Что такое поглощающий аппарат
Поглощающие аппараты подвижного состава
Поглощающие аппараты применяются для обеспечения частичного смягчения удара, снижения разрывных усилий, возникающих в торцевой балке, в месте сочленения автосцепного устройства и хребтовой рамы кузова. Эффективность их работы осуществлена посредством образования в механизме аппарата противодействующих сил сопротивления, а также изменения и распределения энергии соударения в другие виды кинетических сил.
В данное время, в конструкции механизмов поглощающих аппаратов устанавливаемых на новые вагоны, имеются значительные изменения, от раннее выпускаемых. Причиной тому послужило введение OCT 32.175 в начале 2000 годов, что способствовало разработке новых видов поглощающих аппаратов с использованием современных устройств и инновационных материалов. Порядка двенадцати крупносерийно изготавливаемых моделей поглощающих аппаратов спроектировано за последнее десятилетие.
По техническим характеристикам и методам гашения кинетической энергии, поглощающие аппараты разделены на следующие виды:
Фрикционные (ударопогашение преобразуется трением возникающим при работе фрикционных элементов конструкции)
Гидравлические (распределение сил при перетекании жидкости в рабочих камерах)
Эластомерные (сопротивление путем сдавливания эластомерного материала)
Аппараты из упругих элементов (преобразование поступившей силы при трении и деформации упругих частей)
Комбинированные (предполагает использование в конструкции аппарата более одного вышеуказанного способа)
Все производимые модели должны соответствовать стандартизирующему требованию по габаритным размерам, предусматривающее обеспечение возможности установки на железнодорожный подвижной состав, согласно ГОСТ 3475-81.
Все аппараты разделены на четыре типа в зависимости от энергоемкости
Ш-1-TM (Ш–шестигранный, 1–вариант конструкции, T–термоупроченный, M–модернизированный) устанавливается на четырехосные грузовые вагоны с длинной ударной розеткой 185мм и постройки до 1985 года. Конструктивный рабочий ход 70 мм, энергоемкость 25 кДж.
Ш-2-T второй вариант конструкции, устанавливается на восьмиосных грузовых вагонах. Конструктивный рабочий ход 110 мм, энергоемкость 65 кДж.
Ш-2-B (B–взаимозаменяемый) устанавливается на основные типы подвижного состава с длинной ударной розетки 130мм. Конструктивный рабочий ход 90 мм, энергоемкость 46 кДж.
Ш-6-TO-4 (6–вариант конструкции, T–термоупроченный, O–объединенный, для четырехосных вагонов) поставлялся на четырехосные вагоны с длинной выступающей части ударной розетки 130мм.
ПМК-110A (П–прямоугольный, MK–металлокерамический, 110A–рабочий ход) устанавливается на рефрижераторных, восьмиосных вагонах, фитинговых платформах для перевозки контейнеров.
ЦНИИ–H6 (ЦНИИ–центральный научно-исследовательский институт, H–Новикова) применяется на электропоездах, цельнометаллических вагонах, а также рефрижераторном подвижном составе.
Аппараты T1 используются на основных типах подвижного состава (платформы, полувагоны, крытые и т.д.), либо на вагонах эксплуатируемых в поездах, не подлежащих расформированию.
Поглощающий аппарат P–2П (P–резинометаллический, 2–вариант конструкции, П–пассажирский) устанавливается на пассажирские вагоны, электро и дизельпоезда. Поглощающий аппарат P–5П (P–резинометаллический, 5–вариант конструкции, П – пассажирский) с увеличенным ходом до 80мм, монтировался также на пассажирский подвижной состав.
Поглощающий аппарат PT–120 (P–резинометаллический, T–термо-упроченный, 120–рабочий ход) устанавливается на грузовые вагоны современного поколения.
Поглощающий аппарат ПМКП–110 (П–прямоугольный, MK–металло-керамический, П–полимерный,110–рабочий ход) используется на современных грузовых вагонах. В них применен подпорно-возвратный механизм состоящий из набора упругих полимерных блоков вместо пружин.
