Для чего служит крестовина
Крестовина карданной передачи
Автомобили с задним или полным приводом имеют карданную передачу. Это в равной степени относится как к легковым, так и к грузовым автомобилям. Карданная передача (КП) состоит из:
На некоторых машинах используется сочлененный кардан, состоящий из секций. В состав такого устройства входит подвесной подшипник, жестко закрепленный к корпусу машины, и еще одна крестовина. На некоторых автомобилях она может состоять из нескольких секций – одной, двух, а иногда и трех. Крестовина играет основную роль при передаче крутящего момента от коробки скоростей к редуктору заднего моста.
Что такое крестовина карданной передачи
Крестовина выполнена в виде шарнира, передающего крутящий момент при постоянно меняющемся положении во время движения машины. Кроме основного назначения – передачи вращения валам, которые работают под углами друг к другу, она способствует гашению динамических колебаний. Устройство состоит из:
Как происходит работа крестовины карданного вала
Основное назначение крестовины – передача вращения, она сопрягает вращающиеся валы под углом друг к другу. Эффективная работа осуществляется при углах от 0 до 200, при большем угле на нее воздействуют большие перегрузки.
Появляется дисбаланс, в результате чего возникает сильная вибрация автомобиля.
При производстве устройства используется высоколегированная сталь, специальным способом обрабатывается и закаливается. Конструктивно выполняется в виде крестовины, на концах которой размещены четыре игольчатых подшипника. Использование специальных материалов позволяет ей работать длительное время. Ресурс составляет порядка ста тысяч километров. Если автолюбитель ездит аккуратно, ресурс можно продлить до двухсот тысяч и более.
Карданный шарнир: устройство, назначение
Приспособление с двумя вилками выполнено в виде карданного шарнира, который осуществляет основную функцию в КП. Он подразделяется по виду передаваемого вращения:
Механизмы бывают одновальные, двухвальные и многовальные, по количеству шарниров их можно подразделить на одно-, двух- и многошарнирные.
В переднеприводных машинах устанавливаются ШРУСы, в которых не применяются крестовины.
Механизм монтируется на машинах с приводом на задние колеса или полный привод. При передаче неравных угловых скоростей применяется один, а иногда два кардана, все зависит от расстояния, на которое необходимо передать вращение.
Первый вал, расположенный от коробки передач до опоры, называется промежуточным, а второй – задним. Они соединены при помощи опоры, жестко закрепленной хомутом на днище автомобиля. Это так называемый подвесной подшипник.
Данное устройство предназначено для правильного поддержания КВ. В такой конструкции используется дополнительный шарнир с крестовиной. Кроме этого КП, используют компенсирующее устройство, которое называют скользящей муфтой. Она предназначена для удлинения или сокращения кардана во время движения машины и представляет собой шлицевое соединение кардана и наконечника вилки. Во время преодоления препятствий происходит взаимное изменение заднего моста и кузова автомобиля. В результате происходит сжатие или растяжение кардана. Эти изменения компенсируются скользящей муфтой. При необходимости передачи вращения двум валам под углом применяют механизм с полуупругим шарниром.
Рекомендации по эксплуатации
Пробуксовка при езде по бездорожью, резкие разгоны, продолжительное движение по глубокому снегу или грунтовой дороге, имеющей высокую колею.
Неисправности
Отказ КП характеризуется непонятными звуками, во время движения машина движется рывками, слышен металлический звук при переключении скоростей.
Основными неисправностями КП являются:
Все возникшие дефекты легко устраняются специалистами автосервиса. Неисправные элементы меняются на новые, а ослабленные соединения подтягиваются.
Если неисправна крестовина, наиболее правильным решением будет транспортировать автомобиль на эвакуаторе в автосервис, где произведут диагностику машины с помощью специальных стендов, определят неисправную деталь и предложат оптимальный вариант ремонта.
Важно! Некоторые владельцы стараются произвести диагностику в автосервисах, расположенных в гаражных кооперативах. Как правило, там нет персонала, а один специалист не в состоянии знать все тонкости ремонта.
Поэтому автолюбителям не следует обращаться в такие автосервисы. Кажущаяся экономия на ремонте оборачивается дополнительными, а зачастую и не малыми расходами.
Наш автосервис при выполнении работ пользуется методиками, разработанными на заводах-изготовителях. После проведения любых ремонтных работ автолюбитель получает гарантийные обязательства на запасные части и все виды услуг и ремонта.
