КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОСЦЕПНЫХ УСТРОЙСТВ
Автосцепные устройства обеспечивают сцепление вагонов и локомотивов, передачу и смягчение действия растягивающих (тяговых) усилий. Они позволяют увеличивать массу поезда и провозочную способность дорог, так как обладают необходимой прочностью при возрастающих продольных нагрузках, обеспечивают рациональное использование мощности современных локомотивов. Кроме того, автоматические сцепки устраняют тяжелый и опасный труд сцепщика, ускоряют процесс формирования поездов, а следовательно, способствуют сокращению оборота вагона. Применение автосцепок позволяет уменьшить тару вагона вследствие объединения элементов конструкции и облегчения боковых и концевых балок рамы кузова при центральном расположении приборов.
Все существующие автосцепные устройства по способу взаимодействия между собой подразделяются на три типа: нежесткие, жесткие и полужесткие, а по способу соединения — унифицированные и механические.
Нежесткие (рис.1,а) принято называть автосцепки, которые в сцепленном состоянии допускают относительные вертикальные перемещения сцепленных корпусов 2, а в случае разницы по высоте рам вагона 1, располагаются ступенчато, сохраняя горизонтальное положение. Корпуса в таких конструкциях располагаются на жесткой опоре 3. Отклонения в горизонтальной плоскости обеспечиваются в таких конструкциях сравнительно простыми шарнирами на концах корпуса автосцепки.
Жесткие автосцепки (рис.1,б) не допускают относительных вертикальных перемещений сцепленных корпусов 2, а при отклонении рам 1 располагаются по одной прямой. На концах корпусов таких автосцепок необходимы сложные шарниры, обеспечивающие угловые отклонения в различных направлениях.
Полужесткие автосцепки (рис.1,в) подобны нежестким, но они имеют ограничители 5, предотвращающие саморасцепы при увеличении вертикальных относительных смещениях корпусов, в жестких и полужестких автосцепках корпуса размещаются на подпружиненных опорах 4.
Рис.1 Типы автосцепок
Механические автосцепки используют для сцепления подвижного состава между собой, межвагонные коммуникации соединяют вручную.
Унифицированные автосцепки применяют на специальном подвижном составе: вагонах метрополитена, некоторых типах зарубежных электро-
и дизель- поездов и др. Автосцепные устройства подвижного состава российских железных дорог общего назначения бывают двух типов: вагонного и паровозного. Автосцепное устройство вагонного типа устанавливается на грузовых и пассажирских вагонах, тепловозах, вагонах дизель- и электро- поездов и тендерах паровозов, а паровозного – на паровозах, мотовозах, автодрезинах и некоторых специальных вагонах.
Четырехосные грузовые и пассажирские вагоны оснащены типовой нежесткой автосцепкой СА-3. Шестиосные и восьмиосные вагоны оборудованы нежесткой или полужесткой модернизированной автосцепкой СА-3М.
Источник
Ударно-тяговые приборы. Автосцепка
Назначение и виды ударно-тяговых приборов
Ударно-тяговые приборы служат для передачи тяговых и тормозных усилий между вагонами, а также для уменьшения продольных ударно-динамических сил, возникающих при движении поезда. К ударно-тяговым приборам относятся автосцепные устройства и буферные комплекты с переходными устройствами (только на пассажирских вагонах).
Автосцепное устройство (автосцепка) предназначено для автоматического сцепления вагонов между собой и с локомотивом и передачи растягивающих и сжимающих усилий от одного вагона к другому. При наличии автосцепного устройства сцепление подвижного состава происходит автоматически, без участия сцепщика.
Все существующие автосцепные устройства по способу взаимодействия между собой подразделяются на три типа: нежесткие, жесткие и полужесткие, а по способу соединения — механические и унифицированные.
Нежесткими (а) принято называть автосцепки, которые в сцепленном состоянии допускают относительные вертикальные перемещения сцепленных корпусов (2), а в случае разницы по высоте рам вагона (1), располагаются ступенчато, сохраняя горизонтальное положение. Корпуса в таких конструкциях опираются на подвижные опоры (3), выполняющие функцию шарнира, обеспечивающего подвижность автосцепки в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При значительных вертикальных отклонениях может произойти саморасцеп автосцепок. К нежестким автосцепкам относятся автосцепка СА-3, автосцепка Джаннея и др.
