Требования, предъявляемые к тяговым сцепным устройствам:

1. надежное восприятие и поглощение ударов и толчков, возникающих при движении подвижного состава;

2. небольшой вес при высокой механической прочности;

3. обеспечение безопасности работы сцепщика при сцеплении и рас­цеплении подвижного состава;

4. д оступность для осмотра деталей прибора;

5. малые эксплуатационные расходы на содержание и ремонт.

Основными элементами тягово-сцепных устройств являются (рис. 4.1): корпуса 3 с расположенными в них механизмами сцепки (сцепные головки), сцепные брусья 2, направляющие элементы сцепных брусьев и поглощающие аппараты 4.

Корпус (головка) 3 тягово-сцепного устройства предназначен для сцепления экипажей подвижного состава и передачи ударно-тяговых усилий при их взаимодействии. Продольные динамические усилия, передаваемые через сцепку, смягчаются поглощающим устройством 4, которое преобразует кинетическую энергию удара в работу сил трения и в потенциальную энергию деформации упругих элементов сцепного устройства. Сцепной брус 2 соединяет корпус 3 сцепки через поглощаю­щее устройство 4 с рамой кузова 5.

Классификация:

– по степени жёсткости конструкции: жесткого или нежесткого типа;

– по характеру процесса соединения: неавтоматические и автоматические;

– по функциональному назначению: некомбинированные и комбинированные;

Жесткие устройства (рис. 4.1б) имеют по концам сцепного бруса 2 шарниры 1, обеспечивающие взаимное перемещение сцепленных кузовов.

При вертикальном перемещении кузовов на величину Δ сцепное устройство поворачивается вокруг шарниров 1, а головки сцепок сохраняют свое взаимное положение.

Сцепные устройства нежесткого типа (рис. 4.1а) при вертикальных перемещениях кузовов допускают относительные перемещения головок; сцепные брусья остаются при этом в горизонтальном положении, но смещаются по высоте.

На подвижном составе городского электрического транспорта в ос­новном применяются тяговые сцепные устройства жесткого типа.

По способу соединения сцепные устройства подразделяют на неавтоматические, при которых сцепление экипажей выполняется человеком, автоматические, обеспечивающие сцепление кузовов без участия сцепщика.

На трамвайных вагонах широко распространены неавтоматические буферные сцепные устройства с различными типами буферных головок, а также автоматические сцепные устройства. Подвижной состав метрополитена оборудуется автоматическими некомбинированными и комбинированными сцепными устройствами. Комбинированными называются сцепные устройства, обеспечивающие не только силовое сцепление экипажей, но и соединение их воздушных магистралей и электрических цепей.

Недостатками неавтоматических сцепок являются: опасность для сцепщика в процессе сцепления вагонов, большое время, необходимое для сцепления и расцепления подвижного состава, повышенные эксплуатационные расходы на содержание и ремонт.

Э тих недостатков не имеют сцепные приборы автоматического действия.

Примером наиболее простой конструкции неавтоматического сцепного устройства, применяемого в основном на трамвайных вагонах, является тяговый буфер. На отечественных трамвайных вагонах последних выпусков устанавливается тяговый буфер типа «рукопожатие» (рис. 4.2). Его сцепная головка 1 имеет вилкообразный наконечник и плоский прилив с цилиндрическими отверстиями для штырей. Она снабжена рукояткой для удобства сцепки. При сцеплении взаимное расположение отверстий в головках для штырей 2 фиксируется самой головкой. Сцепление вагонов не связано с необходимостью их передвижения.

С цепной стержень 3 имеет резьбовый хвостовик 4. На квадратную часть 5 стержня со стороны хвостовика надевается стальной хомут 6, который имеет с одной стороны квадратное отверстие для установки на стержне, а с другой стороны круглое отверстие для крепления валиком 7 на раме вагона 8. При проходе вагонов по кривым участкам пути тяговый буфер поворачивается вокруг валика 7, перемещаясь по подбуферной скобе 10. На хвостовике стержня устанавливается коническая спиральная пружина 9 или резиновый амортизатор. Они предназначены для смягчения и гашения ударных усилий, передающихся через буфер при движении поезда.

Аналогичную описанной выше конструкцию сцепного устройства имеют вагоны Т-1 и Т-2. Она отличается только (рис. 4.3) сцепной головкой 4, которая имеет фиксирующий зев 5. Остальные элементы сцепки – стержень, хомут и пружина поглощающего устройства – те же, что и у конструкции, показанной на рис. 4.2.

Недостатками конструкции тягового буфера являются: опасность для сцепщика при сцепке; преждевременный износ отверстий под штырь в сцепной планке и буферной головке, что вызывает толчки при трогании и при подходе поезда к остановке; большая затрата времени на сцепку и расцепку; большой вес тягового буфера; открытая конструкция хомута, не предохраняющая пружину от загрязнения и не удерживающая смазки.

К омбинированные автосцепки жесткого типа, применяемые на вагонах метрополитена, осуществляют одновременно со сцеплением вагонов электрическое соединение цепей или воздухопроводов или того и другого вместе.

Комбинированная автосцепка отечественных вагонов типов Д и Е метрополитена (рис. 4.4) осуществляет помимо сцепки вагонов полуавтоматическое соединение электрических и пневматических сетей поезда.

Г оловка автосцепки 1 представляет собой полый корпус с буферным фланцем 2. В проеме выступающей конусной части 3 корпуса головки размещена сцепная скоба 4, а по другую сторону – конусная воронка 5, куда входит выступающий конус соседней сцепки. К головке автосцепки подвешен литой корпус 6, внутри которого расположена панель 7 с контактами; электрическое соединение цепей происходит при перемещении корпуса вместе с панелью вперед при помощи системы рычагов 8. Сверху и снизу на буферном фланце расположены два отверстия для клапанов напорной 9 и тормозной 10 воздушных магистралей.

