Поглощающий аппарат: назначение и типы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поглощающий аппарат: назначение и типы

Каждый человек знаком с понятием амортизации - ее можно встретить абсолютно во всех сферах жизни, в частности в машиностроении. Амортизация - это процесс, который позволяет поглотить, погасить часть воздействия, оказываемого одним телом или силой на другое тело. Этот принцип используется повсеместно: от смягчения воздействия движения на автомобиль до учета износа оборудования на предприятии. Однако в данной статье речь пойдет не конкретно об амортизации, а о такой вещи, как поглощающий аппарат. Если большинство людей слышали об амортизаторах, то вот подобные аппараты для многих могут оказаться в новинку. Дело в том, что поглощающий аппарат - это узкоспециализированное устройство, которое чаще всего используется в поездах. В этой сфере данный механизм является очень важным, устанавливается во всех вагонах, но может различаться типами поглощения.

Что это такое поглощающий аппарат?

В первую очередь следует разобраться с тем, что такое поглощающий аппарат и для чего он служит. Итак, данное устройство предназначено для того, чтобы погашать или поглощать (поэтому оно так и называется) часть кинетической энергии удара, тем самым уменьшая воздействие различных сил, в том числе растягивающих и сжимающих, на раму вагона, где оно установлено. Как работает поглощающий аппарат? Внутри устройства возникает сопротивление, которое обеспечивает преобразование кинетической силы в другие виды сил, не наносящих вреда вагону. Поэтому наличие подобного аппарата в вагоне - не вопрос выбора, а обязательное условие, иначе воздействующие силы могут привести к серьезным повреждениям состава, которые повлекут за собой печальные последствия. Что касается видов поглощающего аппарата, то их существует довольно большое количество, но далеко не все они широко распространены.

По способу поглощения энергии поглощающие аппараты делят на следующие группы:

· фрикционные (поглощение механической энергии происходит за счет работы сил трения на рабочих поверхностях деталей фрикционного узла);

· пружинно-фрикционные

· гидравлические (за счет дросселирования жидкости);

· эластомерные (за счет продавливания высоковязкого эластомерного материала через калиброванный щелевой зазор или отверстие);

· аппараты из упругих элементов (за счет внутреннего трения в упругих элементах при их деформации);

· комбинированные (поглощение энергии происходит двумя или более из указанных выше способов).

В табл. 2 представлены существующие в эксплуатации и серийно производимые поглощающие аппараты с отнесением их к конкретным классам, типам энергии), Также даны сведения об их производителях и технических условиях изготовления.

· к классу ТО относятся пружинно-фрикционные аппараты,

· к классу Т1 -- преимущественно, фрикционные поглощающие аппараты с полимерными упругими элементами (комбинированные), в которых поглощение энергии осуществляется как за счет трения во фрикционном узле, так и за счет внутреннего трения в упругих элементах,

· к классу Т2 -- эластомерные аппараты, но могут встречаться и комбинированные,

· к классу ТЗ -- исключительно эластомерные поглощающие аппараты.

Область применения аппаратов класса ТО должна ограничиваться лишь исключительными случаями (например, на вагонах следующих в ремонт). Аппараты класса Т1 должны устанавливаться на все виды неспециализированного подвижного состава, а также на вагоны, предназначенные для эксплуатации в маршрутных поездах постоянного формирования. поглощающий аппарат автосцепной фрикционный

Специализированные вагоны, перевозящие опасные и дорогостоящие грузы, которые могут быть повреждены при воздействии на вагон больших продольных сил, должны быть оборудованы аппаратами классов Т2 и ТЗ.

Технические требования на перспективное автосцепное устройство предписывают устанавливать поглощающие аппараты класса Т2 на цистерны, специализированные платформы, некоторые типы крытых вагонов, перевозящие ценные и опасные грузы классов 3,4,5,8,9 по ГОСТ 19433. Аппараты класса ТЗ рекомендуется устанавливать на газовые и химические цистерны, а также на вагоны, перевозящие особо опасные грузы классов 1,2,6,7 по ГОСТ 19433-88.

В настоящее время вновь строящиеся вагоны оборудуют поглощающими аппаратами в соответствии с приведенной выше классификацией. С 2002 г. поглощающими аппратами классов Т2 и ТЗ оборудуют все вновь изготавливаемые цистерны, а с 2005 г. все соответствующие вагоны новой постройки стали оборудовать аппаратами класса Т1.

