Поглощающие аппараты автосцепного устройства

Поглощающие аппараты предназначены гасить часть энергии удара, уменьшая продольные растягивающие и сжимающие усилия, передающиеся на раму кузова вагона через автосцепку. Принцип их действия основан на возникновении в аппарате сил сопротивления и преобразовании кинетической энергии соударяющихся масс в другие виды энергии.

По типу рабочего элемента, создающего силы сопротивления, поглощающие аппараты бывают: пружинные, пружинно-фрикционные, фрикционные с резинометаллическими элементами, эластомерные, гидравлические и др.

По основным эксплуатационным техническим показателям поглощающие аппараты подразделяются на четыре класса: Т0, Т1, Т2 и Т3. Фрикционные поглощающие аппараты относятся преимущественно
к классам Т0 и Т1, эластомерные и гидравлические – к Т2 и Т3.

Пружинные аппараты не нашли широкого применения в вагонах из-за большой отдачи пружин и невозможности получить высокую энергоемкость в ограниченных габаритах в конструкциях вагонов. Они применяются лишь в буферных устройствах.

Пружинно-фрикционные поглощающие аппараты получили наибольшее распространение в вагонах из-за простоты конструкции и возможности их проектирования с удовлетворительными параметрами.

Основная часть подвижного состава российских железных дорог оснащена пружинно-фрикционными поглощающими аппаратами шестигранного типа.

Четырехосные грузовые вагоны до 1979 г. оборудовались аппаратами Ш-1-ТМ, а затем преимущественно аппаратами Ш-2-В[22]. Эти аппараты сходны между собой по конструкции и различаются в основном параметрами: энергоемкостью, ходом, первоначальной и конечной силой сжатия.

Пружинно-фрикционный аппарат Ш-1-ТМ (рис. 9.9) состоит из корпуса 5 с шестигранной горловиной, в которой размещены нажимной
конус 1 и три фрикционных клина 3. Внутри корпуса поставлена двухрядная пружина: наружная 7 и внутренняя 6, сверху которой уложена нажимная шайба 4. Пружины стянуты стяжным болтом 2.

Рис. 9.9. Конструкция пружинно-фрикционного поглощающего аппарата Ш-1-ТМ:

1 – нажимной конус; 2 – стяжной болт; 3 – фрикционный клин; 4 – нажимная шайба;
5 – корпус; 6 – внутренняя пружина; 7 – наружная пружина

У аппаратов Ш-2-В, Ш-2-Т и Ш-4-Т нажимная шайба отсутствует
с целью увеличения высоты пружины.

Пружинно-фрикционный аппарат Ш-6-ТО-4 (рис. 9.10) имеет шестигранную схему фрикционного узла и принцип действия по типу рассмотренной выше конструкции. Корпус аппарата выполнен за одно целое с тяговым хомутом. Внутри корпуса поставлена трехрядная пружина.

По установочным размерам аппарат Ш-6-ТО-4 взаимозаменяем с аппаратом Ш-1-ТМ и состоит из корпуса 4, отъемного днища 9, нажимного конуса 1, трех фрикционных клиньев 2, опорной шайбы 3, наружной пружины 6, двух внутренних пружин 7, между которыми установлена промежуточная шайба 5, и стяжного болта с гайкой 8.

Рис. 9.10. Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4

1 – нажимной конус; 2 – фрикционный клин; болт; 3 –опорная шайба; 4 – корпус;
5 – промежуточная шайба; 6 – внутренняя пружина; 7 – наружная пружина;
8 – стяжной болт с гайкой; 9 – отъемное днище

Восьмиосные вагоны оснащаются аппаратами типа Ш-2-Т и Ш-4-Т, имеющими различие в габаритных размерах.

Одним из основных показателей работы поглощающих аппаратов автосцепного устройства является энергоемкость. Чем большую энергоемкость развивает поглощающий аппарат, тем большая допускаемая скорость соударения вагонов.

Фрикционные поглощающие аппараты с пружинными комплектами практически исчерпали свою возможность по улучшению основной качественной характеристики – энергоемкости и не отвечают современным требованиям эксплуатации. По мере приработки поверхности трения в аппарате изменяется его энергоемкость. В аппарате с хорошо приработанными поверхностями возникает заклинивание деталей при прямом и обратном ходе вагона, а начальная жесткость аппарата (начальная сила) становится недопустимо большой. Для устранения этих недостатков в аппаратах Ш-6-ТО-4У и Ш-2-В на Уралвагонзаводе ведутся разработки и испытания поглощающего аппарата Ш-3-В с комплектом полимерных элементов вместо пружин. Принципиальная схема аппарата Ш-3-В с комплектом полимерных элементов подобна аппарату Ш-2-В. Ход аппарата увеличен до 120 мм, а на фрикционных клиньях введена твердая смазка - свинцовистая бронза.

В аппаратах класса Т1 с упругими полимерными элементами модели РТ-120, изготовляемых ООО «Вагонмаш» по лицензии фирмы «Miner», устанавливаются упругие элементы из материалов фирмы «Tecs Pak» (США), в аппаратах ПМКП-110 – фирмы «Durel» (Германия).

Поглощающие аппараты эластомерного типа основаны на принципе объемного сжатия и перетекания (дросселирования) специального материала – эластомера, напоминающего упругий пластилин, из одной камеры аппарата в другую.

На рис. 9.11 приведена схема эластомерного поглощающего аппарата ЭПА-120.

