Пружинно-фрикционный аппарат типа Ш-6-ТО-4
для грузового четырехосного подвижного состава состоит из корпуса 4, выполненного за одно целое с тяговым хомутом, 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. Аппарат Ш-6-ТО-4 имеет шестигранную схему фрикционного узла и принцип действия по типу рассмотренных выше конструкций. Он взаимозаменяем с аппаратами Ш-1-ТМ и Ш-2-В по установочным размерам.
Однако при установке данного аппарата в вагоны прежней постройки требуется модернизация упоров, обеспечивающих свободное размещение между ними съемного днища.
Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4Уявляется вариантом предыдущего типа. Его особенностью является то, что в конструкции отсутствует стяжной болт с гайкой. Состоит из корпуса 4, изготовленного совместно с хомутовой частью, упорной плиты 10, конуса 1, фрикционных клиньев 2, размещенных в горловине корпуса аппарата, пружин 6 и 7, предварительно сжатых съемным днищем 9. В сжатом состоянии через вырез 11 закладываются сухари 12, которые после снятия монтажной нагрузки посредством заплечиков 13 и буртиков 14 корпуса фиксируют днище, удерживающее все детали в собранном состоянии аппарата. Клин 15 тягового хомута, соединяющий аппараты Ш-6-ТО-4 и Ш-6-ТО-4У с автосцепкой, не имеет буртиков и должен опираться на специальную планку 16, через которую пропускают поддерживающие болты 17.
Для восьмиосных грузовых вагонов разработаны ударно-поглощающие устройства в двух вариантах:
- пластинчатый аппарат с ходом 150 мм
- сдвоенный, состоящий из аппаратов Ш-2-Т и Р-2П, имеющий ход 200 мм.
Энергоемкость этих аппаратов до 200 кДж. Особенность конструкции первого варианта аппарата — возможность установки на вагоны со стандартным расстоянием, равным 625 мм между упорами автосцепного устройства. Сдвоенный аппарат не взаимозаменяем с аппаратом Ш-2-Т и требует увеличения расстояния между упорами до 1400 мм.
Поглощающий аппарат ПМК-110А, ПМК-110К-23состоит из корпуса 4, в котором размещены наружная 1, внутренняя 2 пружины. На пружины опирается опорная пластина 6, нажимной конус 8 опирается на два фрикционных клина 7. Между клиньями и корпусом аппарата расположены неподвижные пластины 3 с металлокерамическими элементами, входящие своими выступами в отверстия корпуса, и подвижные пластины 5, опирающиеся на опорную пластину 6. Стяжной болт 10 с гайкой 9. Ход аппарата 110 мм, энергоемкость 75 кДж. Аппарат ПМК-110К-23 отличается от аппарата ПМК-110А только маркой металлокерамических элементов. Работает аппарат следующим образом. При действии на автосцепку сжимающего усилия ее хвостовик через упорную плиту давит на нажимной конус аппарата, а при растягивающем усилии тяговый хомут давит на основание конуса; аппарат начинает сжиматься. Конус, перемещаясь внутрь корпуса, нажимает на клинья. Клинья прижимаются к неподвижным пластинам, и возникает трение, в результате чего происходит поглощение энергии. Когда упорная плита доходит до подвижных пластин, последние начинают перемещаться вместе с конусом, создавая дополнительное трение. Сопротивление аппарата возрастает, поглощаемая энергия увеличивается. После прекращения нажатия под воздействием пружин детали аппарата возвращаются в исходное положение, причем сила отдачи за счет трения меньше силы отдачи сжатых пружин. При постановке аппарата на подвижной состав разрешается только применение упорных плит, не имеющих скоса со стороны контакта с аппаратом.
Поглощающие аппараты ПМК-110А и ПМК-110К-23 относятся к классу Т1. Для вагонов, требующих повышенной защиты, применяются эластомерные поглощающие аппараты. Действие аппаратов основано на перетекании эластомера в зазор между поршнем и цилиндром, который составляет десятые доли миллиметра. Это приводит к увеличению энергоемкости аппарата по сравнению с пружинно-фрикционными системами. Внутри корпуса аппарата при соударении возникает высокое давление до 450 МПа (4500 кгс/см2).