Жесткие (б) автосцепки не допускают относительных вертикальных перемещений сцепленных корпусов (2), а при отклонении рам располагаются по одной прямой. На концах корпусов таких автосцепок необходимы сложные шарниры (4), обеспечивающие угловые отклонения в различных направлениях. Примером жесткой автосцепки является беззазорное сцепное устройство БСУ-4
Полужесткие (в) автосцепки подобны нежестким, но они имеют ограничители (5), предотвращающие саморасцепы при увеличенных вертикальных относительных смещениях корпусов. В полужестких автосцепках корпуса размещаются на подпружиненных опорах (4). К полужестким автосцепкам можно отнести модернизированные автосцепки СА-3М, оборудованные ограничителями вертикальных перемещений.
Механические автосцепки используют для сцепления подвижного состава между собой, межвагонные коммуникации при этом соединяют вручную.
Унифицированные автосцепки (например, сцепка Шарфенберга) применяют на специальном подвижном составе: вагонах метрополитена, некоторых типах электро- и дизель-поездов и пр. Такие автосцепки, помимо передачи тяговых и тормозных усилий, осуществляют соединение пневматических магистралей и межвагонных электрических цепей.
На современном подвижном составе применяются типовые нежесткие автосцепки СА-3; на некоторых шести- и восьмиосных грузовых вагонах, а также на пассажирских вагонах — полужесткие модернизированные автосцепки СА-3М.
Автосцепное устройство вагона
Автосцепное устройство вагона состоит из корпуса автосцепки (6) с деталями механизма сцепления, расцепного привода (7, 11, 13, 14), ударно-центрирующего прибора (4, 8, 9), упряжного устройства (1, 2, 5) с поглощающим аппаратом (10) и опорных частей. Основные части автосцепного устройства размещаются в консольной части хребтовой балки рамы кузова вагона.
Ударно-центрирующий прибор, состоящий из ударной розетки (4), прикрепленной в средней части к концевой балке рамы, двух маятниковых подвесок (9) и центрирующей балочки (8), на которую опирается корпус автосцепки, воспринимает продольные ударные усилия, а также возвращает отклоненный корпус автосцепки в центральное положение.
Расцепной привод закреплен на концевой балке рамы. Он состоит из двуплечего рычага (13), кронштейна(14), державки (11) и цепи (7) для соединения рычага с приводом механизма автосцепки. Для расцепления автосцепок нужно до отказа повернуть рукоятку расцепного рычага любого из двух сцепленных вагонов из вертикального положения в сторону от концевой балки и опустить ее в прежнее положение.
Упряжное устройство включает в себя тяговый хомут (2), клин (5) и упорную плиту (3). Внутри тягового хомута находится поглощающий аппарат (10), который воспринимает и гасит тяговые и ударные усилия, действующие на автосцепку и передает эти усилия на раму вагона. В эксплуатации находятся поглощающие аппараты различных типов для грузовых и пассажирских вагонов.
Корпус автосцепки (6) установлен в окно ударной розетки (4) и своим хвостовиком соединен с тяговым хомутом (2) при помощи клина (5), который вставляется снизу и опирается на два болта, закрепленных запорными шайбами и гайками.
Корпус автосцепки стальной литой, состоит из полой головной части (7), в которой помещается весь механизм сцепления, и пустотелого хвостовика.
Головная часть автосцепки имеет большой (2) и малый (5) зубы, которые служат для сцепления и восприятия тяговых и ударных усилий. Пространство между ними образует зев автосцепки. В зев собранной автосцепки выступают рабочая часть замка (4) и лапа замкодержателя (3). С противоположной стороны головная часть корпуса автосцепки имеет упор (1), предназначенный для передачи жесткого удара на торец хребтовой балки через концевую балку рамы вагона и ударную розетку.
