 имного контакта с направляющими пластинами при свешивании в конце хо- да.

Как упоминалось выше, возвратно-подпорное устройство 14 может быть выполнено, например, в виде вставленных друг в друга металличе- ских пружин сжатия (фиг. 2). Оно также может быть выполнено и (не пока-

225 зано) в виде пакета упруго-эластичных элементов, как в амортизаторе- прототипе [2].

Для устранения преждевременного изнашивания стенок 5 корпуса 1 со стороны подвижных пластин 11 , полезно, чтобы стенки 5 корпуса 1 были образованы частично расположенными в них (фиг.5) вкладышами 24 из бо-

230 лее износостойкого материала, чем материал корпуса 1. При этом, замена изношенных вкладышей 24 при продолжительной эксплуатации фрикцион- ного амортизатора относится к более оперативным и простым ремонтно- технологическим операциям, чем более сложное, длительное и, в некото- рых случаях, невозможное, восстановление, например, наплавкой с после-

235 дующей обработкой, изношенных стенок корпуса 1 фрикционных амортиза- торов по аналогу [1] и прототипу [2].

Принцип действия фрикционного амортизатора основан на том, что при воздействии внешней силы Q (фиг. 2, 5, правые половины фигур), при- лагаемой к нажимному клину 8, например, со стороны автосцепного устрой- 240 ства (не показано) при соударении вагонов (не показаны), сжимается воз- вратно-подпорное устройство 14. Фрикционный узел 7 погружается во- внутрь горловины 6 корпуса 1. Нажимной клин 8 увлекает распорные клинья 9 вовнутрь корпуса 1.

В определенный период рабочего хода, упорная плита (не показана) 245 автосцепного устройства вагона (не показано) начинает давить на подвиж- ные пластины 1 1. Под действием этой силы они с трением по направляю- щим пластинам 10 и стенкам 5 входят вовнутрь корпуса 1.

При снятии внешней силы Q, дополнительное возвратно-подпорное устройство 17 отталкивает от распорных клиньев 9 нажимной клин 8 и по- 250 могает возвращать те в исходное положение. В результате возвратно- подпорное устройство 14 более свободно разжимается, выталкивая нажим- ную плиту 12 вместе с установленным на ней фрикционным узлом 7 в ис- ходное состояние.

Источники информации:

255 1. Патент US7540387, МПК F16F7/08, B61 G9/00, приоритет

10.08.2011 , опубликован 28.10.2014.

2. Патент RU2338100, МПК F16F7/08, B61 F5/12, B61 G11/14, приори- тет 18.04.2006, опубликован 10.11.2008 /прототип/.

ПЕРЕЧЕНЬ

ссылочных обозначений

и наименований элементов, к которым эти обозначения относятся

N2 НАИМЕНОВАНИЕ

1 корпус

2 внутренний выступ

3 основание

4 широкая стенка

5 узкая стенка

6 горловина

7 фрикционный узел

8 нажимной клин

9 распорный клин

10 направляющая пластина

11 подвижная пластина

12 нажимная плита

13 опорный торец

14 возвратно-подпорное устройство

15 вершина

16 боковые выступы

17 металлическая пружина сжатия

18 упор

19 вставка твердой смазки

20 зубья

21 выборки

22 зацеп

23 сквозное отверстие

24 антифрикционный вкладыш

А часть возвратно-подпорного устройства 14

В ширина части А возвратно-подпорного устройства 14

С минимальное расстояние между направляющими

пластинами 10

Q Внешняя сила

D Ширина выборки 21

А-А фронтальный разрез А-А по фиг. 1 , показанный на фиг.

2 и 5