Tažné a narážecí ústrojí
Volné materiály k předmětu MZV
Ing. Marcel Mityska, CSc. 2012
1
Drážní vozidla, kromě speciálních drážních vozidel s rychlostí nejvýše 40 km.h-1, musí mít vypružené narážecí a táhlové ústrojí typového provedení. Pro drážní vozidla, která jsou v provozu mezi sebou trvale spojena a považují se za jedno drážní vozidlo nebo jsou provozována jako samostatná jednotka, tato podmínka neplatí. Vozidla však musí být vybavena zařízením pro nouzové zavěšení šroubovky. Vypružené narážecí a táhlové ústrojí typového provedení i zařízení pro nouzové zavěšení šroubovky musí zajistit bezpečné spojení drážních vozidel. Průběžné táhlové ústrojí Spřahovací elementy (nemusí se vždy jednat o šroubovku a tahadlový hák) na obou čelech vozidla jsou pevně propojeny ocelovou tyčí, která je pružně spojená se spodkem vozu. Pružící zařízení táhla ani spodek vozu nejsou zatěžovány tažnou silou mezi vozidly (tu přenáší ocelová tyč táhla), ale pouze setrvačnými silami samotného vozidla. Použití průběžného spřahovacího ústrojí je nutné u vozidel, která nemají pro přenos tahových sil dostatečně dimenzován spodek vozu. Nevýhodou průběžného táhla je fakt, že se při rozjezdu (pokud není ponechána vůle v nedotažené šroubovce) vlak chová jako tuhý celek, což klade značné nároky na velikost tažné síly potřebné pro rozjezd vlaku.
P Průběžné táhlové ústrojí
2
Neprůběžné táhlové ústrojí Vypružení neprůběžného táhla je dimenzováno na maximální tažnou sílu působící mezi vozidly vlaku, musí absorbovat energii vznikající při změnách tažné síly. Mezi spřahovacími elementy na čelech vozidla je tažná síla přenášena konstrukcí spodku vozidla, která musí být pro tento přenos dimenzována. U současných vozidel je používáno neprůběžné táhlové ústrojí, které má provedenou přípravu pro zabudování automatického spřáhla, pro kterou musí být konstrukce spodku schopna přenášet veškeré podélné síly.
Neprůběžné táhlové ústrojí
Hlavní části táhlového ústrojí jsou: 1. táhlový hák 2. šroubovka 3. vypružovací zařízení
3
Táhlový hák Táhlový hák je zápustkový výkovek z jednoho kusu kvalitní uhlíkové oceli. Hlava háku (obr. 3 poz. 1), přizpůsobená ohybovému namáhání a zabezpečená proti
obr.3: táhlový hák samovolnému rozvěšení vozidel vybráním 2, slouží ke svěšení sousedního vozidla jeho šroubovkou. V hlavě háku je otvor k upevnění vlastní šroubovky vozidla svorníkem 5. Hlava háku plynule přechází v dřík obdélníkového průřezu 3 (60 mm na výšku, 50 mm na šířku), který slouží k vedení háku vodítkem 4 v čelníku spodku vozu. Tahadlový hák je zakončen okem, ve které plynule přechází dřík (celý hák na obr. 5 poz. 1). V oku je vytvořen otvor o průměru 80 mm pro svorník, který váže táhlový hák k vypružovacímu zařízení. U neprůběžného táhlového ústrojí je táhlový hák zakončen T hlavou se kterou jsou další části táhlového ústrojí spojeny dělenou polospojkou. Výška střední osy tažného háku se za všech podmínek zatížení pohybuje v rozmezí od 920 mm do 1 045 mm nad temenem kolejnice. Tažný hák a táhlo musejí odolat síle 1 000 kN, aniž by se zlomily. Šroubovka Šroubovka tvoří vlastní zařízení pro spřahování vozidel. Délka šroubovky, měřená od vnitřní strany oblouku třmenu (obr. 4 bod A) k středu svorníku v hlavě táhlového háku (bod B), musí být se zcela vyšroubovanou šroubovkou 986 mm +10-5 mm se zcela zašroubovanou šroubovkou 750 mm ± 10 mm1). V mezinárodním provozu je podle UIC 520 stanovena minimální pevnost šroubovky při přetržení 850 kN.
