Автоматическая сцепка

Автоматическая сцепкаАВТОМАТИЧЕСКАЯ СЦЕПКАна железнодорожном подвижном составе. При возникновении железных дорог междувагонные соединения состояли из крюков и трехзвенной цепи, накладываемой на крюки (фиг. 1, А). Для передачи толкающих усилий без повреждения крюков у концов поперечного бруса вагона делались деревянные выступы. Расхождение вагонов при натяжении и провисание цепи при сближении не составляло тогда ощутительных неудобств, т. к. поезда и скорости их движения были малы. (В Англии до сего времени многие вагоны оборудованы трехзвенной цепью.) С увеличением числа вагонов в поезде и повышением скоростей вместо трехзвенной цепи в Европе стали применять винтовую стяжку, а вместо деревянных выступов - металлические пружинные буфера (фиг. 1, Б). В Америке вместо трехзвенной цепи и буферов для сцепления вагонов была применена система под названием «link and pin» («серьга и штырь»). Эта сцепка, работающая сейчас на наших трамваях, состояла (фиг. 1, В) из среднего буфера, имевшего вид колокола, в который вставлялась серьга, закрепляемая штырем. Сцепка «колокола-серьги и штыря» лучше сцепки с боковыми буферами, ибо центрально передаются и растягивающие и сжимающие усилия, между тем как в европейской сцепке центрально передаются лишь растягивающие усилия, сжимающие же усилия передаются боковыми буферами, из которых, в кривых частях пути, работает лишь один внутренний буфер. Чтобы сцепить и расцепить вагоны, необходимо входить между вагонами, а при боковых буферах - под них подлезать, причем большей частью сцепку и расцепку производят на ходу.

В 1894 г. около 12000 чел. было убито и изувечено при сцепке поездов на железных дорогах США, а на германских железных дорогах в 1916 г. при маневрах было ранено 626 человек и 220 убито. Американские дороги еще в 70-х гг. занялись изысканием устройства таких сцепных приборов, которые сцеплялись бы сами собой при набегании одного вагона на другой, а расцеплялись бы без вхождения сцепщика между вагонами.

Типы сцепок на железных дорогах

В 1876 г. появилась удовлетворявшая такому требованию сцепка «Janney» (фиг. 1, Г и Д), которая была принята Ассоциацией американских вагоностроителей (Master Car Builder Association). Изданный в 1893 г. закон обязал дороги ввести на всем подвижном составе автоматическую сцепку. На диаграмме (фиг. 2) показано возрастание числа оборудованных вагонов и падение числа несчастных случаев при сцепке.

Возрастание числа оборудованных вагонов и падение числа несчастных случаев при сцепке

Несмотря на возрастание общего количества вагонов, число несчастных случаев, после некоторого скачка вверх в первые четыре года (т. е. во время начала переходного периода) с 7000 до 12000, сильно упало, снизившись до 3000, т. е. абсолютно в 2 раза слишком, а относительно (к 1000000 вагонов наличия) в 3 раза. Сцепка Джэнни, называемая у нас американской сцепкой, работает по принципу вертикального контакта, заключающемуся в том, что в сцепленном состоянии рабочие поверхности сцепки соприкасаются между собой по цилиндрической поверхности с вертикальной образующей (фиг. 3 и 4).

Сцепка Джэнни - американская сцепка

Сцепка Джэнни - американская сцепка

Она состоит: из корпуса - 1, поворотной части, называемой когтем - 2, замка - 3 и механизма для открывания замка - 6. Чтобы возможно было произвести сцепку вагонов, необходимо, чтобы оба или, по крайней мере, один из когтей был открыт (фиг. 4, а или г). Для этого надо приводом сбоку вагона (фиг. 1, Г) приподнять механизм для открывания замка 6 (фиг. 3) и вновь его опустить. Тогда замок 3 (фиг. 4) приподнимется и останется приподнятым, а особый рычаг-выталкиватель повернет, т. е. откроет, закрытый коготь. При сближении вагонов когти упрутся друг в друга и, скользя по цилиндрической поверхности, закроются. Как только произойдет полный поворот, хвостовик когтя сбросит подвешенный замок 3, который и заклинит хвостовик когтя в закрытом положении (фиг. 4, в, е). Для расцепки вагонов следует лишь приподнять механизм для открывания замка, т. е. поднять замок.