Рис. 9.12. Поглощающий аппарат ЭПА-120 с эластомерным материалом:

1 – корпус; 2 – тяговый хомут; 3 – плунжер; 4 – шток; 5 – днище; 6 – полости;
7 – концевой зазор

Эластомерный поглощающий аппарат ЭПА-120 предназначен для установки на вагоны, перевозящие опасные и особо ценные грузы. Он состоит из корпуса 1, объединенного с тяговым хомутом 2, плунжера 3 и штока 4, опирающегося на днище 5, соединенного с корпусом 1 и располагающегося в проеме заднего упора автосцепного устройства. Полости 6 плунжера, штока и днища заполнены объемно-сжимающимся рабочим
телом – силиконовым эластомером. Под действием сжимающей нагрузки плунжер аппарата 3 перемещается внутрь корпуса 1, при этом эластомер, располагающийся в полостях плунжера, штока и днища, сжимается. Сила сжатия при ударе значительно повышается за счет сопротивления перетеканию силиконового эластомера через концевой зазор 7 между плунжером и штоком.

Пассажирские вагоны начиная с 1969 г. оснащают резинометаллическими поглощающими аппаратами типа Р-2П (Р – резиновый, П – пассажирский). С учетом удовлетворения перспективным требованиям разработан новый резинометаллический аппарат Р-5П.

Поглощающий аппарат Р-2П (рис. 9.12) отличается простотой конструкции и повышенной надежностью в эксплуатации, хорошей стабильностью работы, более высокой энергоемкостью при меньшей массе по сравнению с пружинно-фрикционными аппаратами.

Рис. 9.12. Поглощающий аппарат Р-2П:

1 – нажимная плита; 2 – корпус; 3 – промежуточная плита;
4 – секция резинометаллических элементы

В передней части корпуса 2, имеющего форму хомута, установлена нажимная плита 1, опирающаяся на пакет из девяти секций резинометаллических элементов 4, разделенный промежуточной плитой 3 на две части. Каждая секция резинометаллических элементов 4 состоит из двух металлических пластин, между которыми расположен слой морозостойкой резины, имеющий по периметру имеет параболическую выемку, что обеспечивает деформацию резины без выжимания за пределы пластин при полном сжатии аппарата. На днище корпуса, в нажимной и промежуточной плитах, а также на стальных пластинах секции имеются выступы и соответствующие им впадины, предотвращающие поперечное смещения резинометаллических элементов. Резина с металлическими пластинами соединяется методом горячей вулканизации.

Поглощающий аппарат Р-5П в отличие от аппарата Р-2П имеет увеличенные поперечные размеры резинометаллических элементов, а их толщина уменьшена до 33 мм вместо 41 мм. Установочные размеры аппарата полностью сохранены.

Положительным качеством поглощающих аппаратов с резинометаллическими элементами является то, что в конце соударения не наблюдается перепадов сил, как это имеет место в пружинно-фрикционных аппаратах. Следовательно, подобные типы аппаратов обеспечивают лучшую плавность движения вагонов в поездах и за счет наличия резиновых элементов снижают уровень шума.

Между ударными поверхностями контура зацепления сцепленных автосцепок, клином тягового хомута, отверстиями в хомуте и хвостовике корпуса имеются свободные зазоры. Под действием продольных сил в пределах этих зазоров сцепленные вагоны свободно перемещаются, создавая резкие удары, рывки и ухудшение плавности хода. Для нового автосцепного устройства суммарные зазоры могут достигать 40 мм на вагон, а при максимально допустимых износах указанных выше сопрягаемых поверхностей доходить до 100 мм. Для смягчения таких ударов и рывков пассажирские вагоны оснащают амортизирующими устройствами, обеспечивающими постоянное упругое натяжение сцепленных автосцепок. Это позволяет уменьшить свободные зазоры и снизить отрицательное влияние резких ударов и рывков на плавность хода вагона.

Цельнометаллические пассажирские вагоны оборудуют центральными упругими переходными площадками, которые располагаются в торцевых стенах кузова. Площадки оборудуются резиновыми уплотнениями, которые выполняют в виде замкнутых профилей большого диаметра и укрепляют на торцевой стене вагона. Кроме упругого натяжения автосцепок и амортизации ударов при сцеплении вагонов, трогании поезда и других переходных режимах, они обеспечивают безопасный переход пассажиров из вагона в вагон во время движения поезда. Упругие площадки, кроме продольных, способствуют гашению вертикальных колебаний за счет сил трения между тарелями буферов.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные узлы ударно-тяговых приборов вагонов.

2. Из каких узлов состоит автосцепное устройство вагона?

3. Какие детали входят в упряжное устройство ударно-тяговых приборов вагонов?

4. Назовите основные элементы корпуса автосцепки и деталей механизма сцепления.

5. Порядок разборки и сборки механизма автосцепки.

6. Какая допускается разница между осями автосцепок сцепляемых вагонов по вертикали, чем она измеряется?

7. Какие измерения производятся шаблоном 873?

8. Назовите основные неисправности автосцепного устройства.

9. Для чего предназначены поглощающие аппараты автосцепного устройства.

10. Назовите основные элементы и принцип работы пружинно-фрикционного поглощающего аппарата шестигранного типа.

11. Назовите отличия поглощающего аппарата Р-2П от поглощающего аппарата Ш-2-В.

Дата добавления: 2014-01-03