4
obr.4: šroubovka Tažná síla, kterou vyvíjí hnací vozidlo a kterou je zatěžováno táhlové ústrojí vozidel vlaku, je s ohledem na značné podélné dynamické rázy, které vznikají při jízdě vlaku a posunu a způsobují další zatížení šroubovky, omezena pouze na 300 kN. Zvýšení pevnosti šroubovky brání její maximální povolená hmotnost, kterou UIC 520 stanoví na 36 kg. S ohledem na fyzické možnosti posunovačů je doporučená hmotnost šroubovky pouze 30 kg.
5
Závěsnice Na svorníku (obr. 4 poz. 8), který prochází otvorem v hlavě táhlového háku, jsou pomocí závlačky a podložky upevněny závěsnice 1, které svým tvarováním umožňují výchylky šroubovky vůči hlavě háku v horizontální rovině. Závěsnice jsou pro svoji snadnou vyměnitelnost dimenzovány jako díl šroubovky s nejmenší pevností při přetržení (mezinárodní provoz 850 kN, vozy lehké stavby 380 kN). Výroba závěsnice se skládá z vykování vnějšího tvaru za tepla a předkování otvoru. Následuje vyvrtání předkovaných otvorů a normalizační žíhání. Čtvercové matice Matice závěsnice 2, vykovaná z ocelové tyče, je svými čepy Ø45 mm pomocí závlaček a podložek otočně upevněna v otvorech závěsnic. V otvoru matice je vytvořen oblý závit pro vřeteno. Čepy matice třmenu 3 nejsou opatřeny otvory pro zajištění závlačkami, protože sevření matice třmenem je provedeno již při tepelném zpracování třmene a bez jeho ohřátí nelze matici vyjmout. Vřeteno s objímkou Vřeteno 5 umožňuje svými protisměrnými závity v čtvercových maticích měnit délku šroubovky. V polovině délky šroubovky je mezi oblé protisměrné závity 50 x 7 (šroubovka 850 kN) za tepla v zápustce nalisována objímka 4 určená k přinýtování rukojeti 6 sloužící k otáčení vřetenem. Závlačkami zajištěné podložky na obou koncích vřetene zajišťují vřeteno proti vyšroubování ze čtvercových matic.
6
Třmen Třmen šroubovky 7 je výkovek z kulatiny průměr 40 mm. Hotový třmen průřezu elipsy (ve vodorovné poloze třmene na výšku 36 mm, na šířku 40 mm) je zakončen oky, ve kterých jsou předkovány a vyvrtány otvory Ø47+0,5mm, do kterých je třmenem za tepla sevřena matice třmenu 3. V rámci teplného zpracování je třmen normaližačně žíhán. Vypružovací zařízení táhlového ústrojí Vypružovací zařízení táhlového ústrojí současných vozidel je umístěno mezi středními podélníky spodku vozu v blízkosti čelníků v prostoru pro automatické spřáhlo, který vyžaduje mezi středními podélníky rozteč 350 mm. Vypružení táhla má za úkol akumulovat energii vzniklou z podélných rázů při jízdě vlaku a při posunu. Část energie akumulované ve vypružení táhla je absorbována pružinou (přeměněná na jiný druh energie např. tepelnou), část energie zůstane akumulována v stlačené pružině a po uvolnění napětí v táhle bude pružinou vrácena. Podle UIC 520 musí být podíl absorbované energie (zmařené pružinou) ve vypružení táhla ninimálně 1/3. Pružina táhla je předepjata silou nejméně 10 kN, konečná síla, kterou je docílen zdvih táhla 50 až 60 mm, musí být nejméně 400 kN. Statická absorpční kapacita pružného systému táhlového ústrojí musí být minimálně 8 kJ1). Podle UIC 520 tvoří vypružovací tařízení tyto hlavní části (obr. 5): 2 vidlivové táhlo 3 opěrná deska 4 pružina 5 spojovací čep Konstrukcí vypružení táhla je velké množství, níže si popíšeme základní koncepci jednovzpruhového táhla. Táhlový hák (obr. 5 poz. 1) je svým okem vsunut do vidlicového táhla 2 vykovaného z jednoho kusu materiálu a zajištěn čepem 5. Aby bylo možno vyměnit táhlový hák bez demontáže vypružení táhla ze spodku vozu, je čep táhla zajištěn proti svislým pohybům pouze na spodní straně. Pojistná podložka 6, přišroubovaná k vidlicovému táhlu šroubem M 12 (obr. 5 poz. 7), brání posunu čepu směrem dolů. Pohybu nahoru brání závlačka prostrčená v otvoru v osazení čepu. • • • •
obr.5: upevnění vypružení táhla Opěrná deska 3 svařená z ocelolitiny slouží k upevnění uzlu vypružení táhla ke spodku vozu a k přenášení tažných sil z táhla na střední příčníky (přenášeny zvlášť vodícími deskami, viz níže). Vidlicové táhlo vsunuté do otvotu opěrné desky brání svojí konstrukcí pootočení táhla kolem podélné osy. Na závitovou část vidlicového táhla je následně nasunuta pružina 4 a předepjata proti opěrné desce, o kterou se opírá vidlicová část táhla, předepsanou silou 10 kN pomocí korunkové matice 8 s podložkou 9 zajištěna závlačkou.
