Адаптер для соединения автосцепки с беззазорными сцепками

Полезная модель относится к адаптерам (переходным сцепкам, или переходникам) для спаривания сцепки типа СА-3 и ее модификаций со сцепками типа БСУ или сцепкой Шарфенберга, наиболее популярных на подвижном составе Российских железных дорог.
В настоящем описании используемые термины и признаки имеют следующее толкование:
- «адаптер» - согласно п. 3.6 ГОСТ 33434-2015, деталь или сборочная единица, обеспечивающая сцепление сцепки с автосцепкой и состоящая из хвостовика для соединения со сцепкой и зуба для соединения с автосцепкой. В уровне техники встречаются синонимы «переходная сцепка» и «переходник»;
- признаки «вертикальный», «продольный», «верхний» и «нижний» относятся к рабочему положению адаптера;
- автосцепка - то же, что автоматическая сцепка. Известно несколько конструкций автоматических сцепок, однако, согласно ГОСТ 33434-2015, этот термин применяется только к сцепке типа СА-3 или к ее модификациям, имеющим контур зацепления по ГОСТ 21447-75;
- беззазорная сцепка - сцепка типов БСУ или сцепка Шарфенберга, имеющая контур зацепления, существенно отличный от контура автосцепки и, согласно п. 5.3.3 ГОСТ 33434-2015, являющаяся беззазорной. Хотя они тоже автоматические, но в уровне техники их называют беззазорными, выделяя их главное отличие от сцепки СА-3: СА-Сцепка Автоматическая, БСУ - Беззазорное Сцепное Устройство;
- рабочие участки адаптера - участки частей, составляющих адаптер, непосредственно взаимодействующие со сцепками;
- сцепка - согласно п. 3.11 ГОСТ 33434-2015, сборочная единица, головная часть сцепного устройства, обеспечивающая сцепление единиц железнодорожного подвижного состава, оснащенных сцепками аналогичных конструкций, но не обеспечивающая непосредственного сцепления с автосцепкой;
- хвостовые участки адаптера - участки частей, составляющих адаптер, не взаимодействующие со сцепками, служащие для соединения частей между собой;
- штифт - стержень для скрепления деталей, в уровне техники часто называется пальцем.
Известна переходная сцепка для рельсового подвижного состава, служащая для соединения сцепки Виллисона с винтовой сцепкой, содержащая скобу с натяжным винтом для накидывания на крюк винтовой сцепки и тягу со скобой для зацепления за сцепку Виллисона [RU №2440263]. Сцепка Виллисона в России не применяется, а винтовая сцепка практически вышла из употребления. Для широко используемых в России сцепок известная переходная сцепка непригодна.
Известен адаптер для соединения сцепок Джаннея и Виллисона, выполненный в виде компактного, но очень массивного металлического стержня со сложной конфигурацией поперечного сечения, часть которого имеет профиль малого зуба сцепки Виллисона, а часть имеет впадину, ответную по профилю когтю сцепки Джаннея, вставляемого между этими сцепками, приведенными в соприкосновение [US №4102459]. Помимо того что этот адаптер непригоден для сцепок, используемых в России, другой его недостаток состоит в трудности и опасности его установки, требующей приведения сцепок в точное взаимное расположение, захода сцепщика в межвагонное пространство в момент, когда сцепки поджаты локомотивом, и больших физических усилий от сцепщика, превышающих допустимые гигиеническими нормами.
Известна переходная сцепка (адаптер) для соединения сцепки СА-3 с американской сцепкой Джаннея, состоящая из образующих единое целое двух частей, одна из которых представляет собой контур американской сцепки, а другая- контур автосцепки СА-3, имитируя ее малый зуб [Коломийченко В.В и др. / Автосцепное устройство железнодорожного подвижного состава. - М.: «Транспорт», 1991, с. 51]. Недостатком известного адаптера является его большой - свыше 60 кГ - вес, из-за чего его приходится устанавливать двум сцепщикам при полном напряжении сил. Кроме того, этот адаптер имеет ограниченное применение только при сцеплении российских вагонов с китайскими, которые оборудованы американской сцепкой.
