РАСЦЕПНОЙ ПРИВОД АВТОСЦЕПКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к устройствам расцепного привода автосцепки железнодорожного вагона, входящего в состав автосцепного устройства и предназначенного для принудительного расцепления автосцепок и установки механизма сцепления в расцепленное положение («на буфер») при выполнении маневровых работ без сцепления автосцепок смежных вагонов.
Одним из факторов, приводящих к обрывам железнодорожных составов, является пониженная эксплуатационная надежность автосцепного устройства и его конструктивных элементов. Зачастую обрывы автосцепных устройств при непосредственной эксплуатации железнодорожного транспортного средства происходят в результате отрицательного влияния продольно-динамических нагрузок и растягивающих усилий, превышающих прочностные характеристики деталей автосцепки. При этом возможны появление повреждений, усталостных трещин, чрезмерного износа деталей, проявление скрытых литейных дефектов, хрупкости и иных дефектов металла, которые могут вызвать нарушение работоспособности, а при определенных неблагоприятных условиях - привести к излому и трещинам деталей автосцепного устройства. Наличие изломов и трещин в деталях автосцепки не допускается, поскольку они могут стать причиной саморасцепа автосцепок и даже падения деталей автосцепного устройства на железнодорожный путь, вследствие чего возможен сход подвижного состава с рельсов.
Важнейшими конструктивными элементами расцепного привода автосцепки, входящего в конструкцию автосцепного устройства, являются валик подъемника и расцепной рычаг, предназначенные для приведения механизма сцепления в действие. Валик подъемника предназначен для поворота подъемника замка при расцеплении автосцепок вращением рукоятки расцепного рычага и ограничения выхода замка из кармана в зев корпуса автосцепки. Для облегчения возвращения в исходное положение после разведения автосцепок валик подъемника снабжен балансиром, в верхней и нижней частях которого выполнены отверстия для крепления расцепной и блокировочной цепей. От положения балансира валика подъемника зависит положение элементов механизма сцепления, в частности, замка автосцепки. При сцеплении вагонов валик подъемника должен находиться в своем нормальном положении, не допускается, чтобы балансир валика подъемника был повернут в сторону концевой балки вагона. Прочность валика подъемника зависит от прочности балансира, который при движении железнодорожного состава может испытывать ударные нагрузки в результате ударов большого зуба смежной автосцепки. При нештатных ситуациях, сопровождающихся чрезмерным натяжением блокировочной цепи, конструкция валика подъемника в месте соединения его с блокировочной цепью может испытывать значительные усилия растяжения. Если возникающие в валике подъемника напряжения превысят предел текучести металла, то при последующем воздействии усилий растяжения будет иметь место снижение сопротивления начальным пластическим деформациям, то есть снижение предела прочности, следствием чего могут стать появление трещин и последующий излом валика, и как следствие падение автосцепки на путь при обрыве.
Другим фактором, имеющим важное значение для использования расцепного привода для принудительному расцепления автосцепок, является требуемое физическое усилие, прилагаемое обслуживающим персоналом для приведения механизма сцепления в действие посредством расцепного рычага.
Известен расцепной привод автосцепного устройства железнодорожного транспортного средства (RU 130567, B61G 7/02, опубл. 27.07.2013), содержащий валик подъемника с отверстиями в верхней и нижней частях его балансира, расцепной рычаг, расцепное и блокировочное плечи которого соединены соответственно расцепной и блокировочной гибкими связями с верхней и нижней частями балансира. В нижней части балансира имеется стенка, повторяющая профиль боковой поверхности балансира. В стенке выполнено отверстие для блокировочной гибкой связи.