Фрикционный поглощающий аппарат

Сейчас распространены такие устройства, как, например, поглощающий аппарат РТ-120, однако он не использует пружины, как это было в самом начале. Устройство имеет следующие технические характеристики:

· Тип аппарата: фрикционный.

· Максимальный ход: 120 мм.

· Максимальная энергоемкость: 90 кДж.

· Срок эксплуатации (до ремонта): 16 лет.

· Общий срок службы: 32 года.

1 - нажимной конус

2 - фрикционные клинья

3 - вкладыши (бронзовые)

4 - шайба

5 - корпус

6 - комплект упругих элементов

7- направляющий стержень

8 - вкладыши металлические

Изначально такие аппараты были исключительно пружинными, но со временем им на смену пришли полезные и удобные, а также намного более функциональные и эффективные устройства.

Проблем насчитывалось несколько, и первой из них стала слишком большая отдача пружин. То есть они хорошо поглощали кинетическую энергию, но при этом отдавали ее практически столько же, что нивелировало их полезность. Во-вторых, для того чтобы они грамотно функционировали в вагонах, необходимо было формировать изделия довольно большими, можно сказать громоздкими, поэтому от них отказались. Низкая энергоемкость оказалась решающим фактором, потому что другие аппараты можно было сделать не менее эффективными, чем пружинные, но при этом гораздо более компактными. Именно по этой причине на данный момент в вагонах используются такие устройства, как поглощающий аппарат РТ-120, а пружинные модели применяются исключительно в буферных приборах.

Несомненное достоинство данной модели -- длительный ресурс. Однако процесс приработки данного аппарата занимает достаточно большой промежуток времени. К недостаткам можно отнести общую проблему фрикционных поглощающих аппаратов -- нестабильность силовой характеристики.

К недостаткам данной конструкции можно отнести наличие стяжного болта. В эксплуатации отмечены случаи самораскручивания (самозакручивания) гайки. При этом повреждается резьба стяжного болта, аппарат при снятии с вагона разваливается и требует сборки.

Пружинно-фрикционный аппарат

Однако тот факт, что пружинные аппараты не прижились практически ни в одной области, не означает, что подобные механизмы перестали использоваться в данной сфере. Просто они оказались не слишком эффективны, поэтому были созданы пружинно-фрикционные аппараты, которые переносят основное действие на фрикционные движения, в то время как пружинам остается лишь дополнительная функция, то есть они отвечают исключительно за потенциальную, а не кинетическую энергию.

После совершения удара на выходе имеется не энергия отдачи пружин, а кинетическая сила трения (то есть фрикции) и потенциальная энергия деформации пружин. Этот результат оказался более чем удовлетворительным для амортизации вагонов, поэтому подобные аппараты получили широкое распространение.

Пружинно-фрикционные аппараты начали устанавливать на вагоны еще в СССР и используют их по сей день. Другие типы аппаратов существуют, однако именно этот вид является одним из самых распространенных. Это происходит по ряду причин. Во-первых, это простота. Во-вторых, установка поглощающих аппаратов подобного типа является довольно простым и удобным процессом. Размеры их гораздо меньше, чем у пружинных устройств, поэтому поглощающие аппараты грузовых вагонов легко устанавливаются и не вызывают затруднений в дальнейшем обслуживании. Кроме того, конечно же, необходимо отметить вариативность и элементарное проектирование этих устройств.

· Тип аппарата: Пружинно-фрикционный.

· Максимальный ход: 90 мм.

· Максимальная энергоемкость: 65 кДж.

Пружинно-фрикционный поглощающий аппарат Ш-2-В шестигранного типа состоит:

