RU2181677C2

RU2181677C2 - Emergency energy-absorbing device for railway cars

Info

Publication number: RU2181677C2
Application number: RU99106905A
Authority: RU
Inventors: В.А. Малафеев; С.В. Гурин; В.И. Беляев; Ю.Н. Истомин; Е.Н. Баранов
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2002-04-27

Abstract

FIELD: shock-absorbing buffers using residual strain of buffer member. SUBSTANCE: device is mounted between clutch 11 and frame 2 of car and has three plates: movable plate 3, intermediate plate 4, and fixed plate 5; energy-absorbing members 7-9 of different energy intensity are placed between them. Members 7-9 are chosen so that members 7-8 installed between movable plate 3 and intermediate plate 4 are first to absorb impact energy and then members 9 mounted between intermediate and fixed plates 4 and 5 do so; fastening members 10 designed for metered destructive force that secure fixed plate 5 to body are the last to absorb impact energy. EFFECT: provision for gradual growth of operating force ; reduced mass of device. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается устройств разового действия для поглощения энергии удара и чрезмерных толчков железнодорожного транспортного средства. Оно может быть использовано в других отраслях техники для вышеуказанных целей. The invention relates to railway transport and relates to single-acting devices for absorbing impact energy and excessive shocks of a railway vehicle. It can be used in other industries for the above purposes.

Известно энергопоглощающее устройство разового действия для железнодорожного транспортного средства [1]. Оно содержит корпус, внутри которого размещены деформируемый узел и взаимодействующий с последним шток, причем деформируемый узел выполнен в виде пакета последовательно-установленных шайб убывающей толщины, разделенных прокладками, а шток выполнен с направляющей цилиндрической поверхностью, сопряженной с рабочей конической. Шток под действием аварийной нагрузки входит в первую по ходу, наибольшую по толщине шайбу, деформируя ее путем увеличения внутреннего сечения. A one-time energy-absorbing device for a railway vehicle is known [1]. It contains a housing, inside of which a deformable assembly and a rod interacting with the latter are placed, the deformable assembly being made in the form of a package of successively installed washers of decreasing thickness, separated by gaskets, and the rod is made with a cylindrical guide surface conjugated with a working conic. The stem under the influence of emergency loading enters the first in the course of the largest in thickness washer, deforming it by increasing the internal section.

Недостаток устройства в сравнительно больших габаритах устройства и возможной деформации корпуса, что не позволяет использовать устройство вторично. The disadvantage of the device is the relatively large dimensions of the device and the possible deformation of the case, which does not allow the device to be used again.

Известно противоаварийное буферное устройство [2], которое состоит из телескопически связанных наружного и внутреннего цилиндров, на наружной поверхности последнего из которых выполнен буртик в виде многозаходной спирали, разделенной на отдельные сегменты продольными разрезами по высоте. Known emergency buffer device [2], which consists of telescopically connected outer and inner cylinders, on the outer surface of the latter of which a shoulder is made in the form of a multi-helix, divided into separate segments by longitudinal sections in height.

Недостаток устройства в сложности обеспечения заданной силы сопротивления срезу, создаваемой сегментами. The disadvantage of the device is the difficulty of providing a given shear resistance force created by the segments.

Известно аварийное энергопоглощающее устройство транспортного средства [3] . Оно содержит подвижный шток с коническим концом, взаимодействующим с деформируемым трубчатым элементом, неподвижно закрепленным на раме транспортного средства. Устройство дополнительно снабжено направляющими тяговыми штоками для восприятия ударных нагрузок и жестко соединенной со штоками плитой, с которой также жестко связан другой конец указанного штока, размещенного в деформируемом трубчатом элементе. Недостаток устройства в том, что при достаточно большом ходе направляющие штоки должны иметь достаточный запас жесткости на продольный изгиб и большую длину своих направляющих. Это увеличивает габариты и массу устройства. Known emergency energy-absorbing device of a vehicle [3]. It contains a movable rod with a conical end cooperating with a deformable tubular element fixedly mounted on the vehicle frame. The device is additionally equipped with guide traction rods for perception of shock loads and a plate rigidly connected to the rods, with which the other end of the specified rod located in the deformable tubular element is also rigidly connected. The disadvantage of this device is that with a sufficiently large stroke, the guide rods must have a sufficient margin of stiffness for longitudinal bending and a large length of their guides. This increases the size and weight of the device.

