Кулачковые сцепки представляют собой полуавтоматическую форму железнодорожной сцепки , которая позволяет надежно соединять железнодорожные вагоны и локомотивы без необходимости присутствия железнодорожников между транспортными средствами.
Первоначально известные как муфты Janney (первоначальное название патента), в США и Канаде их почти всегда называют Knuckles (независимо от их фактического официального названия модели, в настоящее время в Северной Америке это, как правило, различные типы AAR), но также известны как American , AAR , APT , ARA , MCB , Buckeye , tightlock (в Великобритании) или Centre Buffer Couplers .
В настоящее время используется множество разновидностей шарнирных соединений, а в прошлом их было еще больше. Вот некоторые варианты шарнирных соединений:
Janney: американский оригинал, довольно капризный соединитель; говорят, что его неудобно открывать и закрывать.
Castle: усовершенствованная версия конструкции Janney и шаг к современному кулаку.
Разъемный кулак: более редкий тип, в котором палец кулака (небольшой клапан, который фактически соединяет два кулака вместе, одна из немногих подвижных частей) заменен на палец с вырезом посередине и просверленным в нем отверстием; эта модификация была разработана для работы со старыми соединительными муфтами Link and Pin, которые широко использовались ранее, хотя может также работать и с цепными муфтами европейского типа.
AAR: AAR, современный американский поворотный кулак, имеет несколько собственных вариантов: от стандартного поворотного кулака до моделей с удлиненным дышлом, пассажирских моделей и типа, разработанного специально для цистерн.
Сцепные устройства Дженни были впервые запатентованы в 1873 году Эли Х. Дженни ( патент США 138 405 ). [2] [3] Эндрю Джексон Бирд был среди изобретателей, которые внесли множество усовершенствований в шарнирное соединение; [1] Патентами Бирда были патент США 594 059, выданный 23 ноября 1897 года, который затем был продан примерно за 50 000 долларов, и патент США 624 901, выданный 16 мая 1899 года.
В Великобритании несколько версий сцепок Janney устанавливаются на ограниченном количестве пассажирских вагонов, моторвагонных поездов, вагонов и локомотивов.
Муфты Janney типа E, типа F Interlock и типа H tightlock являются совместимыми подтипами, каждый из которых предназначен для определенных типов железнодорожных вагонов .
До создания Ассоциации американских железных дорог (AAR) они были известны как сцепки Master Car Builder (MCB). [4] В 1934 году MCB была переименована в AAR.
Кулачковые муфты 1880-х и 1890-х годов имели хаотичную смесь фирменных внутренних компонентов, но все имели стандартный внешний контур MCB, что делало их совместимыми. Существовало множество марок и моделей — Burns, Climax, Gould, Miller, Sharon и Tower. Некоторые работали лучше, чем другие.
В 1913 году American Steel Foundries (ASF) разработала сцепку Janney "Type D", которая затем стала стандартной сцепкой MCB для Северной Америки; новый и восстановленный подвижной состав должен был быть оснащен этой сцепкой. Это положило конец рынку кулачковых сцепок с фирменными компонентами, за исключением тех, которые экспортировались из США в другие страны, не соответствующие стандартам MCB.
Сцепка Alliance, названная в честь литейного завода ASF в г. Альянс, штат Огайо , была разработана как более легкая конструкция, чем «Type D», и продавалась корпорацией Amsted, материнской компанией ASF, как «Standard for the World». Она по-прежнему является самой используемой кулачковой сцепкой в мире. Современная сцепка Alliance по-прежнему использует современный контур AAR-10 или 10A, но имеет более короткую, а значит, и более слабую длину головки и, таким образом, не может использоваться на североамериканском взаимозаменяемом подвижном составе.
Производителями современных муфт «Type E», «Type F Interlock» и «Type H Tightlock» являются McConway & Torley, [5] [6] ASF и Buckeye, также известная как Columbus Castings .
