Автосцепка полужесткого типа для перспективных условий эксплуатации

На основании практики эксплуатации автосцепки СА-3 разработаны и утверждены МПС технические требования к новой автосцепке. В соответствии с этими требованиями новая автосцепка должна иметь контур зацепления такой же, как у автосцепки СА-3 и обеспечивать сцепляе-мость с СА-3, автосцепками, разработанными для европейских железных дорог колеи 1435 мм в рамках Организации сотрудничества железных дорог (ОСЖД) и Международного союза железных дорог (МСЖД).

Автосцепка должна обеспечивать сцепление единиц подвижного состава в момент соударения на прямых участках пути и в кривых малого радиуса в соответствии с ниже приведенными требованиями Норм для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных), 1983 г. (сокращенно - Норм МПС).

Сцепление должно быть надежным при скорости соударения вагонов 0,2-4 м/с, при этом разность между продольными осями автосцепок по вертикали перед сцеплением может находиться в пределах 0-140 мм. При движении поезда автосцепка не должна самопроизвольно расцепляться На кривых участках пути, в местах перехода с прямых участков на кривые, где предусматривается проход вагонов в сцепленном состоянии, автосцепку отклоняют вручную для обеспечения сцепления вагонов, при этом максимальная скорость сцепления установлена 1 м/с

Автосцепка должна быть жесткого или полужесткого типа, т. е. иметь ограничитель вертикального перемещения Рабочая опорная площадка ограничителя должна включаться при смещении продольных осей сцепленных автосцепок в контуре зацепления по вертикали не более 100 мм. Горизонтальная область захвата автосцепки должна составлять не менее 220 мм в каждую сторону. Длина автосцепки, т. е. расстояние от торца хвостовика до оси зацепления, должна составлять 1100- 1200 мм.

Торец хвостовика автосцепки должен иметь симметрично расположенную стабилизирующую площадку размером 140 мм по горизонтали и 130 мм по вертикали. Эта площадка не должна препятствовать сцеплению при условиях, указанных выше. Данное требование уточняется после проведения необходимых экспериментов. Допускается нарушение взаимозаменяемости с автосцепкой СА-3 как по элементам шарнирного соединения с тяговым хомутом, так и из-за увеличения сечений корпуса автосцепки и деталей, передающих нагрузки

Корпус автосцепки должен иметь со стороны малого зуба тягавый крюк (прилив) для зачаливания троса при подтаскивании вагона, рассчитанный на тяговую нагрузку 500 кН. Наружное очертание прилива не должно выходить за плоскость, перпендикулярную к тяговой поверхно сти малого зуба, проходящую через условную линию пересечения боковой стенки кармана корпуса и тяговой поверхности малого зуба. Прилив должен обеспечивать взаимодействие с винтовой стяжкой европейских железных дорог колеи 1435 мм и сцепление с ней при поездной и маневровой работе.

Поверхности контура зацепления автосцепки должны иметь износостойкое покрытие, обеспечивающее работу без наплавки в период не менее 5 лет. Автосцепка должна обеспечивать сцепление и проход в сцепленном состоянии нормативных кривых малого радиуса и горок в соответствии с Правилами и нормативами проектирования сортировочных устройств при совместной работе с автосцепкой СА-3, а также с автосцепками ОСЖД и МСЖД. При этом максимальная скорость сцепления с рассматриваемой автосцепки с автосцепкой СА-3 установлена 3 м/с.

Автосцепка должна допускать возможность замены на переходные сцепки, обеспечивающие сцепляемость и взаимодействие со сцепками железных дорог КНР и КНДР, и не препятствовать постановке на нее переходных устройств для сцепления с указанными сцепками. Автосцепка должна иметь сигнализатор, обеспечивающий возможность визуального контроля положения механизма сцепления без захода человека между вагонами. Для пассажирских вагонов, курсирующих со скоростями 200 км/ч и более, автосцепка должна быть жесткого типа, с контуром зацепления по ГОСТ 21447-75, без стабилизирующей площадки и иметь приспособление для выборки зазора в контуре зацепления и в шарнирных соединениях, передающих продольные нагрузки.