Тем не менее последнее устройство наиболее близко по своей технической сущности предлагаемому и принято в качестве прототипа. Nevertheless, the latter device is closest in its technical essence to the proposed one and adopted as a prototype.

Задача, решаемая предлагаемым устройством, заключается в обеспечении прогрессивной силовой характеристики аварийного амортизатора, т.е. в плавном нарастании усилия срабатывания при снижении массы устройства, возможности реализации сравнительно простого регулирования характеристик энергопоглощения, а также в ограничении свободного хода после деформации. The problem solved by the proposed device is to provide progressive power characteristics of the emergency shock absorber, i.e. in a smooth increase in the response force while reducing the mass of the device, the possibility of implementing a relatively simple regulation of the energy absorption characteristics, as well as in limiting the free play after deformation.

Поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее корпус, направляющие и энергопоглощающие элементы, установленное между сцепкой и рамой вагона, состоит по крайней мере из трех плит, между которыми установлены энергопоглощающие элементы различной энергоемкости. При этом одна из них, подвижная, соединена со сцепкой, другая, неподвижная, соединена с корпусом крепежными элементами дозированного усилия разрушения при прямом ходе устройства, третья, промежуточная плита, расположена в корпусе между двумя другими с возможностью перемещения в нем по направляющей поверхности корпуса и последовательной деформации энергопоглощающих элементов, сначала расположенных между подвижной и промежуточной плитами, а затем между промежуточной и неподвижной плитами, при этом максимальное усилие деформации первых меньше минимального усилия деформации вторых. Плиты между собой соединены тягово-направляющими стяжками, причем корпус жестко установлен на раме вагона и снабжен ограничителем обратного хода, выполненным в виде упоров на корпусе устройства и на неподвижной плите с возможностью взаимодействия друг с другом при обратном ходе устройства. На тягово-направляющих стяжках выполнены энергопоглощающие ребра (зубья), взаимодействующие со срезывающими кромками отверстий промежуточной плиты. The problem is solved in that the device containing the housing, guides and energy-absorbing elements installed between the hitch and the frame of the car, consists of at least three plates, between which energy-absorbing elements of different energy intensity are installed. In this case, one of them, movable, is connected to the hitch, the other, motionless, is connected to the housing by fasteners of a metered fracture force during the forward stroke of the device, the third, intermediate plate, is located in the housing between two others with the possibility of moving in it along the guide surface of the housing successive deformation of energy-absorbing elements, first located between the movable and intermediate plates, and then between the intermediate and fixed plates, with the maximum deformation force of the first less than the minimum strain of the second. The plates are interconnected by traction guides, and the body is rigidly mounted on the carriage frame and equipped with a backstop made in the form of stops on the device body and on a fixed plate with the possibility of interaction with each other during the reverse movement of the device. Energy-absorbing ribs (teeth) are made on the traction guides, interacting with the cutting edges of the holes of the intermediate plate.

Энергопоглощающие элементы выполнены в виде трубок переменного сечения, снабженных упорными наружными поясками с возможностью взаимодействия с обжимающими отверстиями (фильерами) или втулками промежуточной плиты в пределах пластической деформации трубок. Возможно выполнение энергопоглощающих элементов в виде жестких стержней с поясками, диаметр которых последовательно увеличен, причем жесткие пояски взаимодействуют с отверстиями промежуточной плиты в пределах пластической деформации отверстий. The energy-absorbing elements are made in the form of tubes of variable cross-section, equipped with persistent outer bands with the possibility of interaction with compression holes (dies) or intermediate plate bushings within the plastic deformation of the tubes. It is possible to perform energy-absorbing elements in the form of rigid rods with girdles, the diameter of which is sequentially increased, and the hard girdles interact with the holes of the intermediate plate within the plastic deformation of the holes.

