Классификация рессорного подвешивания
Ступень рессорного подвешивания – совокупность упругих элементов расположенных последовательно или параллельно и расположенных между узлами тележки.
В зависимости от количества ступеней, рессорное подвешивание бывает:
Отсчет ступеней начинается от рельсовой колеи.
Одноступенчатое рессорное подвешивание, на современном подвижном составе применяется в основном при постройке грузовых вагонов. При одноступенчатом рессорном подвешивании упругие элементы могут располагаться в одном из мест:
— между буксовым узлом и рамой тележки (электровозы ВЛ22, ВЛ22м, ВЛ23);
— между рамой тележки и шкворневой балкой (грузовые вагоны).
Двухступенчатое рессорное подвешивание чаше всего встречаются на локомотивах:
Первая ступень — расположена между буксовым узлом и рамой тележки
Вторая ступень – расположена между рамой тележки и рамой кузова (является составной частью устройств опоры рамы кузова на раму тележки, например при маятниковых опорах или боковых упругих опорах).
При наличие в тележке надрессорного бруса, вторая ступень располагается между рамой тележки и надрессорным (шкворневым) брусом. Такая схема принята на моторных и прицепных вагонах МВС, а также на пассажирских вагонах.
Трехступенчатое рессорное подвешивание применяется крайне редко в основном на высокоскоростном подвижном составе при наличие надрессорного бруса, третья ступень устанавливается между надрессорным брусом и рамой кузова.
Первая ступень рессорного подвешивания может быть:
| Индивидуальная | Сбалансированная |
 |  |
| Упругие элементы разных БУ | |
| не связаны между собой | связаны балансирами |
| Нагрузка от рельсов между КП перераспределяется через: | |
| раму тележки (медленное реагирование) | балансир (быстрое реагирование) |
| Недостаток – шарнир балансира несет значительные нагрузки, что приводит к его износу |
а) Индивидуальная – каждый буксовый узел имеет независимую ступень рессорного подвешивания;
б) Сбалансированная – ступени рессорного подвешивания нескольких буксовых узлов связаны между собой продольными балансирами (1). Такая связь позволяет перераспределить нагрузку от рельсовой колеи между колесными парами, минуя раму тележку (через балансир). Такая схема первой ступени рессорного подвешивания имеет существенный недостаток – в месте крепления балансира к раме тележки (средняя точка балансира 2) возникают значительные нагрузки, что приводит к большому механическом износу этого шарнирного соединения.
Равномерное распределение нагрузок между колесными парами, в полное мере, зависит от правильности подбора комплектов упругих элементов рессорного подвешивания. Все комплекты, устанавливаемые на один локомотив должны иметь одинаковые характеристики — жесткость и упругость. При современной организации производства сложно изготовить одинаковые детали, поэтому подбор ведется с соблюдением допустимых отклонений, установленных нормативной документацией.
Дата добавления: 2014-12-22 ; просмотров: 5678 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Рессорное подвешивание
Нагрузка от массы кузова и тележки передается колесным парам через буксы, установленные на концы оси. Упругими элементами, посредством которых нагрузка передается на колесные пары, могут служить листовые рессоры, цилиндрические витые пружины, резиновые амортизаторы. По способу передачи нагрузки на колесные пары рессорное подвешивание называется индивидуальным или сбалансированным. Если упругие элементы размещены только между буксами и рамой тележек, такое подвешивание называют одноступенчатым. Если же, помимо буксовой ступени, упругие элементы имеются между рамами кузова и тележек, подвешивание называется двухступенчатым.
Основными параметрами рессорного подвешивания являются жесткость и определяемый ею статический прогиб. Чем меньше жесткость и выше статический прогиб, тем меньше частота собственных вертикальных колебаний надрессорного строения. Для обеспечения удовлетворительных ходовых качеств тепловоза статический прогиб должен быть примерно численно равен по значению конструкционной скорости, а частота свободных колебаний надрессорного строения (исходя из обеспечения нормальных условий для локомотивной бригады) — 1,8-2,2 Гц. Для оценки эффективности рессорного подвешивания локомотива достаточно сказать, что оно снижает ускорение и частоту колебаний подрессоренных масс по сравнению с неподрессоренными в 10-15 раз.