Внешний контур шарнирных муфт Janney был первым аспектом, который был стандартизирован MCB в 1880-х годах. До этого существовало хаотичное разнообразие постоянно развивающихся и фирменных внешних контуров и внутренних компонентов. В 1893 году производители стандартизировали контур MCB-5 или Type C, затем в 1915 году — улучшенный контур MCB-10 или Type D, и снова в 1932 году — контур AAR-10A или Type E. Контуры 1893, 1915 и 1932 годов заметно отличаются небольшими изменениями размеров, которые улучшили производительность, но при этом остаются совместимыми. Муфты Janney по-прежнему используют контур 1932 года, хотя допуски, металлургия и методы обработки улучшились, что привело к заметному сокращению провисания муфты. Сцепные устройства типа H с замком, используемые в пассажирском подвижном составе, имеют разновидность контура 10A, которая практически исключает провисание при нормальной эксплуатации и сводит к минимуму возможность « телескопирования » при сходе с рельсов.
Цель сцепок — соединить железнодорожные вагоны и локомотивы друг с другом, чтобы они все были надежно связаны вместе. Майор Эли Дженни , ветеран Конфедерации в Гражданской войне в США , изобрел полуавтоматическую кулачковую сцепку в 1868 году. Она автоматически блокирует сцепки на вагонах или локомотивах вместе без необходимости для железнодорожника становиться между вагонами, и заменила звеньевую и штифтовую сцепку , которая была основной причиной травм и смертей железнодорожников. Стопорный штифт, который обеспечивает скрепление сцепок Дженни вместе, извлекается вручную рабочим с помощью «рычага резки», который приводится в действие с любой стороны железнодорожного вагона и не требует, чтобы человек шел между вагонами. Единственный раз, когда рабочий должен идти между вагонами, — это после того, как они были надежно сцеплены, чтобы подключить воздушные линии для пневматических тормозов и силовые кабели головной части в случае пассажирских вагонов .
Современные сцепки Janney обычно крепятся к железнодорожным вагонам и локомотивам с помощью тяговой передачи ; ранние сцепки Janney часто имели переходные хвостовики, которые устанавливались в гнезда старых звеньев и штифтов сцепок или прикручивались непосредственно к головным частям паровозов .
Кулачковые сцепки используются в Америке, Африке, Азиатско-Тихоокеанском регионе, Великобритании, Бельгии и Испании (только на узкоколейных железных дорогах).
Среди его особенностей:
Двухсекционные сцепки Janney типа E — еще одна разновидность, типичная для североамериканских цистерн для опасных материалов . [13] [14] [15] Сцепка Janney обычно используется на железнодорожных сцепках, так как она прочная и автоматически блокируется. Сцепка Janney была запатентована Эли Дженни после Гражданской войны в США . Система блокировки сцепки Janney намного безопаснее, чем звенья до нее. Сцепка Janney похожа на две изогнутые человеческие руки. [16] [17]
В случае сцепок типа «гусиная шея» или сцепок со смещенным хвостовиком горизонтальная осевая линия головки сцепки находится выше горизонтальной осевой линии хвостовика сцепки или вала и тяговой шестерни . Такая компоновка предназначена для использования с низкопольными грузовыми вагонами , чтобы поднять головку сцепки достаточно высоко, чтобы соответствовать сцепкам на другом подвижном составе. [18] Большие вагоны-купе для деталей автомобилей , используемые на Викторианских железных дорогах , были оснащены сцепками типа «гусиная шея» по этой причине.
Сцепка Henricot, разновидность сцепки Janney, была представлена бельгийским инженером и предпринимателем Эмилем Henricot из Кур-Сент-Этьена . Она используется на некоторых электропоездах Бельгийских государственных железных дорог , включая класс 75 NMBS/SNCB.
