Способ поглощения силового воздействия, буфер (варианты)

Группа изобретений может быть использована в областях техники, где требуется упругое восприятие и гашение перемещения каких-либо элементов конструкции вследствие ударного воздействия на них. Группа изобретений применяется в центральном и буксовом рессорном подвешивании тележки железнодорожного транспортного средства, а также в качестве буфера вагона. В способе поглощения энергии силового воздействия для рассеивания энергии удара используют элемент из эластичного материала. Используемый элемент выполнен в виде конусообразного кольца. Конусообразное кольцо работает на выворачивание в состоянии или до состояния, при котором усилие, действующее в его сечении в направлении, противоположном направлению приложения нагрузки, меньше усилия в указанном сечении, действующего в перпендикулярном направлении. Буфер содержит эластичное конусообразное кольцо. Конусообразное кольцо размещено большим основанием в корпусе с возможностью уменьшения угла γ наклона равнодействующего усилия в сечении кольца к любому из его оснований до менее 45° или в диапазоне 0°<γ≤45°. Технический результат направлен на упрощение конструкции буфера, повышение его долговечности и эффективности. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение может быть использовано в самых различных областях техники, где требуется упругое восприятие и гашение перемещения каких-либо элементов конструкции вследствие ударного воздействия на них. В частности, изобретение может найти применение в центральном и буксовом рессорном подвешивании тележки железнодорожного транспортного средства, а также может быть использовано в качестве буфера вагона.

Известно большое количество конструкций буферов, в состав которых входит эластичный упругий элемент. В качестве аналога выбран буфер центрального рессорного подвешивания тележки двухосной, модель 68-4076 «Техническое описание и инструкция по эксплуатации» 4076.00.000 ТО, 1998 г.

Известный буфер для гашения энергии удара использует диссипативные свойства эластичного элемента, что в ряде случаев является недостаточным для устранения резкой отдачи, возникающей после снятия нагрузки.

Буфер содержит сварную опору, опирающуюся на резиновую прокладку.

Конструкция известного буфера является крайне неудачной, т.к. относительно простой узел имеет большое количество деталей и является сложным в сборке и изготовлении.

Сварная опора состоит из трех свариваемых элементов, от точности соединения которых между собой зависит эффективность работы буфера и его долговечность.

Резиновый упругий элемент имеет сложную конфигурацию, которая усложняет его установку относительно сварной опоры, т.к. требует заведения его кольцевого выступа между элементами сварной опоры, который подвержен срезанию в процессе эксплуатации.

Конструкция также требует использования кольцевого упора для удержания ее при действии горизонтальных сил, что не может полностью исключить работу болтов крепления на срез и излом. Кроме того, болты работают также на ударное растяжение при ходе разгрузки, что может привести к отрыву их головок.

Перемещение металлических элементов конструкции относительно друг друга сопровождается повышенным их износом и шумом в процессе движения транспортного средства.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции буфера, в повышении его долговечности и эффективности.

Указанный технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что для рассеивания энергии силового воздействия используют элемент из эластичного материала в виде конусообразного кольца, работающего на выворачивание в состоянии или до состояния, при котором усилие, действующее в его сечении в направлении, противоположном направлению приложения нагрузки, меньше усилия в указанном сечении, действующего в перпендикулярном направлении.

При использовании буфера по первому варианту технический результат достигается тем, что эластичное конусообразное кольцо размещено большим основанием в корпусе с возможностью уменьшения угла γ наклона равнодействующего усилия в сечении кольца к любому из его оснований до менее 45° или в диапазоне 0°<γ≤45°.

Большее основания кольца может быть расположено в корпусе с зазором относительно его кольцевой стенки, по крайней мере, в исходном состоянии кольца.

При использовании буфера по второму варианту технический результат достигается тем, что эластичное конусообразное кольцо размещено большим основанием в корпусе с зазором относительно его кольцевой стенки, по крайней мере, в исходном состоянии.

Кольцо в обоих вариантах в сечении может иметь форму овала и своим меньшим основанием может быть сопряжено с нажимным элементом, имеющим хвостовик.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показано два крайних положения эластичного конусного кольца в первом варианте выполнения буфера; на фиг.2 - то же, во втором варианте выполнения буфера.

