Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Конструкция Вагонов

.pdf
Скачиваний:
1768
Добавлен:
16.03.2016
Размер:
16.64 Mб
Скачать
8
Рис. 4 9 Принципиальная схема гидравлического га- сителя колебаний

чением времени мало изменяются, так как они зависят в основном от

вязкости жидкости и износа посадочных поверхностей клапанов и дроссельных отверстий, которые в эксплуатации мало изменяются.

Гидравлические гасители колебаний проектируют двух типов:

ссилой сопротивления, пропорциональной скорости или квад- рату скорости перемещения поршня. В рессорном подвешивании вагонов обычно применяют гасители первого типа, т.е. гасители

слинейной характеристикой сопротивления.

Гидравлические гасители обеспечивают более плавный ход вагона и обладают высокой стабильностью работы, компактны и имеют малую массу. Силы сопротивления в них изменяются в зависимости от режима колебаний вагона. Эти качества гидрав- лических гасителей колебаний являются их достоинством, но у них есть и недостаток относительная сложность конструкции.

Гидравлический гаситель колебаний (рис. 4.9) состоит из следую- щих основных частей: рабочего цилиндра 4, поршня 6 со штоком 1, резервуара 5, верхнего 7 и нижнего 8 кла- панов, корпуса 3 и направляющей втул- ки 2. Гаситель заполнен вязкой жид- костью (веретенным, приборным или трансформаторным маслом, а также дру- гими специальными жидкостями). В ка- честве рабочей жидкости в гасителях ко- лебаний вагонов используется прибор- ное масло МВП (ГОСТ 1805).

Придвижениипоршнявниз(ходсжа- тия) верхний клапан приподнимается и жидкость из подпоршневой полости ци- линдра перетекает в надпоршневую. Од- нако вследствие движения штока давле- ние в полости рабочего цилиндра повы- шается и часть жидкости с большим гид- родинамическим сопротивлением пере- текает через дроссельное отверстие ниж- него клапана в резервуар. В это время давление жидкости в надпоршневой и подпоршневой полостях цилиндра оди- наковы, так как полости соединены меж- дусобойчерез отверстия верхнего клапа- на и поршня.

122

123

При движении поршня вверх (ход растяжения) верхний кла- пан закрывается, давление жидкости в надпоршневой полости цилиндра повышается и жидкость с большим гидродинамичес- ким сопротивлением перетекает через дроссельное отверстие верхнего клапана в подпоршневую полость цилиндра. Одновре- менно в этой полости наступает разряжение, так как объем пе- ретекаемой в нее жидкости из надпоршневой полости, меньше объема подпоршневой полости. Вследствие этого нижний кла- пан поднимается и часть жидкости засасывается в подпоршне- вую полость из резервуара, заполняя освобожденное штоком пространство.

На тележках современных пассажирских вагонов устанавлива- ют гидравлические гасители колебаний, имеющие одинаковую силу сопротивления как при движении поршня вверх, так и при его движении вниз (с симметричной характеристикой сопротивления).

Гаситель колебаний, устанавливаемый на современных отече- ственных тележках, имеет (рис. 4.10) цилиндр 8, который одним кон- цом установлен в углубление фланца 14 нижнего клапана 11 и прижат направляющейвтулкой 19. Шток 23 с поршнем 16 ввернут в верхнюю головку24 изакреплен винтом 25. Верхнийклапан9 ввернут вуглуб- ление поршня и штока и закреплен пружинным кольцом 10. Нижний клапан 11 с пружинным кольцом 12 во фланце 14 свободно вставлен в углубление нижней головки 13. Через фрезерованные канавки голов- ки нижняя часть клапана 11 сообщается с резервуаром Б. К головке 13 приварен корпус 18, который является базой для сборки всех частей гасителя и, кроме этого, наружной стенкой резервуара. Для защиты от повреждения корпуса и штока и предотвращения проникновения пылик верхнейголовке 24 привернут болтами 3 кожух 4.

