Автосцепка

Автосцепное оборудование предназначено для сцепления вагонов с локомотивом и между собой, для передачи тяговых и тормозных усилий, сжимающих и ударных нагрузок при движении поезда и при соударении.

Автосцепное устройство размещается в концевых брусьях рамы кузова и состоит из:

1. Корпус автосцепки с  механизмом сцепления.

2. Ударно-центрирующий прибор: ударная розетка, центрирующая балочка, два маятниковых (люлечных) болта.

3. Упряжное устройство: тяговый  хомут, соединительный клин, хвостовик  автосцепки, передняя и задняя  упорные плиты.

4. Пружинно-поглощающий аппарат (находиться внутри тягового хомута  между упорными плитами).

5. Расцепной привод: расцепной рычаг, расцепная цепочка длиной 480 ±5мм, соединяющая рычаг и валик подъемника механизма сцепления.

Автосцепка СА3 состоит из корпуса, который в свою очередь состоит из головы и хвостовика со сквозным овальным отверстием под соединительный клин.

Голова автосцепки имеет большой и малый зубья, пространство между которыми называется зёвом, который участвует в сцеплении. В зеве имеется карман, внутри которого размещается механизм сцепления, состоящий из следующих деталей:

- замок – предназначен  для запирания автосцепок в  сцепленном положении, имеет шип  для предохранителя от саморасцепа (собачки), направляющий зуб для фиксирования в корпусе автосцепки и красный сигнальный отросток;

- предохранитель от саморасцепа – имеет форму двухплечевого рычага, верхнее плечо препятствует уходу замка внутрь кармана при сцепленном положении, нижнее плечо взаимодействует с подъемником и участвует в расцеплении автосцепок;

- замкодержатель – вместе с замком удерживает автосцепку в сцепленном положении, а при расцеплении удерживает замок в верхнем положении до разведения вагонов;

- подъемник – для подъема  плеча собачки при расцеплении;

- валик подъемника –  приводит в действие подъемник  при расцеплении и связан цепочкой  с расцепным рычагом;

- крепежные детали –  стопорный болт и гайка.

 

 

 

 

 

 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОСЦЕПНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 
 
Условия эксплуатации вагонов на перспективу будут характеризоваться возрастанием веса грузовых поездов до 10ЎЄ12 тыс. тс при длине состава 1200ЎЄ1300 м, увеличением числа вагонов с весом брутто до 176 тс, повышением эффективности тормозов в поезде, увеличением средних скоростей соударения вагонов и т. п. Для нормальной работы в таких условиях эксплуатации автосцепное оборудование вагонов должно обладать соответствующей прочностью, повышенной энергоемкостью, необходимой поглощающей способностью и оптимальной формой силовой характеристики. 
 
С целью повышения прочности автосцепного оборудования промышленность переходит на изготовление основных его деталей (корпуса автосцепки, тягового хомута, элементов механизма сцепления, упоров и т. д.) из сталей повышенной прочности, в частности легированных ванадием и марганцем. Механические свойства этих сталей существенно выше соответствующих свойств сталей, применяемых в настоящее время для изготовления тех же деталей автосцепного устройства. Продолжаются изыскания и других еще более прочных сталей и способов изготовления основных и наиболее ответственных деталей автосцепного оборудования. 
 
Одновременно с применением легированных сталей для производства деталей автосцепного устройства идут конструкторские проработки усиления его элементов и узлов. Так, в последние годы введены в производство усиленные передний и задний упоры, тяговый хомут и корпус автосцепки. Автосцепка усилена введением четырех ребер в хвостовике, увеличением сечения стенки, изменением конструкции ребер большого зуба и т. д. Все это (наряду с применением низколегированной стали дало возможность увеличить разрывное усилие автосцепки. С целью повышения качества автосцепных устройств в целом и его узлов и "деталей в отдельности в промышленности постоянно совершенствуется технология их производства. Это достигается комплексной механизацией и автоматизацией процессов изготовления деталей и узлов автосцепного устройства. 
 
Совершенствование поглощающих аппаратов автосцепных устройств направлено на улучшение их энергетических параметров и в первую очередь энергоемкости. При существующих схемах пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов повышения их энергоемкости можно достичь оптимизацией параметров жесткости и трения. С этой целью изыскивают возможности усиления пружин поглощающих аппаратов в существующих габаритных 
 
 
169 
 
размерах и повышения коэффициента трения между деталями фрикционного узла аппарата. 
 
