3.8.5 Поглощающие аппараты нового поколения

На основе анализа условий эксплуатации, показавшего значительные различия требований в зависимости от рода перевозимых грузов, был разработан типоразмерный ряд поглощающих аппаратов автосцепного устройства грузовых вагонов (табл. 3.13).

К классам Т1 и Т2 относятся пружинно-фрикционные аппараты, в которых поглощение энергии удара происходит преимущественно за счет трения на рабочих поверхностях. Характеристики, отвечающие требованиям классов ТЗ и Т4, могут быть реализованы только в конструкции гидравлических или эластомерных поглощающих аппаратов.

В конце 90-х годов отечественными заводами были разработаны эластомерные поглощающие аппараты, удовлетворяющие техническим требованиям МПС России и превосходящие по своим показателям зарубежные аналоги. ВНИИЖТом совместно со специалистами авиационной промышленности и заводом «Авиаагрегат» (г. Самара) создан аппарат АПЭ-120-И, ГУП «Уралвагонзавод» — аппарат АПЭ-95-УВЗ ОАО «БМЗ-Вагон» — аппарат ЭПА-120. Одновременно испытывается и аппарат 73ZW21M, разработанный фирмой «КАМАКС» (Польша), серийное производство которого предусматривается на совместном российско-польском предприятии «ЛЛМЗ-КАМАКС».

В 1997 г. ГУП «ПО «Уралвагонзавод» совместно с ВНИИЖТом начал работы по созданию собственной конструкции эластомерного поглощающего аппарата автосцепного устройства грузовых вагонов.
В качестве рабочего тела был выбран материал на основе высокомолекулярного и кремнийорганического каучука — эластомер. Этот материал обладает рядом уникальных свойств: низкой зависимостью механических свойств от температуры, долговечностью при воздействии циклических механических нагрузок, экологической безопасностью и др.

Итогом выполненных работ стала конструкция аппарата АПЭ-95-УВЗ, успешно выдержавшая предварительные (включающие климатические и ресурсные испытания) и приемочные испытания.
Поглощающий аппарат АПЭ-95-УВЗ состоит из эластомерного амортизатора (рис. 3.66) и литого корпуса, внутренняя поверхность которого служит опорой скольжения для амортизатора при его сжатии.
При воздействии на аппарат внешней сжимающей силы полый шток 6 амортизатора, скользя по направляющему стержню 4, утапливается внутрь рабочей камеры А, уменьшая объем рабочего тела — композиции АДК. Одновременно под воздействием перепада давления происходит перетекание эластомера из предпоршневой А в запоршневую Б полости через калиброванный кольцевой зазор между поршнем 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 амортизатора. Таким образом, при ударном сжатии аппарата сила гидросопротивления налагается на силу сопротивления эластомера объемному сжатию, что обеспечивает высокий коэффициент полноты силовой характеристики и значительную энергоемкость. После прекращения действия внешней силы потенциальная энергия, накопленная в объемно-деформированном эластомере, возвращает аппарат в исходное состояние. Согласно указанию МПС России опытная партия из 20 аппаратов АПЭ-95-УВЗ прошла эксплуатационную проверку на полувагонах в замкнутом маршруте.

Одновременно с испытаниями АПЭ-95-УВЗ на ГУП «ПО Уралвагонзавод» были начаты работы по созданию конструкции эластомерного поглощающего аппарата АПЭ-120-УВЗ, имеющего рабочий ход 120 мм и повышенную энергоемкость.

Применение литого основания в конструкции аппарата АПЭ-120-УВЗ вместо литого корпуса у АПЭ-95-УВЗ позволило более эффективно использовать стандартный проем хребтовой балки, увеличить объем рабочей камеры амортизатора и реализовать рабочий ход 120 мм, повысить энергоемкость.

Помимо высокой энергоемкости эластомерные поглощающие аппараты, по сравнению с пружинно-фрикционными, обладают существенными преимуществами:

  • отсутствие периода приработки у эластомерных поглощающих аппаратов позволяет обеспечить надежную защиту конструкции вагона непосредственно с момента их установки, в то время как фрикционному аппарату требуется не менее года работы для достижения проектной энергоемкости;
  • отсутствие явлений заклинивания у эластомерных аппаратов существенно снижает вероятность возникновения аварийной ситуации как в поезде, так и при выполнении маневровых работ;
  • гладкая силовая характеристика эластомерного аппарата снижает воздействие на конструкцию вагона высокочастотных нагрузок, характерных для работы фрикционного аппарата вследствие схватывания и срыва поверхностей трения;
  • безремонтный срок службы эластомерного аппарата достигает более 16 лет.

Характеристики эксплуатируемых и намечаемых к серийному производству аппаратов приведены в табл. 3.14. Для фрикционных аппаратов значения энергоемкости и безопасной скорости соударения вагонов определены при среднем значении максимальной силы 2 МН.

Возможность широкого применения недорогих аппаратов для поездных условий эксплуатации обусловлена маршрутизацией перевозок с применением поездов постоянного формирования.

Для грузов высокой стоимости и чувствительных к динамическим нагрузкам целесообразно обеспечить белее надежную защиту вагона от действия продольных сил и ускорений. Однако это возможно только при условии узкой специализации такого подвижного состава, введения специального тарифа и организации транспортных структур, которые будут арендаторами или собственниками вагонов. Выбор поглощающего аппарата для вагонов, предназначенных для перевозки опасных грузов, осуществляется с учетом их воздействия на окружающую среду.

Показатели наиболее перспективных на сегодняшний день аппаратов приведены в табл. 3.15.

По техническим требованиям российских железных дорог компания «Майнер» (США) разрабатывает фрикционный поглощающий аппарат класса Т1 с упругими элементами ТексПак взамен стальных пружин. Аналогичные разработки по замене стальных пружин полимерными упругими элементами ведут ВНИИЖТ, ГУП «ПО Уралвагонзавод» и др.