Известен также адаптер для соединения сцепок СА-3 и БСУ-3, состоящий из двух соединенных сваркой частей, одна из которых выполнена в виде малого зуба сцепки СА-3, выполненного заодно с хвостовой частью, имеющей вид прямоугольного раструба, а вторая выполнена с возможностью сцепления со сцепкой БСУ-3 - в виде сужающегося к малому зубу патрубка, переходящего в цилиндрическую с лысками и конусом на конце часть, имеющую в поперечном сечении профиль центрирующего конуса сцепки БСУ-3 и снабженную боковыми окнами для замков [В.И. Беляев, Д.А. Ступин. Сцепные и автосцепные устройства железнодорожного подвижного состава / М.: «Трансинфо», 2012, с. 380-381]. Известный адаптер имеет три основных недостатка. Он очень тяжелый - около 50 кГ весом - и требует для установки совместных усилий по меньшей мере двух человек. Кроме того, при монтаже на сцепку БСУ с ручными замками требуется предварительно извлекать из нее центрирующий конус, что не только повышает трудоемкость монтажа, но и порождает проблему хранения извлеченного конуса. Наконец, сварное соединение, как бы тщательно его ни выполнять, ненадежно под воздействием непрерывных ударных нагрузок. При маневровых работах этот недостаток мало заметен, но при дальних поездках разрушение сварного шва вполне вероятно.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности является адаптер для соединения сцепки СА-3 со сцепкой Шарфенберга, состоящий из скрепленных штифтовым соединением частей, имеющих рабочие и хвостовые участки [Электронный ресурс https://etrain.ru/archives/2687]. Рабочий участок первой из частей выполнен с возможностью сцепления с беззазорной автоматической сцепкой Шарфенберга, а рабочий участок второй части выполнен в виде малого зуба сцепки СА-3. Хвостовые участки обоих частей имеют вид двух гребней, выполненных с возможностью вхождения зубцов гребней хвостового участка одной из частей между зубцами гребней другой с последующим скреплением их между собой двумя горизонтальными гладкими цилиндрическими штифтами (фиксирующими пальцами), проходящими через соосные штифтовые отверстия в зубцах. На одном конце штифтов имеется рукоятка, а на другом -отверстие для стопора - шплинта или упругого фиксатора.
Недостатками известного адаптера являются повышенная трудоемкость его установки, сложность изготовления хвостовых участков и недостаточная надежность по показателю безотказности. При точной подгонке гребенок хвостовых участков друг к другу удорожается изготовление адаптера и усложняется его установка из-за необходимости точного совмещения штифтовых отверстий в гребенках двух тяжелых частей одновременно по высоте, горизонту и азимуту. Добиться этого, держа на весу часть с малым зубом сцепки СА-3, непросто. Если же в соединении оставлять небольшой люфт, облегчающий сборку, оно сравнительно быстро разрушается в ходе эксплуатации: либо разбиваются штифтовые отверстия, если материал штифтов тверже материала частей, либо срезаются сравнительно тонкие штифты. Для маневровых работ надежность достаточна, но для постоянной эксплуатации риск расцепа из-за разрушения соединения неприемлемо велик. Повышает трудоемкость сборки и то, что сцепщик вынужден сначала вставить штифты с одной стороны, а затем переползать под сцепкой на другую сторону, чтобы их зашплинтовать.
Предложенная полезная модель решает задачу упрощения и облегчения установки адаптера на беззазорные сцепки типов БСУ или Шарфенберга, а также повышения его надежности по показателю безотказности.
Технические результаты от использования предложенной полезной модели состоят в повышении производительности труда при установке адаптера и повышении его надежности по показателю безотказности.
Указанные результаты достигаются тем, что в известном адаптере для соединения автосцепки с беззазорными сцепками, состоящем из частей, скрепленных штифтовым соединением и имеющих рабочие и хвостовые участки, причем рабочий участок первой части выполнен с возможностью сцепления с беззазорной сцепкой, рабочий участок второй части выполнен в виде малого зуба автосцепки, а хвостовые участки обоих частей имеют соосные отверстия для штифта, хвостовой участок одной из частей выполнен с возможностью вхождения в хвостовой участок другой, причем профили поперечного сечения охватываемого хвостового участка и внутренней поверхности охватывающего хвостового участка являются круговыми.
Кроме того, рабочий участок первой из указанных частей имеет в поперечном сечении профиль центрирующего конуса сцепки БСУ и снабжен боковыми окнами для замков.