Для предотвращения перетекания жидкости из полости А в надпоршневую и обратно поршень 16 снабжен чугунным уплот- нительным кольцом 17. Главное уплотняющее устройство штока на выходе из цилиндра направляющая втулка 19, вспомога- тельное каркасный сальник 22. Причем сальник 22 обеспечи- вает снятие жидкости с поверхности штока при выходе его из цилиндра, а также снятие пыли и грязи при входе штока в ци- линдр. Каркасный сальник смонтирован в обойме 27. Торцы цилиндра 8 уплотнены алюминиевыми кольцами /5.

Внутренние части гасителя (втулка 19, цилиндр 8, фланец кла- пана 14) закреплены гайкой 20, которая ввернута в верхнюю часть корпуса 18. Гайка 20 через металлическую шайбу и резиновое уп-

Рис. 4.10. Гидравлический гаситель колебаний

125

124

лотнение 7 упирается в обойму 21 и через нее нажимает на направ- ляющую втулку 19, цилиндр 8, фланец 14 и нижнюю головку 13. Гайка 20 застопорена планкой 6, один конец которой прикреплен к нему винтом 5, а другой входит в прорезь корпуса 18.

Для крепления гасителя к надрессорной балке и раме тележки в верхней и нижней головках гасителя имеются отверстия с ме- таллическими 2 и резиновыми 1 втулками.

Верхний 9 и нижний 11 клапаны взаимозаменяемы и снабже- ны предохранительными шариковыми устройствами для огра- ничения сопротивления гасителя при чрезмерных скоростях пе- ремещения штока или повышения вязкости жидкости при низкой температуре. В этих случаях шариковое устройство срабатывает и перепускает часть жидкости, минуя дроссельные каналы, вы- полненные в виде прямоугольных прорезей на седле клапана.

При сжатии поршень со штоком движется вниз (показано штриховой стрелкой), масло из полости А под давлением порш- ня дросселируется через калиброванные отверстия нижнего кла- пана и перетекает в полость Б между цилиндром и корпусом. Давление масла под поршнем возрастает и, как только преодо- леет силу нажатия пружины на шайбу верхнего клапана, он от- крывается и масло попадает в надпоршневую полость В. При ходе растяжения гасителя (обратный ход или отдача) поршень движется вверх (на рис. 4.5 показано сплошной стрелкой), масло в надпоршневой полости В под давлением дросселируется через калиброванные отверстия верхнего клапана и перетекает в под- поршневую полость А. Кроме этого, в полость А масло поступа- ет из полости Б. Таким образом, усилие при растяжении зависит от давления масла в надпоршневой полости В и степени разре- жения в подпоршневой полости А гасителя.

Гаситель колебаний, показанный на рис. 4.10, устанавливает- ся в типовой тележке наклонно, а в скоростных тележках s вер- тикально и горизонтально.

4.4.УПРУГИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ_______________________________

Упругие свойства элементов рессорного подвешивания оце- ниваются силовой характеристикой, жесткостью или гибкостью.

126

Силовая характеристика выражает зависимость про- гиба / упругого элемента от внешней нагрузки Р. На рис. 4.11 показаны графики силовых характеристик упругих элементов.

Жесткость упругого элемента численно равна силе, вызы- вающей прогиб этого элемента, равной единице:

где Р внешняя сила, действующая на упругий элемент, Н;

прогиб упругого элемента, м.

Гибкость упругого элемента величина, обратная жест- кости, численно равная прогибу от силы, равной единице:

Жесткость или гибкость упругого элемента зависят от его конструкции, линейных размеров и материала, из которого он изготовлен.

В рессорное подвешивание вагона обычно ставится несколь- ко упругих элементов, которые могут размещаться или парал-

Рис. 4.11. Силовые характеристики:

а цилиндрической пружины; б листовой рессоры; в резиновой рессоры; г пневматической рессоры

127

лельно (рис. 4.12, а), или последовательно (рис. 4.12, б), имея при этом разные размеры и характеристики. Упругие элементы, по- казанные на рис. 4.12, нагружены общей силой Р и имеют посто- янные жесткостии гибкости

При параллельном соединении (параллельной работе) общий прогиб комплекта упругих элементов будет равен прогибу каж- дого упругого элемента в отдельности, а общая жесткость ком- плекта равна сумме жесткостей всех упругих элементов, т.е.

гдечисло упругих элементов в комплекте.