1 - нажимного конус

2 - клин

3 - корпус с шестигранной горловиной

4 - гайка

5 и 6 - пружины

7- направляющий стержень

Гидравлический поглощающий аппарат

Классы поглощающих аппаратов бывают самыми разнообразными, и среди них можно выделить еще один очень популярный вид. Гидравлические аппараты по образу действия значительно отличаются от пружинно-фрикционных, поскольку они берут за основу жидкость, которая и обеспечивает максимальную амортизацию. В аппарате имеются дроссельные отверстия, откалиброванные соответствующим образом. Ходы служат для того, чтобы через них протекала амортизирующая жидкость. Эти отверстия связывают между собой две полости, которые в зависимости от нагрузки наполняются через данные сквозные ходы. В итоге создается равномерное упругое сопротивление, которое эффективно работает даже при довольно мощных ударах. Изначально была одна небольшая проблема, которая заключалась в том, что жидкость не могла быстро возвращаться в исходное положение, поэтому подобный аппарат приводил к пропущенным ударам, то есть к тем моментам, когда жидкость из одной полости не успевала перетечь в другую, чтобы смягчить сотрясение вагона. Именно поэтому со временем для обеспечения максимально упругого сопротивления в гидравлических аппаратах стали использовать инертный газ. Ремонт поглощающих аппаратов такого типа является немного более сложным и дорогостоящим, однако их использование представляет собой эффективный и удобный процесс. Гидравлические поглощающие аппараты имеют самые высокие показатели энергоемкости в сравнении с остальными типами ПА. Устройство считается неисправным, если обнаружена утечка жидкости, изменение хода или значительный износ.

В состав гидравлического поглощающего аппарата ГА -500 входит:

1 -- заглушки заправочных отверстий

2 - корпус

3 и 7 - плавающие поршни

4 - промежуточное дно ( разделяет камеры В и Д )

5 - регулирующий стержень

6 - диафрагма

8 - плунжера

А и Б - камеры газовые

В, Г и Д - камеры гидравлические.

*Тип аппарата: Гидравлический

*Максимальный ход: 120 мм.

*Максимальная энергоемкость: 170 кДж

Эластомерный поглощающий аппарат

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

Эластомер обладает такими качествами, как упругость, т. е. выполняет роль пружины, и демпфирование, т. е. гасит энергию удара, превращая ее в тепловую и рассеивая в окружающую среду. Особенностью эластомерных поглощающих аппаратов является их автоматически регулируемая характеристика, т. е. при увеличении силы удара в аппарат, его силы упругости и гашения также возрастают.

В состав поглощающего аппарата ЭПА-120 входит:

1 -- корпус;

2 -- тяговый хомут;

3 -- плунжер;

4 -- шток;

5 -- днище;

6 -- полости;

7 -- концевой зазор

· Тип аппарата: эластомерный

· Максимальный ход: 120 мм.

· Максимальная энергоемкость: 110 кДж

Резинометаллический поглощающий аппарат

На пассажирские вагоны до начала 1970-х гг. ставили пружинно-фрикционные аппараты, в настоящее время - резинометаллические. Поглощающие аппараты с резинометаллическими элементами Р-2П применяются в пассажирских вагонах с 1972 г. Данный тип поглощающего аппарата по сравнению с пружинно-фрикционным ЦНИИ-Н6 отличается простотой и надежностью конструкции, хорошей стабильностью работы, значительной энергоемкостью при меньших массе (116 кг) и габаритах, обеспечивает лучшую плавность движения вагонов в поездах и существенное уменьшение шума.

Состав Р-2П:

1- корпус

2 - нажимную плиту

4 - промежуточная плита

3 - четыре резинометаллических элемента

· Тип аппарата: эластомерный

· Ход аппарата равен 70 мм.

· Максимальная энергоемкость: 29 кДж

Энергоёмкость аппарата

Если рассматривается поглощающий аппарат, то одним из важнейших его параметров является энергоемкость, и именно на нее вам стоит обращать внимание в первую очередь. Данный параметр представляет собой количество кинетической энергии, которую способен поглотить аппарат до полного сжатия его амортизирующих элементов, то есть до того момента, когда устройство больше не сможет поглощать удар. Соответственно, чем больше этот показатель, тем лучше. Пружины имеют крайне низкую энергоемкость, и именно поэтому они и не используются на крупных вагонах, где сила удара очень быстро сжимает пружину, которая поглощает слишком мало энергии. Также стоит обратить внимание на то, что аппараты создаются таким образом, чтобы кинетическая энергия не поглощалась полностью - должно оставаться нужное количество энергии, способное вернуть устройство в начальное положение. Именно поэтому в гидравлических аппаратах используется инертный газ, поскольку благодаря ему требуется не так много кинетической энергии, чтобы вернуть жидкость в исходное положение.

Размещено на Allbest.ru