Кроме того, рабочий участок первой из указанных частей выполнен с возможностью охвата корпуса сцепки БСУ и соединения с ней клиновым замком.
Кроме того, рабочий участок первой из указанных частей выполнен с возможностью присоединения к беззазорной сцепке Шарфенберга
Кроме того, угол между осью штифта и вертикалью не превышает 60 градусов.
Кроме того, диаметр нижних отверстий для штифта в хвостовых участках меньше диаметра верхних, а штифт выполнен ступенчатым.
Благодаря тому, что хвостовой участок одной из частей выполнен с возможностью вхождения в хвостовой участок другой, повышается производительность труда при его установке, поскольку для соединения частей достаточно вставить одну хвостовую часть в другую, тогда как у прототипа приходится вставлять два ряда зубьев двух гребенок одни между другими.
Благодаря тому, что профили поперечного сечения охватываемого хвостового участка и внутренней поверхности охватывающего хвостового участка являются круговыми, повышается производительность труда при его установке, поскольку для соединения частей достаточно совместить их хвостовые участки только по вертикали и горизонтали, не заботясь о выравнивании по азимуту, которое проводится после того, как вторая часть повисла на первой, освободив сцепщика от необходимости ее поддерживать.
Это, а также то, что ввести простой по форме хвостовой участок одной части в хвостовой участок другой проще, чем обеспечить взаимное проникновение зубцов обоих хвостовых участков как в прототипе, ускоряет сборку.
Благодаря выполнению рабочего участка первой из указанных частей с профилем в поперечном сечении таким же, как у центрирующего конуса сцепки БСУ и с боковыми окнами для замков, адаптер пригоден для установки на сцепки БСУ с приемным отверстием.
Благодаря выполнению рабочего участка первой из указанных частей с возможностью охвата корпуса сцепки БСУ и соединения с ней клиновым замком, адаптер пригоден для установки на сцепки БСУ с центрирующим конусом без снятия последнего.
Благодаря тому, что хвостовые участки указанных частей выполнены с возможностью вхождения один в другой, а не взаимного вхождения зубцов одного участка между зубцами другого, как в прототипе, повышается производительность труда при установке и снятии адаптера.
Благодаря тому, что угол между осью штифта и вертикалью не превышает 60 градусов, повышается производительность труда при установке адаптера за счет того, что сцепщик может вставлять и стопорить штифт, находясь по одну сторону сцепок.
Существо предложенной полезной модели поясняется чертежами.
На фиг 1. представлено упрощенное аксонометрическое изображение адаптера в варианте исполнения для соединения сцепки СА-3 со сцепкой БСУ, имеющей головную часть типа «гнездо».
На фиг 2. представлено упрощенное аксонометрическое изображение адаптера в варианте исполнения для соединения сцепки СА-3 со сцепкой БСУ, имеющей головную часть типа «штырь» с центрирующим конусом.
На фиг. 3 изображен разрез места соединения хвостовых участков частей адаптера вертикальной плоскостью, параллельной направлению движения поезда.
Предложенный адаптер состоит из двух соединенных штифтом (пальцем) 1 частей 2 и 3, каждая из которых включает сцепной и хвостовой участки. Сцепные участки частей 2 и 3 обозначены позициями 4 и 5 соответственно. Хвостовые участки частей 2 и 3 обозначены позициями 6 и 7 соответственно (фиг. 1 и 2). Сцепные участки служат для непосредственного соединения со сцепками сцепляемых вагонов, хвостовые участки служат для соединения частей 2 и 3 между собой. Сцепной участок 4 части 2 представляет собой малый зуб стандартной сцепки СА-3, сориентированный и установленный с возможностью сцепления с автосцепкой смежного вагона, то есть справа, если смотреть от части 3.
Сцепной участок 5 предназначен для соединения с беззазорной сцепкой типа БСУ любого из применяемых типов либо с используемой в России сцепкой Шарфенберга. Его конструктивное исполнение зависит от того, с какой из сцепок предстоит соединение.
