ПОГЛОЩАЮЩИЕ АППАРАТЫ ГРУЗОВЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ

Поглощающие аппараты обеспечи­вают гашение части энергий удара, уменьшение продольных растягиваю­щих и сжимающих усилий, которые передаются через автосцепку на раму кузова. Принцип действия их основан на возникновении в аппарате сил со­противления и превращении части энергии удара в другие виды энергии.

По типу рабочего элемента, создаю­щего силы сопротивления, и принципу действия поглощающие аппараты де­лятся на: пружинные, пружинно-фрик­ционные, с резинометаллическими элементами и гидравлические. Работа пру­жинных аппаратов основана на возник­новении сил сопротивления упругой деформации пружин при их сжатии, Такие аппараты применяются только и упругих площадках пассажирских вагонов.

Работа пружинно-фрикционных ап­паратов основана на превращении ки­нетической энергии соударяемых ва­гонов в работу сил трения фрикцион­ных элементов и потенциальную энер­гию деформации пружин. В аппаратах с резиновыми элементами эта энергия затрачивается на работу сил внутрен­него трения резины.

В гидравлических (гидрогазовых) аппаратах кинетическая энергия удара затрачивается на преодоление сил вязкого сопротивления жидкости. Они просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Однако они имеют низкую стабильность работы и ограниченную энергоёмкость при существенных габаритных размеров. Выбор типа поглощающего аппарата для вагонов определяется его параметрами: энергоёмкостью, ходом, величинами начального и конечного сжатия, величиной необратимоё и поглощённой энергии, стабильностью и готовностью аппарата к работе. Параметры поглощающих аппаратов выбираются в соответствии с нормами.

Пружинно – фрикционный аппараты изготовляются по ГОСТ 22253 – 76. Для четырёхосных грузовых вагонов выпускались пружинно – фрикционные аппараты типа Ш – 1 – Т (шестигранный, первый вариант, термообработанный) с энергоёмкостью Э =28 кДж. Затем начали изготовлять модернизированные аппараты Ш – 1 – ТМ (Э =38 кДЖ).

Аппараты Ш-1-ТМ, Ш-2-В и Ш-2-Т

устанавливают в автосцепное устройство, имеющее стандартное расстояние между передними и задними упорами (625мм).

Аппарат Ш - 2 – В (рис. 6.6) имеет литой корпус 3, три штампованных фрикционных клина 4, штампованный нажимной конус /, наружную 5 и внут­реннюю 6 пружины и стяжной болт 7 с гайкой 2: Масса аппарата 134 кг. Детали его изготавливают из стали марок: пружины—60С2ХФА (ГОСТ 14959—79); корпус -- ЗОГСЛ-Б, или 32Х06Л-У; болт с гайкой — сталь Ст. Зсп5 (ГОСТ 380—71).

Аппарат работает следующим обра­зом. При сжатии усилием 240 кН клинья начинают перемещаться по гор­ловине внутрь корпуса и сжимать пру­жины. Между горловиной и клиньями возникают силы трения, пропорцио­нальные давлению между трущимися поверхностями. Давление клиньев на корпус увеличивается по мере сжатия пружин и к концу хода аппарата оно достигает наибольшего значения. Что­бы клинья при своем перемещении не смещались в одну сторону и не пере­кашивались, горловина,, корпуса аппа­рата выполнена шестигранной. Окон­чанием хода аппарата считается поло­жение, при котором нажимной конус полностью входит в корпус аппарата, а упорная плита касается горловины корпуса. После уменьшения сжимаю­щей силы происходит восстановление (отдача) аппарата за счет упругих сил пружин. Для облегчения возвращения клиньев в исходное положение грани горловины корпуса выполнены с на­клоном 2°. Основные параметры аппарата опре­деляются при испытании его на прес­се по рабочей диаграмме (рис. 6.7). Площадь ОАБГ на диаграмме харак­теризует энергоемкость аппарата, пло­щадь ДАБВ— необратимо поглощен­ную энергию, а ОДВГ — потенциаль­ную энергию деформации пружин, ко­торая обеспечивает возвращение дета­лей в исходное положение. Точка А – соответствует начальному сжатию ап­парата, а точка Б – усилию конечного сжатия.

Сборка аппарата ведется в такой последовательности (см. рис. 6.6). В отверстие корпуса, вставляют стяж­ной болт 7, под головку которого уста­навливают временную прокладку, исключающую его поворот при навинчивании гайки. Затем ставят две пружины, на которые укладывают три

фрикционных клина, а на них—на­жимной конус. Собранный, аппарат сжимают под прессом, на болт навин­чивают гайку, под которую ставят вре­менную подкладку, обеспечивающую свободную постановку поглощающего аппарата на вагон. После первого уда­ра подкладка выпадает, а аппарат за­нимает нормальное положение в рас­пор между задним и передним упо­рами.