Общая гибкость комплекта из трех или двух упругих элемен- тов определяется соответственно по формулам

Параллельное соединение упругих элементов имеет место в каждой отдельной ступени подвешивания грузовых и пассажир- ских тележек.

Рис. 4.12. Схемы соединений упругих элементов:

а параллельное, б последовательное

128

При последовательном соединении упругих элементов общий прогиби общая гибкостькомплекта рассчитываются по фор- мулам

Общая жесткость комплекта из трех или двух последователь- но работающих упругих элементов определяется из выражений

Последовательное соединение комплектов упругих элементов имеет место в тележках с двойным подвешиванием (буксовым и центральным).

Рассмотрим характеристики упругих свойств пружин и рессор, применяемых в рессорном подвешива- нии вагонов.

Цилиндрическая пружина имеет линейную силовая характери- стику (см. рис. 4.11, а), не зависящую от прогиба и постоянную при нагружении и разгрузке. Жесткость ее определяется танген- сом угла наклона линии ОА к оси абсцисс, т.е.

Листовая рессора имеет силовую характеристику в виде зам- кнутой линии (рис. 4.11, б), верхняя ветвь которой 0Л, отражает зависимость между нагрузкой и прогибом, а нижняя А{А20 при разгрузке. Разница по вертикали между ветвями обусловле- на силами трения, возникающими между ее листами и способ- ствующими затуханию колебаний вагона. Площадь, ограничен- ная ветвями, представляет собой работу, затраченную на прео- доление сил трения между листами рессор. Обычно сила трения увеличивается пропорционально прогибу, так как соответствен- но возрастают силы прижатия листов друг к другу.

Величина трения в рессоре оценивается коэффициентом отно- сительного трения, равным отношению силы трения F к силе Р, создающей упругую деформацию рессорыт.е.

129

Сила трения F связана с прогибоми жесткостью с зависимостью

Резиновая рессора при малых деформациях (до 20% при сжа- тии и до 35% при сдвиге) имеет линейную силовую характерис- тику (см рис. 4.11, в, зона /), которая при больших прогибах становится нелинейной (зона II). Вследствие сил внутреннего трения резиновой рессоры жесткость ее при нагружении и раз- грузке неодинакова. Поэтому диаграмма работы такой рессоры представляет собой замкнутую кривую, верхняя часть которой О А, показывает зависимость между нагрузкой и прогибом рессо- ры при се нагружении, а нижняя часть A^A20 при разгрузке.

Жесткость резинового упругого элемента: при сдвиге (рис. 4.13, б)

при сжатии (рис. 4.13, а)

при совместном сдвиге и сжатии (рис. 4.13, в)

Рис 4.13 Схемы нагружения резиновых рессор:

а при сжатии; б при сдвиге; в при сжатии и сдвиге

(4.11)

где G, Е модуль упругости резины соответственно при сдвиге и сжа- тии, МПа,

Fплощадь поперечного сечения резинового элемента, м2;

высота, длина или толщина резинового элемента (см рис. 4.13), м2,

угол наклона резиновых пакетов к вертикальной плоскости.

Пневматическая рессора имеет линейную силовую характери- стику (рис. 4,11, г) при статическом нагружении (зона I) и нели- нейную при динамическом нагружении (зона II).

Жесткость пневматической рессоры без учета влияния дина- мической нагрузки

Гденоминальное давление воздуха в пневморессоре, япоказатель политропы, п = 1,2-1,3,

эффективная (несущая) площадь пневморессоры;

Vсуммарный объем пневморессоры и дополнительного резер- вуара,

коэффициент, учитывающий жесткость материала оболочки и каркаса пневморессоры, k - 1,05-1,1.

4.5.ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ РЕССОРНОГО

ПОДВЕШИВАНИЯ________________________________

При проектировании рессорного подвешивания необходимо, во-первых, выбрать рациональную схему подвешивания; во-вто- рых, выбрать упругие и демпфирующие параметры этого подве-

шивания, обеспечивающие наилучшие ходовые качества вагона

Основные схемы рессорного подвешивания. Выбор схемы рес-

сорного подвешивания определяется требованиями по обеспече- нию плавности хода, устойчивости и динамических качеств ва- гона, которые зависят от статического прогиба упругих элемен- тов. Рациональные значения статических прогибов для разных типов вагонов устанавливаются Нормами.

