Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО
СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО

СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к сцепным устройствам. Технический результат - повышение усталостной прочности конструкции за счет снижения концентрации напряжений в зоне крепления и исключения трещинообразования. Устройство содержит головную и хвостовую части, а также элементы крепления. На наружной поверхности хвостовой части выполнены пазы под элементы крепления к транспортному средству. Поверхности пазов и размещенных в них элементов для крепления имеют несколько радиусов перехода. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2193988
Класс(ы) патента: B61G1/28, F16B21/16
Номер заявки: 2001104082/28
Дата подачи заявки: 14.02.2001
Дата публикации: 10.12.2002
Заявитель(и): Петров Сергей Юрьевич; Аксенов Юрий Николаевич; Богачев Андрей Юрьевич; Назаров Александр Станиславович
Автор(ы): Петров С.Ю.; Аксенов Ю.Н.; Богачев А.Ю.; Назаров А.С.
Патентообладатель(и): Петров Сергей Юрьевич; Аксенов Юрий Николаевич; Богачев Андрей Юрьевич; Назаров Александр Станиславович
Описание изобретения: Изобретение относится к транспорту, в частности к сцепным устройствам транспортных средств, и может найти применение в железнодорожном и автомобильном машиностроении.
Известны различные сцепные устройства для крепления различных частей железнодорожного транспорта, в которых в хвостовой части сцепки выполнено сквозное отверстие для размещения в нем скрепляющего стержня (например, GB 1214752, B 61 G 1/28 или US 4081082, B 61 G 1/38).
Наиболее близким к данному изобретению является известное сцепное устройство, содержащее головную часть, хвостовую часть для крепления к деталям транспортного средства и элементы для крепления (RU 2028958 С1, B 61 G 1/28, 20.02.1995). Головная часть служит для зацепления с аналогичной головной частью смежного сцепного устройства, а хвостовая - для крепления к деталям (в зависимости от исполнения - хомуту или поглощающему аппарату), передающим тяговое или ударное усилие на раму (кузов) транспортного средства. В хвостовой части имеется отверстие, в которое вставляется стержень, посредством которого осуществляется крепление к деталям.
Недостатком известных конструкций является образование трещин А и Б (см. фиг. 1), развивающихся от отверстия, являющегося геометрическим концентратором.
Задачей данного изобретения является повышение усталостной прочности конструкции за счет снижения концентрации напряжений в зоне крепления и исключения трещинообразования.
Для решения данной задачи предлагается изменить конструкцию хвостовой части, заменив отверстие вытянутой формы на соответствующие пазы. Т.е. в сцепном устройстве, содержащем головную часть, хвостовую часть для крепления к деталям транспортного средства и элементы для крепления, на наружной поверхности хвостовой части выполнены вытянутые пазы, противоположные друг другу, и в них размещены элементы для крепления к деталям транспортного средства.
Кроме того, поверхности пазов и размещенных в них элементов для крепления выполнены с возможностью обеспечения минимальной концентрации напряжений.
На фиг.1 представлено известное устройство; на фиг.2 - сцепное устройство согласно изобретению; на фиг.3 - один из вариантов выполнения сцепного устройства.
Сцепное устройство содержит головную часть (не показана) и хвостовую часть 1. На наружной поверхности хвостовой части 1 противоположно друг другу выполнены пазы 2, в которые вставлены стержни 3 для крепления с деталью 4 транспортного средства. В детали 4 могут быть выполнены ответные пазы под стержень (фиг. 2). В другом варианте исполнения деталь 4 транспортного средства может быть выполнена за одно целое с элементами крепления (фиг.3).
Поверхность пазов хвостовой части и поверхность элементов крепления выполнена так, чтобы снизить концентрацию напряжений в зонах образования трещин, например, имеет несколько радиусов перехода или набор и сочетание других кривых и прямых.