Поглощающий аппарат 73 ZWотносится к категории амортизаторов, в которых используют в качестве рабочей среды силиконовые эластомеры. Амортизатор 1 расположен в корпусе 2 аппарата. Шток А упирается в днище корпуса аппарата, а основание — в упорную плиту 5. Плита удерживается четырьмя закрепленными на ней болтами с гайками 3 и шплинтами с помощью двух монтажных планок 4. Аппарат имеет ход 90 мм, энергоемкость 130 кДж. Он предназначен для установки, в первую очередь, на вагоны, перевозящие опасные грузы и имеющие расстояние от упора головы автосцепки до переднего упора не менее 110 мм, что соответствует ходу аппарата. От усилия сжатия сжимается амортизатор, и его шток входит, сжимая рабочий материал (эластомер). При ударной нагрузке поглощение энергии происходит за счет перетекания эластомера через калиброванный зазор между корпусом амортизатора и поршнем, установленным на штоке.
При частичной разборке аппарат устанавливают вертикально на упорную плиту, отвертывают гайки болтов плиты, после чего снимают корпус аппарата. Сборку аппарата производят в обратном порядке. Полную разборку аппарата выполняют на специализированных предприятиях. Для облегчения постановки на вагон аппарат сжимают и между монтажными планками 5 и приливами Б корпуса ставят дистанционные вкладыши высотой 18 мм и диаметром 16—20 мм. Поглощающий аппарат 73 ZW относится к классу Т2.
Поглощающий аппарат АПЭ-120-Итакже относится к эластомерным системам. Он состоит из корпуса 2, внутри которого находится поршень 3 со штоком 1, проходящим через уплотнительную буксу 4. Камеры А и Б корпуса заполнены эластомером. Корпус соединяется с упорной плитой с помощью болтов с гайками. Между гайками и приливом корпуса ставятся полукольца, предназначенные для сжатия аппарата с целью облегчения постановки аппарата на вагон. При действии сжимающей нагрузки в камере А происходит динамическое дросселирование за счет перетекания в калиброванный зазор между корпусом 2 и штоком поршнем 1 силиконовой композиции, в результате чего происходит рассеивание кинетической энергии удара. В камере А также происходит частичное сжатие силиконовой композиции в связи с уменьшением объема камеры за счет разницы диаметров двух концов штока поршня. В камере происходит основное сжатие композиции, и величина статической нагрузки на аппарат определяется, в основном, давлением в этой камере. После прекращения действия нагрузки подвижные детали аппарата возвращаются в исходное положение. В теле поршня имеются обратные клапаны для уменьшения сопротивления перетеканию эластомерного материала при обратном ходе.
Поглощающий аппарат АПЭ-120-И относится к классу Т3. При ходе 120 мм его энергоемкость 160 кДж; аппарат устанавливается на вагоны, перевозящие особоопасные грузы. Инженерами научно производственного предприятия «Дипром», основанного на базе Брянского государственного университета (БГУ), а также специалистами Бежицкого сталелитейного завода и УК «Грузовые вагоны» создан поглощающий аппарат ПМКП-110 класса Т1. Это новый высокоэффективный амортизатор удара, предназначенный для защиты грузовых вагонов широкого назначения от продольных нагрузок.
Поглощающий аппарат ПМКП-110разработан на базе серийно выпускаемого поглощающего аппарата ПМК-110К-23. Применение полимерных блоков повышает полноту и энергоемкость силовых характеристик амортизатора. Достигается это за счет повышения жесткости подпорного комплекта, что позволяет уменьшить управляющие углы клиновой системы и, соответственно, стабилизировать трение на вспомогательных поверхностях. В сочетании с демпфирующими свойствами полимеров устраняются фрикционные автоколебания.
Аппарат ПМКП-110 прошел установленный курс ресурсных испытаний и принят Межведомственной комиссией ОАО «РЖД». Конструкция аппарата ПМКП-110 защищена патентам РФ № 2128301. Поглощающий аппарат ПМКП-110 обладает следующими конкурентными преимуществами:
· эксплуатация, не требующая предварительной приработки для получения нормативной энергоемкости, благодаря чему аппарат надежнозащищает вагон от повреждений уже при первых ударах (первый в мире фрикционный поглощающий аппарат такого типа);
· большая энергоемкость и надежность по сравнению с предшествующими моделями;
· износостойкие металлокерамические элементы на основных поверхностях трения, значительно стабилизирующие работу;
· более эффективная сохранность перевозимых грузов, повышенная безопасность движения, увеличение межремонтного пробега и уменьшение стоимости ремонта вагона;
· возможность установки на вагоны любой грузоподъемности, перевозящие неопасные грузы;
· эксплуатация без технического обслуживания (нормативный безремонтный срок службы составляет 16 лет).
