Новые конструкции поглощающих аппаратов повышенной энергоемкости

Современные условия эксплуатации грузового подвижного состава требуют применения поглощающих аппаратов автосцепки, имеющих более высокие показатели энергоемкости, стабильности. При выборе типа поглощающего аппарата автосцепного устройства для конкретного типа подвижного состава необходимо учитывать наряду с его техническими характеристиками также и технико-экономическую эффективность применения данной конструкции.

В соответствии с действующими техническими требованиями на автосцепное устройство минимальная энергоемкость пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов автосцепки для четырехосных вагонов должна составлять не менее 100 кДж при продольной силе 2 МН, а для шести- и восьмиосных вагонов - не менее 160 кДж при продольной силе 2,5 МН.

На железных дорогах внедряются пружинно-фрикционные аппараты типов ПМК-110А, Ш-6-ТО-4, гидрогазовые ГА-500. Также проходят испытания пружинно-фрикционные аппараты типа ПФ, гидрофрикционные типа ПГФ.

Поглощающий аппарат ПМК-110А (рис. 45) относится к аппаратам пружинно-фрикционного типа, у которого в целях повышения энергоемкости и стабильности характеристик применены в качестве фрикционных элементов металлокерамические пластины. Аппаратами данного типа оборудуются вагоны рефрижераторного подвижного состава, платформы для перевозки контейнеров и частично восьмиосные вагоны. Поглощающий аппарат ПМК-110А имеет рабочий ход 110 мм.

Энергоемкость поглощающего аппарата ПМК-110А в состоянии поставки составляет около 35 кДж. Работа аппарата в условиях эксплуатации характеризуется более высокой скоростью приработки, чем у поглощающего аппарата Ш-2-В. Энергоемкость приработанных поглощающих аппаратов ПМК-110А при продольной силе 2 МН составляет 70-85 кДж.

Сборка аппарата ПМК-110А производится следующим образом. В корпус аппарата 10 в отверстие со стороны днища вводится стяжной болт 9. В корпусе аппарата устанавливаются также Неподвижные пластины 5 и заводятся пружины 7 и 8. На опорную поверхность пружин 7 и 8 устанавливается опорная пластина 6. Далее между боковыми стенками корпуса аппарата и неподвижными пластинами 5 размещаются подвижные пластины 1, которые своими опорными ребрами ложатся на опор-

Рис. 45. Пружинро-фрикционный поглощающий аппарат ПМК-110А с металлокерамическими элементами

ную пластину 6. Фрикционные клинья 4 в свою очередь устанавливаются на наклонные поверхности опорной пластины 6, а нажимной конус 2 размещается между клиньями 4. Для окончательной сборки аппарата нажимной конус осаживается, и детали аппарата фиксируются стяжным болтом 9 с гайкой 3.

Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4 (рис. 46) разработан для грузового четырехосного подвижного состава и относится к аппаратам пружиннофрикционного типа. Аппарат имеет шестигранную схему фрикционного узла по типу аппаратов Ш-1-ТМ и Ш-2-В, но другое конструктивное исполнение.

Состоит аппарат из корпуса 4 (рис. 46, а), выполненного за одно целое с тяговым хомутом, отъемного днища 9, нажимного конуса 7, фрикционных клиньев 2, опорной шайбы 3, наружной Яружины 6, внутренних пружин 7 (между которыми установлена промежуточная шайба 5), стяжного болта 8 с гайкой. Рабочий ход аппарата составляет 120 мм. Энергоемкость аппарата в состоянии поставки составляет около 40 кДж, а в приработанном состоянии при продольной силе 2 МН энергоемкость- 85-90 кДж.

Из зависимости усилия сжатия Р аппарата от скорости соударения V (рис. 47) видно, что продольной силе 2МН соответствует скорость соударения четырехосных полувагонов массой брутто 88 т, равная 2,92 м/с.

Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4
Рис. 46. Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4
Рис, 47. Зависимость усилия сжатия аппаратов Ш-6-ТО-4 от скорости соударения вагонов

Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4 имеет увеличенную начальную затяжку, которая в приработанном аппарате равна 400-600 кН, что является причиной более продолжительного периода его приработки в эксплуатации.

Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4 взаимозаменяем с аппаратами Ш-1-ТМ и Ш-2-В по установочным размерам. Однако следует отметить, что при установке данного аппарата на вагоны прежней постройки требуется модернизация упоров для обеспечения возможности свободного размещения между ними съемного днища.