Устройство и назначение крестовин
В любом карданном вале, входящем в трансмиссию автомобиля, есть крестовина. Она является ответственной деталью карданной передачи, которая передает крутящий момент от коробки передач на мост под постоянно меняющимся во время движения автомобиля углом.
Устройство крестовины
Крестовина – не что иное, как крестообразный шарнир, обеспечивающий соосность вращающихся элементов передачи. В состав шарнира карданного вала входят две вилки, которые и соединяются собственно крестовиной: их концы присоединены к четырем шипам (концам) крестовин. Одна из вилок имеет жесткое крепление к трубе карданного вала. Шарнир движется с помощью игольчатых подшипников, которые надеты на четыре шипа крестовин. В вилках есть отверстия, в которых устанавливаются игольчатые подшипники. Их фиксацию от смещения обеспечивают стопоры (стопорные кольца). Толщина колец может быть разной, в зависимости от допустимого осевого зазора. При разборке крестовины можно менять стопорные кольца, чтобы уменьшить люфт и вибрацию.
Назначение крестовины
Срок жизни карданного вала и всей трансмиссии зависит от состояния крестовин. У заднеприводного автомобиля коробка передач, двигатель и передний вал карданной передачи закреплены на кузове автомобиля неподвижно, а задний мост и колеса постоянно движутся относительно кузова по вертикали. Угол между передним карданным валом и задней передачей меняется. Назначение крестовины в том, чтобы обеспечить подвижное соединение, которое может менять угол на неровной дороге, гасить динамическую деформацию кардана и передавать крутящее усилие на колеса. Размеры крестовин могут быть разными, в зависимости от того, в какой передаче они применяются – передней или задней, а также отличаются крестовины разных марок автомобилей.
Устройство и назначение крестовины кардана
Когда наступает время плановой замены крестовины кардана или (что более вероятно) в районе кардана начинается вибрация, биение, шумы и треск, то автовладельцы готовятся выложить внушительную сумму за ремонт кардана. Чаще всего требует замены крестовина кардана. Данная деталь не восстанавливается, её можно только заменить. Стоит она не дорого, но работа по замене потребует снятия кардана, так что готовьтесь оплатить целый день на СТО. Если же вы не боитесь трудностей, то крестовину кардана возможно поменять своими руками.
Кардан служит для соединения коробки передач и заднего (в заднеприводном автомобиле) или переднего (в полноприводных) моста. Его задача – передать мосту или мостам вращение от двигателя. Узлом соединения для этих элементов является шарнир, главная часть которого – это крестовина. Она имеет форму креста, на концах которого имеются чашки с игольчатыми подшипниками. От корпуса подшипник отделяет уплотнительное кольцо из резины или пластика. Для каждой модели автомобиля размеры крестовин отличаются друг от друга.
Возможные неисправности крестовины:
Теоретически, крестовина очень надёжная деталь, ресурс которой должен быть около 500 000 километров пробега. Но на практике замена крестовины кардана происходит при пробеге 50-100 тысяч километров. На это влияют такие факторы как условия эксплуатации, фирма изготовитель детали, качество материалов, применяемых при изготовлении детали. Если ваш автомобиль часто эксплуатируется в районе сельской местности, то грязь и различные ухабы сократят жизнь вашей крестовины в несколько раз. Распространённая причина выхода из строя крестовины – банальная невнимательность при проведении планового техосмотра. Часто на отсутствие смазки не обращают внимание, пока крестовина не напомнит о себе вибрацией, шумом или звоном.
Диагностика неисправностей
Прежде чем проводить ремонт, нужно найти причину неисправности. Для этого понадобится загнать автомобиль на яму либо подъёмник. Ставим коробку на нейтральную передачу и залазим под машину. Осматриваем кардан, особое внимание нужно обратить на состояние сальников крестовин. Далее, удерживая крестовину, вращаем сам кардан. Если крестовина требует замены, люфт можно заметить сразу. Если люфта не будет, а будут слышаться различные шумы и скрипы при вращении, то возможно крестовину менять не понадобится. Нужно только заменить смазку. Крестовин в кардане две и диагностировать нужно обе. Быстрее всего выходит из строя крестовина заднего кардана, так как на неё приходятся большие нагрузки. Грязь и влага при движении так же попадают больше на заднюю крестовину.