130

131

Взависимости от количества последовательно соединенных систем упругих элементов подвешивание может быть одинарным, двойным и тройным. Последовательное соединение систем упру- гих элементов позволяет увеличить общий прогиб и общую гиб- кость рессорного подвешивания тележки (формула (4.5)), а следо- вательно, улучшить ходовые качества вагона Наибольшее рас- пространение в мировой практике вагоностроения получили оди- нарное (одноступенчатое) и двойное (двухступенчатое) рессорные подвешивания вагонов.

Одинарное подвешивание может быть буксовым или центральным.

Вбуксовомподвешивании (рис. 4.14, а) упругиеэлементыразмеще- ны междубуксой / и рамой 2 тележки, в центральном (рис. 4.14, б) между рамой 2 и надрессорной балкой 3. Вертикальное и горизон- тальное подрессоривание кузова обеспечивается при этом упругими элементами, а демпфирование колебаний фрикционными гасите- лями. Одинарное подвешивание применяется, как правило, в тележ- ках грузовых вагонов, за исключением изотермических.

Каждый вариант размещения упругих элементов имеет свои достоинства и недостатки. Система с буксовым подвешиванием позволяет уменьшить массу необрессоренных частей тележки. Однако при этом усложняется конструкция тележки. Система с центральным подвешиванием наиболее проста и поэтому нашла наибольшее распространение

Двойное подвешивание ( рис. 4 . 1 4 , в, г) широко распространено в тележках пассажирских и изотермических ва-

Рис. 4.14. Схемы рессорного подвешивания вагонов:

а буксовое; б центральное; в двойное: буксовое и центральное люлечное; г двойное: буксовое и центральное безлюлечное

гонов. Оно состоит из буксового (первичного) подвешивания, размещенного между буксой I и рамой 2, и центрального (вто- ричного) — между рамой 2 и надрессорной балкой 3. Централь- ное подвешивание при этом может быть люлечным или безлю- лечным, буксовое бесчелюстным или челюстным.

Влюлечпом центральном подвешивании (рис. 4.14, в) кузов опи-

рается на надрессорную балку 3, а балка через комплекты упру- гих элементов на люльку 4, шарнирно связанную с рамой 2 тележки при помощи подвесок.

Вбезлюлечном центральном подвешивании (рис. 4.14, г) надрес-

сорная балка 3 опирается на раму 2 через комплекты упругих элементов.

Вцентральном подвешивании вертикальное подрессоривание ку- зова обеспечивается упругими элементами, а горизонтальное лю- лечнымиустройствами (люлечное подвешивание) или упругимиэле- ментами (безлюлечное подвешивание). Демпфирование колебаний осуществляется исключительно гидравлическими гасителями коле- баний. В тележках с лучшими ходовыми качествами используются гидравлические демпферы, обеспечивающие раздельное гашение вертикальных и горизонтальных колебаний.

Люлечное центральное подвешивание имеют тележки пасса- жирских и изотермических вагонов, безлюлечное тележки ско- ростных пассажирских вагонов и вагонов дизель-поездов, а также тележки нового поколения для скоростей движения до 160 км/ч.

Вбесчелюстном буксовом подвешивании (рис. 4.14, в) верти-

кальное и горизонтальное подрессоривание обеспечиваются уп- ругими элементами, а демпфирование колебаний фрикцион- ными или гидравлическими гасителями. Для тележек с лучши- ми ходовыми качествами используют гидравлические гасители.

Вбуксовой ступени подвешивания ограничение перемещений ко- лесной пары относительно рамы тележки осуществляется при помощи шпинтонов, а иногда упругих поводков. В этих кон- струкциях отсутствует трение между рамой тележки и буксами, поэтому они не изнашиваются и менее трудоемки в ремонте. Бесчелюстное подвешивание имеют тележки пассажирских и изотермических вагонов локомотивной тяги.

Вчелюстном буксовом подвешиваниирама тележкисвоимичелю-

стями охватывает сверху корпус буксы, опираясь на их кронштей- ны через упругие элементы. При такой конструкции горизон- тальные, продольные и поперечные перемещения корпуса буксы

132

133

ограничены челюстями рамы тележки. Челюстное подвешивание применяется только в тележках моторных вагонов электропоездов.