Торцевые поверхности малого зуба и зева называют ударными, так как они воспринимают сжимающие (ударные) усилия. Задние поверхности большого и малого зубьев — тяговыми (тяговые усилия передаются тыловыми поверхностями большого и малого зубьев). В сцепленном положении малые зубы находятся внутри полости, образуемой большими зубами сведенных вместе автосцепок. Два замка, вышедших в полость, образуемую малыми зубами автосцепок, обеспечивают их запертое (сцепленное) положение, обеспечивающее передачу тяговых усилий между сцепленными подвижными единицами.
Хвостовая часть корпуса автосцепки полая, имеет отверстие (8), предназначенное для соединения корпуса автосцепки посредством клина с тяговым хомутом. Пустотелый хвостовик по всей длине имеет прямоугольное сечение постоянной высоты. Торец хвостовика выполнен цилиндрическим.
Внутри головной части корпуса автосцепки, называемой карманом, размещаются детали механизма автосцепки, служащие для выполнения процессов сцепления и расцепления подвижного состава.
Механизм автосцепки СА-3 состоит из замка (3), замкодержателя (6), предохранителя (4) замка от саморасцепа, подъемника (7), валика подъемника (8), болта (9) с гайкой для закрепления валика подъемника. Назначение замка — запирать соединенные автосцепки. Перекатываясь под действием собственного веса по опорной дуге, замок занимает в головной части автосцепки нижнее положение. На боковом приливе замка имеется сигнальный отросток (5).
Автосцепки сцепляются автоматически. При сцеплении малый зуб одной автосцепки входит в зев другой и нажимает на ударную поверхность замка и лапу замкодержателя. В процессе сцепления замки уходят внутрь головных частей автосцепок, замкодержатели поворачиваются, а затем, когда малые зубья заходят в глубь зева, замки опускаются под действием своего веса в нижнее положение и заклиниваются предохранителями с замкодержателями, т.е. автосцепка запирается. По сигнальным отросткам замков определяют, сцеплены автосцепки или расцеплены: при сцепленных автосцепках сигнальные отростки не видны.
Перед сцеплением автосцепок рукоятки расцепных рычагов у обоих вагонов должны находиться в вертикальном положении. В сцепленном состоянии это соответствует замкнутому положению автосцепок, а в расцепленном при разведенных вагонах — состоянию готовности к сцеплению.
Для расцепления автосцепок необходимо с помощью расцепного привода любой из автосцепок повернуть валик подъемника, в результате чего произойдет подъем предохранителя, а затем перемещение замка из зева в карман. Как только замок уйдет из зева, автосцепки расцепятся. Для расцепления автосцепок достаточно повернуть валик подъемника одной из них.
Требования, предъявляемые к автосцепным устройствам
Подвижной состав и специальный подвижной состав должны быть оборудованы автосцепкой (п. 19 Приложения № 5 к ПТЭ).
Высота оси автосцепки над уровнем верха головок рельсов должна быть:
- у локомотивов, пассажирских и грузовых порожних вагонов — не более 1080 мм;
- у локомотивов и пассажирских вагонов с людьми — не менее 980 мм;
- у грузовых вагонов (груженых) — не менее 950 мм;
- у специального подвижного состава: в порожнем состоянии не более 1080 мм, в груженом — не менее 980 мм.
Разница по высоте между продольными осями автосцепок допускается не более:
- в грузовом поезде между вагонами — 100 мм;
- между локомотивом и первым груженым вагоном грузового поезда — 110 мм;
- в пассажирском поезде, следующем со скоростью до 120 км/ч — 70 мм; со скоростью до 140 км/ч — 50 мм;
- между локомотивом и первым вагоном пассажирского поезда — 100 мм;
- между локомотивом и единицами специального подвижного состава — 100 мм.
Автосцепки пассажирских вагонов, длиннобазных грузовых вгонов, а также специального подвижного состава, работающего по технологии совместно в сцепе, должна иметь ограничители вертикальных перемещений.
Ответственным за техническое состояние автосцепных устройств и правильное сцепление вагонов в составе поезда является осмотрщик вагонов, выполнявший техническое обслуживание состава, а между локомотивом и первым вагоном поезда — машинист ведущего локомотива.