Как поменять крестовину на кардане
Чтобы провести ремонт крестовины, необходимо снять кардан. Перед тем как разобрать, нужно знать некоторые нюансы:
Сначала откручиваются четыре болта на карданном вале, потом снимаем крепление подвесного подшипника. После этих процедур снимаем кардан, его нужно достать из шлицевого соединения КПП. Перед снятием крестовины шлицевую часть желательно замотать материалом, чтобы туда не попал песок. Перед тем, как снять крестовину, нужно подготовить инструмент: молоток, круглогубцы, толстую отвёртку и подходящую по диаметру круглую трубку. Зажатие вала в тисках намного облегчит вам работу. Существуют специальные съёмники для снятия крестовин, но их часто не используют даже на СТО. Впрочем, многие гаражные умельцы способны за 10-15 минут смастерить себе такое приспособление. Далее достаются стопорные кольца. Часто, чтобы их извлечь, требуется обстучать их молотком с помощью проставки. После этой операции стопоры легко достанутся плоскогубцами. Далее выбиваются чашки из проушин. Это делается молотком и той же проставкой, которую использовали при снятии стопорных колец. Иногда при этом чашки выпадают самостоятельно, чаще всего извлекать их придётся подручными предметами.
Подготовка проушин и вилки и установка новой крестовины
Ремонт будет проведён некачественно, если не зачистить проушины и вилку от грязи и ржавчины. Это делается металлической щёткой или наждачкой. Все внутренние поверхности так же нужно очистить и смазать перед установкой новой крестовины. Не стоит забывать про канавки стопорных колец, их нужно прочистить с помощью шила или тонкой отвёртки. Далее снимаются чашки с новой крестовины, а сама она вставляется между проушинами. При снятии чашек нужно следить, чтобы иголки подшипников не рассыпались. Если под новыми чашками нет смазки, деталь стоит поменять, или смазать самостоятельно. Чашки одеваются на крестовину, потом их нужно утопить молотком, пока не откроются стопорные канавки. Завершает ремонт крестовины замена стопорных колец.
Установка кардана на автомобиль
При установке кардана нужно соблюдать несколько правил:
Вставляем сначала шлицевую часть, потом закручиваем четыре болта на кардане. Не забывает про крепление подвесного подшипника. Все болты нужно хорошо зажать, после чего ещё раз их проверить. Если кардан открутится в движении, машину может выкинуть с трассы.
Иногда ремонт может не понадобиться, нужно просто произвести шприцевание. Если вы не знаете, чем шприцевать крестовину, то вам понадобится большой шприц и специальная смазка. Если смазку не найдёте, используйте литол. Особенно в шприцевании нуждается задняя крестовина, так как туда попадает основная масса грязи. Во многих крестовинах есть специальное отверстие для шприцевания. Их нужно тщательно очистить от грязи перед процессом. Шприцевать нужно до тех пор, пока смазка не станет выливаться. Будьте готовы, что большая часть смазки будет на земле. Лучше набрать новую порцию смазки, только не собирать её с земли.
Как проверить свою работу
Проверить свою работу можно сразу после замены крестовины и установки кардана на автомобиль. Процесс проверки включает в себя те же манипуляции, как при поиске люфта крестовины. Так же кардан нужно осмотреть на наличие подтёков масла или смазки. Особое внимание уделить сальникам. Второй этап проверки – это проверка в движении. При пробной поездке можно сразу услышать вибрацию, шум или биение кардана.
Работа по замене крестовины кардана закончена, и вы сделали её самостоятельно, потратив деньги только на запчасти. Кроме того вы полностью сняли и установили кардан, теперь при выходе из строя любого узла кардана вам не составит труда заменить и его.
Стрелочная крестовина
Обыкновенная стрелочная крестовина является устройством, обеспечивающим колесам, идущим по одному пути, возможность пересечь рельсовую нить другого пути. Она обеспечивает непрерывные желоба для прохода гребней колес и поддерживает колеса в зоне пересечения желобов. Крестовины разделяются на два типа: неподвижные крестовины — без подвижных частей и крестовины, в которых один усовик отодвигается наружу, чтобы создать желоб для прохода гребней колес. Последние имеют пружинящий подвижной усовик.
Сердечник крестовины.
Теоретический центр крестовины представляет точку пересечения рабочих кантов крестовины, а фактическое, или так называемое 1/2-дюймовое острие — это та точка, где расстояние между линиями рабочих граней составляет 12,7 мм.