Существующие схемы рессорного подвешивания в грузовом и пассажирском вагоностроении прошли проверку многолетней

практикой и показали свою высокую работоспособность.

Основные параметры рессорного подвешивания. Ходовые качества вагона зависят от параметров рессорного подвешива- ния. В свою очередь они определяются типом вагона, его назна- чением и техническими характеристиками.

Основными параметрами рессорного подвешивания являют- ся: статический прогиб или вертикальная жесткость, длина экви- валентного математического маятника или горизонтальная же- сткость, конструкционный запас прогиба и коэффициенты со- противления (относительного трения) гасителей колебаний.

О б р а т и т е в н и м а н и е :

Вертикальное подрессоривание вагона условно можно предста- вить в виде пружины, несущей груз, а горизонтальное (попереч- ное) — в виде маятника с грузом на конце. Поэтому основными параметрами упругости подвешивания в вертикальном направ- лении является статический прогиб, в горизонтальном длина эквивалентного математического маятника.

Статический прогибэто прогиб, получаемый упругими элементами рессорного подвешивания под воздействием только статической нагрузки. Статический прогиб выбирают при про- ектировании из условий, обеспечивающих необходимые ходо- вые качества. При этом следует стремиться к уменьшению час- тот собственных колебаний v кузова, что достигается увеличени- ем статического прогиба рессорного подвешивания. Чем больше , тем лучшие ходовые качества вагона.

Вто же время увеличение статического прогиба может привести

кнедопустимой по условиям формирования поездов разницы про- дольных высот автосцепок вагонов в порожнем и груженом состоя- ниях. Особенно это актуально для грузовых вагонов. В рессорном

подвешивании пассажирских вагонов высокие значенияне долж- ны приводить к частотам собственных колебаний ниже 1 Гц. Умень- шениениже 1 Гц может привести к повышенной валкости кузова на упругих элементах, что потребует введения стабилизаторов попереч- ной устойчивости, т.е. усложнения конструкции подвешивания.

Нормами рекомендуются следующие проектные значения:

для тележек грузовых вагонов общего назначения под нагрузкой брутто 45-65 мм; для тележек изотермических вагонов под на- грузкой брутто 80-120 мм; для тележек почтовых и багажных вагонов под нагрузкой брутто 130-180 мм; для тележек пасса- жирских вагонов общего назначения под тарой 150-200 мм.

Выбранные значенияисходя из сказанного выше проверя- ются на выполнимость условий:

ограничения допустимого перепада высот продольных осей автосцепок под нагрузкой от тары и брутто вагона

ограничения валкости кузова на рессорах (для двойного под- вешивания)

гдестатические прогибы подвешивания тележки от брутто и тары вагона, м;

поперечные расстояния соответственно между рессорами буксового и центрального подвешивания, м;

высота центра тяжести кузова над осью колесной пары, м;

доля прогиба буксового подвешивания в общем прогибе тележки;

коэффициент, равный отношению

В тележках пассажирских вагонов общего назначения с двой- ным рессорным подвешиванием рекомендуется следующее распре- деление общего статического прогиба по ступеням подвешивания:

где

 

 

 

 

 

статические прогибы соответственно буксовой и

 

 

 

 

 

центральной ступеней подвешивания;

 

 

 

общий статический прогиб рессорного подвешивания.

Для обеспечения надежной работы рессорного подвешивания упругие элементы должны иметь необходимый конструкционный запас статического прогиба. Коэффициент конструкционного запаса прогибахарактеризует вероятность безударной работы упругих элементов. Чем больше, тем меньше вероятность возникновения жестких ударов при прохождении вагоном неровностей пути.

134

135

Согласно рекомендациям Норм значения для упругих эле- ментов, имеющих постоянную жесткость, следует принимать не

менее: для тележек грузовых вагонов с

 

до 50 мм — 1,8; для

тележек грузовых вагонов с

 

свыше 50

мм

— 1,75; для тележек

изотермических вагонов — 1,65;

для тележек пассажирских ваго-

нов всех типов — 1,5.