Дженни был продавцом в магазине сухих товаров и бывшим офицером армии Конфедерации из Александрии, штат Вирджиния , который использовал свои обеденные часы, чтобы выстрогать из дерева альтернативу звеньевому и штифтовому соединению. Термин Buckeye происходит от прозвища американского штата Огайо , «штата Buckeye» и компании Ohio Brass Company [19] , которая изначально продавала это соединение. [12] [20]
В 1893 году, убедившись, что автоматическая сцепка может соответствовать требованиям коммерческих железнодорожных операций и в то же время безопасно управляться, Конгресс США принял Закон о средствах безопасности . Его успех в обеспечении безопасности на сортировочных станциях был ошеломляющим. В период с 1877 по 1887 год примерно 38% всех несчастных случаев с участием железнодорожников были связаны со сцепкой. Этот процент снизился, поскольку железные дороги начали заменять звеньевые и штифтовые сцепки на автоматические сцепки. К 1902 году, всего через два года после вступления в силу SAA, несчастные случаи со сцепкой составляли всего 4% от всех несчастных случаев с участием сотрудников. Количество несчастных случаев, связанных со сцепкой, сократилось с 11 710 в 1893 году до 2 256 в 1902 году, хотя число работников железной дороги неуклонно росло в течение этого десятилетия. [21]
Когда муфта Janney была выбрана в качестве американского стандарта, было 8000 запатентованных альтернатив на выбор. Единственным существенным недостатком использования конструкции AAR (Janney) является то, что иногда головки тяги необходимо выравнивать вручную.
В период перехода от кулисно-пальцевых сцепок кулачковые сцепки на многих локомотивах имели горизонтальный зазор и вертикальное отверстие в самой кулачковой сцепке для размещения, соответственно, звена и штифта, что позволяло сцеплять ее с вагонами, которые все еще были оснащены старыми кулисно-пальцевыми сцепками.
Сцепное устройство с шарнирным соединением выдержало испытание временем с момента своего изобретения, претерпев лишь незначительные изменения: [10]
Соединительная муфта Bazeley 1905-1918 MCB D Type, установленная как универсальный стандарт MCB, принятая в 1915 г.
Артур Джеймс Базели (1872-1937), изобретатель/инженер-конструктор железнодорожных муфт; родился в Бристоле, Англия , в 1872 году и работал на Great Western Railway до 34 лет, после чего в 1906 году иммигрировал в Кливленд, штат Огайо , где работал инженером-механиком в National Malleable Castings, Co., изобретая и проектируя усовершенствования в функциональности, прочности и долговечности сцепок Janney, Knuckle, Alliance (MCB/ARA/AAR/APTA) и других сцепных устройств/ тяговых приспособлений для удовлетворения растущих и более высоких требований железных дорог США, а также международных клиентов National Malleable Castings в Великобритании, Индии и многих других странах, строящих и расширяющих свои железнодорожные системы. AJ Bazeley был непосредственно ответственен за более чем 90 зарегистрированных патентов США на усовершенствования железнодорожных автосцепок посредством проектирования под такими названиями типов сцепок, как «Buckeye coupler», «Sharon Coupler» PAT APP 10 ноября 1910, 1911,1913, 1914, «Simplex Coupler» PAT APP 3 мая 1903, «Climax Coupler», «Latrobe Coupler», «Tower Coupler», «Major Coupler», « Gould Coupler », «Pitt Coupler», «RE Janney Coupler», «Kelso Coupler» и другие.
Связанные с AJ Bazeley железнодорожные изобретения, патенты США и чертежи и иллюстрации железнодорожных сцепок, поданные и переданные National Malleable Castings Company, можно найти с помощью патентного поиска по разделу «Bazeley, railway couplings» или «Arthur James Bazeley, railway couplings patents», которые были составлены/поданы и предоставлены Roger Bazeley-USA, MSTM, MSID, CHSRM Mineta Transportation Institute , Transportation Industrial Designer. Патенты AJ Bazeley, связанные с железнодорожными сцепками, усовершенствованиями конструкции/проектирования и оснасткой, включают: US 1193222, US 124622, US 1932719, US 1518299, US 1932503, US 2235194, US 1932440 и другие.