Рис. 1. Названия частей крестовин из марганцовистой стали:
а — сборная крестовина из марганцовистой стали; 1 — передний вкладыш; 2 — горловой вкладыш; 3 — поперечная связь; 4 — отвод повышения; 5 — повышенная часть усовика; 6—горизонтальная часть; 7 — теоретическое острие; 8 —практическое острие толщиной 12,7 мм; 9 — вставка из марганцовистой стали; 10— левый усовик: 11 — правый усовик; 12 — сердечник; 13 — выступ хвостовой части; 14 — правый вкладыш усовика; 15 — левый вкладыш усовика; 16 — спуск выступа хвостовой части; 17 — хвостовой вкладыш; 18 — скос в конце рельса; 19 — левый марганцовистый усовик; 20 — основной болт; 21— правый марганцовистый усовик; 22 — поперечная связь; 23 — марганцовистая вставка; 24 — боковая стенка; 25— болтовая втулка; б— цельнолитая самоохраняющаяся крестовина из марганцовистой стали; У— усилительная планка; 2 — правый передний выступ; 3 — левый передний выступ; 4 — спуск переднего выступа; 5—теоретическое острие; 6 — практическое острие; 7— левая охранная реборда; 8— правая охранная реборда; 9— спуск хвостовой части; 10 — хвостовой выступ; 11—длина хвостовой части; 12 — теоретическая длина хвостовой части; 13 — длина крестовины; в — цельнолитая крестовина из марганцовистой стали; 1— передний выступ; 2— повышенная часть усовика; 3 — теоретическое острие; 4 — практическое острие толщиной 12,7 мм; 5—левый усовик; 6 — правый усовик; 7 — отвод усовика; 8 — желоб выходного конца усовика; 9 — спуск хвостовой части; 10 — выступ хвостовой части; 11—длина хвостовой части; 12 — теоретическая длина хвостовой части; 13—длина крестовины; 14 — боковая стенка; 15 — поперечная связь; 16— охранная реборда; 17 — уровень промера ширины колеи
Передним концом крестовины называется ближайший, если смотреть со стороны острия, а задним — более удаленный конец крестовины. Расстояние между ними, измеренное по рабочему канту рельса, называется длиной крестовины. Ширина между рабочими кантами рельсов крестовины в переднем конце называется раствором в переднем конце, а в заднем — раствором в заднем конце. Угол между рабочими кантами прямолинейной крестовины или между касательными к рабочим кантам криволинейной крестовины в математическом центре ее называется углом крестовины. Номером крестовины * называется полкотангенса половины угла крестовины или отношение в любой точке длины биссектрисы между теоретическим острием крестовины и этой точкой к ширине сердечника.
*Номер крестовины, по принятому в США обозначению, есть величина, обратная марке крестовины по принятому в Европе обозначению. В дальнейшем изложении принято европейское обозначение, например «крестовина марки 1/20» (а не «крестовина № 20»).
Обычно угол крестовины колеблется между 9°32′ (для крестовины марки 1/6) и 2°52′ (для крестовины марки 1/20). Крестовины с большими углами, чем в марке 1/6, применяются иногда на подъездных путях. Крестовины всех марок между 1/4 и 1/16, кроме 1/13, являются общепринятыми, а марок 1/18 и 1/20 являются стандартными для более сложных соединений путей.
Неподвижные крестовины (рис. 1) применяются главным образом в парковых путях и также на главных путях, кроме тех, где стрелки работают не часто. Они делаются обычного типа с контррельсами на каждом из разветвляющихся путей, или бесконтррельсовыми, имеющими приподнятые усовики, которые направляют колеса через горло крестовины, удерживая наружную часть бандажа, благодаря чему исключается необходимость в типовых контррельсах. Такие бесконтррельсовые крестовины не применяются на высокоскоростных линиях.
Широкое применение имеют крестовины с пружинящим усовиком для переводов на магистральных линиях.
Преимуществом этих крестовин является более плавное прохождение состава; благодаря отсутствию открытого горла при проходе по преимущественному направлению они дольше служат без ремонта, чем обычная неподвижная крестовина. В крестовинах с пружинящим усовиком было сделано много улучшений, в том числе улучшение конструкции подвижного усовика и применение смягчителя удара в этом рельсе, что позволяет ему более медленно закрываться после прохода колеса. Такие крестовины обычно не ставятся на наружном рельсе на кривых, а также на стрелках, равномерно работающих на оба направления.