Поглощающий аппарат АПМ-120-Т1 (АП–поглощающий аппарат, M–модернизированный, 120 – рабочий ход, T1–класс аппарата) устанавливается на грузовые вагоны нового поколения. Спроектирован на основе изготавливаемого поглощающего аппарата ПМКП–110K–23. Состоит из упруго-фрикционного механизма, где пружинный комплекс заменен пакетом упругих элементов.
Поглащающие аппараты категории T2 используются для перевозки дорогостоящих и опасных грузов.
Поглощающий аппарат 73ZW первый на железных дорогах России из эластомерных аппаратов, который стал применяться на грузовых вагонах. Производитель АО «КАМАКС», Польша
Поглощающий аппарат АПЭ-95-УВЗ (АПЭ–аппарат поглощающий эластомерный, 95–рабочий ход, мм, УВЗ–разработан уральским вагоностроительным заводом). Энергоемкость составляет 120 кДж.
Поглощающий аппарат АПЭ-90-А (А–разработан ОАО «АВИААГРЕГАТ»). Рабочий ход 90 мм, энергоемкость 115 кДж.
Аппараты класса T3 применяются на специальных грузовых вагонах для транспортировки особо опасных грузов таких как сжиженные газы и ядовитые вещества. Кним относятся поглощающий аппарат:
73ZW У2 Производства OOO «ЛЛМЗ-KAMAX», от предыдущей модели визуально он отличается уменьшенной толщиной плиты на 20 мм. Энергоемкость составляет 140 кДЖ.
Поглощающий аппарат АПЭ-120-И ОАО «АВИААГРЕГАТ»). с увеличенной эноргоемкостью до 150 кДж. Конструктивный ход 120 мм.
Начиная с 2005 года, на все изготавливаемые вагоны производится установка поглощающих аппаратов не ниже класса T1. Также с 2002 года все выпускаемые цистерны оснащаются аппаратами T2 и T3. С 2007 года, при проведении капитального и капитально-восстановительного ремонтов вагонов, в цехах ремонтных предприятий, происходит замена старых поглощающих аппаратов на новые, согласно классовой спецификации.
Поглощающий аппарат
Из Википедии — свободной энциклопедии
Поглощающий аппарат — компонент автосцепного устройства, служащий для поглощения (демпфирования) основной части энергии удара, а также для снижения продольных растягивающих и сжимающих усилий, передающихся через автосцепку на раму рельсового подвижного состава (вагон, локомотив). Выполняет функцию буферов, но размещён внутри рамы. Усилия от автосцепки передаются через специальный тяговый хомут, благодаря которому поглощающий аппарат постоянно работает на сжатие.
Ввиду высоких воспринимаемых усилий при небольшом ходе автосцепки, поглощающий аппарат должен иметь высокую поглощающую способность (от нескольких десятков кДж), но при этом быть относительно компактным. Различают поглощающие аппараты, как правило, по типу рабочего тела. Наибольшее распространение получили пружинно-фрикционные поглощающие аппараты, в которых энергия гасится за счёт сильных пружин и фрикционных клиньев. Такие аппараты по конструкции относительно просты, что позволяет их выпускать целому ряду заводов, и довольно дёшевы (например в России на начало 2009 года цена подобного аппарата составляла 9000—11000 руб). Однако при этом энергоёмкость таких аппаратов значительно ниже, чем у остальных, в связи с чем их применяют, как правило, на грузовых вагонах. На пассажирских вагонах получили применение резинометаллические поглощающие аппараты. В них рабочим телом является резиновые секции, между которыми помещены металлические пластины, которые служат для предотвращения смещения резиновых секций при сжатии. Такие аппараты при весьма небольшом ходе имеют весьма высокую энергоёмкость, что позволяет их применять на пассажирских вагонах и МВПС (на электро- и дизель-поездах).
Помимо указанных конструкций могут встречаться и другие. Так в 1960—1980 гг. в ряде стран (в том числе и СССР) активно проводились опыты с пневматическими, гидравлическими и пневмо-гидравлическими поглощающими аппаратами. Однако нет никаких данных об успешной эксплуатации аппаратов данных конструкций на железнодорожном транспорте.
