Ударно-тяговые приборы. Автосцепка

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, оборудованные ограничителями вертикальных перемещений.

Механические автосцепки позволяют только сцеплять подвижные единицы друг с другом; межвагонные коммуникации при этом соединяют вручную.

На подвижном составе России и стран-бывших республик СССР, а также в Монголии применяется типовая механическая нежесткая автосцепка СА-3, созданная в 1932 году группой инженеров Московского вагоноремонтного завода (ВРЗ) на основе английской сцепки Виллисона.

На грузовых вагонах с увеличенной базой, вагонах-цистернах, а также на части пассажирских вагонов устанавливается полужесткая модернизированная автосцепка СА-3.

В 2019 году был разработан вариант автосцепки СА-3Т для тяжеловесных вагонов, имеющий малый зуб и замок увеличенной высоты, которые позволяют расширить вертикальную область надёжного сцепления на 70 мм в сравнении с обычной автосцепкой СА-З.

Пассажирские вагоны, курсирующие в поездах постоянной составности (без изменения длины в пути следования), а также на вагонах пригородных электро- и дизель-поездов устанавливаются беззазорные сцепные устройства БСУ.

Унифицированные жесткие автосцепки Шарфенберга применяют на вагонах метрополитена, некоторых типах электро- и дизель-поездов (преимущественно скоростных). Такие автосцепки, помимо передачи тяговых и тормозных усилий, осуществляют соединение пневматических магистралей и межвагонных электрических цепей.

В случае необходимости можно произвести механическое соединение автосцепки СА-3 со сцепкой Шарфенберга при помощи специального переходного устройства. Также существуют адаптеры для сцепления с автосцепкой СА-3 беззазорного сцепного устройства БСУ.

На железных дорогах некоторых государств Европейского Союза применяется автосцепка C-AKv, созданная на основе автосцепки СА-3 и совместимая с ней механически. В этой сцепке имеется дополнительный выступ на большом зубе, который попадает в специальный паз, в результате чего сцепка работает как жёсткая и становится возможным автоматическое соединение электрических разъёмов и тормозных магистралей.

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 приподнять и повернуть вправо рычаг расцепного привода любой из автосцепок, при этом натянувшаяся цепочка повернет валик подъемника, в результате чего произойдет подъем предохранителя, а затем замок переместится своей рабочей частью из зева в карман и зафиксируется в этом положении замкодержателем. Как только рабочая часть замка уйдет из зева, автосцепки расцепятся. Для расцепления автосцепок достаточно повернуть валик подъемника одной из них. При роспуске вагонов на сортировочной горке применяют специальные расцепные вилки, с помощью которых расцепщики поворачивают валики подъемников автосцепок.

Для повторного сцепления расцепленных автосцепок необходимо сначала развести их корпуса, чтобы малые зубы вышли из зевов и освободили лапы замкодержателей, а затем снова свести автосцепки для их повторного сцепления.

Если автосцепки были расцеплены ошибочно, есть возможность вернуть их в сцепленное состояние, не разводя корпуса. Для этого необходимо через технологическое отверстие в нижней части корпуса автосцепки, рабочая часть замка которой находится в кармане, подходящим предметом приподнять замкодержатель, в результате чего замок вернется в исходное положение и автосцепки снова будут сцеплены.

Основные требования, определяющие нормы эксплуатации железнодорожного подвижного состава, обрудованного сцепками, совместимыми с автосцепкой СА-3, установлены ПТЭ (глава IX, п.п. 157 - 159).

Высота оси автосцепки над уровнем верха головок рельсов должна быть не более 1080 мм
и не менее:

• у локомотивов, пассажирских (в том числе почтовых, багажных, почтово-багажных) вагонов и специального железнодорожного подвижного состава - 980 мм;
• у грузовых вагонов - 950 мм.

Разница по высоте между продольными осями автосцепок СА-3 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 от 120 до 140 км/ч - 50 мм;
• между локомотивом и первым вагоном пассажирского поезда - 100 мм;
• между локомотивом и единицами специального железнодорожного подвижного состава - 100 мм.

Пассажирские вагоны, эксплуатируемые со скоростями свыше 140 км/ч, должны быть оборудованы ударно-тяговыми устройствами жесткого, либо полужесткого типов. Для пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями от 160 до 200 км/ч, допускается применение автосцепки полужесткого типа с нижним ограничителем вертикальных перемещений.

Головная и хвостовая сцепки высокоскоростных поездов, эксплуатируемых со скоростями от 200 до 250 км/ч должны быть жесткого типа.

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 и 873.

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.