На фиг.1 изображен общий вид устройства. Figure 1 shows a General view of the device.

На фиг. 2 и 3 (Вид А и Б) представлена установка энергопоглощающих элементов. In FIG. 2 and 3 (View A and B) the installation of energy-absorbing elements is presented.

На фиг. 4 (Вид В) показаны энергопоглощающие ребра на тягово-направляющих стяжках. In FIG. 4 (View B) shows energy-absorbing ribs on traction guides.

На фиг. 5 (Вид Г) изображено крепление неподвижной плиты к корпусу устройства. In FIG. 5 (View D) shows the fastening of a fixed plate to the device body.

Устройство состоит из корпуса 1, закрепленного на раме 2 вагона, и трех плит - подвижной 3, промежуточной 4 и неподвижной 5, установленных на направляющих 6. The device consists of a housing 1, mounted on the frame 2 of the car, and three plates - movable 3, intermediate 4 and fixed 5, mounted on guides 6.

Между подвижной плитой 3 и промежуточной 4 установлены энергопоглощающие элементы 7, выполнение в виде полых трубок переменного сечения (фиг. 2) или в виде жестких стержней 8 с поясками разного диаметра (фиг.3). Between the movable plate 3 and the intermediate 4, energy-absorbing elements 7 are installed, made in the form of hollow tubes of variable cross-section (Fig. 2) or in the form of rigid rods 8 with girdles of different diameters (Fig. 3).

На тягово-направляющих стяжках выполнены энергопоглощающие ребра (зубья) 9 (фиг. 4). Неподвижная плита 5 крепится к корпусу 1 крепежными элементами 10 дозированного усилия разрушения (фиг.5). Подвижная плита 3 соединена со сцепкой 11. Energy-absorbing ribs (teeth) 9 are made on the traction and guide ties (Fig. 4). The fixed plate 5 is attached to the housing 1 by fasteners 10 of a metered fracture force (FIG. 5). The movable plate 3 is connected to the hitch 11.

Устройство работает следующим образом. При приложении к сцепке 11 сжимающего усилия, возникающего в результате резкого торможения или аварийного соударения вагонов, последнее передается на подвижную упорную плиту 3, затем через энергопоглощающие элементы 7 (8) на промежуточную плиту 4, далее на энергопоглощающие ребра (зубья) 9 тягово-направляющих стяжек 6, от них на неподвижную опорную плиту 5, крепежные элементы 10 и замыкается с помощью упоров, выполненных на корпусе 1 (в виде кольцевого выступа или лап), на раме 2 вагона. При приложении растягивающего (тягового) усилия со стороны сцепки 11 оно передается на упорную плиту 3, затем на тягово-стяжные стяжки 6, опорную плиту 5, корпус 1 и через болты 12 крепления корпуса 1 - к раме 2 вагона. The device operates as follows. When a compressive force is applied to the hitch 11 as a result of sudden braking or emergency collision of the cars, the latter is transmitted to the movable thrust plate 3, then through the energy absorbing elements 7 (8) to the intermediate plate 4, then to the energy-absorbing ribs (teeth) 9 of the traction guides screeds 6, from them to the fixed base plate 5, fasteners 10 and is closed with the help of stops made on the body 1 (in the form of an annular protrusion or paws), on the frame 2 of the car. When a tensile (traction) force is applied from the side of the hitch 11, it is transmitted to the thrust plate 3, then to the traction and tie couplers 6, the base plate 5, body 1 and through the bolts 12 of the housing 1 to the frame 2 of the car.