7
Pružina táhla Pružina táhla musí být schopná absorbovat energii, proto už v ranných dobách železnic byly k vypružení táhla používány pružiny listové, nebo kuželové pásové, které jsou používány doposud. Kuželová pásová pružina Po konstrukční stránce jde o spirálově vinutý pás pružinové oceli s proměnným průřezem a opracovanými dosedacími plochami (obr.5 poz. 4). Vzhledem k těsnému vinutí pružiny se jednotlivé závity dotýkají, dochází ke tření, díky kterému pružina vykazuje hysterezi (závislost zatěžovací síly na deformaci je rozdílná při zatěžování a odlehčování). Pružina proto nepotřebuje tlumící prvky a díky tření absorbuje dostatečné množství energie, potřebné ke splnění požadavků na táhlové vypružení. Jedná se o progresivní pružinu se zvyšující se tuhostí v závislosti na deformaci.
obr. 6: prstencová pružina táhla
obr. 7: pryžokovová pružina táhla
Prstencová pružina Vývoj táhlových pružin vedl dále přes pružiny prstencové (obr. 6), které při stejném zdvihu přijmou až dvojnásobné množství energie než pružiny kuželové pásové. Prstencová pružina je složena ze soustavy vnitřních (obr. 6 poz. 2) a vnějších 1 ocelových prstenců, které se vzájemně stýkají svými kuželovými plochami. Při stlačování osovou silou jsou vzájemným působení prstenců zmenšovány průměry vnitřních a zvětšovány průměry vnějších prstenců a na stykových plochách dochází ke značnému tření. Charakteristiku prstencové pružiny lze upravit pomocí několika rozříznutých prstenců 3, které se až do vyčerpání vůle v jejich rozříznutí 4 deformují podstatně snadněji než prstence nerozříznuté. Pryžokovové a elastomerové pružiny Zatím posledním vývojovým trendem je použití pryžokovových (obr. 7) a elastomerových pružin, které při mírně zhoršené absorbci energie při malém dynamickém rázu mají podstatně 8
lepší absorpci při velkých dynamických rázech, které mohou ohrozit konstrukci vozidla. Mezi klíčové vlastnosti polyuretanových elastomerů patří vynikající odolnost vůči opotřebení, vysoká pružnost i u typů s vyšší tvrdostí, odolnost proti šíření trhlin, nízká trvalá deformace při tlakovém zatěžování, zachování dynamických vlastností do teploty 80 – 90 °C, dobrá odolnost vůči olejům, mazivům, benzinu a řadě rozpouštědel a taktéž dobrá odolnost vůči ozonu, UV a radioaktivnímu záření. Upevnění uzlu vypružení táhla ke spodku vozu K upevnění konstrukčního uzlu vypružení táhla ke spodku skříně vozu slouží upevňovací deska (obr. 7 poz. 6) přišroubovaná ke středním podélníkům 8. Opěrná deska 3 má na spodní straně vytvořeny patky 7 s otvory pro šrouby, kterými je k upevňovací desce přišroubována. Tažné síly jsou z opěrné desky na střední podélníky přenášeny vodícími deskami (opěrky) 9 upevněnými (na obr. 7 přinýtovanými) ke středním podélníkům.
obr. 7: upevnění vypružení táhla Na obrázku 7 vidíme táhlové vypružovací zařízení upevněné ve spodku vozu Bt278, které má proti zařízení na obrázku 5 několik odlišností. Ve vidlicovém táhle (obr. 7 poz. 2) není upevněno oko táhla, ale oko spojky, která je upnutá na táhle s T hlavou 1. Spojovací čep 4 je opatřen hlavou a proti vypadnutí je zajištěn svorníkem 5 se závlačkami. Posledním rozdílem je svislá orientace patek 7, kterými je opěrná deska 3 přišroubována k upevňovací desce 6.