При контроле технического состояния автосцепок необходимо обращать внимание на характерные признаки неисправностей, приводящих к саморасцепу автосцепок и другим нарушениям работы автосцепного устройства:
- наличие посторонних предметов под головками маятниковых подвесок и на центрирующей балочке;
- наличие посторонних предметов под хвостовиком автосцепки (в месте прохождения розетки);
- отсутствие сигнального отростка замка;
- излом направляющего зуба замка (определяемый по выходу его из отверстия корпуса автосцепки);
- трещина в корпусе автосцепки, излом деталей механизма;
- укороченная или удлиненная цепь расцепного привода автосцепки;
- уширение зева, износы рабочих поверхностей по контуру зацепления автосцепки сверх допускаемых;
- расстояние от упора головы автосцепки до ударной розетки менее 60 и более 90 мм;
- обрыв или трещина центрирующей балочки, маятниковой подвески.
Для проверки состояния элементов корпуса автосцепки применяются специальные шаблоны: 940р, 873.
Источник
Классификация автосцепных устройств по способу взаимодействия между собой
Назначение. Автосцепные устройства предназначены для соединения электровоза с составом поезда или вагонов электропоезда друг с другом, передачи продольных растягивающих и сжимающих сил, а также для смягчения действия продольных сил. Важным преимуществом автосцепного устройства является то, что сцепление подвижного состава происходит автоматически.
Классификация. Автосцепные устройства разделяют на жесткие, полужесткие и нежесткие. Каждое устройство состоит из автосцепки, поглощающего аппарата н расцепного привода.
В жестком автосцепном устройстве обе автосцепки имеют одну продольную ось, т е. их взаимные вертикальные перемещения исключаются. Поэтому жесткие автосцепные устройства применяют в тех случаях, когда расцепка и сцепка производятся редко. В нежестких автосцепных устройствах допускаются относительные перемещения двух смежных автосцепок. Такие устройства проще по конструкции, обеспечивают сцепление единиц подвижного состава при значительной разнице расположения автосцепных устройств по высоте, но для них характерен больший износ рабочих поверхностей
Полужестким автосцепиым устройством оборудуют пассажирские рефрижераторные, грузовые восьмиосные и некоторые другие вагоны В этом случае уменьшается число саморасцепов при прохождении вагонами сортировочных горок, паромных съездов и переломов вертикального профиля пути. В таком автосцепном устройстве предусмотрен ограничитель вертикальных перемещений, который начинает действовать при смещении продольных осей сцепленных автосцепок в контуре зацепления по вертикали на на расстояние около 100 мм. Ограничитель не препятствует сцеплению подвижного состава в момент соударения на прямых участках пути и в кривых
радиусом 135 м при скоростях соударений от 1 до 10 км/ч и расхождении продольных осей автосцепок по высоте от 0 до 140 мм.
Центрирующий прибор имеет эластичную (подпружиненную) опору для хвостовика автосцепки и обеспечивает необходимые вертикальные и горизонтальные отклонения автосцепки при сцеплении вагонов Этот прибор возвращает ее в исходное положение после разведения вагонов на прямых и кривых участках пути
На отечественном подвижном составе применяют нежесткие автосцепные устройства (рис. 36), допускаемая разность уровней осей автосцепок перед сцеплением 100 мм. Для предотвращения саморасцепа в пассажирских поездах с 1978 г. автосцепки оборудуют ограничителями, препятствующими относительным перемещениям смежных автосцепок на расстояние более 140 мм.
Нежесткое автосцепное устройство состоит из автосцепки СА-3 (советская автосцепка, третий вариант) и поглощающего аппарата. Сила сжатия от корпуса / автосцепки через тяговый хомут 5 передается на поглощающий аппарат //, в котором вследствие трения между рядом перемещающихся друг относительно друга деталей и упругих деформаций пружин 12 поглощается 75% энергии этих усилий. Поглощающий аппарат смягчает удары и рывки, уменьшает динамические воздействия их на подвижной состав. От аппарата усилия через упорную плиту 6 передаются на передние упорные угольники 14, прикрепленные к хребтовой балке рамы кузова. Дно корпуса поглощающего аппарата взаимодействует с задними упорными угольниками 13 таким образом, что при передаче силы тяги и сжимающих усилий поглощающий аппара! работает на сжатие.
