Ударно-тяговые устройства подвижного состава

1. Назначение и типы ударно-тяговых приборов.
2. История совершенствования ударно-тяговых приборов.
3. Сцепные устройства сочленённых вагонов.
4. Устройство автосцепки.
5. Конструкционные особенности различных типов поглощающих аппаратов.
План лекции:

1. Конструирование и расчёт вагонов. Лукин В.В., Шадур Л.А., Котуранов В.Н. и др. М.: УМК МПС России. 2000.
2. Вагоны. Под ред. Л.А. Шадура. М., Транспорт. 1980
3. Конструкция вагонов. Алпысбаев С.А., Кузьменко В.Н., Солоненко В.Г. и др. Алматы, 2007
4. Автосцепные устройства подвижного состава железных дорог. Коломийченко В.В., Беляев В.И., Костина Н.А. М., Транспорт. 2002.
Рекомендуемая литература:

1. Назначение и типы
ударно-тяговых приборов
Ударно-тяговые приборы предназначены для:
соединения вагонов между собой и с локомотивом;
удержания вагонов на определенном расстоянии друг от друга;
передачи растягивающих и сжимающих усилий от одного вагона к другому;
смягчения усилий развивающихся во время движения поезда и маневрах.
В зависимости от способа соединения приборы делят на:
неавтоматические (сцепление осуществляется человеком)
автоматические (обеспечивают сцепление без участия человека)

РАЗДЕЛЬНЫЕ УДАРНО-ТЯГОВЫЕ ПРИБОРЫ
В первых двухосных вагонах в России
и за рубежом применялись раздельные
тягово-сцепные и ударные приборы.
Упругая сцепка 3 передавала и смягчала
растягивающие усилия, а буфер 1 и
листовая рессора 2 смягчали сжимающие
усилия. В случае обрыва тягово-сцепных
приборов соединение вагонов выполнялось цепями, одетыми на крюки 4
1- буфер; 2- листовая рессора; 3- сцепка; 4- крюк; 5- концевая балка
2. История совершенствования
ударно-тяговых приборов

СКВОЗНАЯ УПРЯЖЬ
1- рама вагона; 2- стержень крюка; 3- муфта; 4- спиральная пружина; 5- крюк
С ростом веса поездов в вагонах стали применять сквозную упряжь, при которой
на раму вагона передавалось усилие, равное сопротивлению движению данного вагона

Винтовая стяжка
серьга
Кривой валик
Винт с правой и левой нарезками
Рукоятка
винта
Гайка большая
Скоба, накидывалась на крюк сцепляемого вагона
Гайка малая
Масса стяжки 34 кг
Расчетное усилие 300 кН
1- валик; 2- серьга; 3,5- гайки; 4- рукоятка; 6- винт; 7- скоба

Ручная сцепка вагонов. 1934 г.
На сети железных дорог в 1934 г. произошло
61142 аварии и крушения. Из них 21265 - разрывы и саморасцепы поездов (т.е. более 1/3 от всех происшествий)
Разрывы возникали в основном из-за недостаточной прочности и в результате плохого свинчивания сцепки

Преимущества автосцепки:
достаточная прочность сцепных приборов, соответствующая большим продольным усилиям, развивающимся в поездах большой массы
ликвидация тяжелого труда сцепщиков и облегчение работ по расцеплению вагонов
ускорение процесса формирования поездов, т.к. были исключены затраты времени на ручное сцепление и существенно уменьшились затраты времени на расцепление вагонов
уменьшение тары вагонов за счет облегчения концевых и боковых балок рамы

КУЛАЧКОВАЯ ЦЕПЬ
Для соединения винтовой упряжи с автосцепкой использовалась двухзвенная кулачковая цепь
1,2- шипы; 3- кулак; 4- предохранительный выступ; 5- планка; 6- крайнее звено; 7- среднее звено

Сцепление автосцепки с винтовой упряжью
Для маневровых работ в пределах станции сцепление вагонов выполняли надеванием
скобы винтовой стяжки на «ухо» корпуса автосцепки
ухо корпуса
скоба

Внедрение автосцепки вызвало необходимость изменения отдельных узлов вагона:
потребовалось ограничение размеров консольных частей вагона
необходимо было ограничить разности высот продольных осей сцепных приборов
потребовалось устройство специальных упругих площадок (для пассажирских вагонов)
Из вагонного парка были изъяты двухосные вагоны, которые не были приспособлены к установке автосцепки.
Изменились и требования к конструкции пути: были ограничены радиусы кривых и перегибы вертикального профиля.

Полный перевод подвижного состава на автосцепку СА-3 был закончен в 1957 г.
Автосцепка разработана в 1932 г. и утверждена в качестве типовой в 1934 г.
в институте реконструкции тяги (ИРТ) и называлась прежде ИРТ-3, а затем была переименована в СА-3

3. Сцепные устройства сочленённых вагонов

Автосцепное устройство СА-3
1 – корпус автосцепки; 2 –маятниковые подвески; 3 - болты М22; 4 - ударная розетка; 5 - нижняя полка хребтовой балки; 6 - опорные части; 7 - вертикальная полка хребтовой балки; 8 - задний упор; 9 - тяговый хомут; 10 - поглощающий аппарат; 11 - поддерживающая планка; 12 - упорная плита; 13 -центирующая балочка; 14 - клин тягового хомута; 15 - передний упор; 16 - провоолока диаметром 4 мм; 17 -гайки; 18 - запорная планка; 19 - болты М22 с запорной шайбой; 20 - рукоятка расцепного рычага; 21 - кронштейн; 22 - стержень расцепного рычага; 23 - державка; 24 -цепь расцепного привода; 25 - валик подъемника.
4. Устройство автосцепки