Сцепка БСУ выполнена по схеме «штырь-гнездо» и потому несимметрична в том смысле, что сцепные головки смежных вагонов разные: одна имеет штырь (направляющий конус), другая - гнездо (корпус сцепки). Если соединение предстоит с гнездовой половиной сцепки БСУ, сцепной участок 5 выполняется в виде направляющего конуса этой сцепки (поз.5-1 на фиг. 1). Если соединение предстоит со штыревой половиной сцепки БСУ, то сцепной участок 5 выполняется в виде корзинки, охватывающей корпус сцепки БСУ (поз.5-2 на фиг. 2). В этом случае извлечение направляющего конуса из корпуса сцепки не требуется, что упрощает установку адаптера и снимает проблему хранения конуса. При маневровых работах штыревая часть сцепки становится готовой к соединению с гнездовой частью сцепки БСУ немедленно после снятия адаптера. В обоих случаях сцепные участки 5 выполняются с боковыми отверстиями, предназначенными для сцепления с ручными или быстродействующими замками сцепки.
Для сцепки Шарфенберга достаточно иметь только одно исполнение сцепного участка 5 по схеме «выступ с серьгой справа, гнездо слева», если смотреть от части 2.
У предложенного адаптера сцепной участок 5 может быть выполнен и с возможностью сцепления с другими сцепками, выполненными по схеме Шарфенберга: сцепкам Томлинсона (США), Шибаты (Япония), с клиновым фиксатором (Великобритания), GF (Бельгия, Швейцария). Однако практического значения эта возможность не имеет, так как сцепка СА-3 в этих странах не применяется.
Хвостовые участки 6 и 7 выполнены с возможностью вхождения один в другой. На чертежах в качестве примера показан вариант исполнения, когда хвостовой участок 6 части 2 выполнен с возможностью охвата хвостового участка 7 части 3. В этом случае веса обеих частей адаптера более близки, чем при возможном исполнении, когда охватывающим является хвостовой участок 7. Предпочтительно, чтобы профиль поперечного сечения охватываемой хвостовой части и внутренней поверхности охватывающей части был круговым, так как это облегчает точную, безлюфтовую подгонку одной части к другой.
Хвостовые участки 6 и 7 имеют соосные поперечные отверстия, в которые вставляется соединяющий части штифт 1. В уровне техники такие штифты часто называют пальцами, однако соединение с помощью пальца все же называют штифтовым. Выпадение штифта 1 предотвращается установкой стопорящего приспособления той или иной конструкции. На фиг. 3 показан в качестве примера простейший стопор в виде шплинта 8.
Наиболее очевидным представляется исполнение, когда ось штифта 1 вертикальна и он вставляется сверху, опираясь на буртик. Однако шплинтовать штифт удобнее, если его ось отклонена от вертикали. Удобно, если угол с вертикалью не превышает 60 градусов, так как при этом сцепщик может вставлять штифт и стопорить (шплинтовать) его, стоя по одну сторону сцепок.
Адаптер может выполнять свою функцию только при правильном соединении его частей. Для предотвращения неправильного соединения отверстия в хвостовых частях отличаются по диаметру: расположенные выше имеют больший диаметр, чем расположенные ниже. Соответственно этому штифт 1 выполнен ступенчатым (фиг. 3).
Установка предложенного адаптера на сцепки производится в следующей последовательности. Вначале на вагонную беззазорную сцепку устанавливается часть адаптера 3 с ответным для сцепки сцепным участком 5. Если сцепка типа БСУ, то выбор сцепного участка зависит от вида сцепной головки. Если она гнездовая, то из комплекта адаптера выбирается часть 3 со штыревым сцепным участком 5-1 (фиг. 1), если штыревая - то выбирается часть 3 с охватывающим сцепным участком 5-2. Если сцепка Шарфенберга, то проблемы выбора нет.
После установки части 3 она фиксируется замками, после чего к ней присоединяется часть 2, в отверстия хвостовых частей 6 и 7 вставляется штифт (палец) 1, который стопорится от выпадения тем или иным образом. При наклонном расположении оси штифта и отверстий сцепщику нет нужды устанавливать стопор, находясь под адаптером- он может стоять сбоку. Ускоряя установку адаптера, это повышает производительность труда.
Вес каждой из частей адаптера не превышает 25 кГ, и они устанавливаются по очереди одним сцепщиком. Участие второго рабочего не нужно. Снижение затрат труда от высвобождения одного рабочего составляет примерно 80%, поскольку время, затрачиваемое на соединение частей адаптера, весьма невелико, а второй рабочий при соединении известным адаптером большую часть времени находится в простое.