Подвижной
состав метрополитена
Вагоны типа Д
Глава VI
АВТОСЦЕПКА
Глава написана совместно с инж. В.Т. Парфененковым.
24. Общие данные
Вагоны оборудованы полуавтоматической автосцепкой (рис. 44) жесткого типа, которая при сближении вагонов автоматически сцепляет их друг с другом и одновременно производит соединение их воздухопроводов. Соединение электрических цепей управления вагонами производится дополнительным перемещением специальной рукоятки на автосцепке вручную после сцепления механической части.
Автосцепка присоединена к раме кузова через специальную двухшарнирную проушину, позволяющую автосцепке перемещаться в двух плоскостях – горизонтальной и вертикальной. В расцепленном состоянии автосцепка удерживается в горизонтальном положении при помощи специальной балочки на пружинных опорах, которыми можно регулировать высоту автосцепки от уровня головок рельсов. В сцепленном состоянии автосцепки в опоре не нуждаются, так как от шарнира на одном вагоне до шарнира на другом вагоне автосцепка представляет собой как бы одно целое тело.
При следовании состава с одного пути на другой параллельный (S-образная кривая) происходит наибольшее отклонение оси сцепленных автосцепок от продольной оси вагона в горизонтальной плоскости (до 11°), а при переломе пути с площадки на подъем или уклон 0,040 происходит наклон ее на угол до 2° к горизонту. Конструкция автосцепки обеспечивает возможность поворота ее в горизонтальной плоскости до 13° и в вертикальной до 2°30'.
Комплект автосцепки (рис. 45) состоит из головки автосцепки 1 с смонтированными на ней деталями сцепного механизма и клапанами воздухопроводов, ударно-тягового аппарата 2, скоб 3 для соединения головки с ударно-тяговым аппаратом, электроконтактной коробки 4, рукоятки 5 ручного привода к пальцам электрических контактов, проушины двойного шарнира 6, деталей подвески автосцепки (на рисунке не показаны).
25. Головка автосцепки
На рис. 46 показаны части, входящие в состав головки автосцепки: собственно головка 1; детали сцепного механизма – замок 2, серьга 3, валики 4 и 5, возвращающая пружина 6, трос с рукояткой 7 для расцепления и блок троса 8; клапаны воздухопроводов (на рисунке не показаны); скоба 9 для соединения головки с ударно-тяговым аппаратом.
Головка отливается из мягкой электростали в виде полой коробки с буферным фланцем на передней части и небольшим буртиком в хвостовой части. На буферном фланце расположены выступающий конус и конусообразная впадина для центровки конуса сцепляющейся головки. Конус и впадина имеют проемы для деталей сцепления. Кроме них, на буферном фланце имеются два отверстия для клапанов воздухопроводов, расположенные в середине по вертикальной оси буферного фланца.
В правой боковой стенке корпуса головки имеется прямоугольный вырез для заведения внутрь сцепного механизма. В верхней и нижней стенках расточено вертикально расположенное сквозное отверстие диаметром 38 мм для валика, вокруг оси которого происходит поворот замка. Под этим отверстием внутри корпуса головки к верхней и нижней стенкам прилиты бобышки, между которыми горизонтально располагается замок.
Замок 2 представляет собой равноплечий рычаг дискообразной формы. Он изготовляется из конструкционной легированной стали марки 40Х по ГОСТ 4543-48, в химический состав которой входят углерод, кремний, марганец, хром и никель, и подвергается термической обработке, обеспечивающей ему надлежащую твердость. К одному плечу рычага, где расположено отверстие диаметром 26 мм, присоединяется серьга 3; к другому плечу, где имеется открытый вырез радиусом 15 мм, в сцепленном состоянии подходит серьга автосцепки другого вагона.
В средней части диск замка имеет основание в виде втулки с внутренним диаметром отверстия 38 мм;| вокруг втулки расположена канавка с просверленными в ней пятью небольшими отверстиями для закрепления в одном из них возвращающей пружины 6.
Для расцепления вагонов замок имеет специальный отросток с отверстием, к которому присоединяется расцепной трос 7 с pyкояткой и тяга блокирующего рычага электроконтактной коробки. В нижней части диска у втулки замка имеется выступ, который служит для фиксации серьги в определенном положении и ограничения поворота замка под действием возвращающей пружины.