Недостатками аналога являются смещение центра масс балансира валика подъемника к оси вращения валика подъемника, что приводит к ухудшению выполнения балансиром валика подъемника функции балансира, а также неудобство выполнения отверстия в нижней части балансира. Другим недостатком аналога является то, что в нем не предусмотрено средство уменьшения физических усилий обслуживающего персонала, необходимых для выполнения операции расцепления автосцепок при маневровых работах.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является расцепной привод автосцепки железнодорожного вагона (RU 145853, B61G 7/02, опубл. 27.09.2014), содержащий валик подъемника с балансиром, в верхней и нижней частях которого выполнены отверстия, расцепной рычаг, расположенный на двух кронштейнах и соединенный через элементы крепления расцепной и блокировочной гибкими связями с соответственно верхней и нижней частями балансира валика подъемника. При этом отверстие для блокировочной гибкой связи выполнено в стенке, внешняя поверхность которой является продолжением боковой поверхности балансира.
Размещение отверстия для блокировочной гибкой связи в нижней части балансира валика подъемника на стенке приводит к смещению центра масс балансира валика подъемника от оси валика подъемника, что приводит к увеличению момента, создаваемого балансиром валика подъемника, и возвращающего валик подъемника в исходное положение после выполнения операции по расцепке автосцепок. Однако, несмотря на то, что за счет увеличения момента улучшаются функции балансира валика подъемника, ближайший аналог имеет недостатки. Валик подъемника содержит конструктивные элементы разной толщины, вследствие чего при изготовлении валика литьем из-за разной скорости охлаждения этих элементов в литейной форме в результате возникновения внутренних литейных напряжений в отливке конструкция валика подъемника имеет пониженную прочность. Другим недостатком является то, что стенка с отверстием, внешняя поверхность которой является продолжением боковой поверхности балансира, имеет недостаточную прочность при натяжении блокировочной цепи, в результате чего при нештатных ситуациях возможен излом стенки и падение автосцепки на путь. Кроме того, в прототипе также не предусмотрено средство для уменьшения физических усилий обслуживающего персонала, необходимых для выполнения операции расцепления автосцепок при маневровых работах.
В предлагаемой полезной модели улучшение функции балансира валика подъемника обеспечено за счет повышения прочности балансира, а также удаления центра масс балансира валика подъемника от оси валика подъемника благодаря выполнению на его нижнем торце ребра жесткости, сопряженного с нижней стенкой, а уменьшение физических усилий, необходимых для выполнения операции расцепления, обеспечивается за счет введения в конструкцию расцепного привода ограничителя перемещений расцепного рычага, выполняющего в совокупности с поддерживающим кронштейном также функцию опоры при приложении усилия для приведения механизма сцепления в действие с целью расцепления.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы и функциональной способности расцепного привода железнодорожного транспортного средства при осуществлении принудительного расцепления автосцепок и установке «на буфер», а также уменьшение физических усилий обслуживающего персонала, необходимых для выполнения операции расцепления автосцепки.
Технический результат достигается тем, что расцепной привод автосцепки железнодорожного транспортного средства содержит валик подъемника с балансиром, имеющим боковую поверхность, верхнюю часть, в которой выполнено верхнее отверстие, нижнюю часть, которая содержит нижнюю стенку с выполненным в ней нижним отверстием и внешней поверхностью, являющейся продолжением боковой поверхности, расцепной рычаг, расположенный на фиксирующем и поддерживающем кронштейнах и соединенный через элементы крепления расцепной и блокировочной цепями с верхним и нижним отверстиями соответственно, в верхней и нижней частях балансир имеет верхний и нижний торцы соответственно, между которыми расположена боковая поверхность, на верхнем торце балансира выполнена верхняя стенка, в которой выполнено упомянутое верхнее отверстие, на нижнем торце балансира выполнены упомянутая нижняя стенка и ребро жесткости, сопряженное с нижней стенкой под углом γ, составляющим от 130 до 155°, и имеющее внешнюю поверхность, являющуюся продолжением боковой поверхности, центральная ось нижнего отверстия расположена под прямым углом к продольной оси валика подъемника, расцепной рычаг, имеющий колено и стержень с жестко закрепленным на нем со смещением к колену ограничителем продольных перемещений, установлен на фиксирующем и поддерживающем кронштейнах с возможностью перемещения в продольном направлении таким образом, что ограничитель продольных перемещений расположен между коленом и поддерживающим кронштейном, причем толщина верхней стенки, нижней стенки и ребра жесткости составляет от 5 до 30 мм, а длина нижней стенки и ребра жесткости составляет от 20 до 80 мм.