Поглощающие аппараты
1. Назначение поглощающих аппаратов
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, с резинометаллическими элементами, гидравлические и др. 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.
2. Пружинно-фрикционные аппараты
Пружинно-фрикционные аппараты автосцепки получили наибольшее распространение в вагонах из-за простоты и возможности их проектирования с удовлетворительными параметрами. Основная часть подвижного состава российских железных дорог оснащена пружинно-фрикционными поглощающими аппаратами шестигранного типа — аппаратами Ш-1-ТМ, которыми оборудовались четырехосные грузовые вагоны постройки до 1979 г., а затем преимущественно аппаратами Ш-2-В. Восьмиосные вагоны оснащались аппаратами типа Ш-2-Т и Ш-4-Т, имеющими отличие в габаритных размерах (Ш — шестигранный, Т — термически обработанный, М — модернизированный, В — взаимозаменяемый). Эти аппараты сходны между собой по конструкции и различаются в основном параметрами: энергоемкостью, ходом, первоначальной и конечной силой сжатия.
Пружинно-фрикционные аппараты шестигранного типа (рис. 3.54, а) состоят из корпуса 1 с шестигранной горловиной, в которой размещены нажимной конус 7 и три клина 6. Внутри корпуса поставлена двухрядная пружина: наружная 4 и внутренняя 3, сверху которой уложена нажимная шайба 5. С целью увеличения высоты пружины у аппаратов Ш-2-В, Ш-2-Т и Ш-4-Т отсутствует нажимная шайба.
Из анализа силовой характеристики (диаграммы) (рис. 3.54, б), показывающей зависимость между силой нажатия T в МН и величиной сжатия аппарата в мм, действие пружинно-фрикционных аппаратов сводится к следующему. Точка А диаграммы соответствует силе, возникающей от предварительного сжатия стяжным болтом 2, а точка В — усилию конечного сжатия при полном ходе X аппарата, когда нажимной конус 7 (см. рис. 3.54, а) полностью входит в корпус 1.При превышении силы предварительного сжатия (Т. А ), действующей на нажимной конус 7, фрикционные клинья 6, прижимаясь к внутренней поверхности горловины, перемещаются внутрь корпуса 1, передавая усилия на пружины 3 и 4 через нажимную шайбу 5. Давление клиньев на горловину корпуса возрастает по мере сжатия пружин, а следовательно, увеличиваются силы трения между трущимися поверхностями и силы сопротивления аппарата до величины, соответствующей точке В на диаграмме (см. рис. 3.54, б).
После уменьшения сжимающей силы до величины, соответствующей точке С, клинья остаются неподвижными вследствие удержания их силами трения. Дальнейшее уменьшение силы приведет к восстановлению (отдаче) аппарата за счет упругих сил пружин, которые по величине превышают силы трения клиньев о корпус. В точке Е диаграммы аппарат полностью восстановится и будет готов к восприятию следующего удара. Для того чтобы клинья при перемещении не перекашивались и не смещались в сторону, они сделаны в форме угла, а горловина корпуса аппарата выполнена шестигранной формы, т.е. клинья перемещаются по направляющим. Для облегчения восстановления аппарата грани горловины корпуса выполнены с уклоном 2° в наружную сторону.
Основные параметры аппарата определяют по его диаграмме: площадь OABD — энергоемкость; АВСЕ — необратимо поглощаемая энергия; OECD — потенциальная энергия деформации пружин, преодолевающая работу сил трения и возвращающая детали в исходное положение. После сборки аппарата и сжатия его под прессом на стягивающий болт навинчивают гайку, под которую ставят временную подкладку толщиной 10 мм, что обеспечивает свободную постановку его на вагон, а после первого удара в автосцепку и выпадания подкладки аппарат занимает нормальное положение в распор между задними и передними упорами.