Сборка аппарата Ш-6-ТО-4 производится следующим образом (см. рис. 46). В отверстие днища аппарата вставляется пружина 6. Отъемное днище вводится в отверстие (рис. 46, б по стрелке А) в заднем торце корпуса так, что заплечики 10 проходят внутрь корпуса мимо его буртов 11, после чего днище 9 поворачивается вокруг своей продольной оси (рис. 46, б по стрелке Б) и осаживается так, чтобы фиксирующие от поворота вокруг продольной оси выступы 12 вошли в прорези 13. Между выступами днища и корпусом вставляются подкладки, исключающие возможность перемещения днища относительно корпуса. После закрепления отъемного днища через горловину корпуса вводятся внутренние пружины 7 с промежуточной шайбой 5 и фрикционные элементы 3, 2 и 1. Далее аппарат сжимается на размер предварительной затяжки аппарата, при этом положение фрикционных элементов относительно корпуса фиксируется с помощью болта и гайки.

На рис. 48, а показан поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4У, который является вариантом исполнения аппарата Ш-6-ТО-4. В этом аппарате отсутствует стяжной болт с гайкой. Узел соединения корпуса 1 аппарата со съемным днищем 7 с использованием сухарей изображен на рис. 48, б.

Сборка поглощающего аппарата Ш-6-ТО-4У производится в такой гэ„ледовательности. Корпус 1 устанавливается вертикально хомутовой частью вниз. На упорах 2 хомута укладывают упорную плиту 3 аппарата. Через отверстие в заднем торце корпуса в горловину 6 устанавливают конус 4, фрикционные клинья 5, а на них - шайбу и далее пружины 11 и 12. На пружины надевают съемное днище 10 и разворачивают его так, чтобы заплечики 8 разместились за буртиками 13 корпуса. Далее пружины поглощающего аппарата поджимают до такой степени, чтобы в отверстие корпуса можно было ввести сухари 9 до соприкосновения их по всей длине с цилиндрической перемычкой днища. После этого нагрузка, сжимающая подпорный комплект поглощающего аппарата, снимается, а сухари самоустанавливаются в распор между буртиками 13 корпуса и заплечиками 8 днища.

а - общий вид; б - узел соединения корпуса со съемным днищем с использованием закладного элемента в виде сухаря

Поглощающий аппарат ПФ-4 (рис. 49) состоит из корпуса 6 коробчатого сечения, в котором размещен сменный фрикционный узел, взаимодействующий через центральную опорную плиту 7 с подпорным комплектом. Корпус поглощающего аппарата выполнен в виде единой отливки с тяговым хомутом. Фрикционный узел включает в себя распорный клин 12, опирающийся своими наклонными поверхностями на подвижные клинья 2, подвижные плиты 1, устанавливаемые подвижно в продольном направлении на поперечных ребрах корпуса, неподвижные клиновые вкладыши 5 и боковые вкладыши 3, отбойную пружину 4 и центральную опорную плиту 7.

Подпорный комплект поглощающего аппарата включает в себя силовые наружную пружину 9 и внутренние 10 с промежуточной шайбой 8, размещаемые в удлинителе 11, который монтируется в корпусе через отверстие в днище.

Поглощающий аппарат ПФ-4
Рис. 49. Поглощающий аппарат ПФ-4

Рабочий ход поглощающего аппарата составляет 120 мм. Энергоемкость в состоянии поставки составляет 60-70 кДж, в приработанном состоянии при продольной силе 2 МН составляет 90-100 кДж.

Работа аппарата ПФ-4 характеризуется высокой скоростью приработки и для условий эксплуатации оценивается периодом 0,5-1 год.

Из зависимости усилия сжатия Р аппарата ПФ-4 от скорости соударения V (рис. 50) видно, что продольной силе 2 МН соответствует скорость соударения четырехосных полувагонов с массой брутто 94-95 т, равная 3,07 м/с.

Сборка поглощающего аппарата ПФ-4 (см. рис. 49) производится в следующем порядке. Корпус 6 размещается вертикально хомутовой частью вниз. Со стороны хомута ставится технологическая пластина или упорная плита. Через отверстие в днище корпуса вводятся и размещаются на опорных ребрах корпуса боковые вкладыши 3, неподвижные клиновые вкладыши 5, устанавливаются распорный клин 12, подвижные плиты 1, отбойная пружина 4 и центральная опорная плита 7. На опорную плиту далее устанавливаются пружины 9 и 10, на которые надевается удлинитель 11. После размещения деталей в корпусе эти пружины осаживаются, а удлинитель фиксируется относительно корпуса 6 закладными элементами 13.