В 1891 году National Malleable Castings поглотила Chicago Malleable Iron, основанную в 1873 году Альфредом А. Поупом и Джоном К. Кунли, которые управляли аналогичными компаниями в Огайо и Индиане. К концу 1880-х годов компания наняла около 1000 человек на своих 26-м и Западном Чикаго заводах, которые производили различные железнодорожные сцепки и стальную продукцию для железнодорожной промышленности. В 1891 году Chicago Malleable стала частью новой National Malleable Castings Co., компании из Кливленда, где Артур Дж. Базели работал старшим инженером-конструктором, и имела дополнительные производственные предприятия по всему Среднему Западу. National Malleable приобрела завод Latrobe Steel & Coupler в Мелроуз-Парке, штат Иллинойс , в 1909 году. В 1923 году, когда она начала поставлять продукцию для автомобильной промышленности, компания изменила свое название на National Malleable & Steel Castings. Ее акции котировались на Нью-Йоркской фондовой бирже с 1936 года [27]
Соединительная муфта Базели National Mullable Castings 1905-1918 MCB D Type как универсальный стандарт MCB, принятый в 1915 году
На совместном заседании Комитета по сцепкам MCB 15 июля 1913 года из многочисленных изученных конкурирующих производителей и конструкций железнодорожных сцепок были выбраны две сцепки для нового предлагаемого универсального стандарта конструкции сцепок США/Канады, принятого MCB 15 июня 1916 года. Двумя принятыми сцепками были Bazeley Coupler компании Malleable Castings Company и Alliance Coupler, модифицированный American Steel Foundries No.3, из девяти сцепок, представленных комитету как воплощающих совместную спецификацию конструкции. Конструкция сцепки TYPE D, основанная на запатентованных конструкциях и усовершенствованиях Bazeley Coupler Национальной ассоциации MCB, была выбрана в качестве стандарта Ассоциации MCB с 1918 года после того, как MCB провела ее эксплуатационные испытания вместе с конструкциями типа C.
Экспериментальный стандарт MCB Coupler типа «D» был единогласно рекомендован Ассоциацией ведущих автопроизводителей и ее Комитетом по сцепкам для принятия в качестве национального/международного (США/Канады) стандарта для проектирования и производства сцепок единообразно Ассоциацией ведущих автопроизводителей MCB 15 июня 1916 года после ее съезда 1915 года. Это привело к обмену патентными улучшениями США и согласовано с The National Malleable Castings Company, президентом Генри Поупом; The Buckeye Steel Castings Company, The Gould Coupler Company , American Steel Foundries и The Monarch Steel Castings Company, и стало действующим стандартом MCB D Type с 1 января 1918 года. Компания Buckeye Steel Castings Company была основана в 1881 году как Murray-Hayden Foundry, прежде чем была преобразована в The Buckeye Automatic Car Coupler Company, а в 2002 году после подачи заявления о банкротстве была преобразована в Columbus Castings.
Железнодорожные сцепки изготавливались в соответствии со стандартными спецификациями AAR, охватывающими закупку и приемку сцепок, кулаков, замков и других рабочих частей, как показано в их «Руководстве по стандартам и рекомендуемой практике механического отдела». Спецификации по состоянию на март 1939 года требовали, чтобы материал для изготовления литья был из стали марки «B» мартеновской или электропечной стали с определенными металлургическими требованиями для обеспечения надлежащей прочности на разрыв и надежности сцепки и ее подвижных частей. Для того чтобы регулировать единые стандарты взаимозаменяемости и надлежащего соотношения между подгоняемыми деталями, Комитет ARA по сцепкам и поглощающим аппаратам разработал и распространил шаблоны, калибры и основные руководства для обеспечения надлежащей взаимозаменяемости и подгонки деталей для поддержания надлежащей работы различных железнодорожных сцепок, изготовленных из разных источников. [28]
.jpg/1280px-Railroad_Coupling_(CMRR).jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)