Для существующих условий эксплуатации возможно создание фрикционно-пневматических поглощающих аппаратов, в которых в качестве упругого элемента будет использован пневмоцилиндр с внутренним давлением, соответствующим силе предварительной затяжки с учетом трения во фрикционной части, равной 25ЎЄ 50 тс. Такой аппарат имеет ход 120 мм и может обеспечить соударение четырехосных груженых вагонов со скоростями 10ЎЄ12 км/ч при ускорениях соответственно 2gЎЄ3g и усилиях, не превышающих 200 тс. 
 
Для повышения энергоемкости резинометаллических поглощающих аппаратов необходимо изыскивать наиболее приемлемые марки резин, имеющие лучшие параметры упругости и внутреннего трения. Одним из средств повышения энергоемкости автосцепных устройств восьмиосных вагонов является применение сдвоенных поглощающих аппаратов типовой конструкции. Исследования, выполненные во ВНИИВ, показали, что восьмиосные груженые вагоны, оборудованные автосцепными устройствами со сдвоенными аппаратами Ш-1-Тм или Р-4П, обеспечивают возможность соударения их со скоростями до 7 км/ч. При этом усилие не превышает 200 тс. Если использованы сдвоенные аппараты Ш-2-Т, а также сочетания аппаратов Ш-2-Т и Р-4П, то допустима скорость соударения 7,5 км/ч. Исследования показали, что аппараты Ш-2-Т могут быть рекомендованы для оборудования как четырехосных (в одинарном варианте), так и восьмиосных (в сдвоенном варианте) вагонов. Такая унификация поглощающих аппаратов будет иметь очевидные преимущества как в эксплуатации, так и в производстве. 
 
Одно из основных требований, предъявляемых к перспективному поглощающему аппарату, ЎЄ ограничение силы, возникающей при его полном сжатии, величиной, не превышающей 250 тс. При этом от поглощающих аппаратов четырехосных грузовых вагонов требуется энергоемкость не менее 10 тс-м, а от аппаратов восьмиосных вагонов ЎЄ не менее 16 тс-м. Для реализации указанных значений энергоемкости рекомендуются следующие значения ходов: для четырехосных вагонов 100ЎЄ120 мм, для восьмиосных 160ЎЄ200 мм. Коэффициент необратимого поглощения энергии должен составлять не менее 0,6. Сила закрытия аппарата при медленном нарастании нагрузки должна быть не менее 100 тс. 
 
Исключительно высокие требования к энергоемкости поглощающих аппаратов при значительном ограничении предельных величин ходов и усилий могут быть реализованы в аппаратах, существенно отличающихся по конструкции от ныне применяемых. Наиболее приемлемой в отношении получения требуемых значений энергетических параметров и формы силовой характеристики в перспективе следует считать конструкцию гидравли- 
 
 
170 
 
ческих, гидрогазовых и других комбинированных аппаратов. Прототипом гидрогазовых аппаратов для перспективных условий эксплуатации могут служить опытные аппараты ГА-100М и ГА-500, которые в настоящее время проходят эксплуатационную проверку. 
 
Для вагонов специального назначения, в которых транспортируют особо хрупкие и ценные грузы, нуждающиеся в надежной защите от ударов, целесообразно применение автосцепных устройств со специальными средствами ударозащиты и поглощения энергии. В этих устройствах, выполненных по принципу так называемой плавающей хребтовой балки, сочетается конструкция сквозной упряжи с гидропневматическим аппаратом. В таком автосцепном устройстве могут быть реализованы исключительно большие значения рабочих ходов, при которых достигается существенное снижение усилий и ускорений, развиваемых при соударении вагонов. 
 
На перспективу намечено создание автосцепного устройства, обеспечивающего одновременное автоматическое соединение воздушных и электрических магистралей поезда. В таком автосцепном устройстве применяется жесткая автосцепка. Для автоматического соединения пневматических и электрических магистралей на корпусе автосцепки должны быть размещены соответствующие кронштейны с пневматическими патрубками и электрическими соединениями. Прототипом может служить автосцепка «Интермат», которая допускает одновременно автоматическое сцепление двух воздушных и одной электрической магистрали, состоящей из семи проводов. Она взаимосцепляема с автосцепкой СА-3 и может быть использована в сочетании с остальными узлами и деталями стандартного и модернизированного автосцепных устройств. 
 