Механизм сцепления должен обеспечивать выполнение следующие рабочих процессов:

автоматическое сцепление (переход из положения "готовность к сцеплению" в положение "сцеплено”) при совмещении контуров зацепления; в сцепленном положении запирающие детали должны автоматически блокироваться для предотвращения самопроизвольного расцепления автосцепок;

расцепление автосцепок (переход из положения "сцеплено" в положение "расцеплено") воздействием извне в сжатом и свободном состояниях, как при стоянке подвижного состава, так и при движении со скоростью до 4 м/с;

автоматическое восстановление готовности к сцеплению после разведения расцепленных автосцепок (переход из положения "расцеплено" в положение "готовности к сцеплению");

восстановление воздействием извне сцепления ошибочно расцепленных автосцепок без их разведения при сжатии локомотивом (переход из положения "расцеплено" в положение "сцеппено");

установку механизма воздействием извне через расцепной привод из положения "сцеплено", "расцеплено" и "готовности к сцеплению" в положение "на буфер", препятствующее последующему сцеплению при стоящей и движущейся единице подвижного состава.

Выполнение указанных процессов механизм сцепления должен обеспечивать как при наличии износов не менее 1 мм на каждую исполнительную поверхность, так и при плюсовых допусках на изготовление и номинальных размерах.

Перечисленные рабочие процессы должны выполняться при работе разрабатываемых автосцепок между собой, с автосцепками типов СА-3, ОСЖД и МСЖД, в условиях, указанных выше, без поломок и повреждений деталей. Конструкция механизма должна обеспечивать определенность положения деталей при любом положении автосцепки в пространстве и возвращение их в положение готовности к сцеплению при последующей установке автосцепки в рабочее положение.

При движении поезда детали механизма автосцепки в сцепленном и расцепленном состояниях не должны иметь свободного перемещения свыше значений, определяемых производственными и эксплуатационными допусками или конструктивными размерами, под действием вертикальных до 8 д и горизонтальных (поперечных и продольных) ускорений до 4 д‘. Для предупреждения перемещений деталей под действием указанных ускорений допускается наложение на детали упругих связей, не препятствующих выполнению рабочих процессов механизма. Механизм сцепления должен иметь возможно меньшее количество деталей, а сами детали должны допускать их изготовление посредством отливки или штамповки или другими способами без последующей станочной обработки, кроме черновой обдирки шлифовальным кругом. Применение деталей, требующих механической обработки, в каждом отдельном случае должно быть согласовано с МПС.

Механизм сцепления в свободном состоянии должен иметь возможно меньше, но не более пяти степеней свободы. Механизм должен обеспечивать работу в эксплуатации без специальной проверки надежности действия его замыкающих органов между плановыми видами ремонта вагонов. В сцепленном состоянии конструкция механизма сцепления должна допускать проверку надежности действия его замыкающих органов с помощью несложных приемов. Механизм должен удерживаться в корпусе автосцепки с помощью детали, устанавливаемой при сборке автосцепки в последнюю очередь. Эта деталь должна запираться в корпусе автосцепки с помощью простого приспособления.

Передние упорные угольники и ударная розетка должны быть объединены в одну отливку (передний упор), задние упорные угольники также должны быть выполнены в виде одной отливки (заднего упора). Допускается единая отливка заднего упора с надпятниковой коробкой вагона или с передним упором.

Ударные розетки по размеру должны быть двух типов в зависимости от предельного угла отклонения автосцепки в горизонтальной плоскости. Размеры окна розетки первого типа при центральном положении шарнира и не сжатом поглощающем аппарате должны допускать отклонение автосцепки на угол 16° 30\ второго типа - на 23°. Угол отклонения для каждого конкретного типа вагона должен ограничиваться необходимым расчетным значением посредством приварки на боковых поверхностях в окне розетки планок по согласованию с МПС.

Вертикальные размеры окна розеток обоих типов должны допускать расчетные отклонения автосцепки вверх и вниз. Между поверхностями автосцепки и розетки при полном сжатии поглощающего аппарата конструктивный зазор должен быть не менее 5 мм.

Боковые и вертикальные грани передних и задних упорных угольников должны служить направляющими для тягового хомута. Тяговый хомут должен допускать возможность отклонения автосцепки в горизонтальной и вертикальной плоскостях на максимальные расчетные углы. Крепление соединительного валика (клина тягового хомута) должно иметь предохранительное устройство, предотвращающее выпадание валика при утере гаек крепления болтов.

Взаимное расположение упорной плиты и поглощающего аппарата должно обеспечивать ограничение перекоса плиты в горизонтальной плоскости при действии сжимающих нагрузок с эксцентриситетом до 70 мм. Конструктивно возможный перекос плиты в горизонтальной плоскости в случае упора хвостовика в плиту не должен превышать 7 мм; измеряется перекос в месте контакта плиты с опорной площадкой переднего упора. Допускается размещение поглощающего аппарата горловиной назад.