При наличии двух ступеней подвешивания прогибы между буксовой и кузовной ступенями распределяются либо поровну, либо большее значение закладывается в кузовной ступени (около 2/3 общего прогиба). В буксовой ступени получить большой прогиб труднее, так как увеличение прогибасвязано с ухудшением условий работы передаточного механизма тягового привода. Распределение прогибов между буксовой и кузовной ступенями влияет на частоты собственных колебаний тележки и кузова. При двухступенчатом подвешивании имеют место две частоты вертикальных колебаний: низшая частота, соответствующая синфазным, т. е. не отличающимся по фазе колебаниям кузова и тележки, н высшая, соответствующая противофазным направленным навстречу друг другу колебаниям кузова и тележки. Низшая частота колебаний кузова определяется суммарным статическим прогибом и для современных тепловозов равна 1,5-1,7 Гц; высшая примерно равняется четырем значениям низшей, т. е. 6-7 Гц. Выявлено, что на человеческий организм оказывают нежелательное воздействие три интервала частот колебаний: менее 1 Гц, вызывающие явление укачивания; 4- 8 Гц, при которых возникают резонансные явления в области головного мозга, приводящие к быстрой утомляемости; 16-32 Гц — вибрации высокой частоты, возникающие, например, при работе дизеля и неблагоприятно влияющие на организм человека. Таким образом, колебания кузова с высшей частотой как раз будут находиться в нежелательной зоне частот, однако амплитуда этих колебаний кузова мала и они быстро затухают.
Двухступенчатое рессорное подвешивание позволяет получить большой статический прогиб при удобном размещении упругих элементов и возвращающих устройств. При этом в буксовой ступени можно иметь незначительный прогиб для уменьшения взаимных перемещений элементов тягового привода, что улучшает его работу.
Во избежание резонансных явлений колебания надрессорного строения вынуждены гасить, для чего в рессорном подвешивании предусмотрены специальные устройства — демпферы. Демпферы создают силу трения, затормаживающую колебательный процесс. При наличии в подвешивании листовых рессор демпфером являетсясама рессора. Возникающее между листами рессоры трение при их взаимных перемещениях способствует гашению колебаний. На тепловозах применяются другие устройства, создающие силу трения — фрикционные и гидравлические демпферы.
Потеря энергии на трение в листах рессоры или демпферах приводит к увеличению жесткости подвешивания в процессе колебаний. Фактическая (динамическая) жесткость зависит от коэффициента относительного трения, представляющего собой отношение работы трения к работе сил упругости. Например, работу трения и работу сил упругости листовой рессоры можно найти из характеристики ее нагру-жения (рис. 192). Под статической нагрузкой Рст прогиб рессоры равен 1ст (точка С). При возникновении колебаний под действием дополнительной динамической нагрузки рессора прогнется на Zmw, при этом некоторое усилие сначала требуется для преодоления трения в листах рессоры, пока начнется динамический прогиб. При разгрузке (колебания вверх) упругие силы рессоры заставляют листы вернуться в исходное положение. При этом нагрузка снизится ниже статической и прогиб рессоры уменьшится относительно первоначального положения (при статической нагрузке) еще на Z;I„H. При последующем движении надрессорного строения вниз вновь преодолевается сопротивление трения в листах рессоры (линия А- А’) и прогиб достигнет 2 ZWH. При обратном движении надрессорного строения разгрузка будет происходить по линии Б-Б’. Площадь, заключенная между линиями нагружения и разгружения АА’ББ’, и будет представлять работу сил трения, а работа упругих сил определяется площадью под линией О’С. Если через точки А и Б провести линию, то тангенс угла наклона этой линии к оси абсцисс, т.е. к оси прогибов, даст динамическую ЖеСТКОСТЬ рессоры. Прогиб 1эквназывается эквивалентным прогибом, он меньше статического и определяет фактические качества подвешивания.