Одним из направлений развития автосцепного оборудования на перспективу может служить создание автосцепного устройства грузовых вагонов, допускающего их опрокидывание на роторных вагоноопрокидывателях без расцепления. Условием создания и внедрения такого автосцепного устройства будет служить применение роторных вагоноопрокидывателей, у которых ось вращения совпадает с продольной осью автосцепки. В автосцепном устройстве такого назначения должен быть применен узел связи автосцепки с тяговым хомутом, обеспечивающий ее полный или частичный поворот вокруг продольной оси соответственно углу поворота вагоноопрокидывателя. 
 
Необходима дальнейшая отработка резинометаллических поглощающих аппаратов и разработка средств уменьшения шума в пассажирских вагонах от автосцепного устройства. 

 

 

 

 

 

 

8.2.2. Сборка и  разборка автосцепки

Перед сборкой автосцепки необходимо осмотреть карман корпуса и убедиться, что в нем нет посторонних предметов и приливы для деталей находятся в исправном состоянии.

Сборка автосцепки выполняется в следующем порядке: подъемник замка укладывают на полукруглую опору, расположенную в кармане на стенке со стороны большого зуба так, чтобы широкий палец был повернут кверху, а прилив корпуса вошел в углубление подъемника со стороны узкого пальца. Затем в карман корпуса вводят замкодержатель и навешивают на шип.

Подъемник и замкодержатель следует прижать к стенке кармана, чтобы они не препятствовали установке замка.

Перед установкой замка нужно на его шип надеть предохранитель и повернуть так, чтобы нижнее плечо предохранителя, пройдя через прорезь прилива, уперлось в вертикальную стенку замка. Затем замок вводят в корпус и бородком, крючком Г образной формы или каким-либо другим предметом поднимают нижнее плечо предохранителя так, чтобы его верхнее плечо стало выше полочки, находящейся в кармане, а направляющий зуб вошел в предназначенное для него отверстие на дне 
кармана.

Далее, установив валик подъемника, вводят его в отверстие корпуса со стороны малого зуба. При этом следует слегка нажать на замок и протолкнуть валик подъемника, чтобы его балансир дошел до прилива корпуса и отверстие для крепящего болта расположилось против паза на толстой цилиндрической части стержня, затем замок надо отпустить. Задняя кромка его овального отверстия должна находиться против толстой цилиндрической части стержня валика подъемника.

Чтобы проверить, правильно ли выполнена сборка, рукой нажимают на замок и переметают его внутрь кармана корпуса заподлицо с ударной стенкой зева, а затем отпускают. Замок должен быстро и беспрепятственно возвратиться в свое начальное положение. Так же проверяют подвижность замкодержателя, нажимая до отказа и отпуская его лапу. После этого определяют, нет ли заданий в деталях механизма при расцеплении. Для этого валик подъемника поворачивают против часовой стрелки до отказа, затем отпускают. Валик подъемника и другие детали должны свободно возвратиться в исходное положение. Подвижность деталей проверяют несколько раз подряд.

После сборки механизма автосцепки контролируют надежность перекрытия полочки верхним плечом предохранителя. Для этого замок вытягивают из кармана корпуса, насколько позволяют зазоры между удерживающими его деталями, а затем вталкивают внутрь кармана. Замок должен свободно уходить внутрь кармана корпуса.

Механизм автосцепки закрепляют в корпусе запорным болтом длиной 90 мм и диаметром 10 мм. Под головку ставят фасонную шайбу и пропускают его через отверстие в приливе на стенке корпуса так, чтобы болт прошел выемку в утолщенной цилиндрической части валика подъемника. Болт закрепляют гайкой, под которую предварительно устанавливают фасонную шайбу.

Полукруглую часть шайбы загибают на грань завернутой гайки для предохранения от самопроизвольного отвертывания. Таким же образом загибают шайбу на грань головки болта. На этом сборка заканчивается. После сборки автосцепки, чтобы снова проверить подвижность деталей, поворачивают до отказа валик подъемника, как было описано выше.

Разбирают автосцепку в порядке, обратном сборке. 