Радиус цилиндрической поверхности контакта клина (валика) с перемычкой хвостовика или вкладышем должен быть не менее 30 мм. Поддерживающая планка должна обеспечивать надежное удержание деталей автосцепного устройства на заданном чертежом уровне. Максимальное возможное поперечное смещение хвостовика автосцепки в плоскости шарнира от оси вагона за счет зазоров при неблагоприятном сочетании допусков на изготовление не должно превышать 11 мм. При зазоре между верхней тяговой полосой тягового хомута и горизонтальным перекрытием хребтовой балки более 24 мм над головной и хвостовой частями хомута ставятся ограничительные планки.

Вертикальные стенки хребтовой балки должны быть защищены От износа в местах расположения поглощающего аппарата и упорной плиты предохранительными планками.

Шарнирное соединение автосцепки у пассажирских вагонов должно иметь устройства, позволяющие регулировать вертикальный и горизонтальный зазоры. Размеры вертикального и горизонтального зазоров в шарнирном соединении (между хвостовиком автосцепки, тяговым хомутом и упорной плитой) должны составлять в эксплуатации 2-5 мм. Для сокращения зазоров допускается применение приварных пластин при условии сохранения полной взаимозаменяемости элементов шарнирного соединения.

Центрирующие приборы должны быть двух типов: I тип - для грузовых вагонов, оборудованных розетками, обеспечивающими угол поворота автосцепки по горизонтали до 16° 3(У в каждую сторону, и II тип - для грузовых и пассажирских вагонов с розетками, обеспечивающими угол поворота до 23°. Усилие предварительной затяжки пружин эластичной опоры должны компенсировать вес автосцепки, превышая его на 1 кН, и не должно препятствовать сцеплению автосцепок при условиях, указанных выше.

Вагоны, имеющие линейные размеры, при которых размер горизонтального захвата автосцепки не обеспечивает возможности сцепления на расчетных кривых участках пути, должны оборудоваться устройством для принудительного отклонения центрирующего прибора (автосцепки) в направлении к центру кривой. Это устройство должно включаться в работу на криволинейном участке пути, имеющем радиус, на котором размер горизонтального захвата автосцепки (с учетом запаса 25 мм) еще обеспечивает автоматическое сцепление.

После разведения вагонов на прямых участках пути, а при отсутствии устройства для принудительного отклонения автосцепки и на кривых участках, центрирующий прибор должен устанавливать автосцепку вдоль продольной оси вагона. Отклонение при центрировании автосцепки в плоскости зацепления должно составлять ±20 мм по горизонтали и ±5 мм по вертикали. Точность центрирования должна контролироваться посредством принудительного отклонения автосцепки в горизонтальной и вертикальной плоскостях и проверкой возвращения ее в первоначальное положение.

Расположение опоры для автосцепки должно создавать уравновешивание автосцепного устройства, обеспечивающее горизонтальное положение автосцепки. Отклонение от горизонтали допускается не более 5 мм вверх и вниз. Центрирующий прибор не должен препятствовать выкатке тележки после подъемки вагона. Центрирующий прибор пассажирских вагонов должен быть снабжен шумопоглощающими резиновыми элементами.

Рукоятка для расцепления автосцепки должна располагаться с левой стороны вагона, если смотреть на торец вагона. Расцепной привод должен обеспечивать расцепление автосцепок усилием на конце рукоятки не более 100 Н при ненатянутых автосцепках. Расцепной привод не должен оказывать самопроизвольного воздействия на механизм автосцепки и его рабочие процессы при всех режимах поездной и маневровой работы, указанных выше. В центральном положении автосцепок и при их отклонениях на угол до 23° по горизонтали, до 6° по вертикали, а также при одновременном отклонении автосцепки на указанные углы расцепной привод должен обеспечивать их расцепление или постановку рукоятки в положение "на буфер". Расцепной привод должен обеспечивать надежную работу между периодическими ремонтами вагонов и не требовать какой-либо регулировки в эксплуатации. Детали расцепного привода должны располагаться возможно ближе к продольной оси автосцепки (по вертикали). В расцепном приводе должна быть предусмотрена возможность автоматического его расцепления с помощью устройства, расположенного на сортировочной горке, при скорости движения вагонов до 4 м/с. Кроме того, в расцепном приводе должна быть предусмотрена возможность его блокировки с помощью установки шплинта или другим простейшим способом для предотвращения ошибочного расцепления автосцепок вагонов, находящихся под общим грузом.