В известном сцепном устройстве (см. фиг.1) нагрузки передаются следующим образом. Растягивающее усилие передается через стержень на перемычку отверстия хвостовой части, а сжимающее усилие воспринимается торцом хвостовика, взаимодействующим с упорной плитой. Как показывают расчеты напряженного состояния, при действии растягивающего усилия в зоне образования трещины А возникают высокие сжимающие напряжения, причем величина компоненты напряжений в направлении нагружения (развития трещины) примерно в 1,5÷2 раза больше по абсолютной величине, чем в перпендикулярном направлении. В зоне трещины Б возникают растягивающие напряжения, примерно в 2÷2,5 раза меньшие по абсолютной величине, чем сжимающие в направлении нагрузки.
На фиг.4 представлены изополя главных напряжений σ1 и σ3, действующие в хвостовой части базовой конструкции автосцепки подвижного состава СА-3, при растяжении (фиг.4,а,б) и сжатии (фиг.4,в,г) нагрузкой 100 тс.
От сжимающего усилия в зоне трещины А возникают высокие растягивающие напряжения, ориентированные на раскрытие трещины, а в зоне трещины Б - сопоставимые по абсолютной величине высокие сжимающие напряжения.
Т. е. за один цикл растяжения-сжатия, при равенстве растягивающей и сжимающей нагрузки, в зоне трещины Б формируется примерно симметричный цикл нагружения, а в зоне трещины А - более сложное нагружение: в направлении развития трещины - почти пульсирующее сжатие, а в перпендикулярном направлении (направлении раскрытия трещины А) - цикл нагружения с максимальной абсолютной величиной сжимающего напряжения, примерно в 1,5 раза большей растягивающего.
Такое напряженное состояние в процессе эксплуатации приводит к образованию соответствующих трещин А и Б и дальнейшему излому конструкции сцепного устройства. Причем, как показывает статистика, наиболее распространенным изломом является излом по трещине А, что и подтверждают большие значения амплитуд напряжений, действующих в этой зоне.
В предлагаемом сцепном устройстве согласно изобретению (см.фиг.2) растягивающее усилие передается через стержень на скругленную часть паза, а сжимающее усилие, как и в известном устройстве, воспринимается торцом хвостовика, взаимодействующим с упорной плитой.
На фиг.5 и 6 представлены изополя главных напряжений σ1 и σ3, действующие в хвостовой части вариантов предлагаемой конструкции хвостовой части согласно изобретению, при растяжении (фиг.5,а,б и фиг.6,а,б) и сжатии (фиг. 5,в,г и фиг.6,в,г) нагрузкой 100 тс.
Для разных вариантов исполнения пазов от растягивающего усилия в зоне Б, благодаря сочетанию нескольких радиусов округления и др., происходит снижение главных растягивающих напряжений на 10-12% по сравнению с той же зоной известного устройства с вытянутым отверстием. Зона же А в предлагаемом устройстве фактически отсутствует, хотя в зоне контакта у наружной части паза возникают сжимающие напряжения σ3, в 1,4÷2 раза меньшие по абсолютной величине, чем в зоне контакта известного устройства.
От сжимающего усилия в зоне Б предлагаемого сцепного устройства возникают невысокие сжимающие напряжения. Т.е. за цикл растяжения-сжатия в этой зоне будет формироваться цикл с амплитудой напряжений, значительно меньшей (примерно в 1,7 раза), чем для сцепного устройства с вытянутым отверстием. Зона же А при сжимающем нагружении также фактически отсутствует.
Поэтому выполнение хвостовой части согласно изобретению исключает основное повреждение хвостовика (зона А фиг.1) и обеспечивает снижение концентрации напряжений в опасных сечениях (зона трещины Б фиг.2), что приводит к увеличению срока службы сцепного устройства и сопряженных элементов.
Формула изобретения: 1. Сцепное устройство, содержащее головную часть, хвостовую часть для крепления к деталям транспортного средства и элементы для крепления, отличающееся тем, что на наружной поверхности хвостовой части выполнены пазы, противоположные друг другу, и в них размещены элементы для крепления к деталям транспортного средства, при этом поверхности пазов и размещенных в них элементов для крепления имеют несколько радиусов перехода.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиусы перехода сочетаются с прямыми.