Крестовины изготовляются из рельсов углеродистой или термически обработанной стали, из рельсов из углеродистой стали в комбинации с отливками из марганцовистой стали, из прокатных марганцовистых рельсов и из марганцовистых отливок. Много лет крестовины изготовлялись исключительно из рельсов углеродистой стали, и этот тип пока еще является преобладающим, особенно в средних условиях работы стрелочных переводов.
Термически обработанные крестовины. Крестовины из мартеновской стали могут быть термически обработаны разными способами. По одному из способов крестовина, собранная полностью на временных болтах, нагревается в специальной печи и затем погружается в масляную ванну. Крестовину вынимают из масла, пока она еще теплая, и помещают в печь, где температура почти такая же, что и стали. Затем температура печи медленно доводится до температуры отпуска, которая сохраняется определенное время, после чего печь и крестовина медленно охлаждаются, чтобы избежать термических трещин. После этого крестовину вынимают, если нужно, выпрямляют, удаляют окалину и собирают с новыми термически обработанными болтами.
Другие способы термической обработки крестовин состоят в применении кислородно-ацетиленового пламени для придания твердости только верхней части головки рельса. В одном из таких способов собранная крестовина помещается в водяную ванну с уровнем воды на 6,4 мм ниже верха рельса. Верхняя поверхность рельса в зоне горла крестовины, включая сердечник и усовики, быстро нагревается многопламенной горелкой и теплота распределяется по всей воде. В результате верхняя поверхность рельса становится твердой с постепенным переходом к нормальной твердости в нижней его части.
Подобным же способом увеличивают твердость крестовины перед сборкой, нагревая ее в ванне с масляной эмульсией или на воздухе и затем закаливая струей сжатого воздуха и струей воды.
Неподвижные сборнорельсовые крестовины. AREA разработала чертежи таких крестовин с марками 1/4, 1/5, 1/6, 1/7, 1/8, 1/9, 1/10, 1/11 и 1/12. По этим чертежам предусмотрены сдвоенные подкладки (если специально не оговаривается иная конструкция), которые попарно ставятся на каждом брусе под крестовиной и на одном (или более) брусьях под примыкающими рельсами с каждого конца крестовины.
Сборнорельсовая крестовина состоит из двух остроганных рельсов, которые соединены под соответствующим углом для образования сердечника, двух усовиков, которые служат как путевые рельсы на большей части своей длины и образуют желоба вдоль сердечника и хвостовой подушки с соответствующими вкладышами, болтами и прочим креплением для обеспечения безопасности и придания прочности крестовине.
Для упрощения изготовления сборнорельсовой крестовины применяют вставку из легированной стали, образующую острие сердечника и вкладыши (рис. 2). Путевые рельсы примыкают к хвосту отливки; болты проходят через усовики, выступы отливки, путевые рельсы и хвостовые вкладыши и получается прочное болтовое соединение.
В процессе изготовления сердечника сборнорельсовой крестовины длинный и короткий рельсы сердечника изгибаются в нужных местах и под надлежащим углом для удержания шейки первого из этих рельсов в переднем конце сердечника и второго в месте вреза. Короткий рельс сердечника сострагивается по подошве для того, чтобы она могла примыкать к подошве длинного рельса сердечника, и оба рельса — короткий и длинный — строгаются по боковой грани головки и образуют прямые рабочие канты до конца сердечника. Практически не делают так, чтобы конец сердечника проходил до теоретического центра крестовины; обычно сердечник кончается там, где его ширина между рабочими гранями составляет 12,7 мм; это место известно как практическое острие сердечника, или «1/2-Дюймовое острие». Передняя нижняя часть сердечника выступает на 102 мм за его фактическое острие и сопряжена кривой радиусом 127 мм с дном желоба. Оба усовых рельса сходятся от переднего конца крестовины к точке, называемой «горлом крестовины», где расстояние между ними составляет 54 мм (с допуском ±3,2 мм); здесь они изгибаются под углом крестовины и между ними и сердечником образуется желоб шириной 47,6 мм.
Усовики в совокупности с сердечником служат для того, чтобы переносить бандажи колес через пространство за острием сердечника, а также чтобы направлять гребни. На конце они сострагиваются для образования отвода, необходимого для того, чтобы направлять колеса в желоба без ударов, и срезаются под углом 45°, чтобы избежать зацепления волочащимися частями подвижного состава.