Расцепной привод пассажирских вагонов должен иметь блокирующее устройство против расцепления посторонними лицами. При изломе автосцепки, утере соединительного клина (валика) или в других случаях, когда одна из автосцепок будет удерживаться на другой (исправной) благодаря ограничителю вертикальных перемещений, расцепной привод удерживаемой автосцепки не должен при разъединении поезда самопроизвольно вызывать расцепление автосцепок во избежание падения автосцепки на путь.

В перспективе предусматривается оборудовать автосцепку автоматическим соединителем межвагонных коммуникаций (автосоединителем) . Автосоединитель межвагонных коммуникаций должен обеспечивать автоматическое соединение одной воздушной (тормозной) магистрали и одной электрической двухпроводной цепи. Соединение воздушных магистралей должно обеспечивать предусмотренные нормами требования к уплотнениям воздухопровода на стоянках и при всех режимах движения поезда. Автосоедините.пь не должен вызывать увеличение времени зарядки или ухудшение других эксплуатационных показателей тормозной системы поездов по сравнению с действующими нормами.

Электросоединитель должен обеспечивать соединение электрической цепи, рассчитанной на рабочий ток 20 А. Изоляция цепи должна проверяться напряжением '1000 В относительно корпуса соединителя в течение 1 мин. Для подключения провода соединителя к электрической цепи вагона должен быть предусмотрен штекерный разъем, обеспечивающий правильное соединение проводов, удобное подключение их и надежное крепление. Коробка штекерного разъема должна быть надежно уплотнена от попадания внутрь пыли. Влаги, снега и др. Штекерный полу-разъем, закрепленный на проводах, должен обеспечивать также возможность соединения напрямую (минуя в случае неисправности электродвигатель) проводов соседних вагонов.

Конструкция пневматической части автосоединителя, краны воздушной магистрали и их приводные устройства не должны вызывать дополнительного сопротивления прохождению воздуха по сравнению с имеющимися типовыми концевыми кранами. При разъединении поезда вследствие саморасцепа автосцепки соединители должны обеспечивать разрядку тормозной магистрали до давления не более 80 кПа через разрядное отверстие сечением не менее 8 см2. Дальнейшая разрядка магистрали и снижение давления до нуля могут происходить замедленным темпом.

В конструкции автосоединителя необходимо предусмотреть возможность его использования и безотказную работу на автосцепках типа СА-3 при их модернизации, заключающейся в установке под головой автосцепки кронштейна для подвешивания соединителя. Конструкция соединителя должна обеспечивать с помощью простого устройства ручное соединение воздухопровода соединителя с тормозным рукавом смежного вагона, не имеющего соединителя. Конструкция соединителя должна быть такой, чтобы можно было сменить уплотнительные кольца, осмотреть электро контакты и проверить электроцепи обоих соединителей сцепленных автосцепок с любой стороны состава. Конструкция соединителя должна быть по возможности простой и обеспечивать минимальное усилие, распирающее автосцепки. Наиболее предпочтительным по этим соображениям является соединитель с боковым соединением воздухопроводов, постоянно выдвинутый за ось зацепления.

На первом этапе создания разрабатываемой автосцепки проводятся поисковые разработки и выбор оптимальной конструкции автосоеди-нителя, в том числе взаимосцепляемого с автосоединителями ОСЖД и МСЖД. Концевые краны должны открываться автоматически; последующее их перекрытие для смены уплотнительного кольца и т. п. может быть осуществлено только при условии, что до открытия кранов вновь поезд не сможет тронуться с места (блокировка через расцепной привод и т. д.). Необходимо предусмотреть ручной привод для управления концевыми кранами с любой стороны вагона. Соединитель электрических магистралей должен предусматривать автоматическую концевую заделку для замыкания электрических цепей на хвосте поезда при перекрытом концевом кране. Электрические цепи следует снабдить специальным устройством для снятия напряжения с контактов электросоединителя при расцепленном состоянии автосцепки. Автосоединитель должен иметь предохранительное устройство от падения на путь в случае излома механизма его подвешивания на автосцепка