Ударно-тяговый прибор (рис. 4.5) состоит из водила 1 и двух цилиндрических пружин 2, работающих и при тяговом, и при ударном режиме на сжатие. Водило 1 опирается на радиант 3, его высоту регулируют пружин­ными амортизаторами 4. Стержнем 10 водило автосцепки через валик 5 соединяется с рамой 6 вагона. На водиле 1 установлен корпус 7 головки сцепки с электрическим разъемом 8 и механизмом его привода 9.

На рис. 4.6 схематически показана работа сцепного механизма автосцепки, состоящего из головок 1 и 2 с коническими выступами а и впадинами б, поворотных замков 3, установленных на осях 7, и серег 4 и 5, связанных с замками 3 валиками 8. Замки 3 удерживаются в начальном положении у выступов 9 пружинами 6. Положение I соответствует расцепленному состоянию автосцепки; положение II – сближению головок, при котором замки повернуты так, что серьга подошла к впадине замка; положение III – сцепленному состоянию автосцепки, при котором серьги вошли во впадины замков соседних автосцепок, и механизм вернулся в исходное положение, но серьги оказались сцепленными с замками.

Автосцепное устройство электровоза обеспечивает автоматическое сцепление его с вагонами или другими локомотивами, а также воспринимает продольные силы, возникающие в момент соединения с вагонами и при ведении поезда. Оно может работать как буферное, т. е. передавать только сжимающие усилия, действующие вдоль оси подвижного состава. Для этого рукоятку расцепного привода устанавливают в горизонтальное положение.

Н а электровозах автосцепное устройство типа СА-З (рис. 4.7) устанавливают в буферном брусе рамы кузова. Оно состоит из корпуса с механизмом сцепления, расцепного привода и поглощающего аппарата. При сцеплении электро воза с вагонами или другими локомотивами происходит сжатие пружин поглощающего аппарата; при этом хвостовик 9 автосцепки 12 упирается в плиту 8.

Продольная сила от плиты передаётся на нажимной конус 7, а от него – на фрикционные клинья 6, образующие шестигранник. Последние, действуя на нажимную шайбу 5, сжимают пружины 3 и 4 поглощающего аппарата, расположенные в его корпусе 2. Один конец корпуса опирается на буферный брус 1 кузова электровоза, другой связан с фрикционными клиньями и нажимным конусом 7. Все элементы поглощающего аппарата в собранном состоянии удерживаются болтом 19. Этим же болтом устанавливают предварительный натяг пружин поглощающего аппарата. При ударе вследствие трения фрикционных клиньев 6 о внутренние стенки корпуса 2 происходит поглощение значительной части энергии удара – до 85%.

В режиме тяги хвостовик 9 через клин 10 и хомут 18 передает силу тяги на корпус 2, пружины 3 и 4, затем на фрикционные клинья 6, нажимной конус 7 и через плиту 8 на передние упоры буферного бруса. Таким образом, в режиме тяги также происходит упругая передача нагрузок благодаря трению фрикционных клиньев о стенки корпуса. Автосцепку 12 с механизмом сцепления вставляют в розетку 11 и соединяют тяговым клином 10 с хомутом 18. Розетку крепят к буферному брусу болтами 17.

Автосцепное устройство рассчитано на силу тяги 100 тс. Для расцепления необходимо, приподняв рукоятку 16, вынуть ее из углубления в кронштейне и повернуть в горизонтальное положение для натяжения цепи 15.

М еханизм сцепления (рис. 4.8а) состоит из замка 5, замкодержателя 4, его противовеса 2, предохранителя замка 3 и полки 1. При сцеплении малый зуб 14 (см. рис. 4.7) одной автосцепки скользит по наклонной поверхности большого зуба 13 другой. В процессе соударения автосцепок их замки нажимают друг на друга, и каждый из них перемещается внутрь головки авто сцепки. При этом верхнее плечо предохранителя замка З скользит по полке 1 и проходит под противовесом 2 замкодержателя, который находится ниже нее и не препятствует перемещению замка. После то го как малый зуб одной автосцепки входит в зев (пространство между большим и малым зубьями) другой, замки под действием собственного веса выпадают и запирают авто сцепки. для предотвращения само расцепления верхнее плечо предохранителя замка 3 располагают против противовеса 2 замкодержателя 4.

Расцепление автосцепок происходит тогда, когда замок одной головки перемещается внутрь нее (рис. 4.8б). для этого предусмотрен расцепной привод, который поворачивает подъемник.

Подъемник верхним пальцем 6 нажимает на плечо 8 предохранителя замка, в результате чего другое верхнее плечо 7 п и рас полагается выше противовеса замкодержателя 4. При дальнейшем движении палец 6 нажимает на выступ замка и отводит его внутрь корпуса (положение саморасцепа). Палец 10 подходит к расцепному угольнику 11 замкодержателя 4 и нажимает на него снизу. Замкодержатель под действием собственного веса опускается вниз, при этом сигнальный отросток 9 замка выходит наружу, что свидетельствует о расцеплении автосцепок.

Сочленения кузовов состоят из следующих основных элементов:

1. сцепного устройства, предназначенного для силовой связи сочленяемых секций кузова;

2. переходной платформы;

3. подвижных соединений (уплотнений) кузовных секций по пери­метру сочленения;

4. механизмов минимального перемещения и поворота узла сочле­нения относительно каждой из двух секций кузова в горизонтальной и вертикальной плоскостях.