Буфер содержит эластичное (резиновое) конусообразное кольцо 1, имеющее в сечении предпочтительно форму овала.

Кольцо 1 со стороны большего основания размещено в корпусе 2.

При необходимости для передачи усилий может быть использован нажимной элемент 3 с хвостовиком 4.

Работают предлагаемые варианты буфера и реализуется предлагаемый способ следующим образом.

При действии на какую-либо конструкцию усилия, например ударного, для исключения передачи чрезмерных нагрузок на элементы конструкции указанное усилие непосредственно или через нажимной элемент воспринимается кольцом 1.

Кольцо 1 испытывает деформацию и осуществляет рассеивание энергии удара за счет внутреннего трения.

Процесс выворачивания кольца усиливает внутреннее трение в нем, т.к. к деформациям сжатия и сдвига добавляются деформации кручения и изгиба.

Процесс выворачивания кольца сопровождается изменением направления действующих в сечениях кольца равнодействующих усилий F. При увеличении деформации кольца угол γ между равнодействующим усилием F и основанием кольца уменьшается, что обеспечивает передачу нагрузки от ударного усилия в основном на стенку 5 корпуса 2.

Возникающая нагрузка от ударного усилия практически равномерно распределяется по окружности на стенку 5, при этом в каждой диаметральной плоскости горизонтальные составляющие равнодействующих усилий, являющиеся основными составляющими, действуют в противоположных направлениях и поэтому происходит их взаимная компенсация.

Взаимная компенсация усилий, действующих в направлении, перпендикулярном направлению действия удара, позволяет в значительной степени повысить эффективность буфера, т.к. рассеивание энергии удара осуществляется не только за счет внутреннего трения в материале кольца, но и за счет самокомпенсации возникающих усилий.

Параметры деформации кольца 1 в зависимости от конкретных условий эксплуатации можно изменять за счет выбора геометрической формы кольца и/или за счет расположения большего основания кольца с зазором относительно стенки 5.

При расположении большего основания кольца с зазором относительно стенки 5 корпуса сначала происходит процесс выворачивания кольца без его сжатия. В процессе выворачивания расстояние между точками приложения осевых усилий F_М и F_Б к основаниям кольца в его сечении уменьшается не интенсивно, что исключает резкое увеличение осевой нагрузки, передаваемой на защищаемую конструкцию.

После выборки зазора происходит сжатие кольца и увеличение усилий, передаваемых на стенку 5.

После снятия ударного воздействия происходит замедленное восстановление формы кольца.

1. Способ поглощения энергии силового воздействия, по которому для рассеивания энергии удара используют элемент из эластичного материала, отличающийся тем, что используют элемент в виде конусообразного кольца, работающего на выворачивание в состоянии или до состояния при котором усилие, действующее в его сечении в направлении противоположном направлению приложения нагрузки, меньше усилия в указанном сечении, действующего в перпендикулярном направлении.

2. Буфер, содержащий эластичное конусообразное кольцо, размещенное большим основанием в корпусе с возможностью уменьшения угла у наклона равнодействующего усилия в сечении кольца к любому из его оснований до менее 45° или в диапазоне 0°<γ≤45°.

3. Буфер по п.2, отличающийся тем, что большее основания кольца расположено в корпусе с зазором относительно его кольцевой стенки, по крайней мере, в исходном состоянии кольца.

4. Буфер по п.2 или 3, отличающийся тем, что меньшее основание сопряжено с нажимным элементом, имеющим хвостовик.

5. Буфер по п.4, отличающийся тем, что кольцо в сечении имеет форму овала.

6. Буфер, содержащий эластичное конусообразное кольцо, размещенное большим основанием в корпусе с зазором относительно его кольцевой стенки, по крайней мере, в исходном состоянии.

7. Буфер по п.6, отличающийся тем, что меньшее основание сопряжено с нажимным элементом, имеющим хвостовик.

8. Буфер по п.6 или 7, отличающийся тем, что кольцо в сечении имеет форму овала.