Работа поглощающего аппарата происходит следующим образом. При действии сжимающих сил от автосцепки через упорную плиту распорный клин перемещает подвижные клинья 2 относительно неподвижных клиновидных вкладышей. В начале сжатия аппарата плиты 1 остаются неподвижными относительно клиновых и боковых вкладышей 5 и 3. От подвижных клиньев усилие передается на центральную опорную плиту, которая, перемещаясь вместе с подвижными клиньями, взаимодействует с силовыми пружинами. Такая кинематика движения деталей фрикционного узла соответствует первой ступени сжатия аппарата и заканчивается в момент соприкосновения упорной плиты с торцами подвижных плит. При дальнейшем сжатии начинают перемещаться зажатые между неподвижными клиновидными и боковыми вкладышами подвижные плиты. В момент начала движения плит 1 сила сопротивления аппарата скачкообразно возрастает. Отбойная пружина обеспечивает от-жатие распорного клина от подвижных клиньев на обратном ходе аппарата после прекращения действия отжимающих его усилий, что полностью исключает возможность заклинивания аппарата на ходе восстановления.

Поглощающий аппарат ПГФ (рис. 51) относится к аппаратам комбинированного типа - гидрофрикционным и включает в себя фрикционные и гидравлические узлы, обеспечивающие поглощение ударной энергии благодаря работе сил фрикционного взаимодействия деталей фрикционного узла при их взаимодействии с силовой пружиной и сопротивлению гидроусилителя в результате перетекания рабочей жидкости из камеры высокого давления в камеру низкого давления гидроусилителя.

Аппарат ПГФ имеет аналогичную конструкцию с аппаратом ПФ и от-

Гидроусилитель аппарата ПГФ-4
Рис. 52, Гидроусилитель аппарата ПГФ-4

личается от последнего наличием гидроусилителя 1, размещаемого во внутреннем пространстве наружной пружины 2.

Гидроусилитель аппарата ПГФ (рис. 52) относится к гидравлическим устройствам клапанного типа. Особенностью работы гидроусилителя является автоматическая подстройка его сопротивления в зависимости от скорости соударения вагонов. Характер изменения его сопротивления определяется двумя режимами нагружения: квазистатическим и динамическим.

При квазистатическом режиме сжатия аппарата происходит одновременное сжатие и гидроусилителя. Цилиндр 2 гидроусилителя перемещается относительно штока 11. При этом рабочая жидкость (АМГ-10)

из камеры А через отверстие в поршне 4 и щель дифференциального клапана 7, поджатого пружиной 8, и далее через сливные отверстия 6 протекает в компенсационную камеру Б, образованную резинотканевым сильфоном 10. Сила сопротивления гидроусилителя при таком режиме нагружения незначительна. Это объясняется тем, что при таких скоростях сжатия гидравлическое сопротивление проходных отверстий мало и рабочая жидкость свободно перетекает из камеры А в компенсационную камеру Б.

При ударном нагружении аппарата, имеющем место при маневровых соударениях вагонов и в переходных режимах движения поезда, происходит сжатие гидроусилителя с большими скоростями. Это приводит к значительным увеличениям гидравлического сопротивления проходных отверстий в поршне 4 и перепада давления на поршне до значения, на которое настроен дифференциальный клапан. По достижении указанного давления происходит отжатие дифференциального клапана 7от штифта 3 и увеличение открытия щели сливных отверстий 6, через которые происходит дросселирование жидкости из камеры А в компенсационную камеру Б.

После прекращения действия на гидроусилитель сжимающих усилий дифференциальный клапан 7 возвращается в исходное положение. Пружина 9, установленная между цилиндром 2 и крышкой 12, возвращает гидроусилитель в исходное положение. Одновременно рабочая жидкость из компенсационной камеры Б через отверстие 5 и щель клапана 7 перетекает в камеру А. Заливка гидроцилиндра рабочей жидкостью производится через отверстие 1.

Характеристики поглощающих аппаратов ПГФ (рис. 53) получены при соударении их на четырехосных полувагонах со средней массой брутто 105 т и при соударении восьмиосного тепловоза ТЭМ7 массой 180 т с заторможенной группой вагонов. Как показали испытания поглощающих аппаратов ПГФ на четырехосных вагонах, продольной силе 2 МН соответствует скорость соударения, равная 3,36 м/с, а на восьмиосном подвижном составе при Р = 2,5 МН она равна 2,35 м/с. Энергоемкость аппарата ПГФ при продольной силе 2 МН составляет 140- 150 кДж, а при продольной силе 2,5 МН - соответственно 170 кДж.

