Лабораторная работа № 9 Рессорное подвешивание вагонов. Упругие элементы и гасители колебаний.

Цель работы: изучить конструкцию упругих элементов и гасителей колебаний, их область применения и принцип работы.

1. Краткие сведения из теории.

Упругие элементы. В рессорном подвешивании вагонов большое распространение получили витые цилиндрические пружины (рис. 1). В сравнении с листовыми рессорами они позволяют получить необходимые упругие характеристики при меньших массах и габаритных размерах, а в сочетании с гасителями колебаний они обеспечивают более спокойный ход вагона. Кроме того, пружины смягчают горизонтальные толчки и удары, а также проще и дешевле в изготовлении и ремонте, чем листовые рессоры. Пружины изготавливают в соответствии с ГОСТ 14959—79. Опорные поверхности пру­жин делают плоскими и перпендикулярными к оси. Для этого концы заготовки пружины оттягиваются на 2/3 длины окружности витка. В результате этого достигается плавный переход от круглого к прямоугольному сечению. Высота оттянутого конца пружин должна быть не более 1/3 диаметра прутка d,а ширина – не менее 0,7 d. Характеристикой витой пружины является: диаметр прутка d, средний диаметр пружины D, высота пружины в свободном состоянии Н_СВ, высота в сжатом состоянии Н_СЖ.

Для изготовления вагонных пружин применяются стали 55С2, 55С2А, 60С2, 6ОС2А (ГОСТ 14959—79). Химический состав сталей в процентах: С =0,52÷0,60; Мп=0,6÷0,9; Si=1,5÷2,0; S, P, Ni не более 0,04 каждого; Gr не более 0,03. Механические свойства термически обработанных сталей 55С2 и 6ОС2: предел прочности 1300 МПа, при относительном удлинении 6 и 5% и сужении площади сечения 30 и 25% соответственно.

Рессора Галахова (рис. 2) состоит из двух половин 1 незамкнутых листовых рессор, наложенных друг на друга, Каждая половина составлена из пяти рядов 2, а ряд из шести-семи листов желобчатой стали. Листы каждой половины ряда 2 соединены шпилькой и стянуты посередине хомутом 3, надетым в горячем состоянии и обжатом прессом. По концам половин к коренным листам рессор приклепаны нако­нечники 4. Наконечники нижней поло­вины имеют буртики с вырезом длиной 40 мм, а верхней половины—желоба с выступами, размеры которых соответствуют вырезам в нижней по­ловине. Наличие вырезов и выступов не допускает сдвига половин рессор относительно друг друга в поперечном направлении. В старотипных двухосных тележках грузовых вагонов в комплект центрального рессорного подвешивания, кроме цилиндрических пружин, входит специальная однорядная эллиптическая рессора. Рессора составлена из двух половин, наложенных друг на друга. Каждая половина собрана из пяти листов рессорной стали, стянутых посередине хомутом, плотно запрессованным в горячем состоянии. Коренные листы рессоры по концам имеют небольшие изгибы, которыми они входят в окна наконечников, имеющих вид рамок.

Резиновые и резинометаллические упругие элементы находят применение в тележках, так как они обладают хорошими амортизирующими свойствами, а также способностью гасить вибрационные и звуковые ко­лебания. Однако недостаточно широкое их распространение объясняется свойствами резины, существенно влияющими на параметры подвешивания при различных климатических условиях и длительности эксплуатации. Резиновые элементы чаще всего используют в тележках оте­чественных вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний и уменьшения шума, а также в шкворневых узлах тележек скоростных вагонов и вагонов электро- и дизель-поездов.

Торсионные рессоры применяют в подвешивании вагонов. Такая рессора представляет собой прямой стальной стержень (торсион) 4 (рис. 3, а), один конец которого закреплён в кронштейне 5, а другой жёстко связан с рычагом 1, который шарнирно соединяется с обрессоренной частью вагона (надрессорная балка, например). Второй опорой служит подшипник 2, установленный в кронштейне 3, причём в подшипнике может быть создано необходимое трение,

способствующее затуханию колебаний вагона. Кронштейны 5 и 3 могут быть укреплены на раме тележки. Торсион 4, изготавливаемый из специальной хромоникельмо-либденовой термически обработанной стали, по концам крепится жёстко, например с помощью шлицевых соединений.

НагрузкаР на торсионную рессору вызывает поворачивание рычага 1, а следовательно, скручивание торсиона 4, вызывая упругие де­формации кручения. Подобные торсионные устройства применяют в полувагонах отечественной постройки для облегчения поднимания крышек люков после разгрузки кузова: один конец торсиона прикреплен крышке люка, а другой к рычагу, шарнирно связанному с хребтовой балкой рамы. Торсион при этом закручивается под действием сил тяжести высыпающегося груза. После освобождения крышки от груза упруго деформированный торсион поднимет её в горизонтальное положение. Торсионные рессоры получили распространение в некоторых тележках вагонов зарубежных стран.

Пневматические рессоры применяются в тележках пассажирских вагонов скоростного движения. Эти рессоры способны поддерживать положение кузова на одном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки. Кроме того, они имеют меньшую массу и обладают вибро- и шумогасяшими свойствами. Недостаток пневмоподвешивания – сложность конструкции и эксплуатации, так как его работа требует наличия источника питания рессор воздухом, системы трубопровода и арматуры.