Серьга 3 также изготовляется из легированной стали 40Х и подвергается термообработке. Она имеет П-образную форму и заканчивается двумя проушинами, которыми охватывает диск замка соединяется с ним. Нижняя проушина имеет отросток для упора в выступ замка с целью ограничения его поворота и фиксации самой серьги в корпусе головки автосцепки. Противоположный конец серьги заканчивается цапфой, при помощи которой при сцеплении автосцепок серьга соединяется с соответствующим вырезам замка другой сцепляемой головки автосцепки. Серьга выдерживает усилие на растяжение до 54 т.
Возвращающая пружина 6 имеет 4 витка и изготовлена из проволоки диаметром 5 мм.
В сцепном механизме пружина располагается на верхней стороне втулки замка и своим нижним отогнутым концом закрепляется в одном из пяти его отверстий.
Другой конец пружины загнут в виде крючка, которым она зацепляется за штифт, расположенный в верхней стенке корпуса головки. Угол закручивания пружины составляет 135°.
Сборка сцепного механизма производится в такой последовательности. Замок 2 валиком 4 соединяется с серьгой 3. На тонкий конец валика 4 надевается шайба, после чего конец валика слегка расклепывается. Затем на втулку замка надевается возвратная пружина, отогнутый конец которой заходит в одно из отверстий его диска.
Собранный механизм через прямоугольное отверстие в боковой стенке вставляется в корпус головки таким образом, чтобы серьга вышла за наружную часть фланца через проем в конусе корпуса головки.
Среднее отверстие замка совмещается с отверстиями в корпусе головки, после чего надевается крышка, перекрывающая отверстие для смазки в корпусе головки, и вставляется валик 5. В заключение крючкообразный конец пружины надевается на штифт в корпусе, создавая соответствующий натяг пружины. В случае недостаточной четкости в работе механизма (например серьга: вяло выходит из корпуса после поворота замка) необходимо затянуть возвращающую пружину и с этой целью переставить ее на следующее ' отверстие в замке. На рис. 47 показана схема работы сцепного механизма автосцепок.
Трос 7 в собранной автосцепке проходит через блок 8, который обеспечивает ему определенное направление оттяжки замка при расцеплении автосцепок. Рукоятка троса укладывается в пружинную державку, расположенную в верхней части головки.
26. Ударно-тяговый аппарат
Ударно-тяговый аппарат (рис. 48) состоит из хомута 1, к которому прикрепляется скользун 2, водила 3, двух цилиндрических пружин 4, двух направляющих 5 для пружин, промежуточной шайбы 6, направляющей втулки 7, двух гаек 8 крепления водила и шплинта 9.
Хомут 1 – литой из электростали; он имеет форму прямоугольной рамки, концевые части которой выполнены в виде втулок. На нижней стороне рамки имеется площадка с двумя отверстиями для крепления скользуна 2.
Хомут работает на растяжение, при усилии которого, равном 68 т, в нем возникают напряжения текучести материала.
Скользун 2 представляет собой накладку из дуба толщиной 20 мм, прикрепленную к металлической планке толщиной 8 мм, И служит опорой автосцепки при ее движении по балочке подвески.
Водило 3 изготовляется путем отковки из конструкционной легированной стали 40Х и имеет цилиндрическую с уступами форму. Средний конец водила оканчивается мелкой метрической резьбой Ш52 х 3, а задний – проушиной.
Внутрь хомута при помощи специального приспособления вставляются две цилиндрические пружины 4 из прутка диаметром 38 мм, которые находятся там в сжатом состоянии. По концам пружин установлены направляющие 5, а между ними промежуточная шайба 6. Пружины навиты в разные стороны (правой и левой навивки), и благодаря этому взаимно компенсируется кручение их торцов при сжатии пружин.
Сквозь отверстия в хомуте и направляющих проходит конец водила. На него надевается втулка 7, которая подводится гайками 8 по упора в переднюю направляющую 5. Таким образом, как при сжатии, так и при растяжении автосцепки пружины ударно-тягового аппарата работают только на сжатие. При растяжении хомут своей хвостовой втулкой перемещает по водилу вперед заднюю направляющую пружины, а при сжатии передняя втулка хомута перемещает переднюю направляющую пружины назад.
