3479

Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом вязкого сопротивления, или параметром сопротивления демпфера.

Физический смысл: если = 0, то масса совершает незатухающие колебания. Чем больше , тем меньшее число колебаний совершила упругоподвешенная масса до возврата в первоначальное положение.

Гидравлический гаситель одностороннего действия создает силу сопротивления только на ходе сжатия. Ход растяжения является вспомогательным, шток свободно перемещается вверх и засасывает рабочую жидкость в подпоршневую полость.

Применение соответствующей рабочей жидкости в гидравлических гасителях позволяют повысить долговечность и обеспечить стабильность параметра сопротивления β. Этот параметр может быть определен по рабочей диаграмме, записанной при испытании гасителя на специальном стенде, состоящем из механизма, задающего возвратно-поступательное движение поршню гасителя относительно его цилиндра, и механизма для регистрации силы сопротивления, развиваемой гасителем в зависимости от перемещений ползуна. Эти механизмы смонтированы на одной станине.

Параметр сопротивления β определяют по формуле, кг·с/см:

где М – масштаб записи силы сопротивления, определяемый по результатам тарировки регистрируемого механизма стенда, кг/мм;

L – длина рабочей диаграммы, мм;

n – частота вращения кривошипного механизма стенда, об/с; Н – высота рабочей диаграммы, см (ход поршня).

При текущем ремонте ТР-3 ЭПС гидравлические гасители колебаний разбирают, ремонтируют и испытывают.

Масло ВМГЗ по ТУ 38.101.479-86 заливают в гаситель в количестве 0,9…1 л. Предварительно его фильтруют через специальную сетку 018Н (ГОСТ 6613-86). Допускается смесь свежего масла ВМГЗ с восстановленным в соотношении 1:1, а также масло АМГ-10 (ГОСТ 6794-75) и трансформаторное масло Т-750 (ГОСТ 982-80).

Отремонтированный гаситель колебаний устанавливают на испытательный стенд и проверяют его работоспособность. Исправность гасителя колебаний проверяют периодически на испытательном стенде с записью рабочей диаграммы усилий и перемещения на специальном бланке. Испытанный гидравлический гаситель колебаний считается годным, если его рабочая диаграмма имеет форму, показанную на рисунке 1.2. В случае искажения диаграммы по сравнению с приведенной в заводской инструкции гаситель ремонтируют.

11

Рисунок 1.2 – Рабочая диаграмма гасителя колебаний

Проверка работоспособности гасителя после ремонта производится на стенде «ЭНГА» слесарем, производившим ремонт. Контрольные параметры рабочих диаграмм приведены в Приложении А, таблица А.2.

По окончании испытания выдается заключение о пригодности гасителя к эксплуатации.

Если гаситель признан пригодным к эксплуатации, фон Заключения – зеленый.

Если гаситель признан непригодным к эксплуатации, фон Заключения – красный.

Если гаситель пригоден к эксплуатации, то производится распечатка результатов испытания гасителя на принтере, которая хранится в течение 3 лет.

Гаситель считается годным, если форма диаграммы соответствует эллипсу, а параметр сопротивления находится в пределах 75÷125 кН·с/м. Гаситель, признанный годным к эксплуатации, маркируется. О выполненном контроле производится запись в журнале.

Маркировка наносится на нижней головке. Маркировка включает номер ремонтного предприятия, вид ремонта, дату.

Перед выпуском гасителя из цеха (участка) слесарь должен обвести клеймо в рамку белого цвета.

После испытания гидравлического гасителя проверяют сальниковое уплотнение. Если при горизонтальном положении гасителя в течение 12 ч не появляется течь, он считается годным. Хранят замаркированные гидрогасители в вертикальном положении или наклонно под углом не менее 35°. Маркировка включает дату ремонта и испытания и номер ремонтного предприятия.

12

Порядок выполнения работы

1.Изучить местоположение на ЭПС и конструкцию гасителей колебаний на базе учебной лаборатории и полигоне железнодорожного транспорта СамГУПС.

2.Изучить особенности работы и технологию ремонта на филиале кафедры ЭЖТ при мотор-вагонном депо «Безымянка».

3.Заполнить таблицу 1.2.

4.Перечертить диаграммы, полученные при испытании.

5.Сделать заключение о пригодности гасителя к эксплуатации.

Таблица 1.2 – Основная характеристика гидравлических гасителей колебаний

Содержание отчета

В отчете указать следующее: номер и название лаб. работы; дату проведения; цель работы; оборудование, приборы и инструменты, применяемые при выполнении работы; эскиз гасителя колебаний; результаты испытаний и их анализ; результаты работы (таблица 1.2); выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Перечислите основные узлы гидравлического гасителя колебаний.