Автосцепное устройство устанавливается на каждой единице подвижного состава
РАСПОЛОЖЕНИЕ АВТОСЦЕПНОГО УСТРОЙСТВА НА ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ (ГОСТ 3475—81)
Располагается с обеих сторон в концевой части хребтовой балки

Расстояние h от головок рельсов до оси автосцепки для нового и эксплуатируемого порожнего подвижного состава (вагоны и локомотивы) должно быть не более 1080 мм, для эксплуатируемых грузовых груженых вагонов — не менее 950 мм, пассажирских вагонов и локомотивов (груженых и с экипировкой) — не менее 980 мм, для вновь изготавливаемых грузовых, пассажирских вагонов и локомотивов (не загруженных и без экипировки) — не менее 1040 мм.
Установочные размеры автосцепного устройства

Корпус автосцепки и механизм зацепления
В механизм зацепления входят:
замок;
замкодержатель;
предохранитель;
подъёмник;
валик подъёмника.

Сцепление автосцепок
Положение 1
Положение 2
Положение 3

Автосцепное устройство с автосцепкой СА-4 для новых грузовых вагонов
Применяется на грузовых вагонах нового поколения с повышенной осевой нагрузкой

Конструкции поглощающих аппаратов для грузовых вагонов
На железных дорогах СНГ на грузовых вагонах применяются в основном пружинно-фрикционные поглощающие аппараты:
Ш-1-ТМ, Ш-2-Т, Ш-2-В,
ПМК- 110А, ПМК-110К-23,
Ш-6-ТО-4.
Пружинно-фрикционные аппараты широко применяются на грузовых вагонах, так как они просты по конструкции и надежны в эксплуатации.
Однако они имеют низкую стабиль-ность работы и ограниченную энерго-емкость при существующих габаритных размерах.
Аппарат поглощающий Ш-2-В-90
5. Конструкционные особенности различных типов поглощающих аппаратов

Поглощающий аппарат ПМКП-110
а — конструктивная схема, где 1 — полимерные элементы, 2 — опорный элемент, 3 — центрирующие пластины, 4 — корпус; б — полимерный упругий блок из материла Durel; в — конструкция упругого полимерного элемента
Техническая характеристика аппарата

Основные параметры пружинно-фрикционных и гидравлических поглощающих аппаратов автосцепки для грузовых вагонов

Основные параметры поглощающих аппаратов пассажирских вагонов

Составляющие экономического ущерба из-за высокой продольной динамической загруженности вагонов:
отцепки вагонов в текущий ремонт по неисправностям автосцепного устройства и повреждениям кузова вагона до истечения гарантийного срока (изломы ударных розеток, трещины шкворневых балок, обрывы дверной закидки крытого вагона, повреждения торцовых дверей и люков полувагонов);
компенсации за порчу перевозимого груза.
Перспективные поглощающие аппараты автосцепного оборудования должны обеспечивать:
повышение ресурса и стабильности характеристик;
значительное повышение энергоемкости в существующих габаритах;
сохранность перевозимого груза и конструкции вагона;
снижение эксплуатационных затрат на ремонт и техническое обслуживание;
увеличение межремонтного срока службы.

Типоразмерный ряд поглощающих аппаратов

Основные показатели эксплуатируемых и опытных поглощающих аппаратов

Схема эластомерного поглощающего аппарата УВЗ
(а): рабочие камеры: А – предпоршневая; Б – запоршневая; 1 – корпус амортизатора; 2 – переднее дно; 3 – поршень, снабжённый обратным клапаном; 4 – направляющий стержень; 5 – заднее дно; 6 – подвижный шток, выполненный заодно с поршнем 3; силовая характеристика (б)
Основные технические характеристики
Предназначен для установки на вагоны, перевозящие ценные и опасные грузы и снижения уровня продольных сил, действующих в поезде и при маневрах.
В качестве рабочего тела был выбран материал на основе высокомолекулярного и кремнийорганического каучука — эластомер.
Этот материал обладает рядом уникальных свойств: низкой зависимостью механических свойств от температуры, долговечностью при воздействии циклических механических нагрузок, экологической безопасностью и др.
Поглощающий эластомерный аппарат АПЭ-95-УВЗ

Эластомерный поглощающий аппарат
АПЭ-120-И.500
Эластомерные поглощающие аппараты 73ZW
Преимущества:
отсутствие периода приработки;
отсутствие явлений заклинивания;
гладкая силовая характеристика снижает воздействие на конструкцию вагона высокочастотных нагрузок;
безремонтный срок службы эластомерного аппарата достигает более 16 лет.
Поглощающие аппараты нового поколения
Предназначены для установки на вагоны, перевозящие ценные и опасные грузы и снижения уровня продольных сил, действующих в поезде и при маневрах.
В качестве рабочего тела используется материал на основе высокомолекулярного и кремнийорганического каучука — эластомер.
Этот материал обладает рядом уникальных свойств: низкой зависимостью механических свойств от температуры, долговечностью при воздействии циклических механических нагрузок, экологической безопасностью и др.