 

 

 

Наибольший полный расчетный прогиб f упругого элемента рессорного подвешивания, когда он полностью сжимается, оп- ределяется по формуле

который при отсутствии достоверных данных о максимальных динамических усилиях используется для расчета упругих элемен- тов на прочность.

При проектировании пневматического рессорного подвешива- ния с регулированием давления задается так называемый эквива- лентный статический прогиб Это обусловлено тем, что высота пневматических рессор благодаря автоматическому регулирова- нию давления в них остается постоянной независимо от нагрузки.

Эквивалентный статический прогиб может быть определен из выражения

 

 

 

 

 

 

где

 

вертикальная статическая нагрузка на пневморессору, т.е вес

 

 

 

 

вагона брутто, приходящийся на один упругий элемент;

 

с

вертикальная жесткость пневморессоры, вычисляемая по

 

 

 

формуле (4.12).

Статический прогиб

 

и вертикальная жесткость с рессор-

 

ного комплекта связаны выражением (4.1).

Параметрами упругости возвращающих устройств (горизон- тального подвешивания) являются длина эквивалентного мате-

матического маятника или горизонтальная жесткость сг под-

вешивания, которые связаны зависимостью

гдевертикальнаястатическаянагрузка, приходящаяся нарессор- ноеподвешиваниетележки.

Параметры демпфирования рессорного подвешивания в зави- симости от типа демпфирующих устройств (гасителей колеба- ний) характеризуются коэффициентом относительного трения или коэффициентом сопротивления.

Коэффициент относительного тренияявляется основным параметром фрикционного гасителя колебаний (демпфера) и оп- ределяется по формуле (4.7).

Коэффициент сопротивленияосновной параметр гидрав-

лического гасителя колебаний, характеризующий его эффектив- ность.

Значения коэффициентагидравлического гасителя колеба- ний центральной ступени подвешивания рекомендуется опреде- лять по формулам:

при гашении вертикальных колебаний

при гашении горизонтальных колебаний

гдекритические значения коэффициента демпфирования в вертикальном и горизонтальном подвешивании.

Для одновременного демпфирования вертикальных и гори- зонтальных колебаний кузова в пассажирских вагонах, предназ- наченных для скоростей до 160 км/ч, допускается использовать наклонно поставленные демпферы.

Угол наклона демпфера к горизонтали определяется в этом случае по формуле

Коэффициент сопротивления наклонного демпфера

Фактическое значение коэффициента сопротивления гидрав- лического гасителя колебаний определяется по индикаторной

136

137

диаграмме (рис. 4.15), снятой при испытании гасителя на стенде и характеризующей зависимость силы сопротивления гасителя от величины перемещения поршня. Площадь диаграммы (эллип- са) характеризует работу сил сопротивления Р гасителя за один период (перемещение h поршня вверх и вниз) во время колеба- тельного процесса кузова вагона. Коэффициент сопротивления гасителя в этом случае

гдекоэффициент линеаризации, k = 0,85-1,0; А длина индикаторной диаграммы, мм; ' '

тмасштаб записывающего устройства Н/мм;

Нширина диаграммы, мм;

число двойных ходов поршня гасителя в секунду, с '.

Анализ диаграммы позволяет определить также максималь- ное усилие, развиваемое гасителем,

Рис. 4.15. Индикаторная диаграмма работы сил сопротивления гидравлического гасителя колебаний

138

Эти наибольшие усилия для каждого типа гасителя не долж- ны превышать определенного предела, что гарантирует от по- вреждения как сам гаситель, так и узлы его крепления к раме и надрессорной балке.

По форме рабочей диаграммы устанавливают и возможные де- фекты гасителя. Гаситель колебаний исправен, если форма рабо- чей диаграммы соответствует эллипсу, а параметр сопротивления находится в заданных техническими условиями пределах.

В зависимости от места установки гасителя (в центральном или буксовом подвешивании), положения гасителя (вертикально, го- ризонтально или наклонно) в системе рессорного подвешивания

коэффициент сопротивления колеблется от 35 до 150 кН-с/м.

Основные направления совершенствования конструкции рес-

сорного подвешивания. Дальнейшее совершенствование рессор- ного подвешивания связано с созданием новых систем подвеши- вания с параметрами жесткости и демпфирования, изменяю- щимися в зависимости от загрузки вагона.