Ударно-тяговый аппарат рассчитан на усилие растяжения или сжатия 10 т, что соответствует предельному сжатию пружин на 52 мм. При увеличении нагрузки пружины дальше не сжимаются, так как обе направляющие втулки 5 соприкоснутся с втулками промежуточной шайбы 6 и усилие будет передаваться жестко.
Недостатком конструкции ударно-тягового аппарата (в отличие от фрикционного аппарата на автосцепке старой конструкции) является применение в нем витых пружин из круглого прутка, не обладающих гасящим действием. При неодинаковой степени торможения на отдельных вагонах состава возможны рывки и продольная раскачка вагонов.
Для предохранения вагона от жестких ударов сцепление вагонов должно производиться при скорости не более 1 км/ч.
Применение более высоких скоростей при сцеплении может значительно превысить усилия, допускаемые на автосцепку, и повлечь за собой чрезмерно высокие напряжения как в деталях автосцепки,, так и в раме кузова. Например, при силе сжатия на автосцепке 45 т в продольных балках рамы появляются суммарные напряжения, равные пределу текучести металла (2 500 кг/см2).
Хвостовая часть водила присоединяется через двухшарнирную проушину 10 к гнезду автосцепки на раме кузова; горизонтальный валик 11 закрепляется шайбой и шплинтом.
Вертикальный валик 12, вставляемый в гнездо сверху под полом, фиксируется шпилькой 13. Такое крепление валика будет заменено креплением с помощью шайбы и шплинта.
27. Подвеска автосцепки
На рис. 49 показана конструкция подвески передней части авто сцепки. Опорная балочка 1, на которой покоится автосцепка (а при прохождении кривых и перемещается по ней), имеет штампованный омегообразный профиль сечения. В средней части в балочке сделана выемка глубиной 10 мм для установки автосцепки при сцеплении в центральное положение. Глубина этой выемки, однако, оказалась чрезмерной, так как она затрудняет перемещение автосцепки по балочке и приводит к скалыванию деревянного скользуна. Поэтому предполагается уменьшить ее до 4 мм.
На лобовой части рамы укрепляются два штыря 2, тремя болтами каждый. На эти штыри надеваются верхние упорные шайбы 3 и верхние пружины 4, затем ставится балочка и под ней – нижние пружины 5 в стаканах 6; в заключение на резьбу штырей устанавливаются гайки 7, которыми и производят регулировку положения автосцепки по высоте.
Находясь между верхними и нижними пружинами, опорная балочка вместе с автосцепкой плавно перемещается вверх и вниз. Постановка стаканов 6 на нижние пружины имеет целью ограничить распрямление нижних пружин при движении автосцепки вверх и тем самым воспрепятствовать вертикальной раскачке свободных автосцепок на концевых вагонах при движении поезда.
Предохранительная скоба 8 служит для опоры автосцепки в случае обрыва штырей.
28. Пневматическая часть автосцепки
Клапаны междувагонных воздухопроводов, смонтированные на буферном фланце, расположены один вверху, другой внизу фланца; верхний клапан – для напорной магистрали, нижний – для тормозной магистрали. По своей конструкции оба клапана (рис. 50) одинаковы и состоят из: корпуса клапана 1, который с легкой запрессовкой в тело фланца устанавливается заподлицо с его наружной плоскостью; резиновой трубки 2, вставленной в корпус, и продолжения ее резинового уплотняющего кольца 3; последнее установлено в упорное бронзовое кольцо 4, которое прижимается пружиной 5 к буртику корпуса.
Все эти детали закрываются стальным литым угольником 6, который двумя болтами прикрепляется к буферному фланцу.
Под действием пружин упорные кольца с заведенными в них уплотняющими резиновыми кольцами выступают на 6-1 мм наружу за плоскость буферных фланцев и при сцеплении автосцепок плотно прижимаются друг к другу под усилием взаимного нажатия и благодаря эластичности резиновых трубок, что обеспечивает надежное соединение воздухопроводов в сцепленном состоянии без утечки воздуха. После сцепления вагонов открываются концевые краны на трубопроводах, рукоятки от которых выведены на торец вагона по бокам автосцепки.