Сбалансированное рессорное подвешивание. Рессорное подвешивание Рис. 192. Характеристика нагружения рессорытепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л, ТЭМ2 включает рессорные и концевые узлы, соединенные балансирами. Нагрузка от рамы тележки на буксу через концевой узел передается посредством пружины 7 (рис. 193), резинового амортизатора 8, расположенного между тарелкой 16 и подкладкой 19, подвески 18, соединенной валиком 17 с балансирами 1. Подвеска 18 изготовлялась раньше в виде стержня, соединенного с головкой резьбой. Из-за появления трещин в резьбовом соединении сборный вариант подвески заменен цельнокованым. Через рессорный узел нагрузка передается посредством резиновых амортизаторов 8, пружин 7 и рессоры 10, включенной последовательно пружинам с помощью двуплечего кронштейна 6 и валика 5. Пружины и резиновые амортизаторы фиксируются в раме тележек с помощью фиксаторов 9, выполненных заодно целое с тарелками 11 пружин. Рессора 10 опирается на валики 15 П-об-разных подвесок 2 через специальные опорные втулки 14, выступ которых входит в эллиптические отверстия в первом коренном листе рессоры. Подвески соединены валиками 13 с балансирами. Балансиры, нагруженныепо обоим концам, передают нагрузку на буксу своей средней частью, наплавленной твердосплавным электро-
Рис. 193. Рессорное подвешивание тележки: 1 — балансир; 2, 18 — подвески; 3 — скоба предохранительная; 4 — втулка; 5, 13, 15, 17 — валики; 6 — кронштейн; 7 — пружина; 8 — амортизатор; 9 чут; 10 — рессора; 11 — тарелка; 12 — клапан смазки; 14 — опора рессоры; 16 — тарелка; 19 — прокладка; 20 — шплинт; 21 — гайкадом марки Ж4 или 50 ХФА. Толщина наплавленного слоя должна быть 2,5-3,5 мм. Опираются балансиры на закаленные упоры, запрессованные в корпус буксы.
Шарнирные соединения состоят из валиков (сталь 5), вставляемых свободно от руки в закаленные втулки, запрессованные в отверстия подвесок, балансиров и опор рессор. Валик 5 полый, в него ввернут клапан 12, через который подводится масло к трущимся поверхностям по осевым и радиальным каналам.
Остальные валики имеют ступенчатую форму Их средняя часть.выполнена с меньшим диаметром, внутренний же диаметр всех втулок одинаков. Поэтому втулки, опирающиеся на среднюю часть валиков, имеют возможность при взаимных перемещениях перекатываться по ним, как на призмах. В этом случае трение скольжения заменяется трением качения и шарнирные соединения изнашиваются меньше.
Прямое назначение балансиров- выравнивать нагрузку между колесными парами при наезде на неровности- выполняется лишь при малых скоростях. При значительных скоростях динамические нагрузки, имеющие малый период действия, не успевают перераспределяться между колесами вследствие значительной инерции балансиров и рессор, замедляющих их угловые перемещения. Этому способствует значительное трение в листах рессоры и шарнирных соединениях.
На тепловозах ТЭП70 первых выпусков также применена сбалансированная четырехточечная система рессорного подвешивания. (Точкой рессорного подвешивания называют группу рессор и пружин, объединенных балансирами. На каждой стороне тележки по одной точке подвешивания.)
Устройство рессорного подвешивания можно уяснить из общего вида тепловоза (см. рис. 9). Нагрузка на буксу 10 передается через концевой узел резиновым амортизатором 24 и пружиной 19, установленной на опорной шайбе подбуксового балансира 16. Пружина центрирована нижним иверхним направляющими стаканами, фиксированными в подбуксовом балансире и раме тележки. Рессорный узел включает прямоугольный резиновый амортизатор 23, установленный в опорном гнезде рамы тележки, рессору, средние пружины. Нагрузка от рамы тележки через амортизатор и рессору передается посредством подвесок на двуплечий балансир 17, опирающийся своими концами на средние пружины. Рессорный балансир представляет собой два стальных листа толщиной 20 мм, соединенных по концам литыми опорами. Этими опорами рессорный балансир опирается на пружины через опорные камни. Контактные поверхности опоры и камня имеют цилиндрическую форму, образованную соответственно радиусами 130 и 160 мм. Твердость поверхностей НРХ 40-50. Средние пружины входят в цилиндрические гнезда подбуксовых балансиров и загружают через них буксу. Пружины сверху центрированы направляющими стаканами.