Хвостовая подушка защищает сердечник крестовины от воздействия так называемых фальшивых реборд изношенных колес при пошерстном движении по сердечнику. Она представляет собой клинообразную металлическую деталь, обычно изготовляемую из стального рельса, расположенного головкой кверху и с подошвой, приподнятой таким образом, что она опирается на подошвы рельсов сердечника; изготовляется она и другой формы и из других материалов, по изнашиваемости одинаковых с рельсовой сталью.
Хвостовая подушка сохраняет установленный угол между двумя рельсами сердечника; ее верхняя поверхность, скошенная вниз к своему более широкому концу, представляет собой наклонную плоскость для подъема гребней колес и не позволяет наружным граням колес с изношенными гребнями зацепляться за тот или другой рельс сердечника. Вкладыши ставятся между частями крестовины для того, чтобы держать их в правильном взаимном положении; иногда они служат также как предохранители для ног обслуживающего персонала.
Помимо хвостовой подушки, имеются еще и вкладыши для желобов, которые могут быть одиночными и двойными. Кроме того, имеется подушка и в передней части крестовины. Сквозные болты диаметром от 29 до 35 мм изготовляются из термически обработанной стали и имеют для натяжения пружинные шайбы.
Мостики и крестовинные подкладки укладываются на брусьях для увеличения опорной площади и для увеличения прочности крестовин. Они могут состоять из одинарных широких мостиков, перекрывающих несколько крестовинных брусьев, и приклепанных к ним близ центра крестовины маленьких стальных плоских подкладок. Но обычно применяются стальные подкладки сечением 16 X 203 мм, выступающие на 89—102 мм за подошву рельса с каждой стороны крестовины; многие из этих подкладок приклепаны к крестовине. Чтобы создать упор и обеспечить правильное положение рельсов, к подкладкам с обеих сторон крестовины приварены реборды.
Рис. 2. Сборнорельсовая крестовина со вставкой из легированной стали для сердечника и вкладышей
Крестовины с подвижным усовиком.
Главное различие между крестовинами и подвижным усовиком (рис. 3) и обычными крестовинами состоит в наличии подвижного усовика, вместо одного из неподвижных усовиков, и пружины для возвращения его на свое место после прохода колес по его желобу. Поддерживающие мостики существенно необходимы для крестовин с подвижным усовиком и лафет нередко является частью конструкции в дополнение к сдвоенным подкладкам.
Различные детали, как-то: приспособления против поднятия и задерживающий башмак, имеют назначение держать усовик на своем месте по отношению костальным частям крестовины.
За последнее время крестовины с пружинящим усовиком стали привлекать большее внимание. В последних проектах многие нерациональные детали исключены и теперь изготовляют крестовину более мощную и требующую меньшего ухода. AREA разработала проекты крестовин марок 1/9, 1/10, 1/11 и 1/12. В этих проектах имеются короткие пружинящие рельсы, и в них все заклепки в усиливающих полосах заменены болтами. Кроме того, зажимные скобы, прикрепленные к основным болтам и приболченные к лафету или подкладкам, заменили в них прежние заклепочные соединения. Лафеты обеспечивают крестовине правильное направление в профиле и плане, а заклепочные соединения, наоборот, дают шаткость и игру вследствие коррозии или вибрации под составом. Хотя эти новые конструкции требуют большего шарнирного поворота в стыке из-за малой длины пружинящего рельса, они с успехом применялись на деятельных дорогах в течение нескольких лет. Короткий усовик в передней части крестовины позволяет применять более короткий контррельс по прямому пути, и в этом заключается его преимущество.
Крестовины с подвижным усовиком применяются почти исключительно на магистральных линиях — на переводах и съездах, где движение происходит преимущественно по главному пути. Правильно сконструированные поглотители ударов обеспечивают открытое положение пружинящего рельса во время прохода поезда и закрытие его с легким щелчком после прохода последнего колеса состава, без повреждения крестовины. 