После прекращения действия продольной силы на автосцепку сжатые пружины поглощающего аппарата расправля-
Рис. 36. Автосцепное устройство: /—корпус автосцепки; 2—цепь расцепного рычага, 3—маятниковая подвеска, 4—балка, 5—тяговый хомут, 6 — упорная плнта, 7 — горловина поглощающего аппарата, 8 — поддерживающая планка, 9 — клин, 10 — нажимной конус поглощающего аппарата; 11 — поглощающий аппарат; 12 — пружина; 13 — задние упорные угольники; 14 — передние упорные угольники; 15 — расцепной рычаг
ются, выдвигают фрикционные клинья и нажимной конус из корпуса, в результате чего длина поглощающего аппарата восстанавливается до первоначальной. Расцепляют единицы подвижного состава вручную расцепным рычагом. Для рас-
цепления автосцепок нужно до отказа повернуть рукоятку этого рычага любой из двух автосцепок из вертикального положения в сторону от концевой балки и тотчас опустить ее в прежнее положение.
Как показывает практика, существующая конструкция привода автосцепного устройства не обеспечивает его надежную работу. Поэтому с 1983 г. проходит эксплуатационные испытания новый расцепной привод с жесткой связью, в которой отсутствует цепь 2 — один из самых ненадежных элементов существующей конструкции.
Автосцепка СА-3. Она состоит из пустотелого корпуса, в котором помещается механизм сцепления и пустотелого хвостовика / (рис. 37). В вертикальное отверстие вставляется клин для соединения хвостовика с тяговым хомутом Голов-
ная часть 2 имеет большой 3 и малый 4 зубья. Пространство между этими неподвижными зубьями представляет собой зев автосцепки. В зев входит рабочая часть замка 6 и лапа замкодержателя.
Головная часть корпуса автосцепки заканчивается сзади упором, предназначенным для передачи жесткого удара торцу хребтовой балки через концевую балку рамы и ударную розетку. Пустотелый хвостовик корпуса автосцепки имеет прямоугольное сечение постоянной высоты по всей его длине. Торец хвостовика выполнен цилиндрическим. Корпус автосцепки и ее детали отлиты из высококачественной стали без механической обработки.
Во время сцепки локомотива с вагонами или другим локомотивом малый зуб одной автосцепки скользит по скошенной поверхности большого или малого зуба другой Под действием нажатия или удара малые зубья входят в зевы автосцепок, замки при этом сначала вжимаются внутрь корпуса головок, а затем, как только малые зубья становятся на свои места, под действием собственного веса опускаются в нижнее положение, запирая автосцепки. Если автосцепки несколько смещены в стороны, они направляются взаимно скошенными поверхностями зубьев. Чтобы после отклонения автосцепки ее можно было легко возвратить в центральное положение, хвостовик корпуса располагают на центрирующей балке, подвешенной на маятниковых подвесках у верхней части розетки. Чтобы расцепить автосцепки, нужно повернуть до отказа рукоятку подъемника 5 расцепного рычага (см. рис. 37). Для обеспечения нормального процесса расцепления необходимо, чтобы детали свободно, без заеданий, перемещались под действием собственного веса. В тех случаях, когда электровозом вагоны подталкиваются без их сцепки, нужно удерживать замок в расцепленном положении у одной из смежных автосцепок. Для этого рукоятку расцепного рычага поворачивают (как и при расцеплении), но не отпускают, а кладут рычаг плоской частью на горизонтальную полочку кронштейна, находящегося около рукоятки рычага. В этом положении расцепного рычага валик подъемника повернут
до отказа и удерживается натяжением цепи.
Поглощающие аппараты. В эксплуатации широко применяют поглощающие аппараты: ЦНИИ-Н6 (рис. 38, а) и с 1974 г. Р-2П (рис. 38, в) для пассажирских вагонов н вагонов электропоездов, Ш-1-Тм (рис. 38, б), Ш-2-В, Ш-2-Т для грузовых вагонов и электровозов.
