Типоразмерный ряд поглощающих аппаратов

Аппараты, относящиеся к классу Т0, имеют конструктивный ход 70–120 мм, номинальная энергоемкость – не менее 60 кДж, максимальная – не менее 80 кДж. Они могут использоваться только на запчасти и на вагонах ограниченного применения. На вновь строящиеся вагоны они не устанавливаются.

Аппараты класса Т1 устанавливаются на все виды неспециализированного подвижного состава, а также на вагоны, предназначенные для эксплуатации в маршрутных поездах. Ход таких аппаратов – 90–120 мм, номинальная энергоемкость – не менее 100 кДж, а максимальная – не менее 120 кДж.

Аппаратами классов Т2 и Т3 оборудуются специализированные вагоны для перевозки опасных и дорогостоящих грузов. Аппараты класса Т2 имеют при ходе 100–130 мм энергоемкость 140–160 кДж, а класса Т3 при ходе 250 мм – энергоемкость 200–400 кДж.

Поглощающие аппараты пассажирских вагонов, выпускаемые в настоящее время, имеют энергоемкость не менее 45 кДж при усилии 1,5 МН. Их начальное сопротивление находится в переделах 50-110 кН. В настоящее время эксплуатируются пружинно-фрикционные аппараты Ш-2-Т-110, Ш-6-ТО-4, ПФ-4, ПМК-110А, ПМК-110К-23, ЦНИИ-Н6, газогидравлические ГА-500, резинометаллические Р-2П, Р-4П, Р-5П, эластомерные АПЭ-95-УВЗ, АПЭ-120-УВЗ, 73ZW и др.

1.8.2. Диагностирование поглощающих аппаратов

На разных стадиях жизненного цикла для оценки технического состояния поглощающих аппаратов и их деталей применяются различные методы контроля качества (система методов):

­ визуальный осмотр для выявления видимых дефектов;

­ измерительный контроль с использованием шаблонов, измерительных средств с целью определения износов деталей и объема ремонтных работ;

­ разрушающий контроль, включающий:

· статические испытания при низких температурах (до минус 60 ºС) с целью проверки работоспособности аппаратов в эксплуатационных условиях;

· ударные испытания с использованием ударных копров или стендов с записью диаграммы «сила – деформация», стендов-горок, соударяемых груженых вагонов;

· динамические испытания с циклическим нагружением частотой 1…3 Гц;

­ ресурсные стендовые испытания;

­ огневые испытания, определяющие степень безопасности поглощающих аппаратов при попадании в очаг пожаров (например, поглощающий эластомерный аппарат 73ZW);

­ неразрушающий контроль деталей автосцепного устройства и поглощающих аппаратов.

Технико-экономические показатели фрикционных и эластомерных аппаратов грузовых вагонов приведены в табл. 1.10, а силовые характеристики поглощающих аппаратов ПМК-110 и ГП-120А – на рис. 1.38 и 1.39 соответственно.

На рис. 1.38, а представлена силовая характеристика поглощающего аппарата ПМК-110 при температуре +25 °С, а рис. 1.38, б – статические силовые характеристики элемента из материала Durel для температур +50 °С, +15 °С, –5 °С, –32 °С, –61 °С на испытательном стенде. На рис. 1.38, в приведена силовая характеристика аппарата при динамических испытаниях и начальных скоростях V₀ = 9 км/ч и V₀ = 10 км/ч.

При разработке конструкций аппарата ПМКП-110 использованы износоустойчивые металлические пластины, а в качестве упругого элемента – полимер.

Требования к полимерному материалу:

­ обеспечение возможно большей энергоемкости полимерного комплекта в широком диапазоне температур от минус 60 до плюс 50 ºС;

­ обеспечение достаточной жесткости полимерного упругого элемента при отсутствии жесткой связи с металлической арматурой;

­ обеспечение вторичной переработки изношенных упругих элементов;

­ твердость и модуль упругости должны быть возможно большими;

­ упругие свойства материала должны допускать возможно большую максимальную относительную деформацию (до 50 %);

­ коэффициент необратимого поглощения энергии должен быть не менее 60 %;

­ критерий нелинейности статической характеристики должен быть возможно меньшим, а коэффициент вязкости возможно большим (это позволит обеспечить высокий коэффициент полноты силовой характеристики и, соответственно, необходимую энергоемкость аппарата);

­ материал должен обеспечивать высокую стабильность силовой характеристики: внутрипартионная и межпартионная дисперсия твердости и, соответственно, модуля упругости материала должны быть возможно меньшими;

­ вариативность механических свойств материала под влиянием старения, солнечной радиации или температуры внешней среды должна быть возможно меньшей.