Проходное сечение резиновых трубок клапанов автосцепки меньше сечения труб напорной и тормозной магистралей, что несколько затрудняет распространение воздушной волны по трубопроводам.
29. Электроконтактная коробка
На каждой автосцепке устанавливается электроконтактная коробка (рис. 51 а, б), в которую заводятся поездные провода цепи управления. Она представляет собой прямоугольный литой корпус 1 с передней 2 и задней 3 крышками. Внутри коробки закрепляются две текстолитовые панели 4, верхняя и нижняя, на которых расположено по 32 клеммы 5. С передней стороны вставляется на резиновой прокладке 6 электроизоляционная плита 7, в которую запрессовываются латунные втулки пальцев 8.
Между клеммовыми панелями располагается держатель 9; в нем закрепляются 32 бронзовых контактных пальца 10 в два ряда, по 16 в ряд. Концы держателя располагаются в направляющих планках 11, закрепленных неподвижно к боковым стенкам корпуса. Для изоляции контактных пальцев от держателя и для придания эластичности крепления в держателе концы пальцев спрессованы резиной 12, обладающей высокими диэлектрическими свойствами.
Держатель может передвигаться в направляющих при помощи рычагов 13, насаженных на вал 14. На правой стороне вала под углом 90 градусов к рычагам держателя насаживается другой рычаг 13а, шарнирно связанный с рукояткой ручного привода электрической части, при перемещении которой вверх держатель пальцев перемещается в крайнее заднее положение, что соответствует разомкнутому состоянию цепей управления.
При опускании рукоятки вниз держатель пальцев передвигается в крайнее переднее положение и при этом пальцы выходят на 46-53 мм за плоскость передней изоляционной плиты коробки с тем, чтобы при сцепленных автосцепках войти во втулки другой коробки, пальцы которой убраны в крайнее заднее положение. Таким образом выдвижение пальцев может быть произведено из любой автосцепки.
Электрическое соединение у коробки, в которой держатель пальцев находится в заднем положении, осуществляется через флажковые контакты 15; последние надеты на пальцы и врубаются в задние клеммы 16 (перемещаясь в прорезях досок), к которым подведены провода цепи управления; ток проходит через клеммы 5 и 16, флажковые контакты 15 и пальцы 10, затем через втулки 8 передней изоляционной плиты 7 попадает на пальцы другой контактной коробки, у которой пальцы выдвинуты вперед.
Расположение клемм и внутренний монтаж электроконтактной коробки (рис. 52) обеспечивают соединение проводов управления при любом расположении вагонов в составе, для чего провода управления 4-й и 5-й перекрещиваются, т. е. к 4-й клемме присоединяется 5-й провод, а к 5-й клемме – 4-й провод. Таким же способом соединяются провода управления открыванием и закрыванием дверей, т.е. 31-й провод присоединен к 32-й клемме, а 32-й провод – к 31-й клемме, 29-я и 30-я клеммы присоединяются параллельно и к 4-й и 5-й клеммам. Остальные провода присоединяются к соответствующим номерам клемм.
Электроконтактная коробка подвешивается к корпусу автосцепки на стержнях, расположенных в проушинах щековин, и поджимается к ним пружинами. Эти пружины обеспечивают постоянное поджатие коробок друг к другу благодаря тому, что наружная плоскость каждой контактной коробки выступает на 6 мм за плоскость буферного фланца.
Для предупреждения поломки пальцев при сцеплении и расцеплении автосцепок устройство их подачи сблокировано со сцепным механизмом. Для этого на автосцепке имеется блокировочный рычаг, который промежуточной тягой связан с расцепным отростком замка автосцепки. Таким образом, чтобы сцепить или расцепить головки автосцепок, необходимо прежде убрать внутрь пальцы электрических контактов.
В расцепленном положении электроконтактные коробки закрываются передними крышками, защищающими контактную часть и предохраняющими ее от загрязнения.
В сцепленном положении резиновые прокладки, имеющие форму прямоугольной рамки и специальный профиль сечения, плотно прижимаются друг к Другу и этим предотвращают попадание влаги и грязи внутрь контактной части.