Для обеспечения максимальной безопасности пассажиров за счет минимизации ускорений вагонов при их соударениях расчетные усилия срабатывания всех ступеней и элементов аварийного амортизатора обеспечиваются по нарастающей, начиная с минимально заданного в начале срабатывания и кончая максимальным при обрыве крепежных элементов 10. To ensure maximum passenger safety by minimizing the acceleration of the cars during their collisions, the calculated response forces of all stages and elements of the emergency shock absorber are provided incrementally, starting from the minimum set at the beginning of operation and ending with the maximum when the fasteners 10 break.

Если при стыковании вагонов энергии соударения достаточно для срабатывания первой ступени, то происходит сжатие упорных поясков на энергопоглощающих трубках 7 и погружение последних в отверстия промежуточной плиты 4. Плита 3 при этом перемещается в сторону промежуточной плиты 4. Поскольку диаметр отверстий (фильеров) плиты 4 значительно меньше наружного диаметра трубок 7, энергия, затрачиваемая на продавливание трубок через фильер, гасит энергию соударения. Если энергия удара больше, чем энергоемкость первой ступени, то плита 3 упрется в плиту 4 и начнется срабатывание второй ступени. При этом кромки отверстия плиты 4, выполненные из твердой закаленой стали, начнут срезать ребра 9, выполненные из мягкого металла (например, незакаленой стали или алюминия). Для обеспечения самоудаления срезаных ребер последние выполняются на стяжках 6 в виде секторов и таким образом срезанные ребра не препятствуют срезанию новых ребер. Процесс этот длится до упора плит 3 и 4 в опорную плиту 5, и в случае наличия непогашеной энергии происходит разрушение крепежных элементов 10. При этом связь сцепки с вагоном в направлении сжатия теряется и сцепка свободно перемещается в подвагонное пространство, обеспечивая таким образом срабатывание других средств защиты пассажиров при авариях (например, срабатывание жертвенной части тамбура вагона и т.п.). If, when docking the cars, the collision energy is enough to trigger the first stage, then the thrust belts are compressed on the energy-absorbing tubes 7 and the latter are immersed in the holes of the intermediate plate 4. The plate 3 at the same time moves toward the intermediate plate 4. Since the diameter of the holes (dies) of the plate 4 is significant smaller than the outer diameter of the tubes 7, the energy spent on forcing the tubes through the dies extinguishes the energy of the collision. If the impact energy is greater than the energy intensity of the first stage, then the plate 3 abuts against the plate 4 and the second stage starts to operate. In this case, the edges of the holes of the plate 4 made of hard hardened steel will begin to cut the ribs 9 made of mild metal (for example, non-hardened steel or aluminum). To ensure self-removal of the cut ribs, the latter are performed on the screeds 6 in the form of sectors and thus the cut ribs do not prevent the cutting of new ribs. This process lasts until the plates 3 and 4 stop in the base plate 5, and in the case of outstanding energy, the fasteners 10 are destroyed. In this case, the coupling of the coupling with the carriage in the compression direction is lost and the coupling moves freely into the carriage space, thus providing the operation of other means protection of passengers in case of accidents (for example, the operation of the sacrificial part of the platform of the car, etc.).

Плавное нарастание нагрузки сопротивления удару всех ступеней аварийного амортизатора осуществляется за счет последовательного увеличения толщины трубок 7 на первой ступени и за счет вариации толщиной и длиной ребер 9 на второй ступени. При использовании в первой ступени вместо трубок 7 трубок 8 с поясками плавное нарастание усилия достигается за счет последовательного увеличения диаметра поясков. Пояски при этом выполняются из твердой стали, а стенки отверстий плиты из мягкой, в то время как при использовании трубок 7 они изготавливаются из мягкой стали, а стенки фильеров - из твердой. A smooth increase in the resistance load to the impact of all stages of the emergency shock absorber is achieved by successively increasing the thickness of the tubes 7 in the first stage and by varying the thickness and length of the ribs 9 in the second stage. When using in the first stage instead of tubes 7 tubes 8 with belts, a gradual increase in force is achieved by successively increasing the diameter of the belts. In this case, the belts are made of solid steel, and the walls of the plate openings are made of mild, while when using tubes 7 they are made of mild steel, and the walls of the dies are made of solid.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 668838. Энергопоглощающее устройство разового действия для железнодорожного транспорта. 1979.Sources of information
1. Copyright certificate N 668838. Single-acting energy-absorbing device for railway transport. 1979.