Аппарат ЦНИИ-Н6 (см рис. 38, а) работает на сжатие. Он состоит из корпусов / и 13, пружин 6, 7, 8, 9,12, 14, нажимного конуса 2, трех фрикционных клиньев 4, стяжного центрального болта 3 с гайками. Под действием кинетической энергии удара иа ударные поверхности корпуса автосцепки ее хвостовик давит на упорную плиту, а через нее на конус 2, который, сжимая пружины и преодолевая сопротивление трения разрезных фрикционных клиньев 4, входит в них частично или полностью в зависимости от продольного усилия, раздвигает клинья в стороны и прижимает к стенкам корпуса /. Вследствие этого между стенками корпуса и клиньями создается большая сила трения, которая будет тем больше, чем больше сжаты пружины 6 и 7. За счет трения, препятствующего перемещению опорной шайбы 5, поглощается значительная часть кинетической энергии удара (до 75%), остальная часть гасится пружинами.
Внутренняя поверхность корпуса наклонная, и перемещение клиньев сопровождается увеличением сил трения. Работа сил трения характеризует поглощенную энергию, расходуемую на изнашивание и нагревание деталей аппарата. Отношение поглощенной энергии к энергии, затраченной на сжатие аппарата, называют поглощающей способностью (или коэффициентом поглощения энергии) аппарата. У пружинно-фрикционных аппаратов поглощающая способность при полном сжатии, т. е. при соприкосновении корпуса с упорной плитой, составляет 80—85%; остальная часть подводимой энергии идет на сжатие пружин После снятия нагрузки с пружины клинья и нажимной конус возвращаются в исходное положение. Пружины снова раздвигают клинья, преодолевая их трение, что в значительной мере предохраняет поезд от сильных толчков.
При действии сжимающих сил во время сцепки сначала сжимаются центральная 8 и четыре большие угловые пружины 14 пружинной части аппарата, а когда приливы корпуса переместят упорные стержни 10 к дну корпуса 13 с отверстием //, начинают работать четыре малые угловые пружины 12. Пружинно-фрикционная часть вступает в работу после того, как корпус / упрется в торец корпуса 13, что происходит почти одновременно с началом сжатия малых угловых пружин 12. Пружинно-фрикционная часть состоит из трех фрикционных клиньев 4, нажимного конуса 2, шайбы 5, наружной 7 и внутренней 6 пружин. Обе части поглощающего аппарата стянуты болтом 3, который проходит через пружину 9.
Так как первоначально работают только пружины, сопротивление аппарата невелико, что способствует смягчению небольших продольных снл (при трогании и служебном торможении).
Аппарат Ш-1-Тм (см. рис. 38, б) состоит из корпуса /, нажимного конуса 2, трех фрикционных клиньев 4, стяжно-
го болта 3, нажимной шайбы 5, наружной 15 и внутренней 16 пружин.
Поглощающий аппарат Р-2П состоит из корпуса / (см. рис. 38, в), нажимной плиты 17, девяти резинометалли-ческих элементов 18 и промежуточной плиты 19. Каждый резинометаллический элемент имеет два стальных листа толщиной 2 мм, между которыми расположены листы из специальной морозостойкой резины, жестко связанные со стальными листами Резиновые листы имеют параболическое сечение, что предотвращает при сжатии их выход за пределы стальных листов. Для исключения смещения элементов и соприкосновения их с кромками корпуса при сжатии на днище 20, нажимной и промежуточных плитах и на листах элементов имеются фиксирующие выступы и соответствующие им углубления. Толщина элемента 41,5 мм, а полный ход аппарата 70 мм.
В МИИТе разработаны многорежимные гидрогазовые поглощающие аппараты ГА-100М и ГА-500. Каждый аппарат имеет три камеры — две газовые и одну жидкостную, автоматически реаги-
рует на различные режимы работы. Гидрогазовые поглощающие аппараты, принятые к серийному производству, аналогов в мировой практике не имеют и запатентованы в США, Канаде, Англии, Франции, ФРГ, Японии и Индии
Источник