2.В чем заключается принцип работы гидравлических гасителей?

3.Дайте определение «отдачи» и «сжатия» поршня.

4.Что является рабочей жидкостью в гидравлических гасителях?

5.Какова цель испытаний гидравлических гасителей на стенде?

6.Каким должен быть параметр β для гасителей, находящихся в эксплуатации и при ремонте?

7.Перечислите основные неисправности гидравлического гасителя колебаний.

8.В каком количестве заливают в гаситель масло?

9.К чему приводит уменьшение параметра гидравлического гасителя колебаний или выход из строя гасителя?

10.Что включает маркировка гидравлического гасителя колебаний?

13

Лабораторная работа № 2

РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕССОРЫ ТИПА «МЕГИ»

Цель работы: изучить конструкцию и особенности работы резинометаллических упругих элементов типа «Меги» в буксовом рессорном подвешивании; провести экспериментальные исследования жесткости данной рессоры и сравнение с теорией.

Оборудование, приборы и инструменты: экспериментальный силовой стенд; штангенциркуль; линейка.

Основные положения

В буксовом рессорном подвешивании применяют резинометаллические упругие элементы типа «Меги», что снижает динамическое воздействие от ударов при прохождении неровностей пути. Рессора резинометаллическая типа «Меги» – это трехслойный резинометаллический амортизатор шевронного типа.

Резиновые и резинометаллические упругие элементы для подвешивания в магистральных вагонах отечественного производства пока применяются ограниченно, несмотря на хорошую способность резины амортизировать толчки, а также гасить вибрационные и звуковые колебания. Объясняется это тем, что резина обладает характерными свойствами, существенно влияющими на параметры подвешиваний. Основной физико-механический показатель резины, от которого зависят параметры резинового элемента, — твердость. Кроме того, на параметры резинового элемента оказывают влияние его форма и размеры, вид деформации (сжатие, сдвиг) и характер нагружения (статический, динамический). Резиновые элементы используют в тележках пассажирских вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний и уменьшения шума. Резина применяется также в шкворневых узлах ЭПС, тележек скоростных вагонов, моторных тележек вагонов электропоездов и всех типов тележек дизель-поездов. Резиновые элементы делают с впадинами по бокам, т. к. резина при сжатии изменяет форму, но не меняет своего объема.

Достоинства:

-простота в обслуживании;

-хорошо поглощают высокочастотные составляющие колебаний.

Недостатки:

-низкая энергоемкость;

-старение резины (маленький срок службы);

-маленький прогиб (плохое поглощение значительных воздействий). Особенностью резиновых элементов является то, что при их деформации

сохраняется почти полное постоянство объема, резина практически несжимаема, так как

14

коэффициент Пуассона у эластомеров близок к µ = 0,5. В этом случае для того, чтобы был прогиб у амортизатора, резина должна иметь возможность выпучиваться. Деформация сжатия амортизатора зависит не только от значений упругих постоянных (модуля упругости при растяжении-сжатии Е и модуля сдвига G), но и от формы и условий закрепления торцов резиновой детали на опорных поверхностях. Модуль упругости резины определяется твердостью резины.

Отличительной особенностью резины является ее способность длительно и надежно работать при больших относительных деформациях, составляющих 10–12 %, и достигающих иногда 40 %.

Зависимость напряжений сжатия от относительных деформаций резинового элемента нелинейна, но при относительных деформациях, не превышающих 10–12 %, отклонения от линейной зависимости невелики, и можно использовать линейную формулу:

где k – коэффициент формы;

– относительная деформация.

Коэффициент k отражает зависимость жесткости резиновой детали элемента при сжатии от ее формы, соотношения размеров и способа соединения с металлической

где k0 – отношение площади опорной поверхности к площади свободной боковой поверхности резины;

m – коэффициент, зависящий от вида соединения резины с металлом.

Если опорные поверхности резины привулканизированы к арматуре, m = 4,67. При сухих, неприкрепленных опорных поверхностях резины m = 2.

Напряжения сдвига определяют на основе закона Гука

где – относительная деформация сдвига.

Исходными данными для расчета пластины прямоугольного сечения при работе на сжатие являются действующая нагрузка P или площадь опорной поверхности пластины

F

где F – площадь опорной поверхности, F ab .

15

P

f

h

P

Рисунок 2.1 – Нагрузка резиновой пластины сжимающей силой

С учетом формулы (2.1) нагрузку P определяют:

где E – модуль упругости, определяемый по графику (рис. 8.1);

f

h – относительная деформация, определяемая начальной высотой пластины h

ипрогибом f под нагрузкой.