9
Narážecí ústrojí Nárazníky slouží: • k přenosu podélných tlakových sil (při sunutí vozidla) • ke zmírnění podélných rázů vznikajících při jízdě vlaku • ke zmírnění podélných rázů vzniklých při manipulaci s vozidlem (najetí vozidel při posunu) Umístění nárazníků Pokud je vůz opatřen nárazníky, musejí být na konci vozidla namontovány dva identické nárazníky, a to stlačitelného typu. Výška střední osy narážecího ústrojí se musí za všech podmínek zatížení pohybovat
obr. 1: BERNSKÝ PROSTOR v rozmezí od 940 mm do 1 065 mm nad temenem kolejnice.1 U vozů s přechodovými můstky (osobní vozy) je nejnižší povolená poloha středů nárazníků na temenem kolejnice 980 mm. Jmenovitá standardní rozteč nárazníků musí být 1 750 mm souměrně k ose nákladního (plaí i pro osobní) vozu.1 Bernský prostor Konstrukce vozidla vystrojeného nárazníky a šroubovkou musí zachovat u každé čelní stěny mezi každým nárazníkem a šroubovkou volný prostor pro posunovače zvaný „bernský prostor“ (obr. 1). Hloubka bernského prostoru (300 mm) je měřena od svislé roviny dotýkající se čel talířů zcela stlačených nárazníků. V bernském prostour zasahujícím až do výšky 2000 mm od temene kolejnice nesmí být s výjimkou brzdových hadic žádné díly vozu.
10
obr. 2: umístění nárazníků Nákladní vozy Standardní maximální zdvih (stlačení) nárazníků je 105 mm, u nákladních vozů, které vyžadují větší ochranu před podélnými rázy (cisterny, vozy pro křehké nebo citlivé zboží), mohou být použity velkokapacitní nárazníky se zdvihem 130 mm nebo dokonce 150 mm. Délka nestlačeného nárazníku se standardním zdvihem je 620 mm, s větším zdvihem 665 mm. Osobní vozy U osobních vozů jsou používány nárazníky standardní délky 650 mm s maximálním pracovním zdvihem 110 mm. Přijatá energie (kapacita nárazníků) Důležitým parametrem při hodnocení nárazníků je jejich schopnost přijmout dynamickou energii.
11
tab. 1: kategorie nárazníků Kategorie nárazníku
Přijatá energie nejméně (kJ)
A
30
B
50
D
70
Část přijaté energie zůstane akumulována ve vypružení nárazníku a po uvolnění síly působící na nárazník bude vypružením zase vrácena. Část přijaté energie je v nárazníku zmařena (absorbována), přeměměna v jiný druh energie. (většinou tepelné). Podle množství dynamické energie (při nárazové zkoušce), kterou je nárazník při svém plném zdvihu schopen pojmout, jsou nárazníky se standartním zdvihem 105 mm rozděleny do tří kategorií viz tabulka 1. U osobních vozů musí být minimální akumulovaná energie nárazníku 10 kJ, z toho musí nárazník absorbovat nejméně 60% přijaté energie. Konstrukce nárazníků Nárazník klasické konstrukce se skládá z následujících částí (obr. 3): Základní deska 1 je tvořena plochou ocelí s normovanými rozměry, která slouží k upevnění nárazníku k čelníku vozidla. Koš nárazníku 2 je trubka připevněná pomocí příruby nebo přivařená k základní desce. Velikost průměru koše je omezená velikostí základní desky. Pouzdro nárazníku (říká se mu též trubka nárazníku) 3 je připevněné pomocí šroubů, nýtů nebo svarů k podložce talíře nárazníku 4.
obr. 3: části nárazníku Existují dvě varianty vzájemného uspořádání koše a pouzdra nárazníku. U nárazníků s menší kapacitou je většinou koš většího průměru a pouzdro je při stlačování nárazníku teleskopicky zasouváno do koše (obr. 3). U nárazníků s větší kapacitou vyžaduje masivnější pružina více prostoru v koši, jehož průměr je omezen velikostí základní desky. Při použití většího pouzdra nemusí být uvnitř koše počítáno s prostorem pro zasouvání pouzdra, tento může být celý použit pro umístění pružiny. V tomto případě je koš zasouván do dutiny v pouzdru (obr. 6).