На рис. 1.39 приведены силовые характеристики ГП-120А при начальных скоростях соударения: 1 – V₀ = 1,3 м/с, 2 – V₀ = 1,75 м/с, 3 – V₀ = 2,24 м/с, 4 – V₀ = 2,75 м/с.

Исследования динамической прочности отдельных узлов, в том числе поглощающих аппаратов, проводятся на маятниковых копровых установках [3].

При этом производится оценка выносливости конструкций от воздействия полного комплекса ударных нагрузок, действующих в течение установленного полного срока службы вагонов и их узлов. Копровые ударные установки могут быть одно- и двухмаятниковые.

Для испытания, приработки и записи диаграммы «сила-деформация» поглощающих аппаратов автосцепки применяются вертикальный ударный копер и специальный стенд. Копер имеет электромеханический привод и падающий груз массой 13 т. Максимальная энергия удара составляет 30000 кгс (30 кДж).

В процессе испытаний поглощающих аппаратов на стендах и копрах производится сопоставление фактических параметров с расчетными (максимальной силе, поглощаемой энергии, форме диаграмм, энергоемкости и др.).

Проверка напряженного состояния, прочности узлов вагона и аппаратов производиться на стенде-горке (рис. 1.40) с заданной величиной продольной силы или скоростью соударения.

Стенд-горка представляет собой рельсовый путь 2 с уклоном 50 ‰, в конце которого размещен мощный П-образный упор 1 общей массой более 5000 т.

Таблица 1.10

Технические показатели поглощающих аппаратов грузовых вагонов ОАО «РЖД»

Тип аппарата (показатели)	Фрикционные	Эластомерные
Т1	Т2	Т3
ПМК-100, Л-23, БМЗ, 0СЗ   Россия	Ш-6-ТО4-УВЗ     Россия	Ш2-В   Россия	73ZW KAMAX     Польша	АПЭ-95-УВЗ ОАО «НПК Уралвагон-завод» Россия	АПЭ-120-И     Авиаагрегат Россия	ЭПА-120, БМЗ     Россия
1. Ход, мм
2. Энергоемкость номинальная, кДж							140
3. Энергоемкость максимальная, кДж
4. Сила начальной затяжки, МН	< 0,1	> 0,2	< 0,1	0,2	0,2	0,2	0,28
5. Сила закрытия статическая, МН	< 0,2	> 1,8	< 1,8	0,9	1,1	1,7	1,7

Продолжение табл. 1.10

Тип аппарата (показатели)	Фрикционные	Эластомерные
Т1	Т2	Т3
ПМК-100, Л-23, БМЗ, 0СЗ   Россия	Ш-6-ТО4-УВЗ     Россия	Ш2-В   Россия	73ZW KAMAX     Польша	АПЭ-95-УВЗ ОАО «НПК Уралвагон-завод Россия	АПЭ-120-И     Авиаагрегат Россия	ЭПА-120, БМЗ     Россия
6. Сила закрытия динамическая, МН	–	3,0	2,0	1,3	1,7	2,4	–
7. Срок службы аппарата, лет			–		–		–
8. Срок службы аппарата до капитального ремонта, лет	Замена на новый	Замена на новый	–		–		–

Сверху упора размещено машинное отделение 3. Упор снабжен центральными двумя боковыми стальными вкладышами общей массой более 300 т. Для испытания на растягивающие усилия имеется траверса 5, прикрепляемая жестко к испытываемому вагону 4 перед началом испытаний и ударяющая в боковые вкладыши П-образного упора.

Стенд-горка позволяет проводить как одиночные удары, так и серию ударов, выполняемых в автоматическом режиме в соответствии с заданной программой. Максимальная расчетная скорость соударения вагона с упором 1 достигает 25,2 км. Время одного цикла испытаний на соударение (подъем-скатывание с горки) составляет 2-3,5 мин., при массе испытываемых вагонов 132 и 264 т.