Рис. 3. Крестовина с подвижным усовиком:
1 —длина крсстовины; Lпп — передняя часть; Lnm — теоретическая длина передней части; Lxn — хвостовая часть; L хт — теоретическая длина хвостовой части; 1 — передний вкладыш; 2 — подвижный усовик; 3 — неподвижный усовик; 4 — предохранители для ног; 5— лафет; 6 — основной вкладыш; 7 — место вреза короткого рельса сердечника; 8 — вкладыш сердечника; 9— теоретическое острие; 10 — практическое острие; 11 — направляющая скоба; 12 — стакан пружины; 13 — предохранитель для ног; 14— хвостовой вкладыш; 15 — длинный рельс сердечника; 16 — угол крестовины; 17 — короткий рельс сердечника; 18 — парные подкладки; 19 — передний вкладыш; 20 — неподвижный рельс; 21— прямая стыковая накладка; 22 — подвижный усовик; 23 — ступенчатый болт; 24 — изогнутая стыковая накладка; 25 —наружная спиральная пружина; 26 — внутренняя спиральная пружина; 27 — шток; 28 — направляющая втулка штока; 29 — выемка в головке рельса; 30— кронштейн стакана пружины; 31— стакан пружины; 32 — подвижной усовик; 33 — усилительная полоса; 34- направляющая скоба; 35 — кронштейн направляющей скобы; 36 — подушка направляющей скобы; 37 — упорка для головки
болта; 38 — зажимная скоба; 39 — основной вкладыш; 40— вкладыш сердечника
Пружинящий рельс усовика резко согнут, чтобы дать достаточное пространство для возможности открытия усовикового пружинящего рельса при проходе колес состава.
В головке пружинящего усовика выстрогана треугольная выемка, чтобы пропустить гребни колес состава, проходящего по главному пути. Выемка имеет глубину 12,7 мм у острия и сходит на нет в том месте сердечника, где бандаж полностью покрывает оба рельса. Это предохраняет от ударов изношенных гребней и ненужного открывания пружинящего усовика во время прохода подвижного состава.
Пружина для крестовины.
Марганцовистые крестовины.
Марганцовистая сталь применяется в крестовинах еще с 1900 г. Сопротивление истиранию и ударным воздействиям, свойственное как литой, так и прокатной марганцовистой стали, позволило применять ее в крестовинах при тяжелых условиях работы, где в тот же период времени изнашиваются две или три крестовины из обыкновенной углеродистой стали. Вследствие относительно высокой стоимости марганцовистой стали в настоящее время избегают ее применения на путях менее напряженных и применяют там марганцовистую сталь только для изнашиваемых частей крестовин из углеродистых рельсов. Марганцовистую сталь применяют в виде общей отливки для сердечника и горловой части крестовины, а прилегающие части делают из углеродистых рельсов. Такие крестовины известны как крестовины с марганцовистой вставкой, марганцовистым центром, марганцовистым телом или как сборные марганцовистые крестовины (рис. 4). Такая конструкция дает возможность продлить срок службы крестовины, используя преимущество марганцовистой стали без значительного удорожания по сравнению с углеродистой. Хотя одно время делали крестовины полностью из рельсов прокатной марганцовистой стали, но более употребительной конструкцией в местах интенсивного износа является цельнолитая или сборная марганцовистая крестовина. Первая из этих двух конструкций крестовин предпочтительна для товарных дворов с крутыми кривыми, где осевые нагрузки велики и где работа стрелок напряженная.
Рис. 4. Общий вид сборной крестовины со вставкой из марганцовистой стали
Общая марганцовистая отливка работает как единая деталь, уход за ней не сложен и срок службы продолжителен.
Цельнолитая марганцовистая крестовина не экономична для марок положе 1/12, в которых обычно применяется сборная марганцовистая крестовина. Эта последняя конструкция экономична для всех марок крестовин и предпочтительнее ставится на главных путях.
Сборные марганцовистые крестовины.
Марганцовистые неподвижные крестовины бывают двух типов — сборные и цельнолитые. Первый тип наиболее желателен для длинных переводов, так как марганцовистая сталь особенно подходит для длинных тонких сердечников, а такие крестовины требуют сравнительно небольшого ухода. Этот тип также желателен для переводов на главном пути и на съездах, где значительная часть движения отклоняется через переводы, и для мест, где применяются большие скорости на станционных путях.
Чтобы обеспечить непрерывность рабочих граней рельсов и отливок, необходимо плотное соединение в обоих концах крестовины и применение мощных подкладок, часто снабженных ребордами или крючками, чтобы предохранить от преждевременного износа переводные брусья и держать крестовину в правильном положении.