12
obr. 4: talíř nárazníku Talíř nárazníku 5 musí být svými rozměry uzpůsoben tak, aby i v nejnepříznivějším úseku tratě (protisměrné oblouky) byl v kontaktu s talířem nárazníku sousedního vozidla libovolné konstrukce při respektování rozměrových požadavků daných konstrukcí vlastního vozidla. Rozměry talíře nárazníku jsou omezeny vnějším obrysem vozidla (obr. 4 úsečka A-B), vodorovnou úsečkou B-C vzdálenou 250 mm od vodorovné ody nárazníku, bernským prostorem (úsečka C-D, vzdálenost v=600 pro nákladní, v=540 pro osobní vozy) a u vozidel s přechodovými můstky zkosením (úsečka E-F). Minimální pracovní plocha nárazníků (obr. 4 vybarvená plocha) je stanovena výpočtem podle vyhlášky UIC 527-1. Minimáln šířka pracovní plochy x je určena výpočtem, kde jsou brány v úvahy délkové parametry vozidla. Talíře nárazníků musí být kulovitě vypouklé. Poloměr zaoblení vypouklého talíře musí být nově vyrobených nákladních vozů 2750 mm, u starších nákladních vozů a u osobních vozů 1500 mm. V provozu docháchzí k velkému tření mezi talíři nárazníků sousedních vozidel vlaku, kdy může být zhoršena i bezpečnost proti vykolejení, proto je při výrobě talířů nárazníků sledována jejich drsnost a tvrdost a pracovní plocha talířů nárazníků je v provozu v pravidelných intervalech mazána. Vypružení nárazníků
Kuželová pásová pružina
13
Pružící prvek musí být do tělesa nárazníku instalován s předepsaným předpětím a jeho vratná síla při stlačení o určitý zdvih nárazníků (25 mm, 60 mm, plný zdvih) statickou silou (pomalý nárůst síly) musí být v předepsaných mezích. Nejstarším doposud používaným pružícím prvkem narážecího ústrojí je kuželová pásová (volutní) pružina (obr. 5) , která díky těsnému vinutí pásové pružinové oceli dobře absorbuje energii. Kuželová pásová pružina je pružinou progresívní, u níž tuhost zvyšuje v závislosti na její deformaci, což je u použití v narážecím ústrojí výhoda, protože při jízdě v obloucích (při malém zdvihu) nesmí přílišná tuhost nárazníků zvyšovat nebezpečí vykolejení. Prstencová pružina (obr. 3 detail A) při stejném zdvihu přijme až dvojnásobné množství energie než pružina kuželová pásová. Prstencová pružina je složena ze soustavy vnitřních 8 a vnějších 7 ocelových prstenců, které se vzájemně stýkají svými kuželovými plochami. Při stlačování osovou silou jsou vzájemným působení prstenců zmenšovány průměry vnitřních a zvětšovány průměry vnějších prstenců a na stykových plochách dochází ke značnému tření.
obr. 6: vypružení termoplastovými kroužky
14
Charakteristiku prstencové pružiny lze upravit pomocí několika rozříznutých prstenců 6, které se až do vyčerpání vůle v jejich rozříznutí deformují podstatně snadněji než prstence nerozříznuté. Zvýšit kapacitu nárazníků (dynamické zatěžováni - rázy) při nutnosti dodržet jejich maximální vratnou sílu při stlačení statickou silou není možné při použití kovových pružících prvků. Jedním z řešení je doplnit stávající nárazníky s kovovými pružícími prvky hydraulickými tlumiči. Lepších výsledků však je dosahováno s nekovovými pružícími prvky, zejména s pryžokovovými a elastomerovými pružícími prvky. Nárazníky s nekovovými pružícími prvky mají velikost kapacity závislou na rychlosti nárazu, kdy při prudším najetí vozu vzroste podstatně tuhost a tím i kapacita nárazníků. Přídavné deformační (crash) prvky Dojde-li při manipulaci s vozidly k příliš prudkému najetí, při kterém je vyčerpána kapacita nárazníků při plném zdvihu, musí přebytečnou energii akumulovat skříň vozidla s rizikem poškození vlastní skříně nebo nákladu.
obr. 7: crash nárazník
obr. 8: crash nárazník
Poškození skříně vozu při příliš prudkém najetí vozidel je možné zabránit instalováním snadno vyměnitelných deformačních prvků a to buď přímo do tělesa nárazníku, nebo mezi nárazník a čelník vozu. Při instalovaném deformačním prvku rozeznáváme při stlačení nárazníku deformaci elastickou, která se děje pouze do vyčerpání zdvihu nárazníku. Při plastické deformaci dochází ke zničení deformačního prvku, která musí být indikována například obdobně jako na obrázcích 7 nebo 8.