 

 

 

 

 

Показатели автосцепок СА-3 и СА-4

Параметр	СА-3	СА-4
Тип автосцепки	Нежесткая	Полужесткая
Допускаемая разность высот перед  сцеплением	100 мм	140 мм
Возможность падения на путь при обрыве	Да	Нет
Возможность опережения включения предохранителя	Да	Нет
Безремонтный пробег при вероятности 0.95	200 тыс. км	1000 тыс. км
Возможность автоматического соединения  тормозных магистралей	Нет	Да
Масса автосцепки	200 кг	180 кг
Динамическая стабильность механизма  сцепления	От продольных  ускорений	От продольных  и вертикальных    ускорений

 

 

 

 

 

 

Устройство автосцепки СА-3

Автосцепка служит для сцепления единиц подвижного состава, а также передачи тяговых и ударных нагрузок. Состоит из корпуса и деталей механизма сцепления. Корпус автосцепки (рис. 8.3) представляет собой пустотелую отливку и состоит из головной части 8 и хвостовика 7. Внутри головной части, называемой карманом, размешены детали механизма автосцепки. Корпус автосцепки имеет большой 2 и малый 5 зубья, между которыми образован зев. Из зева выступают замок 4 и замкодержатель 3. Торцевые поверхности малого зуба и зева называют ударными, а задние поверхности большого и малого зубьев — тяговыми. В верхней части головы корпуса отлит выступ 1. который, взаимодействуя с розеткой, воспринимает жесткий удар при полном сжатии поглощающего аппарата. Хвостовая часть 7корпуса  автосцепки полая, имеет отверстие б для клина тягового хомута. Корпус, являющийся основной частью автосцепки, предназначен для передачи тяговых и ударных нагрузок, а также размещения деталей механизма сцепления. Хвостовик корпуса имеет постоянную высоту по длине. Его торец — цилиндрический, что обеспечивает перемещение автосцепки в горизонтальной плоскости. Часть хвостовика, расположенная между отверстием для клина тягового хомута и торцом, называется перемычкой. Поверхности контура зацепления корпуса в сцепленном состоянии взаимодействуют со смежной автосцепкой: при сжатии усилие воспринимается ударной и боковой поверхностями малого зуба, ударной стенкой зева и боковой поверхностью большого зуба, а при растяжении — тяговыми поверхностями и соответственно малого и большого зубьев. Тяговая, ударная и боковая поверхности малого зуба, а также тяговая поверхность большого зуба в средней части по высоте имеют вертикальную площадку длиной 160 мм  (80мм вверх и 80 мм вниз от продольной оси корпуса). Указанные поверхности выше и ниже вертикальной площадки скошены для улучшения условий работы сцепленных автосцепок, когда между их продольными осями в вертикальной плоскости возникает угол (при прохождении горба сортировочной горки). На корпусе со стороны малого зуба сделан прилив с отверстиями для валика подъемника и запорного болта. В ударной стенке зева имеются два окна: большое — для выхода в зев замка и малое — для выхода лапы замкодержателя. Хвостовик корпуса имеет высоту 130 мм, которая в зоне перехода к голове увеличена до 140мм. Отверстие в малом зубе сверху может перекрываться стенкой. Приливы и отверстия в кармане корпуса служат для размещения деталей механизма и правильного их взаимодействия. Серповидный прилив 1 (рис. 8.4) вверху на внутренней стенке малого зуба ограничивает перемещение замка внутрь кармана. Нижняя часть прилива переходит в полочку, на которую опирается верхнее плечо предохранителя. На дне кармана корпуса имеются отверстия: 2 — для сигнального отростка замка, 4 — дня направляющего зуба замка и 5 — для выпадения мусора, случайно попавшего в карман. В стенке корпуса со стороны малого зуба имеется отверстие 3 с приливом снаружи для размещения толстой цилиндрической части стержня валика подъемника, со стороны большого зуба — отверстие для тонкой цилиндрической части стержня. Рядом с этим отверстием находятся приливы 7 и 8, которые служат опорами для подъемника, а выше — шип 6 для навешивания замкодержателя. Вдоль хвостовика 9 на его горизонтальных стенках с выходом в переходную зону положены ребра жесткости 10. 