При производстве маневров на горках надо заблаговременно расцепить вагоны, чтобы затем их спускать; необходимо, чтобы сцепка с отпертым замком сама собой не запиралась сейчас же, а была бы подготовлена к закрытию лишь после того, как вагоны разойдутся, т. е. когда когти откроются. Для этого имеется особый останов, который поддерживает замок в закрепленном открытом положении лишь до тех пор, пока коготь не откроется вполне и тем, выведя сцепку из закрепленного приподнятого положения, не подготовит ее для последующего процесса сцепления. Таким образом сцепка происходит автоматически, а расцепка производится сбоку вагона. Однако для соединения тормозных рукавов приходится входить между вагонами. В настоящее время уже появились конструкции автоматического сцепления тормозных рукавов, рукавов парового отопления и междувагонных электрических соединений (фиг. 5), но они, вследствие своей сложности, пока широкого распространения не получили. Американская сцепка, по сравнению с винтовой и боковыми буферами, повышает безопасность движения.

Конструкция автоматического сцепления тормозных рукавов, рукавов парового отопления и междувагонных электрических соединений

Вследствие разных нагрузок на вагон и разной упругости рессор, весьма часто высота вагонных рам над рельсом, а, следовательно, и высота оси буферов, различна. Правилами допускается несовпадение осей буферов смежных вагонов по высоте на величину до 100 мм. Если два смежных вагона с разной высотой европейских буферов получили очень сильный толчок, то этот толчок прилагается к буферам в виде пары сил, изгибающих слабые буферные стержни в разные стороны (фиг. 6), причем буферные тарелки образуют наклонные плоскости, по которым один вагон налезает на другой.

Изгиб буферов, предшествующий телескопированию вагонов

Поднявшаяся металлическая рама вагона встречает слабый деревянный кузов соседнего вагона, который и срезает. При американской сцепке (фиг. 7, а, б) головки, играющие роль буферов, не только не соприкасаются, но заходят друг за друга и имеют поэтому весьма плотное зацепление даже при несовпадении осей; поэтому при толчках и сходах, а иногда и при крушениях, сцепка не нарушается и телескопирования не происходит.

Американская автоматическая сцепка

Американская сцепка отличается исключительной прочностью. Наша и европейская сцепки имеют прочность 16—20 т, т. е. допускают применение паровозов с силой тяги не более 16—20 т, в то время как современная американская сцепка строится прочностью в 65 т, т. е. в 3—4 раза сильнее. Основной закон ж.-д. экономики заключается в том, что стоимость массовых перевозок тем меньше, чем больше вес передвигаемых поездов. Так, например, при увеличении веса поезда с 1200 т (вес, соответствующий прочности нашей винтовой стяжки, при средней крутизне профиля) до 2600 т, себестоимость перевозок уменьшается на 40%. Благодаря своей мощной автосцепке американские дороги имеют возможность, применяя поезда огромного веса, работать при низких тарифах, уплачивая большую, по сравнению с Европой, заработную плату своим железнодорожникам. Комплектная американская автоматическая сцепка состоит (фиг. 8 и 9) из автоматической головки, аппаратной скобы и пружинного или пружинно-фрикционного упряжного аппарата.

Комплектная американская автоматическая сцепка

Скоба охватывает упряжной аппарат и соединяется с головкой болтами, клином или валиком. Для постановки упряжи рама вагона должна иметь две хребтовые балки, расставленные на расстоянии около 300 мм друг от друга и воспринимающие все усилия, передающиеся от сцепки.