E 109 Ukázka technického provedení u lokomotivy E 109.
15
16
Budoucnost = samočinná spřáhla Samočinné (automatické) spřáhlo sdružuje funkci táhlového a narážejícího ústrojí, přenáší tedy síly tahové i tlačné. Samočinné spřáhlo musí spřáhnout vozidla při dotyku protilehlého spřáhla i při výškových (propadlá kolej, prázdný/ložený vůz), úhlových (obouk do určitého poloměru) a stranových (protisměrný oblouk) odchylkách podélných os sousedních vozidel. Každé samočinné spřáhlo má určenou oblast záběru, což je soubor všech vzájemných poloh středů hlav protilehlých spřáhel, kdy je zaručeno bezpečné vzájemné spřažení. Z boku vozidla musí být možné spojená spřáhla rozpojit a to i za působení síly mezi rozpojovanými vozidly. Dále musí být z boku vozidla umožněno spřáhlo zablokovat tak, aby zůstalo trvale odpojeno a to i při najetí sousedního vozidla z důvodu umožnění posunu odrazem nebo ze svážného pahrbku. Některá samočinná spřáhla umožňují samočinné spojení potrubí brzdy, případně i elektrických kabelů. Podle vzájemného pohybu spřažených hlav rozeznáváme: • spřažení tuhé neumožňuje vzájemný pohyb spřažených hlav, upevnění spřáhla k čelníku vozu musí umožňovat jeho pohyb kolem svislé osy i kolem vodorovné osy kolmé k ose koleje, toto spřažení umožňuje samočinné spojení potrubí a elektrického vedení. • spřažení netuhé umožňuje vzájemný pohyb hlav spřáhla ve svislém směru, upevnění na čelníku vozu musí umožnit pouze natáčení kolem svislé osy Samočinné spřáhlo SA - 3 Netuhé samočinné spřáhlo s označením „CA - 3, советская автосцепка - 3 вариант“ (čti: SA - 3, sovětskaja avtascepka tretij variant) bylo zaváděno v Sovětském svazu od roku 1935, přestrojování vozů bylo z důvodu zdržení 2. světovou válkou dokončeno až v roce 1957. V současné době jsou vozy se spřáhlem SA - 3 provozovány na tratích Finska, Ruska, Ukrajiny, Litvy, Lotyšska, Estonska a dalších států vznikých rozpadem SSSR. Spřáhlo SA - 3 dovoluje spojení při výškových odchylkách spřahovaných hlav do 100 mm a při stranových odchylkách až 175 mm. Spojeným hlavám jsou dovoleny vzájemné vertikální pohyby do 100 mm odchylky. Spřáhlo SA - 3 se skládá ze tří celků: • rozpojovací mechanismus • korpus se zámkovým mechanismem • absorpční a středící mechanismus Rozpojovací mechanismus Při zatažení za rozpojovací páku (obr. 1 poz. 1), uloženou na konzolách na čelníku vozu 5, se pootočí její zadní rameno a síla je dál přenášena pomocí řetězu 2 na hřídel zvedače zámku 3. Nechtěnému rozpojení vozů zabrání zploštělé místo rozpojovací páky 1, které zapadne do výřezu v první konzole páky (viz detail obr.1). Po zvednutí páky do rozpojovací polohy a jejím zatlačení směrem ke korpusu spřáhla se páka opře o výstupek 6 na první konzole a zůstane zajištěna v rozpojovací poloze. Na obrázku 1 je patrné středící zařízení spřáhla 4.