Предлагаемое техническое решение представлено на чертежах, где:
Фиг. 1 - Общий вид расцепного привода автосцепки железнодорожного вагона
Фиг. 2 - Валик подъемника, в аксонометрии,
Фиг. 3 - Валик подъемника, вид сбоку, в аксонометрии,
где приведены следующие обозначения:
1 - валик подъемника
2 - расцепной рычаг
3 - фиксирующий кронштейн
4 - поддерживающий кронштейн
5 - элемент крепления
6 - расцепная цепь
7 - блокировочная цепь
8 - балансир
9 - верхняя часть балансира
10 - нижняя часть балансира
11 - верхний торец
12 - нижний торец
13 - боковая поверхность
14 - верхняя стенка
15 - верхнее отверстие
16 - нижняя стенка
17 - ребро жесткости
18 - нижнее отверстие
19 - внешняя поверхность нижней стенки
20 - внешняя поверхность ребра жесткости
21 - колено
22 - стержень
23 - ограничитель.
Расцепной привод автосцепки железнодорожного транспортного средства (Фиг. 1) содержит валик подъемника 1, отлитый, например, из низколегированной стали 20 ГЛ по ГОСТ 22703, расцепной рычаг 2, фиксирующий кронштейн 3, поддерживающий кронштейн 4, элементы крепления 5, например, болты с гайками, расцепную цепь 6 и блокировочную цепь 7.
Валик подъемника 1, закрепленный в вертикальных стенках корпуса автосцепки (не показаны), содержит балансир 8 (Фиг. 2, 3). Балансир 8 имеет верхнюю и нижнюю части 9 и 10 соответственно, верхний торец 11, расположенный в верхней части 9, и нижний торец 12, расположенный в нижней части 10. Между верхним и нижним торцами 11 и 12 соответственно расположена боковая поверхность 13 балансира. На верхнем торце 11 выполнена верхняя стенка 14, в которой выполнено верхнее отверстие 15. На нижнем торце 12 выполнены нижняя стенка 16 и ребро жесткости 17, сопряженное с нижней стенкой 16 под углом у, составляющим от 130° до 155°. В нижней стенке 16 выполнено нижнее отверстие 18 таким образом, что его центральная ось расположена под прямым углом к продольной оси валика подъемника 1. Нижняя стенка 16 и ребро жесткости 17 содержат внешние поверхности 19 и 20 соответственно, являющиеся продолжением боковой поверхности 13.
Расцепной рычаг 2 имеет колено 21 и стержень 22. На стержне 22 со смещением к колену 21 жестко закреплен, например, посредством сварного соединения, ограничитель 23. Стержень 22 установлен на фиксирующем кронштейне 3 и поддерживающем кронштейне 4 таким образом, что ограничитель 23 расположен между поддерживающим кронштейном 4 и коленом 21. Расцепной рычаг 2 соединен с балансиром 8 при помощи элементов крепления 4, расцепной цепи 5, закрепленной на верхней стенке 14 через верхнее отверстие 15, и блокировочной цепи 6, закрепленной на нижней стенке 16 через нижнее отверстие 18.
Расцепной привод железнодорожного транспортного средства работает следующим образом. В сцепленном состоянии и готовности к сцеплению расцепная и блокировочная цепи 6 и 7 соответственно находятся в свободном, ненатянутом состоянии. Для расцепления автосцепок до отказа против часовой стрелки поворачивают удерживаемый кронштейнами 3 и 4 расцепной рычаг 2 любого из двух сцепленных вагонов и опускают его в прежнее положение. По мере поворота расцепного рычага 2 натягивается расцепная цепь 6, поворачивая валик подъемника 1 и вместе с ним подъемник (не показан). Благодаря выполнению на нижнем торце балансира 8 ребра жесткости 17, сопряженного с нижней стенкой 16, внешние поверхности которых являются продолжением боковой поверхности 13 балансира, увеличивается масса балансира 8 и его центр масс смещается от продольной оси валика подъемника 1. В результате увеличивается момент, создаваемый балансиром 8 в совокупности с подъемником, благодаря чему подъемник и валик подъемника быстро возвращаются в исходное положение после выполнения операции по расцепке автосцепок.