8.2.1. Детали механизма  сцепления  Механизм сцепления состоит из замка, замкодержателя, предохранителя замка, подъемника, валика подъемника. Замок (рис. 8.5) состоит из овального отверстия 2; направляющего зуба 3; сигнального отростка 1; цилиндрического шипа 5. Замок своей замыкающей частью запирает сцепленные автосцепки. Утолщение замыкающей части к наружной кромке препятствует выжиманию замка из зева внутрь кармана силами трения при перемещении сцепленных автосцепок друг относительно друга во время хода поезда. На цилиндрический шип 5 навешивается предохранитель. Через овальное отверстие 2 проходит валик подъемника. Замок опирается поверхностью 4 на наклонное дно кармана корпуса и перекатывается по нему во время сцепления или расцепления автосцепок, при этом направляющий зуб 3 препятствует перемещению опоры замка по дну кармана. Для передвижения замка внутрь кармана корпуса при расцеплении автосцепок служит прилив, имеющий прорезь под нижнее плечо предохранителя. По сигнальному отростку 1 судят о положении замка в автосцепке при ее наружном осмотре сбоку вагона. Для лучшей видимости отросток окрашивают красной краской. Замки прежних выпусков имеют сигнальный отросток формы, изображенной штрихпунктирной линией; практика показала, что такие сигнальные отростки в месте перехода к корпусу замка отламываются вследствие вибрационных нагрузок. Замкодержатель (рис. 8.6) состоит из противовеса 1; овального отверстия 3;лапы 4; расцепного угла 5. Замкодержатель вместе с предохранителем удерживает замок в нижнем положении при сцепленных автосцепках, а вместе с подъемником — в верхнем при расцепленных автосцепках до разведения вагонов. Лапа 4замкодержателя взаимодействует со смежной автосцепкой. В собранном механизме лапа под действием противовеса 1 выходит в зев автосцепки. Хвостик 6 лапы служит как направляющая. На него воздействуют для восстановления сцепленного состояния у ошибочно расцепленных автосцепок. Овальное отверстие 3 в стенке2 предназначено для навешивания на шип корпуса. Замкодержатель может не только поворачиваться на шипе, но и перемещаться в вертикальной плоскости. Снизу под овальным отверстием расположен расцепной угол 5, взаимодействующий с подъемником замка. Предохранитель (рис. 8.7) состоит из  верхнего плеча 1; нижнего фигурного плеча 4; отверстия2. Верхнее плечо 1 предохранителя в сцепленном состоянии перекрывается противовесом замкодержателя, что препятствует уходу замка внутрь кармана корпуса, а нижнее плечо 4, взаимодействуя с подъемником при расцеплении автосцепок, выводит верхнее плечо из зацепления с противовесом замкодержателя. Отверстие 2служит для навешивания на шип замка. Фаска 5 на нижнем плече предохранителя облегчает проход нижнего плеча в паз замка при расцеплении автосцепок, а фаска7 в основании верхнего плеча и фаска вокруг втулки 3предназначены для  того, чтобы предохранитель не задевал за шип для замкодержателя в корпусе и не препятствовал перемещению замка при боковых отклонениях предохранителя.            Подъемник (рис. 8.8) состоит из широкого пальца 1; узкого пальца 2;  квадратичного отверстия 5. Подъемник удерживает вместе с замкодержателем замок в расцепленном положении до разведения вагонов и служит для подъема предохранителя и перемещения замка из зева внутрь кармана корпуса. Широкий палец 1 поднимает предохранитель и уводит замок, а узкий палец 2 взаимодействует с расцепным углом замкодержателя. Отверстие 5 предназначено для квадратной части стержня валика подъемника. Буртик 4препятствует западанию подъемника в овальное отверстие замка. Углубление 3 предусмотрено для опоры подъемника на прилив в кармане корпуса.    Валик подъемника (рис. 8.9) состоит из балансира1; стержня, который состоит из толстой 2, тонкой 4цилиндрических и квадратной 3 частей. Валик подъемника предназначен для поворота подъемника замка при расцеплении автосцепок и ограничения выхода замка из кармана корпуса в зев собранной автосцепки. Балансир 1, соединяемый с цепью расцепного привода, облегчает возвращение валика подъемника в исходное положение после разведения автосцепок и в других случаях. В собранной автосцепке цилиндрические2 и 4 части располагаются в соответствующих отверстиях корпуса, а квадратная часть 3 находится в отверстии подъемника. Толстая цилиндрическая часть удерживает замок от выпадения, имеющаяся на ней выемка 5 предназначена для запорного болта. Конические углубления 7 на балансире и 6 на торце стержня служат для центровки валика подъемника на станке при обработке поверхностей стержня во время ремонта.