Втележках грузовых вагонов для улучшения ходовых качеств необходимо повышать гибкость рессорного подвешивания на по- рожнем режиме за счет применения нелинейного подвешивания. Наиболее приемлемым вариантом такого подвешивания является билинейное подвешивание. Это подвешивание с билинейной харак- теристикой гибкой на порожнем режиме и более жесткой на груженом. Билинейность рессорного подвешивания достигается применением пружин разной высоты. Для улучшения динамичес- ких качеств тележек в горизонтальном направлении необходимо использовать гасители, обеспечивающие гашение как вертикаль- ных, так и горизонтальных колебаний, вводить упругие связи между колесными парами и боковыми рамами и др.

Втележках пассажирских вагонов стремятся к улучшению связи колесных пар с рамой тележки в буксовом подвешивании,

ав центральном увеличению вертикальной и поперечной гиб- кости. Ведутся работы по созданию более совершенных и надеж- ных гидравлических гасителей колебаний. Эти изменения в кон- струкции рессорного подвешивания направлены на повышение плавности хода вагонов при высоких скоростях движения поез- дов. Эффективно также применение пневматического рессорно- го подвешивания, позволяющего автоматически поддерживать кузов на определенном расстоянии от головок рельсов независи- мо от загрузки вагона.

139

46 РАСЧЕТ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВДНИЯ ВАГОНОВ

От применяемой системы и характеристик рессорного подве- шивания существенно зависит уровень передаваемых на элемен- ты вагона ускорений и усилий, что влияет на надежность работы конструкции в эксплуатации, качество перевозок грузов и ком- фортабельность пассажирских перевозок.

Расчетные силы. Наибольшая расчетная вертикальная сила, приложенная к упругому элементу рессорного подвешивания,

где вертикальная статическая нагрузка от веса вагона брутто, действующая на упругий элемент;

с вертикальная жесткость упругого элемента рессорного под- вешивания, принимаемая по справочным данным. Если спра- вочные значения жесткости не известны, то ее можно опре- делить по фактическим размерам.

Вертикальная статическая нагрузка от веса вагона брутто, приходящаяся на упругий элемент,

гдевес вагона брутто;

сила тяжести (вес) частей вагона, не воздействующих на рас- считываемые упругие элементы;

число параллельно нагруженных упругих элементов в вагоне.

Вертикальная жесткость: цилиндрической пружины

эллиптической рессоры

где G модуль сдвига, G = 0,385£; dдиаметр прутка;

D средний диаметр пружины;

140

п

число рабочих витков,

 

 

общее число витков;

у

коэффициент,

 

угол

подъема винтовой линии

 

нагруженной

пружины,

 

 

 

b, h ширина и толщина листа, м;

 

 

Е

модуль упругости, Е - 2,1-105 МПа,

/— половина длины рессоры в выпрямленном состоянии, м; / — число рядов в эллиптической рессоре;

число коренных и подкоренных листов;

число листов ступенчатой части (наборных). Для эллиптичес-

ких рессор и принимаются для одной половины ряда рессор.

Если максимальная величина динамических усилий известна или имеется достоверная зависимость для определения наибольшего значения коэффициента вертикальной динамики, то расчетная сила

гдемаксимальное значение коэффициента вертикальной дина- мики, полученное во время натурных динамических испы- таний.

В расчетах на прочность максимальное значение коэффициен- та вертикальной динамики при существующих конструкциях хо- довых частей, пути и условиях эксп- луатации определяется по формуле

(1.31).

Расчет однорядной цилиндричес- кой пружины. Для приближенного расчета напряжений в однорядной витой цилиндрической пружине на- грузим ее вертикальной силой (в дальнейшем Р без индекса) и сдела- ем условный разрез по одному из витков (рис. 4.16). В центре сечения прутка приложим две равные и про- тивоположно направленные силы Р, что не нарушит равновесие пру- жины. В результате пара сил Р на плече R вызовет действие крутяще-

го момента в сечении прутка, а сила Рис. 4.16. Схема сил, дейст-

Р, направленная вниз, — деформа-

вующих на цилиндричес-

цию среза.

КУЮпружину

 

141