17
obr.2: animace spřažení obr.1: rozpojovací a středící mechanismus
Korpus a zámkový mechanismus Korpus spřáhla (obr. 3), vyrobený z tlakově lité oceli, lze pomyslně rozdělit na hlavu a tělo. Hlava korpusu zahrnuje velký zub 1, malý zub 2, mezi kterými se nachází chřtán („зев“ tento prostor se nazývá též spojovací obrys). Hlava je zakončena opěrkou 5. Tělo korpusu je tvořeno dutou stopkou 3 obdélníkového průřezu s
obr.3: korpus otvorem 4 pro spojovací klín. který upevňuje spřáhlo v absorpčním mechanismu ve spodku vozu. 1. velký zub 2. malý zub 3. stopka 4. otvor pro spojovací klín 5. opěra 6. šroub upevnění hřídele 7. hřídel zvedače zámku 8. zámek 9. závora zámku Uvnitř hlavy spřáhla se nachází mechanismus spojování vozu, ze kterého je vně viditelný zámek 8, jeho závora 9 a hřídel zvedače zámku 7 zajištěný šroubem 6. 18
Zámkový mechanismus V hlavě spřáhla se nachází mechanismus složený ze pěti součástí. Mechanismus neobsahuje žádné pružící prvky, potřebné vratné síly zajišťuje vlastní hmotnost součástek. Absorpční a středící mechanismus Absorpční mechanismus, upevněný mezi středními podélníky spodku vozu, má za úkol přenášet podélné síly z korpusu spřáhla na spodek vozu. Je vybaven absorpčním prvkem, který snižuje vliv přenášené energie podélných rázů na cestující, náklad a spodek vozu. Mechanismus je konstruován tak, že stačí jeden absorpční prvek pro tlumení tahových i tlačných sil. Absorpčním prvek pohlcuje energii podélných rázů pomocí kovových třecích, pryžových nebo elastomerových tlumících součástí umístěných uvnitř kovového pouzdra. ¨
obr.5: animace absorpční mechanismus SA - 3 Absorpční mechanismus je ke středním podélníkům upevněn pomocí zadní opěrky 1, přední opěrky 2 a upevňovací desky 3. Korpus spřáhla je k tažnému třmenu 4 upevněn tažným klínem 5, který přenáší pouze tažné síly. Tlačné síly jsou ze zadní strany stopky korpusu na absorpční prvek 7 přenášeny opěrnou deskou 6. Středící mechanismus Pro samočinné spojení spřáhel je nutné, aby při vychýlení hlavy spřáhla po kontaktu se šikmou plochou velkého zubu protilehlého spřáhla vznikla síla, která vrací spřáhlo zpět do podélné osy tak, aby malý zub zapadl do výřezu velkého zubu protilehlého spřáhla. K tomu slouží mechanismus, který bývá upevněn na venkovní části přední opěrky 2 absorpčního mechanismu. Nejjednodušší systém středícího mechanismu, který využívá pružících schopností kyvadlových závěsů je na obrázku 1 pozice 4.
Ukázky jednotlivých konstrukcí spřáhel: spřáhlo je v podélné ose vozidla a slouží ke spojování kolejových vozidel. Přenáší tahové síly. U našich drah je běžným spřáhlem šroubovka. spřáhlo ústřední (též centrální) vznikne splynutím spřáhla se středovým nárazníkem. Dle obsluhy jsou ústřední spřáhla ruční, která vyžadují, aby zaměstnanec prováděl jejich spojování a rozpojování ručně (např.
19
bosenské spřáhlo, tramvajové spřáhlo pražského typu apod.) a ústřední spřáhla samočinná (též automatická), která se spojují při jistém silovém dotyku samočinně (příklady viz níže). spřáhlo samočinné netuhé hlavy spojených spřáhel se nemohou vzájemně natáčet, ale mohou se vzájemně posunovat ve svislém směru. Zakotvení spřáhla na vozidle proto musí dovolit natáčení spřáhla kolem svislé osy. Tato spřáhla nedovolují samočinně spojovat vzduchová potrubí a elektrická vedení. Příkladem jsou světově nejvíce rozšířená spřáhla - ruské spřáhlo a klasické provedení amerického spřáhla. spřáhlo samočinné tuhé vzájemný pohyb hlav spojených spřáhel není možný v žádném směru, a proto zakotvení spřáhla ,na vozidle musí dovolovat natáčení celého spřáhla jak kolem osy svislé, tak i vodorovné. Spřáhlo tohoto typu dovoluje samočinné spojení vzduchového potrubí i elektrického vedení. Příkladem jsou různá spřáhla používaná u jednotek osobní dopravy (Compact, Scharfenberg, +GF+ a další), ale i novější varianty amerického spřáhla, jakož i spřáhlo navržené UIC.
Ukázka amerického spřáhla použitého na voze určeném pro čínské dráhy. ŽZO Cerhenice 1998.
20
Ruská koncepce spřáhla.
Spřáhlo UIC
21
22