Коэффициент формы определяют

Допустимые напряжения сжатия [ ] не должны превышать 1,5 МПа: [ ] 1,5 МПа.

Жесткость пластины с учетом формул (2.5) и (2.6) определяют:

Долговечность резиновых элементов, работающих на сжатие, зависит от относительной деформации .

Относительные деформации не должны превышать значения 0,1–0,2: 0,1 0,2 .

Поэтому допустимый прогиб резиновой детали определяется:

По нормам безопасности на железнодорожном транспорте [ε] = 0,1 [8].

Допустимая нагрузка из условия допустимых относительных деформаций

Допускаемые напряжения сдвига [ ] не должны превышать 0,3÷0,5 МПа,

рисунок 2.2.

x

Q

h

Q

Рисунок 2.2 – Нагрузка резиновой пластины сдвигающей силой

Поэтому допускаемая линейная деформация сдвига определяется:

По нормам безопасности на железнодорожном транспорте [γ] = 0,3 [8].

Допустимая нагрузка на сдвиг из условия допускаемых относительных

Схема установки рессор типа «Меги» в буксовом узле подвижного состава показана на рисунке 2.3.

При вертикальной нагрузке Р рессоры испытывают деформации сжатия в направлении оси z и сдвига в направлении осей х и у, а при поперечных нагрузках Fу и Fх испытывают деформации сдвига в направлении осей у и х соответственно.

17

Рисунок 2.3 – Схема установки рессор типа «Меги» в буксовом узле

Для одной буксовой шевронной рессоры-меги (см. рисунок 2.4) жесткости в направлении осей системы координат определяется выражениями:

Сх = 2Сγ;

Сz = 2(Сε sin2ß + Сγ сos2ß).

При вертикальной нагрузке Р рессоры испытывают деформации сжатия в направлении оси z и сдвига в направлении осей х и у (см. рисунок 2.1), а при поперечных нагрузках Fу и Fх испытывают деформации сдвига в направлении осей у и х соответственно. Нагрузку Р можно разложить на сжимающую и сдвигающую векторно и скалярно:

Р = Рсж + Рсд

Рсд = Рсоsß = Ссд fсд.

18

Рисунок 2.4 – Расчетная схема буксовой шевронной рессоры-меги при недеформированном состоянии (а); деформации при вертикальной нагрузке Р (б); деформации при поперечной нагрузке Fу (в)

Аналогично и вертикальную общую деформацию рессоры для рассматриваемого случая можно разложить на сжимающую и сдвигающую:

fсж= fsinß; fсд= fсоsß.

В экспериментальных исследованиях применяют специальное устройство для нагружения шевронной рессоры-меги, схема которого показана на рисунке 2.5. Размеры одного резинового элемента данной рессоры составляют а×b×h = 40×40×40 мм, модуль упругости Е = 0,35 МПа, а угол наклона буксовой консоли ß = 15о.

Рисунок 2.6 – Схема устройства нагружения рессоры на силовом стенде:

1 – «буксовая консоль»; 2 – шевронная резиновая рессора; 3 – «корпус буксы»

19

Порядок выполнения работы

1.Изучить местоположение на ЭПС и конструкцию гасителей колебаний на базе учебной лаборатории и полигоне железнодорожного транспорта СамГУПС.

2.Установить на экспериментальном стенде устройство нагружения рессоры.

3.Произвести нагружение рессоры усилием пресса. Замерить величину усилия и хода штока пресса – общей деформации.

4.Выполнить расчеты жесткости данной шевронной рессоры-меги на сжатие и сдвиг по исходным и экспериментальным данным.

5.Провести анализ результатов исследований и сделать выводы.

Содержание отчета

В отчете указать следующее: номер и название лаб. работы; дату проведения; цель работы; оборудование, приборы и инструменты, применяемые при выполнении работы; схему устройства нагружения рессоры; результаты экспериментальных исследований, расчеты и их анализ; выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Что такое резинометаллическая рессора типа «Меги»?

2.Конструкции и особенности работы изучаемой рессоры.

3.Достоинства и недостатки резинометаллической рессоры типа «Меги».

4.При каких относительных деформациях она способна надежно работать?

5.Какой величины не должны превышать относительные деформации сжатия по нормам безопасности на железнодорожном транспорте?

6.Какой величины не должны превышать относительные деформации сдвига по нормам безопасности на железнодорожном транспорте?

7.Как теоретически определяются допустимые нагрузки на сжатие и сдвиг из условия допускаемых относительных деформаций?

8.Как теоретически определяются жесткости на сжатие и сдвиг?

9.Изложите порядок экспериментальных исследований.

10.Поясните результаты экспериментальных исследований.

20