Индивидуальное рессорное подвешивание. Сложность системы сбалансированного рессорного подвешивания, а также сомнительные его преимущества в отношении выравнивания нагрузок между колесными парами обусловили переход к индивидуальному подвешиванию на новых тепловозах. Индивидуальная система рессорного подвешивания чрезвычайно проста, она в 3 раза легче сбалансированной и в ней отсутствуют быстроизнашивающиеся шарнирные соединения. Однако индивидуальная система требует большей точности монтажа. Пружины должны подбираться по жесткости и высоте в свободном состоянии, чтобы не возникло неравенства статических нагрузок, передаваемых колесами на рельсы.
Рессорное подвешивание тепловозов 2ТЭ10М и 2ТЭ116 состоит из 12 одинаковых групп (по шесть групп на тележку). Группа из двух одинаковых пружинных комплектов установлена в опорных гнездах корпуса буксы. Пружинный комплект имеет три пружины: наружную, среднюю и внутреннюю. Пружины заключены между Рис. 194. Комплект буксовой ступени рессорного подвешивания тепловоза ТЭП70:
1 — регулировочная прокладка; 2 — резиновый амортизатор; 3. 6 — верхний и нижний опорные стаканы; 4 — пружина; 5 — технологический болт; а — фиксаторопорными плитами. Между верхней плитой рамы тележки установлены регулировочные шайбы. В верхнюю плиту вварен стакан с гайкой, в которую ввертывается технологический болт для стягивания комплекта при установке на тележку. Технологический болт и упорную шайбу после сборки тележки убирают и хранят на тепловозе.
Пружинные комплекты формируют с учетом жесткости пружин, входящих в комплект, и разделяют на три группы. На одной тележке устанавливают пружинные комплекты одной из групп. Номер группы жесткости пружинных комплектов указывается в паспорте тепловоза. Для гашения вертикальных колебаний надрессорного строения между буксами и рамой тележки установлены фрикционные демпферы.
Рессорное подвешивание буксовой ступени тепловозов ТЭП70, начиная с
№ 0008 (рис. 194), состоит из цилиндрических пружин 4 и резиновых амортизаторов 2 над ними. Нижними витками пружины опираются на опорную поверхность направляющих стаканов 6, установленных на специальных приливах корпуса буксы. Со стороны рамы тележки пружины с амортизаторами центрируют с помощью фиксатора а, закрепленного в верхнем направляющем стакане 3. Пружины кузовной ступени подвешивания центрированы на боковинах рамы тележки с помощью опорных стаканов, надетых на направляющие втулки ршы тележки. Верхние концы пружин зафиксированы в нишах рамы кузова опорными направляющими стаканами, которые своими хвостовиками входят в отверстия рамы кузова.
Конструкция и основные характеристики рессор и пружии. Рессоры испытывают знакопеременные напряжения, достаточно близкие к пределу текучести, и поэтому к материалу и термической обработке их предъявляют высокие требования. Рессоры изготавливают из кремнистых сталей марок 55С2 и 60С2. Рессорные полосы подвергаются термической обработке со строгим соблюдением режима: закалка в масле при температуре 880 °С и отпуск при вторичном нагреве до 400-510 «С. Пригодность рессорных листов к сборке проверяют определением твердости по способу Бринелля (HB 363-432).
Для того, чтобы все листы работали с одинаковым напряжением, рессора выполнена в виде бруса равного сопротивления изгибу. На практике брус равного сопротивления изгибу заменяется комплектом листов, ступень-чато увеличивающихся по длине. Нижние 2-3 листа имеют одинаковую длину и их называют коренными.
Комплект листов в средней части плотно охвачен хомутом из Ст. 3, стали 10 или стали 15, который надевают в горячем состоянии и обжимают на прессе. В средней части каждого листа выштампован выступ, которым листы фиксируются по отношению друг к другу. Листы перед сборкой смазывают смесью машинноТаблица 7
Источник