Пружинно-фрикционный аппарат ЦНИИ-Н6 (рис, 6.8) применяется на пассажирских вагонах. Он состоит из двух частей; пружинной и пружинно-фрикционной. Корпус его также раз­делен на две части: горловину 5 и ос­нование 7. К пружинно-фрикционной части относятся: шестигранная горло­вина, три фрикционных клина 10, нажимной конус Л, шайба 1, наружная 2 и внутренняя 8 пружины. Конструк­ция этой части аналогична аппарату Ш-2-В. Пружинная часть состоит из основания 7, центральной пружины 4, четырех угловых пружин 8, надетых на цилиндрические приливы в нишах гор­ловины, четырех малых угловых пру­жин 5, размещенных в нишах основа­ния и четырех упорных стержней 6. Стержни проходят внутри больших и малых угловых пружин и разделяют их средней утолщенной частью, нахо­дящейся в отверстии основания. Пру­жины 4 и 2 взаимозаменяемые, 8 и 3 имеют одинаковые размеры и также взаимозаменяемые между собой. Обе части аппарата стянуты болтом 12 с гайкой 13.

Для сборки аппарата в отверстие основания со стороны днища вводят стяжной болт 12, затем в ниши уста­навливают малые угловые пружины 5, внутрь пружин вставляют упорные стержни б, а в гнездо основания— центральную пружину 4. На упорные стержни 6 надевают большие угловые пружины 8. После этого ставят горло­вину 9 так, чтобы ее цилиндрические приливы в нишах по углам вошли внутрь больших угловых пружин 8, а днище легло на центральную пружи­ну 4. Затем в горловину ставят наруж­ную 2 и внутреннюю 3 пружины, на них укладывают нажимную шайбу 7, три фрикционных клина 10, нажимной конус 11, навинчивают гайку на болт и торец его расклепывают.

Работает аппарат в такой последо­вательности. При воздействии нагруз­ки сначала сжимаются на 23 мм цент­ральная 4 и четыре большие угловые пружины 8. В этот момент цилиндри­ческие приливы горловины коснутся торцов упорных стержней 6, стержни начнут продвигаться к основанию, а они своими буртами сжимать малые угловые пружины 5. Дальнейшее сжа­тие аппарата продолжается до тех пор, пока дно горловины 9 не соприкоснет­ся с основанием 7. Прежде чем это произойдет, в работу вступает пружин­но-фрикционная часть. Это начинается в момент начального сжатия малых угловых пружин. Вследствие того что конечное сопротивление пружинной ча­сти более чем в два раза превышает усилие, приводящее в движение фрик ционные детали, обеспечивается плав­ный переход от работы пружинной к совместной работе обеих частей. После упора горловины в основание сжатие пружинной части прекращается и ра­ботает только пружинно-фрикционная часть. Сжатие аппарата заканчивает­ся, когда торец нажимного конуса ока­жется заподлицо с наружной кромкой горловины. Конечное сопротивление аппарата составляет 1,5 МН, энерго­емкость аппарата 18—24 кДж, а коэф­фициент поглощения энергии—0,75.

Поглощающий аппарат Р-2П (рис. 6.9) — резиновый, второй вари­ант, пассажирский устанавливается на пассажирские вагоны, электро и дизель-поезда.

Применение резины позволяет проектировать аппа­раты более простой и надежной конст­рукции, меньших габаритных разме­ров и массы, чем пружинно-фрикцион­ные с высокой энергоемкостью при хо­рошей стабильности работы в эксплу­атации.

В качестве упругого элемента в этом аппарате применяются резинометаллические секции, каждая из которых со­стоит из двух металлических пластин толщиной 2 мм, между которыми раз­мещён слой специальной резины 7-ИРП-1348, соединенной методом вул­канизации. Резиновая часть секции по периметру имеет параболическую вы­емку, не допускающую выжимание ре­зины за пределы пластин при полном сжатии аппарата. Толщина каждой секции 41,5 мм, сечение 265Х220 мм.

Чтобы исключить смещение резинометаллических секций при сжатии ап­парата, на его днище, нажимной и про­межуточной плиты и на стальных пла­стинах секций имеются выступы и со­ответствующие им впадины. Характе­ристика аппарата: энергоемкость 22 кДж, ход 70 мм, усилие конечного сжатия 1 МН, коэффициент необрати­мо поглощенной энергии 0,45. Аппарат Р-2П взаимозаменяем с ЦНИИ-Н6. В корпусе 1 аппарата (см. рис. 6.9) установлена нажимная плита 2, Девять резинометаллических элементов 3 и промежуточнаяплита 4.

Гидрогазовые поглощающие аппара­ты разработаны в двух разновидно­стях: ГА-100М и ГА-500.