Поглощающий аппарат ГА-500 (рис. 54) относится к аппаратам гидравлического типа. Работа аппарата строится на принципе преобразования кинетической энергии удара движущихся масс вагонов в тепловую энергию посредством дросселирования рабочей жидкости через ре-

Рис. 53. Зависимости усилия сжатия аппаратов ПГФ от скорости соударения транспортных средств:

1 - при соударении четырехосных полувагонов; 2 - при соударении восьмиосного тепловоза ТЭМ7 с заторможенной группой вагонов

Зависимости усилия сжатия аппаратов ПГФ от скорости соударения транспортных средств Зависимости усилия сжатия аппаратов ГА-500 о г скорости соударения вагонов

гулирующие устройства аппарата. Аппарат ГА-500 состоит из корпуса 2 и входящего в него плунжера 8. Аппарат содержит пять рабочих камер: А и Б - газовые камеры. В, Г и Д - гидравлические Корпус аппарата разделен промежуточным дном 4, в котором крепится регулирующий стержень 5, выполненный с продольными профилированными канавками. В нижней части корпуса установлен плавающий поршень 3, отделяющий газовую камеру низкого давления А от гидравлической камеры Д. Газовая камера высокого давления Б находится в полом плунжере 8 и отделена от гидравлической камеры Г дополнительным плавающим поршнем 7. Гидравлические камеры В и Г разделены жестко закрепленной в плунжере диафрагмой 6, в которой имеется центральное отверстие для размещения в нем регулирующего стержня 5 и дополнительные дроссельные отверстия 1, перекрываемые обратным клапаном. Кроме того, связь гидравлических камер В и Д осуществляется через дроссельные отверстия в промежуточном дне 4. Зарядка газовых камер азотом осуществляется через штуцера 7, снабженные прямыми клапанами. Зарядное давление газа в камере А составляет 3,5 МПа, в камере Б -

9 МПа. В качестве рабочей жидкости в аппарате используется масло АМГ-10.

Поглощающий аппарат ГА-500 работает следующим образом. При воздействии сжимающих усилий плунжер 8, перемещаясь внутрь корпуса 2, вытесняет рабочую жидкость из гидравлической камеры В через дроссельные отверстия в промежуточном дне 4 в гидравлическую камеру Д, а также через профильные канавки регулирующего стержня 5 и через дополнительные дроссельные отверстия - в гидравлическую камеру Г плунжера 8. При заполнении гидравлических камер Д и Г плавающие поршни 3 и 7 перемещаются, а газ в камерах А и Б сжимается, в результате чего давление в них растет. После снятия сжимающих аппарат усилий давлением газа в газовых камерах А и Б через плавающие поршни 3 и 7 жидкость из камер/? и Г выжимается в камеру В, в результате чего происходит восстановление аппарата.

Рис 55 Зависимости усилия сжатия аппаратов ГА-500 о г скорости соударения вагонов

1 - восьмиосных, 2 - четырехосных

Наличие в поглощающем аппарате регулирующего элемента в виде стержня с продольными канавками позволяет аппарату автоматически регулировать свое сопротивление в зависимости от скорости соударения единиц подвижного состава.

Гидравлический аппарат ГА-500 имеет ход 120 мм Может быть использован как для четырехосного, так и для восьмиосного подвижного состава Аппараты данного типа, так же как и резиновые поглощающие аппараты, в отличие от пбглощающих аппаратов пружинно-фрикционно го типа, не требуют приработки и реализуют свою максимальную энергоемкость с момента начала эксплуатации. Из характеристик аппарата ГА-500 (рис. 55) видно, что энергоемкость аппарата при соударении на четырехосных вагонах с массой брутто 83 т при продольной силе 2 МН достигает 140 кДж, при этом скорость соударения составляет 4,03 м/с, а при _соударении аппаратов на восьмиосных вагонах с массой брутто 170 т и при продольной силе 2,5 МН - 170 кДж При этом безопасная скорость соударения достигает 3,22 м/с 13.

Пружинно-фрикционные поглощающие аппараты шестигранного типа | Автосцепное устройство железнодорожного подвижного состава | Поглощающие аппараты автосцепки и другие устройства продольной амортизации подвижного состава зарубежных дорог