Пружинно-фрикционный аппарат типа Ш-6-ТО-4 разработан для грузового четырехосного подвижного состава. Он состоит из корпуса 4 (рис. 3.55), выполненного за одно целое с тяговым хомутом, отъемного днища 9, нажимного конуса 1, трех фрикционных клиньев 2, опорной шайбы 3, наружной пружины б, 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-1ТМ 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-4У (рис. 3.56) является вариантом предыдущего типа. Его особенностью является то, что в конструкции отсутствует стяжной болт с гайкой. Поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4У состоит из корпуса 1, изготовленного совместно с хомутовой частью, имеющей упоры 2, упорной плиты 3, конуса 4, фрикционных клиньев 5, размещенных в горловине б корпуса аппарата, и пружин 11 и 12, предварительно сжатых съемным днищем 10. В сжатом состоянии через вырез 7 закладываются сухари 9, которые после снятия монтажной нагрузки посредством заплечиков 8 и буртиков 13 (рис. 3.56, 6) корпуса фиксируют днище, удерживающее все детали в собранном состоянии аппарата.
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 уси¬лие 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 (рис. 3.59), 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 бла¬годаря рассеиванию работы сил фрикционного взаимодействия деталей фрикционного узла и сопротивления гидроусилителя.
3. Гидравлические поглощающие аппараты
Действие гидравлических поглощающих аппаратов основано на протекании жидкости через калиброванные (дроссельные) отверстия из одной полости в другую, что создает упругое сопротивление при ударах в автосцепку. Для обеспечения восстановления аппарата в исходное состояние и быстрой подготовки его к восприятию последующих ударных нагрузок в качестве упругого элемента применяют инертный газ. Гидрогазовые поглощающие аппараты разработаны в двух вариантах: ГА-ЮМ и ГА-500.
Гидравлический поглощающий аппарат ГА-100М (рис. 3.60, а) состоит из корпуса 7, имеющего цилиндрическую внутреннюю поверхность; нажимного поршня (стакана) 2, внутри которого размещен плавающий поршень 3; промежуточного дна 4, закрепленного в корпусе стопорными кольцами 7; второго плавающего поршня 5; штока б, который проходит через центральное отверстие промежуточного дна 4 и упирается одним концом в поршень 5. Другой конец штока меньшего диаметра свободно проходит в центральное отверстие днища поршня 2, в котором находятся дроссельные отверстия 8 и перепускные пазы 9.
В аппарате имеются три основные полости А, В и С. Полость А низкого давления заполняется нейтральным газом — азотом при начальном давлении 0,4 МПа. Полость В заливается рабочей жидкостью АМГ. Полость С высокого давления заполняется нейтральным газом при начальном давлении 9 МПа.
Под действием внешней нагрузки Т поршень 2 перемещается внутрь корпуса 7 вдоль неподвижного штока б. При этом рабочая жидкость через дроссельные отверстия 8 и пазы 9 перетекает из полости В в пространство B1, (рис. 3.60, б), воздействуя на плавающий поршень 3, перемещая его и сжимая газ в полости А. При дальнейшем движении днище поршня 2 упирается в выступ штока б, перекрывает пазы 9, увеличивая гидравлическое сопротивление аппарата. Затем под действием поршня 2 шток 6 начинает перемещаться, давит на плавающий поршень 5, преодолевая давление сжатого газа в полости С и сдвигая его вправо.
Таким образом, в полостях А и С повышается давление газа, что способствует сравнительно быстрому возвращению частей аппарата в исходное положение при снижении силы Т.
Положительным качеством гидравлических аппаратов является более выгодная форма силовой характеристики (рис. 3.60, в). Здесь сила удара в процессе сжатия не имеет скачков, что обеспечивает плавное движение вагонов в поезде, а также при маневровых соударениях. Кроме того, чем больше скорость соударения, тем выше энергоемкость аппарата, то есть обеспечивается саморегулирование характеристик. Это следует из диаграммы (рис. 3.60, в), где скорости соударения V1 Смотрите так же:
○ Ударно-тяговые устройства (автосцепка)
○ Альбом справочник грузовых вагонов
○ Общие сведения о вагонах
ПОГЛОЩАЮЩИЕ АППАРАТЫ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Обеспечение сохранности конструкций подвижного состава, его оборудования и перевозимых грузов от воздействия продольных сил, которые имеют место как при маневровых соударениях подвижного состава, так и при различных режимах его движения в составе поезда, является основной задачей различных средств продольной амортизации вагонов.