2. Авторское свидетельство N 867746. Противоаварийное буферное устройство. 1981 г. 2. Copyright certificate N 867746. Emergency buffer device. 1981

3. Патент РФ N 1326490. Аварийное энергопоглощающее устройство транспортного средства. 1986 г. (прототип). 3. RF patent N 1326490. Emergency energy-absorbing device of a vehicle. 1986 (prototype).

Claims

1. Аварийное энергопоглощающее устройство для вагонов железнодорожного транспорта, содержащее корпус, направляющие и энергопоглощающие элементы, отличающееся тем, что устройство установлено между сцепкой и рамой вагона, состоит, по крайней мере, из трех плит, между которыми установлены энергопоглощающие элементы различной энергоемкости, одна из которых, подвижная, соединена со сцепкой, другая, неподвижная, соединена с корпусом крепежными элементами дозированного усилия разрушения при прямом ходе устройства, третья, промежуточная плита, расположена в корпусе между двумя другими с возможностью перемещения в нем по направляющей поверхности корпуса и последовательной деформации энергопоглощающих элементов, сначала расположенных между подвижной и промежуточной плитами, а затем - между промежуточной и неподвижной плитами, при этом максимальное усилие деформации первых меньше минимального усилия деформации вторых, плиты между собой соединены тягово-направляющими стяжками, причем корпус жестко установлен на раме вагона и снабжен ограничителем обратного хода. 1. An emergency energy-absorbing device for railroad cars, comprising a housing, guides and energy-absorbing elements, characterized in that the device is installed between the hitch and the frame of the car, consists of at least three plates, between which energy-absorbing elements of different energy intensity are installed, one of which, movable, is connected to the hitch, another, motionless, is connected to the housing by fasteners of a metered fracture force in the direct course of the device, a third, intermediate plate , is located in the housing between two others with the possibility of moving in it along the guide surface of the housing and sequentially deforming the energy-absorbing elements, first located between the movable and intermediate plates, and then between the intermediate and fixed plates, while the maximum deformation force of the first is less than the minimum deformation of the second , the plates are interconnected by traction guides, and the body is rigidly mounted on the frame of the car and is equipped with a backstop.

2. Аварийное энергопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что ограничитель обратного хода выполнен в виде упоров на корпусе устройства и на неподвижной плите с возможностью взаимодействия друг с другом при обратном ходе устройства. 2. Emergency energy-absorbing device according to claim 1, characterized in that the backstop is made in the form of stops on the device body and on a fixed plate with the possibility of interaction with each other during the return stroke of the device.

3. Аварийное энергопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что энергопоглощающие элементы выполнены в виде трубок переменного сечения, снабжены упорным наружным пояском с возможностью взаимодействия с обжимающими втулками промежуточной плиты в пределах пластической деформации трубок. 3. The emergency energy-absorbing device according to claim 1, characterized in that the energy-absorbing elements are made in the form of tubes of variable cross-section, equipped with a persistent outer belt with the possibility of interaction with the compression sleeves of the intermediate plate within the plastic deformation of the tubes.

4. Аварийное энергопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде стержней с поясками с последовательным увеличением диаметра с возможностью взаимодействия с отверстиями промежуточной плиты в пределах пластической деформации отверстий промежуточной плиты. 4. Emergency energy-absorbing device according to claim 1, characterized in that the energy-absorbing element is made in the form of rods with belts with a sequential increase in diameter with the possibility of interaction with the holes of the intermediate plate within the plastic deformation of the holes of the intermediate plate.