Поглощающий аппарат типа ПФ-4 состоит из корпуса 6 коробчатого сечения, выполненный в виде единой отливки с тяговым хомутом.
В корпусе размещен сменный фрикционный узел, взаимодействующий через центральную опорную плиту 7 с подпорным комплектом. Фрикционный узел состоит из распорного клина 12, опирающегося своими наклонными поверхностями на подвижные клинья 2 подвижных плит 1, установленных подвижно в продольном направлении на поперечных ребрах корпуса, неподвижных клиновых вкладышей 5 и боковых вкладышей 3, отбойной пружины 4 и центральной опорной плиты 7. Подпорный комплект аппарата включает в себя силовые наружную 9, внутренние 10 пружины с промежуточной шайбой 8, размещаемые в удлинителе 11, который монтируется в корпусе через отверстие в днище. Работа аппарата характеризуется высокой скоростью приработки и для условий эксплуатации оценивается периодом 0,5—1 год.
Работа аппарата сводится к следующему. При действии продольной сжимающей силы от корпуса автосцепки через упорную плиту распорный клин 12 перемещает подвижные клинья 2 относительно неподвижных клиновидных вкладышей 5. От подвижных клиньев 2 усилие передается на центральную опорную плиту 7, которая, перемещаясь совместно с подвижными клиньями 2, сжимает силовые пружины 9 и 10. В момент соприкосновения упорной плиты с торцами подвижных плит 1 они начинают продвигаться, в результате чего сила сопротивления возрастает с большей интенсивностью. Отбойная пружина 4 обеспечивает отжатие распорного клина 12 от подвижных клиньев 2 на обратном ходе аппарата при уменьшении продольных усилий, исключая заклинивание аппарата на ходе восстановления.
Поглощающий аппарат типа ПГФ-4 имеет аналогичную конструкцию с аппаратом ПФ-4 и отличается от него наличием гидроусилителя , размещенного в наружной силовой пружине удлинителя.
Гидроусилитель клапанного типа с автоматической подстройкой его сопротивления в зависимости от скорости соударения вагонов работает в квазистатическом и динамическом режимах нагружения.
В квазистатическом режиме сжатия аппарата цилиндр 2 гидроусилителя перемещается относительно штока 77. Рабочая жидкость (АМГ-10) при этом из камеры А через отверстие в поршне 4 и щель дифференциального клапана 7, поджатого пружиной 8, и далее через сливное отверстие 6 перетекает в компенсационную камеру Б резинотканевого сильфона 10. Сила сопротивления в таком режиме нагружения незначительна, так как при малой скорости сжатия аппарата гидравлическое сопротивление проходных отверстий мало и рабочая жидкость свободно перетекает из камеры А в компенсационную камеру Б. В динамическом (ударном) нагружении аппарата при больших скоростях его сжатия значительно увеличивается гидравлическое сопротивление проходных отверстий в поршне 4 и уплотняющим кольцом 3 и перепада давления на поршне до величины, на которую настроен дифференциальный клапан. После прекращения сжимающих сил дифференциальный клапан 7 возвращается в исходное положение, пружина 9, взаимодействуя с цилиндром 2 и крышкой 72, возвращает детали гидроусилителя в исходное положение. Одновременно рабочая жидкость из компенсационной камеры Б через отверстие 5 и щель клапана 7 перетекает в камеру А. Заправка гидроусилителя рабочей жидкостью производится через отверстие 7. Из-за наличия фрикционного и гидравлического узлов поглощающий аппарат ПГФ-4 относится к гидрофрикционному типу, обеспечивающему поглощение энергии удара благгодаря рассеиванию работы сил фрикционного взаимодействия деталей фрикционного узла и сопротивления гидроусилителя.