Чертежи AREA для сборных марганцовистых крестовин включают марки 1/4, 1/5, 1/6, 1/7, 1/8, 1/9, 1/10, 1/12, 1/14, 1/15, 1/16, 1/18 и 1/20. В чертежах предусматривается отливка из марганцовистой стали для центральной части, опирающаяся на усиливающие рельсы из углеродистой стали и соединенная с ними болтами. Вся отливка полностью называется марганцовистым телом, боковые части отливки — марганцовистыми усовиками и центральная часть — сердечником. Остальные части носят такие же названия, как и в обыкновенных сборнорельсовых неподвижных крестовинах.
В проектах AREA для сборных марганцовистых крестовин марганцовистое тело крестовины выступает значительно вперед за горло крестовины, а также за хвост, где заполняет пространство между хвостовыми рельсами и служит для соединения их, а также как хвостовая подушка. Противолежащие сердечнику усовиковые рельсы имеют полное сечение.
Практическое острие сердечника во всех типах марганцовистых крестовин, кроме пересекающихся под углом 25° и больше, установлено в том месте, где ширина между рабочими гранями составляет 15,9 мм, вместо обычных 12,7 мм. Однако для удобства в работе теоретическое острие сердечника шириной 12,7 мм отмечается на крестовине риской. Для марганцовистых крестовин с углами 25° и больше практическое острие сердечника имеет ширину 12,7 мм.
Глубина и ширина желобов равны 47,6 мм и края дна внизу закруглены по радиусу 21,4 мм.
Цельнолитые марганцовистые крестовины.
Этот тип предназначен исключительно для тяжелой работы в парках станции. Крестовины, которые имеют верхнюю поверхность без повышения, применяются в тех местах, где скорость не ограничена, а там, где скорость ограничена, применяются цельнолитые марганцовистые крестовины с ребордами на усовиках, или так называемые самоохраняющиеся. Детали конструкции сравнительно просты, так как крестовина состоит из одной отливки с накладками и болтами для прикрепления примыкающих рельсов. В этих крестовинах ставят сдвоенные подкладки с крючками.
Цельнолитые марганцовистые крестовины марок положе 1/12 вообще неэкономичны. Поэтому стандартные чертежи AREA предусматривают только марки 1/4— 1/12 включительно. Они запроектированы для рельсов среднего и большого веса. Вследствие высокой стоимости отливок из марганцовистой стали они делаются минимальной практически допустимой длины.
Цельнолитая марганцовистая крестовина представляет самостоятельную конструкцию. Она имеет дополнительный выступ в заднем конце, который включает также хвостовую подушку, и выступ спереди, причем оба выступа являются вкладышами между примыкающими рельсами. AREA рекомендует применять стыковые накладки длиной 914 мм для крестовин марок от 1/7 до 1/12 при рельсах типов 56 кг/пог. м и тяжелее и стыковые накладки длиной 610 мм для остальных крестовин.
Самоохраняющиеся крестовины.
Экономичность и безопасность самоохраняющихся крестовин, или крестовин с ребордами, применяемых на станционных путях с умеренными скоростями, общеизвестна. Этот тип крестовины (рис. 5) исключает применение контррельсов, вследствие чего отпадает стоимость их самих и принадлежностей к ним и добавочная стоимость их содержания. Это особенно важно при наличии льда и снега. Отсутствие контррельсов устраняет заботы и расходы по содержанию их в пределах норм и обеспечению условий безопасности движения. Крестовина предназначена для того, чтобы гребни колес, проходя у острия сердечника, направлялись при помощи возвышающихся охранных реборд; наружные части колесных бандажей, легко касаясь их, отклоняются в требуемое направление без толчка. Эти приспособления бывают трех типов: одной отливки с крестовиной, из рельсов с повышенными ребордами, являющихся частью крестовины, и специальные приспособления с регулируемыми частями. AREA одобрила стандарты цельнолитых самоохраняющихся крестовин из марганцовистой стали для марок 1/4—1/10 включительно. Конструкция их аналогична в общих чертах конструкции цельнолитых крестовин из марганцовистой стали, но с добавлением общих с отливкой охранных реборд, возвышающихся на 32 мм над поверхностью катания. Реборды с пологими отводами постепенно доходят до расстояния от рабочей грани, равного стандартной ширине колесного бандажа; далее они проходят почти параллельно рабочим кантам до теоретического острия крестовины, от которого отходят по кривой переменного радиуса до конца своей приподнятой части, где обеспечивается минимальное расстояние между ребордой и соответствующим ей рабочим кантом, равное 152 мм.
Рис. 5. Общий вид цельнолитой самоохраняющейся крестовины