Комплектная американская автоматическая сцепка

К хребтовым балкам приклепываются четыре кронштейна, между которыми зажимается упряжной аппарат. При сближении вагонов сжимающие поезд силы поглощаются буферными пружинами. Когда эти силы перестают действовать, энергия, поглощенная пружинами, отдается и проявляется иногда в виде столь больших сил, что может разорвать поезд. Такое явление весьма часто при нашей слабой и неупругой винтовой стяжке. Для предотвращения этого упряжной прибор, кроме пружин, имеет еще скользящие части, между которыми развивается трение, поглощающее большую часть энергии при сжатии. Эти фрикционные приборы получили большое распространение в Америке и начали применяться в европейских буферах. В настоящее время американская автоматическая сцепка введена полностью во всей Северной Америке (США, Канада, Мексика), в Китае (кроме Китайской Восточной ж. д.), в Японии. Частично введена, или производятся опыты, в Южной Америке, Южной Африке, Австралии, Новой Зеландии, Индии. При малых европейских расстояниях и малом развитии массовых перевозок дороги не столь сильно чувствовали потребность усиления сцепки, и все время делались попытки придать автоматичность существующей сцепке, не меняя основного принципа устройства, т. е. раздельной передачи сжимающих (боковыми буферами) и растягивающих (стяжкой) усилий. При этом главное стремление заключалось в том, чтобы новая стяжка могла более или менее удобно сцепляться со старой. Однако, несмотря на международные конкурсы (Петербург, 1901—1904 гг. - 713 проектов; Милан, 1909 г. - 475 проектов), создать удовлетворительную стяжку не удалось. Ныне вопросом автоматической сцепки занят Международный железнодорожный союз, высказавший следующее положение: «Автоматическая сцепка должна передавать растягивающие и сжимающие усилия в одном приборе, т. е. таким образом, как это сделано в американской. Боковые буфера должны быть устранены, как опасные для сцепщиков даже при автоматизме, ибо им придется подлезать под буфера для сцепления тормозных рукавов. В случае введения автоматической сцепки переход должен быть сделан сразу, ибо, если будут работать одновременно две сцепки, - автоматическая и старая, - это поведет к огромному числу несчастных случаев». В европейских условиях экономические результаты будут настолько малы, что не окупят расходов по процентам и по амортизации. Такое мнение заставляет думать, что введение на европейских дорогах автоматической сцепки - дело отдаленного будущего. Русские железные дороги занимались вопросом автоматической сцепки значительно раньше Европы. В 1898 г. уже производились опыты на Московско-Казанской ж. д., расширенные в 1902 г. Эти опыты имели целью выяснить возможность применения таких устройств, которые позволили бы сцеплять европейскую сцепку с американской. Опыт показал, что в пассажирских вагонах, которые редко расцепляются, такие устройства, в виде откидных буферов и вспомогательного крюка, работают вполне удовлетворительно; поэтому дорога с 1904 г. строила все свои пассажирские вагоны с американской сцепкой. Что же касается товарного парка, то там выяснилась непрактичность примененного устройства (вдвижные буфера), так как стали учащаться несчастные случаи при сцепке; с другой стороны, эти дополнительные устройства удваивали расходы по введению автоматической сцепки. Опыт наших дорог подтверждает мнение Международного железнодорожного союза, что автоматические сцепки должны быть введены сразу, без переходного периода, т. е. так, как это сделала Япония. Там сначала были переделаны рамы вагонов так, что автоматическая сцепка могла быть поставлена в течение 74 часов. Затем комплект автоматических сцепок был подвешен недействующим к раме вагона. Наконец, после того как весь парк был так. обр. подготовлен, движение поездов было прекращено на 2—3 дня (это было в июле 1925 года), и за этот срок все винтовые стяжки и буфера были сняты и на место поставлены автоматические сцепки. Стоимость переоборудования одного вагона обошлась около 600 йен, т. е. 600 р.

Сцепка Шарфенберга

Кроме американской автоматической сцепки выделяются своими достоинствами и конструктивной разработкой центральные сцепки Шарфенберга (фиг. 10; принцип диска и тяги) и Виллисона (фиг. 11; принцип клина).

Сцепка Виллисона

Для дорог СССР вопрос о переходе к сильной автоматической сцепке является вопросом возможности серьезного прогресса, и можно думать поэтому, что на дорогах СССР автоматическая сцепка будет введена раньше, чем на дорогах Европы, несмотря на огромные затраты.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.