Аппаратов разных типов

Воспринятая аппаратом при его сжатии энергия частично поглощается, частично затрачивается на сжатие упругого элемента, обеспечивающего восстановление исходного состояния аппарата после снятия нагрузки. Энергия, поглощенная аппаратом, преобразуется в тепло, которое рассеивается в окружающую среду. В мировой практике применяются фрикционные, гидравлические, эластомерные и резиновые поглощающие аппараты. В фрик­ционных механическая энергия поглощается за счет работы сил трения на рабочих поверхностях деталей фрикционного узла: в гидравлических — за счет дросселирования рабочей жидкости, в эластомерных — за счет продавливания высоковязкого материала (эластомера) через калиброванное отверстий (зазор), в резиновых  — за счет внутреннего трения в резиновых элементах при их деформации.

По типу упругого элемента аппараты подразделяются на пружино- фрикционные, резино-фрикционные, газо-гидравлические. В последние годы в, мировой практике в качестве упругого элемента используются также полимерные, в частности, полиуретановые элементы. Особенностью эластомерных аппаратов является отсутствие в них упругого элемента, роль которого выполняет объемно-сжимаемый эластомер.

В настоящее время на грузовых вагонах РЖД применяются серийно производимые пружинно-фрикционные и эластомерные поглощающие аппараты.

Наиболее распространенные фрикционные аппараты отличаются простотой конструкции и обслуживания, а также относительно низкой стоимо­стью. Основной недостаток их заключается в том, что они имеют невысо­кие показатели, причем показатели эти недостаточно стабильны в связи с непостоянством коэффициента трения на рабочих поверхностях деталей фрикционного узла. Коэффициент трения скачкообразно изменяется в про­цессе каждого ударного сжатия аппарата, а также в ходе эксплуатации вслед­ствие приработки и износа деталей. Неприработанный аппарат (в состоя­нии поставки с завода-изготовителя) обладает меньшей энергоемкостью. В условиях эксплуатации время приработки аппарата и достижения им опти­мальных показателе составляет от шести месяцев до года. Изменение ко­эффициента трения в процессе сжатия аппарата приводит к тому, что при постоянных условиях нагружения максимальная сила сопротивления аппа­рата может изменяться в широких пределах — до 30 % от среднего значе­ния силы. Поэтому достаточно полное описание характеристик фрикцион­ного аппарата возможно только с использованием статистических, вероят­ностных методов и критериев. Обычно для этих аппаратов приводятся по­казатели при среднем значении нормируемо силы соударения вагонов, ве­роятность которой равна 50 %.

Для стабилизации коэффициента трения и показателей силовой характеристик на рабочих поверхностях фрикционного узла применяются спе­циальные материалы, в частности металлокерамик.

На грузовых вагонах российских железных дорог применяются пружин­но-фрикционные аппараты Ш-1-TM. Ш-2-T, Ш-2-В. ПKM-110. ПKM-110К- 23, Ш-6-ТО-4. С 1994 г. на дороги России стали поступать газовые цистерны постройки завода “Свиднице" (Польша), оборудованные поглощающими аппаратами 73ZW, разработанными и изготовленными польской фирмой “КАМАКС". К этому времени фирма “КАМАКС” имела, по меньшей мере, десятилетний опыт разработки и серийного производства эластомерных амортизаторов различного назначения. Хотя аппарат 737AV не удовлетворяет отдельным требованиям российских железных дорог; его энергоемкость в 1,5—2 раза превышает энергоемкость отечественных фрикционных аппа­ратов. Поэтому было принято решение об оборудовании цистерн для пе­ревозки опасных грузов аппаратами 73ZW, производимыми в настоящее время совместным российско-польским предприятием “ЛЯМЗ-КАМАКС”.

Работы по созданию отечественого эластомерного материала и погло­щающего аппарата были начаты в 1992 г. К разработке материала и конст­рукции аппарата были привлечены специалисты химической и авиационной промышленности и ВПК. Создание долговечной и надежной конструк­ции эластомерного аппарата осложнено тем, что в рабочем цилиндре аппарата действуют очень высокие давления — до 400 МПа (4000 кгс/см²). В этих экстремальных условиях должны быть обеспечены практически абсо­лютная герметичность уплотнений и прочность корпуса. Разработки велись по техническим требованиям и при участии ВНИПЖТа. Созданием эластомерного материала с заданными вязкоупругими характеристиками занимались специалисты Государственного научно-исследовательского института химии и технологии элементоорганических соединений (ГНИИХТЭОС). Эта сложная задача была в целом решена в 1996 г. В этом же году были проведе­ны испытания нескольких макетных образцов эластомерных аппаратов. Опытные образцы одного из вариантов конструкции, разработанного при участии специалистов АК "Ильюшин’' и получившего после доработки обо­значение АПЭ-120И, в 1998 г. прошли полный комплекс стендовых испыта­ний. После окончания эксплуатационных испытаний намечается освоение серийного производства на заводе "Авиаагрегат".

Разработкой эластомерных аппаратов занимались также ГУП ПО "Уралвагонзавод" и ООО “БМЗ-Вагон”, создавшие соответственно моде­ли АПЭ-95-УВЗ и ЭПА-120, а фирмой “КАМАКС" разработан аппарат 73ZW12.M с улучшенными характеристиками. Все эти аппараты проходят испытания. Так, опытно-промышленные партии аппаратов АПЭ-120И и АПЭ-95-УВЗ устанавливаются на цистерны для перевозки опасных гру­зов с целью проведения всесторонних испытаний в условиях реальной эксплуатации.

Эластомерные поглощающие аппараты, так же как и гидравлические, по техническим показателям (энергоемкости) значительно превосходят фрикционные и имеют стабильную характеристику в условиях повторных погружений, однако свойства эластомера и характеристика аппарата зависят от температуры. Этот же недостаток присущ всем полимерным, в том числе резиновым, аппаратам и упругим элементам. Устранить его можно путем использования материалов с высокостабильными температурными характеристиками, применяемых в космической и авиационной технике.

Заводы-изготовители совместно с научно-исследовательскими центрами ведут постоянные работы по совершенствованию серийных и опытных аппаратов, поэтому показатели серийных аппаратов, изготовленных в разные годы, могут несколько отличаться.