Автосцепка полужесткого типа, в значительной степени соответствующая указанным выше требованиям, показана на рис. 31. В данной автосцепке корпус значительно усилен по сравнению с серийным ее вариантом. В нижней части малого зуба расположено направляющее крыло 1, увеличивающее зону улавливания в сторону малого зуба по горизонтали до 240 мм. Крыпо также предназначено для ограничения вертикального перемещения сцепленных автосцепок. На корпусе имеется прилив 2 для зачаливания троса при подтаскивании вагонов в случае необходимости в процессе погрузки или выгрузки. Центрирующий прибор 4 маятникового типа с упругой опорой для хвостовика. Расцепной привод 3 жесткого типа с пространственным шарниром, не требующий регулировки в эксплуатации. Торец хвостовика корпуса автосцепки имеет плоскую форму, а упорная плита 6 выполнена с направляющими, служащими для предупреждения ее перекоса при эксцентричном нагружении. Под действием сжимающих нагрузок торцовая часть хвостовика препятствует опасному в отношении выжимания продольными силами расположению вагона, создавая выравнивающий вдоль оси вагона момент, равный произведению половины ширины плоской (стабилизирующей) площадки торца хвостовика на значение продольной силы.

Клин 5 тягового хомута устройства по сравнению с клином серийной конструкции имеет достаточно большую поверхность контакта с хвостовиком автосцепки, что исключает сгйятие металла хвостовика, имеющее место у автосцепки СА-3.

Рассматриваемая автосцепка предусматривает применение поглощающего аппарата 7,так называемой объединенной конструкции, при которой корпус аппарата и тяговый хомут представляют из себя одну отливку. Это дает возможность установить в поглощающий аппарат силовые пружины увеличенной длины, выпустив их за пределы корпуса самого аппарата в пространство между угольниками заднего упора, не увеличивая размеры проема для размещения аппарата, предусмотренно-

го ГОСТ 3475-81. За счет увеличения длины пружин, а следовательно, и хода фрикционных элементов обеспечивается повышение энергоемкости поглощающего аппарата. Крепление клина тягового хомута осуществляется с помощью болтов 8, для предупреждения износа которых предусматривается специальная защитная планка 5 (вид по стрелке Б) .

Конструкция автосцепки полужесткого типа рассчитана на период работы без ремонта, равный периоду между капитальными ремонтами. При деповском ремонте предусматриваются лишь работы контрольнопроверочного характера без демонтажа поглощающего аппарата.

Перспективная полужесткая автосцепка может быть оборудована автосоединителем воздухо-электропроводов с боковым расположением мундштуков (рис. 32). Для этой цели в отверстия, имеющиеся в ребрах большого зуба, устанавливается несущий вал 1, закрепленный гайкой 2. На валу размещается пружина кручения 3, которая служит для выдвижения коробки 4 и автосоединителя вперед за ось зацепления автосцепки. Автосоединитель обеспечивает соединения одного воздухопровода, заканчивающегося мундштуком 5, и одного электропровода, для чего в соединитель вмонтированы два контакта 6, соединенные параллельно. Коробка шарнирно подвешена на несущем валу с помощью рычага 7. Один короткий конец пружины кручения закреплен штифтом 8, а другой, длинный, обеспечивает предварительную затяжку пружины и закрепляется на корпусе автосцепки за прилив 9 со стороны малого зуба. Длинный конец пружины служит одновременно и рычагом, выводящим автосоединитель из сцепленного состояния (без разведения вагонов) для замены уплотнительного кольца или выполнения другого вида ремонта устройства.

Патрубок воздухопровода заканчивается головкой 10 тормозного рукава, что позволяет осуществлять ручное соединение тормозных рукавов при сцеплении вагона, имеющего автосоединитель,и без него. В этом случае тормозной рукав автосцепки с автосоединителем отключается от головки патрубка и напрямую вручную соединяется с рукавом смежного вагона.

При сцеплении полужестких автосцепок вертикальное центрирование до разницы уровней между продольными осями 100 мм осуществляется с помощью направляющего крыла 11. Центрирование автосоединителя по вертикали выполняется с помощью направляющего рога 12. После сцепления автосцепок мундштуки и электроконтакты располагаются соосно. Окончательное центрирование осуществляется выступом 13, имеющим соответствующее углубление с противоположной стороны коробки. Необходимое усилие прижатия коробок друг к другу обеспечивается пружиной 3, которая служит также для компенсации износа деталей автосоединителя.

Автосоединитель эксплуатируется как в грузовых, так и пассажирских поездах. На основании опыта его эксплуатации конструкция соединителя совершенствуется.

Автосцепка полужесткого типа с автосоединителем воздухо-электропроводов
Рис 32 Автосцепка полужесткого типа с автосоединителем воздухо-электропроводов

Автосцепка СА-ЗМ | Автосцепное устройство железнодорожного подвижного состава | Автосцепка электропоезда ЭР200