Прошли длительную экспериментальную проверку пять типов поглощающих аппаратов нового поколения: 73ZW и 73ZW-120М фирмы «КАМАХ» (Польша) и Люблинского завода, АПЭ-120-И производства ОАО «Авиаагрегат» (г. Самара), разработанный заводом «Авиаагрегат» и ОАО «ВНИИЖТ», АПЭ-96-УВЗ производства ОАО «НПК Уралвагонозавод», ЭПА-120 производства ОАО «НПК Уралвагонозавод», ЭПА-120 производства ЗАО «УК «Брянский машиностроительный завод» (ЗАО «УК «БМЗ»), разработанный ООО «НПП Дипром», ЗАО «УК «БМЗ» и ОАО «ВНИИЖТ».

В 1991–1992 гг. с участием фирм «КАМАХ», фабрики вагонов Свидница (Польша), СГ-ТРАНСА и МИИТ проведены сравнительные ударные испытания эластомерного аппарата 73ZW, и пружинно-фрикционного аппарата Ш-6-ТО-4 (ОАО «НПК «Уралвагонзавод») и гидрорезинового ГР-120 Брянского института транспортного машиностроения.

Для полной оценки работоспособности эластомерных поглощающих аппаратов были проведены стендовые, копровые испытания при температуре минус 60 ºC, а затем динамические испытания на груженых четырехколесных полувагонах. Были выявлены некоторые конструктивные недостатки узла соединения упорной плиты автосцепки с корпусом аппарата, после устранения которых разработан вариант эластомерного поглощающего аппарата 73ZW12 c рабочим ходом 120 мм.

Зависимость параметров поглощающих аппаратов от скорости соударения приведены на рис. 1.41.

Ресурсные испытания аппаратов 73W12 проводились на стендах типа ШЕНК фирмы «КАМАХ». По теоретической силовой динамической характеристике были выбраны следующие трехкратные режимы нагружений:

­ 3000 нагружений на ход 47 мм;

­ 1200 нагруженыый на ход 74 мм;

­ 200 нагружений на ход 107 мм.

По результатам ресурсных испытаний установлено, что снижение первоначальных характеристик аппарата составило с 8 % до 20 %, обусловленных требованиями ОАО «РЖД».

Таким образом, по результатам ресурсных испытаний может быть сделан вывод о сохранении его работоспособности за расчетный срок службы.

Ударные испытания на 4-осных и 8-осных вагонах показали, что максимальная энергоемкость аппарата 73ZW достигает 170–175 кДж, коэффициент необратимого поглощения энергии при соударении составляет 0,8.

Максимальная скорость соударения при силе 2 кН составляет 13 км/ч, а уровень продольных ускорений элементов кузова при соударении со скоростью до 10 км/ч не превышает 14 м/с² (≈1,5 q).

При изготовлении, плановых видах ремонта детали поглощающих аппаратов подвергаются визуальному, измерительному и неразрушающему контролю.

Перечень деталей поглощающих аппаратов, подвергающихся неразрушающему контролю (НК) при всех видах плановых ремонтов вагонов, приведен в табл. 1.11.

Таблица 1.11

Методы НК и технические средства, применяемые

при ремонте деталей автосцепного устройства

Наименование, эскиз детали и зоны контроля	Методы НК	Технические средства
Тяговый хомут автосцепных устройств СА-3 и СА-3М, корпус – хомут поглощающего аппарата Р-5П	ФЗК	Феррозондовые установки 1-ДФ-201 1-ДФ-205
	МПК	Дефектоскопы, установки МД-12 ПС МД-14 ПКМ (разъемный соленоид)

Продолжение табл. 1.11

Наименование, эскиз детали и зоны контроля	Методы НК	Технические средства
1 – тяговые полосы; 2 – соединительные планки; 3 – переходы от соединительных планок к тяговым полосам; 4 – переходы от задней опорной части к тяговым полосам; 5 – переходы от ушек для болтов к тяговой полосе; б – переходы от приливов отверстия для клина к тяговым полосам; 7 – кромки задней опорной части	ВТК	Дефектоскопы ВД-12 НФМ ВД-12 НФ ВД-15 НФ ВД-213 Стандартный образец СОП-НО-038
Корпус – хомут поглощающего аппарата Ш-6-ТО-4	ФЗК	Феррозондовые установки 1-ДФ-201 1-ДФ-205
МПК	Дефектоскопы, установки МД-12 ПС МД-14 ПКМ (разъемный соленоид)

Продолжение табл. 1.11