Одним из основных показателей работы амортизирующих устройств, применяемых в качестве средств продольной амортизации вагонов и грузов, характеризующих эффективность той или иной конструкции, является энергоемкость. Она определяется как доля кинетической энергии удара, воспринимаемая амортизирующим устройством при нормируемом значении силы и при ходе его сжатия, близком к максимальному.
Для отдельных конструкций вагонов, специализированных на перевозках грузов, чувствительных к ударным нагрузкам, нормируются также и максимально допустимые ускорения.
ПРУЖИННО-ФРИКЦИОННЫЕ ПОГЛОЩАЮЩИЕ АППАРАТЫ ШЕСТИГРАННОГО ТИПА
Большая часть подвижного состава оборудована пружинно-фрикционными поглощающими аппаратами шестигранного типа. К их числу относятся аппараты Ш-1-ТМ, которыми оснащались четырехосные грузовые вагоны постройки до 1979 г. Начиная с 1979 г. указанные вагоны оборудовались аппаратами Ш-2-В. Для восьмиосных вагонов применяются аналогичной конструкции аппараты типа Ш-2-Т, которые имеют отличные от аппаратов Ш-1-ТМ и Ш-2-В габаритные размеры. Следует отметить, что детали рассмотренных выше аппаратов невзаимозаменяемы.
Пружинно-фрикционные поглощающие аппараты шестигранного типа имеют корпус 3 с шестигранной горловиной, в которой размещены нажимной конус 1 и три клина 2. Между клиньями и днищем корпуса размещены пружины 5 и 6 подпорного комплекта. В аппарате Ш-1-ТМ имеется шайба 8, которая у аппаратов Ш-2-В и Ш-2-Т отсутствует с целью увеличения высоты пружины.
Большая часть (75—90 %) воспринимаемой аппаратами данного типа кинетической энергии соударяющих масс вагонов преобразуется в основном в тепловую энергию фрикционного взаимодействия деталей фрикционного узла и частично в потенциальную энергию сжатия пружин 5 и 6.
Поглощающий аппарат Ш-1-ТМ имеет максимальный рабочий ход 70 мм и установочные размеры 230 x 318 x 568 мм. Энергоемкость аппарата в состоянии поставки (неприработанного) составляет около 25 кДж. Энергоемкость приработанного аппарата, которую он приобретает после 1—2 лет эксплуатации, составляет 50 кДж при продольной силе 2,5—3 МН, что позволяет производить соударения грузовых вагонов с массой брутто 84 т со скоростями до 2,22 м/с.
Из зависимости усилия сжатия аппарата от скорости соударения видно, что соударение вагонов со скоростями свыше 2,5 м/с сопровождается закрытием приработанных поглощающих аппаратов. Закрытие аппаратов после выбора его рабочего хода приводит к передаче значительных продольных динамических воздействий на конструкцию вагона и груз, что может привести к их повреждению.
Зависимость усилия сжатия аппаратов от скорости соударения вагонов
Поглощающий аппарат Ш-2-В имеет установочные размеры 230 x 318 x 568 мм и максимальный рабочий ход 90 мм. Энергоемкость аппарата в состоянии поставки составляет около 25 кДж, а в приработанном состоянии — 60 кДж при продольной силе 2 МН. Соударения грузовых вагонов с массой брутто 85 т, оборудованных данными аппаратами, показали, что продольной силе 2 МН соответствует скорость соударения 2,78 м/с. Закрытие аппаратов Ш-2-В происходит при скоростях соударения вагонов свыше 3,06 м/с.
Аппаратами Ш-2-Т оборудованы восьмиосные вагоны, а также восьмиосные тепловозы. Неприработанные аппараты данного типа имеют энергоемкость около 30 кДж. После приработки аппараты Ш-2-Т имеют энергоемкость 65 кДж, что позволяет производить соударения восьмиосных вагонов с массой брутто 172 т со скоростями до 1,83 м/с при продольной силе Р = = 2,5 МН
.