В случаях принудительного перемещения расцепного рычага 2 обслуживающим персоналом, а также нежелательного перемещения расцепного рычага 2 вдоль фиксирующего и поддерживающего кронштейнов 3 и 4 соответственно, имеющего место при соударении железнодорожных вагонов при осуществлении операции расцепления, ограничитель 23 упирается в поддерживающий кронштейн 4 и предотвращает дальнейшее перемещение расцепного рычага 2 и отклонение расцепной цепи 5 относительно продольной оси автосцепки. Кроме того, ограничитель 23 в совокупности с поддерживающим кронштейном 4 выполняет функцию опоры при выполнении операции поворота расцепного рычага 2 для приведения механизма сцепления в действие с целью расцепления, благодаря чему обеспечивается возможность приведения расцепного привода автосцепки в действие без приложения чрезмерных физических усилий обслуживающего персонала.
Работа «на буфер» при толкании железнодорожных вагонов без сцепления автосцепок также обеспечивается при повороте валика подъемника расцепным приводом. Детали механизма сцепления занимают положение, соответствующее расцепленному состоянию, и удерживаются в этом положении натянутой расцепной цепью. При завершении работы «на буфер» и установке расцепного рычага в исходное положение также необходимо быстрое возвращение валика подъемника в первоначальное положение, которое обеспечивается благодаря удалению центра масс балансира валика подъемника от оси валика подъемника за счет выполнения на его нижнем торце ребра жесткости, сопряженного с нижней стенкой.
Усиление ребром жесткости повышает прочность конструкции валика подъемника посредством уменьшения внутренних литейных напряжений в валике подъемника, возникающих из-за разной скорости охлаждения элементов отливки валика подъемника при остывании металла в литейной форме. Выполнение ребра жесткости под углом от 130° до 155° к нижней стенке придает конструкции валика подъемника дополнительную прочность. Расположение на нижней стенке нижнего отверстия под прямым углом к продольной оси валика подъемника облегчает выполнение технологической операции базирования и сверления отверстия, что повышает технологичность и уменьшает затраты при изготовлении валика в целом.
Благодаря наличию на расцепном рычаге ограничителя обеспечены ограничение перемещения расцепного рычага в продольном направлении вдоль фиксирующего и поддерживающего кронштейнов и уменьшение физических усилий обслуживающего персонала, необходимых для выполнения операции расцепления автосцепки.
Благодаря выполнению верхней стенки, нижней стенки и ребра жесткости толщиной от 5 до 30 мм, а также тому, что длина ребра жесткости составляет от 20 до 80 мм, отрицательное влияние на прочность валика наличия несквозных утяжин и газовых раковин в теле и на наружных поверхностях валика подъемника сводится к минимуму.
Таким образом, заявленный технический результат, заключающийся в повышении надежности работы и функциональной способности расцепного привода автосцепки железнодорожного транспортного средства при осуществлении принудительного расцепления автосцепок и установке «на буфер», а также уменьшении физических усилий обслуживающего персонала, необходимых для выполнения операции расцепления автосцепки, достигается за счет повышения прочности валика подъемника благодаря выполнению ребра жесткости, сопряженного с нижней стенкой, на нижнем торце балансира, улучшения функций балансира путем увеличения момента, создаваемого балансиром, и возвращающего валик подъемника в исходное положение после выполнения операции по расцепке автосцепок, а также введения в конструкцию расцепного рычага ограничителя перемещений расцепного рычага вдоль фиксирующего и поддерживающего кронштейнов, выполняющего одновременно функцию опоры при выполнении операции поворота расцепного рычага для приведения механизма сцепления в действие с целью расцепления.
В ходе испытаний в составе железнодорожного транспортного средства подтверждены повышение надежности и функциональной способности предлагаемого расцепного привода автосцепки железнодорожного транспортного средства, а также уменьшение физического усилия, необходимого для расцепления автосцепки с его помощью.