Энергоёмкость поглощающего аппарата, т.е. величина кине­тической энергии удара, воспринимаемая им при ударном сжатии на величи­ну, близкую к полному ходу, определяется при силе, не превышающей 2 МН (200 тс).

Для существующих условий эксплуатации подвижного состава энергоемкостъ поглощаюших аппаратов четырёхосных вагонов должна быть на менее 60 кДж, восьми и шестиосных (большегрузных) ваго­нов не менее 110 кДж. При определении такой энергоёмкости принято скорость соударения 2,6 м/с. Для^-перспективных условиё эксплуа­тации подвижного состава~ энер1гоемкость поглощающих аппаратов, опреде­ленная из условий соударения вагонов со скоростью 3 м/с, должна составить для четырехосных вагонов не менее 100 кДж, для восьми и шестиосных — не менее 160 кДж. Энергоемкость аппаратов четырехосных вагонов опреде­лена из условий соударения восьмиосного вагона с четырехосным, а энерго­емкость аппаратов большегрузных вагонов — из условий соударения оди­ночных восьмиосных вагонов.

Энергоёмкость поглощающего аппарата, т.е. величина кине­тической энергии удара, воспринимаемая им при ударном сжатии на величи­ну, близкую к полному ходу, определяется при силе, не превышающей 2 МН (200 тс). Для существующих условий эксплуатации подвнжного состава энергоемкостъ поглощающих аппаратов четырёхосныз вагонов должна бьпь не меньше 60 кДж, восьми и шестиосных (большегрузных) ваго­нов не менее 110 кДж. При определении такой энергоёмкости принято скорость соударения 2,6 м/с. Для перспективных условий эксплуа­тации подвижного состава энергоемкость поглощающих аппаратов, опреде­ляется из условий соударения вагонов со скоростью 3 м/с, должна составить для четырехосных вагонов не менее 100 кДж, для восьми и шестиосных – не менее 160 кДж. Энергоемкость аппаратов четырехосных вагонов опреде­лена из условий соударения восьмиосного вагона с четырехосным, а энерго­емкость аппаратов большегрузных вагонов – из условий соударения оди­ночных восьмиосных вагонов.

Наибольшая сила в процессе полного сжатия аппарата не должна превышать 2,5 МН.

Полный ход аппарата — это наибольшая величина его сжа­тия, допускаемая конструкцией. Величина полного хода аппарата выбира­ется из условия получения заданной энергоемкости и наибольшей силы. Сила начальной затяжки, при которой начинается про­цесс сжатия аппарата, должна быть не более 0,2 МН.

Статическая сила закрытия аппарата, соответст­вующая полной величине его сжатия (закрытию) при медленном (квазиста­тическом) приложении нагрузки, должна быть не менее 1 МН. Это ограни­чение относится главным образом к гидравлическим аппаратам, сила сопротивления которых увеличивается с ростом скорости приложения нагрузки.

Коэффициент необратимого поглощения энер­гии – отношение необратимо поглощенной энергии к энергии, восприня­той аппаратом, — должен быть не менее 0,6 (для грузовых вагонов).

Показатели стабильности работы аппаратов отражают их способность сохранять основные эксплуатационные параметры при мно­гократных повторных нагружениях. Например, при испытании прирабо­танных аппаратов в процессе соударения вагонов (установлено, что распре­деление сил Т подчиняется нормальному закону) стабильность оценивается мерой индивидуальной рассеяния.

По результатам испытаний поглощающих аппаратов мера индивиду­ального рассеяния должна быть не более 0,3 МН.

Показатель заклинивания (готовности аппарата к рабо­те при действии повторных нагрузок) определяется при испытаниях как от­ношение числа нагружений, при которых произошло заклинивание аппа­рата, к общему их числу. Этот показатель должен быть не более 0,02. Закли­нивание гидравлических и резиновых аппаратов не допускается. Долговечность и прочность поглощающего аппарата оценивают по количеству введенной в аппарат энергии удара. Аппарат дол­жен воспринять без повреждений не менее 150 МДж работы в определенном режиме испытаний, при этом энергоемкость его не должна уменьшаться бо­лее чем на 25% по сравнению с максимальной.

Показатель экономической эффективности ап­парата позволяет определить эффект применения рассматриваемого аппара­та за определенное время на основе экономических исследований.

По типу рабочего элемента принципу действия услов­но различают следующие виды поглащающих аппаратов: пружинные, пружинно-фрикцидцные гидравлические (жидкостные), пневматические (газовые) и гидрофрикционные.

Пружинные аппараты имеют ограниченное применение из-за невозмож­ности получить высокую энергоемкость в заданных габаритах и ввиду боль­шой отдачи пружин. При равной энергоемкости с пружинно-фрикционным аппаратом пружинный аппарат получается со значительно большими габа­ритами. Пружинные амортизаторы применяют в упругих площадках пас­сажирских вагонов.

Поиск по сайту: