Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Вагоны Минимаркер Рессоры вагона

Рессоры вагона

Страница 3 из 12

Рессорой вагона называется упругий элемент, собранный из отдельных полос, листов или колец, Рессоры, применяемые в вагонах, бывают:

  • листовыми;
  • кольцевыми.

Листовые рессоры в свою очередь разделяются на:

  • незамкнутые (подвесные);
  • замкнутые (эллиптические).

При работе (деформации) рессоры между ее взаимно перемещающимися листами или кольцами возникает трение, которое способствует затуханию колебаний рессоры, а следовательно, и колебаний кузова, что важно для обеспечения спокойного и безопасного движения вагона. Таким образом, рессора является гасителем колебаний. Это свойство дает рессорам преимущества перед пружинами в которых внутреннего трения практически нет. Однако листовые рессоры имеют ряд недостатков:

  • большую трудоемкость при изготовлении и ремонте;
  • значительную массу;
  • изнашиваемость листов;
  • зависимость силы трения между листами от состояния их поверхностей;
  • непригодность для смягчения горизонтальных толчков.

Поэтому в рессорном подвешивании широко применяют пружины, которые по сравнению с рессорами значительно проще по конструкции и технологии изготовления, а в сочетании с гасителями колебаний обеспечивают более спокойный ход вагона.

Листовые рессоры

Листовые рессоры применяют в современном подвижном составе редко. Рессоры сочетают в себе свойства упругих элементов и гасителей колебаний. Однако недостатками таких рессор являются большая трудоемкость их изготовления и ремонта, значительная масса, непостоянная сила трения между листами (например, у новых рессор пассажирских вагонов она равна 6–8% статической нагрузки, а в процессе эксплуатации повышается до 20–25%, что нередко приводит к выключению рессор). Листовые рессоры не смягчают горизонтальные толчки.

По форме различают листовые рессоры незамкнутые (подвесные) (рис. 1, а) и замкнутые (эллиптические) (рис. 1, б). Незамкнутая листовая рессора состоит из нескольких наложенных один на другой листов разной длины, соединенных посередине шпилькой и хомутом. Для устранения бокового сдвига листам часто придают желобчатый профиль. Верхний коренной лист имеет на концах ушки или утолщения. Подкоренной лист (один или два) обрезан под прямым углом, остальные наборные листы рессоры обрезаны по трапеции.

Листовые рессоры

Рис. 1 – Листовые рессоры: а – незамкнутая; б – замкнутая

Подвесные листовые рессоры имели наибольшее распространение в нетележечных вагонах, кроме того, их применяли и в тележках четырехосных вагонов. Эти рессоры собраны из нескольких наложенных друг на друга, изогнутых по дуге окружности, постепенно укорачивающихся стальных листов. Посередине листы соединяются шпилькой и прочно насаженным на них (надевается в горячем состоянии) стальным хомутом. Верхний лист, называемый коренным, имеет на концах ушки, которыми рессора шарнирно соединяется с рамой вагона. Лист, прилегающий к коренному листу, называется подкоренным, остальные листы называются наборными.

Изготовляют листовые рессоры преимущественно из желобчатой рессорной стали, профиль которой способствует удержанию листов от перемещения относительно друг друга в поперечном направлении. Кроме желобчатой, используется и плоская полосовая сталь.

Листовая рессора характеризуется размерами в свободном состоянии и под нагрузкой. Расстояние между центрами ушков коренного листа в выпрямленном состоянии называется длиной рессоры. У грузовых вагонов она обычно составляет 1040–1100 мм, а у пассажирских – 1000–1800 мм и реже 2000 мм. Расстояние между центрами ушков коренного листа ненагруженной рессоры называется длиной хорды. Расстояние, измеряемое посередине рессоры, между прямой, проходящей через центр ушков, и верхним (коренным) листом в свободном состоянии рессоры называется фабричной стрелой прогиба. Расстояние от прямой, проведенной через центры ушков коренного листа, до нижней поверхности хомута, которой он опирается на буксу, называется высотой рессоры.

Под действием нагрузки происходит выпрямление рессоры и вследствие этого уменьшение фабричной стрелы. Величина осадки рессоры под грузом, определяемая как разница между фабричной стрелой и стрелой в нагруженном состоянии, называется прогибом. Величина его имеет большое значение для спокойного хода вагона.

Эллиптические рессоры

Эллиптическая рессора состоит из двух незамкнутых листовых рессор, повернутых вогнутой стороной друг к другу и соединенных по концам шарнирами, скобами или специальными наконечниками. Эти рессоры называются эллиптическими потому, что в первых эллиптических рессорах вогнутые стороны коренных листов образовывали эллипс. Эллиптические рессоры имеют большую гибкость по сравнению с подвесными и применяются преимущественно в центральном рессорном подвешивании тележек пассажирских и грузовых вагонов. Для восприятия значительных нагрузок такие рессоры ставят группами в несколько рядов. В таком случае эллиптические рессоры называются двух-, трех-, четырехрядными и т. д.

На вагонах железных дорог применялось несколько типов эллиптических рессор. Они отличаются между собой главным образом соединением концов коренных листов. Наиболее распространенной рессорой, обладающей лучшими свойствами по сравнению с другими рессорами, так как она проста по конструкции и в изготовлении, сборке и разборке, а также обладает хорошей гибкостью, является рессора, сконструированная техником Н. К. Галаховым.

Эллиптическая рессора Галахова (рис. 2, а) состоит из половин – верхней и нижней, составленных каждая из нескольких изогнутых листов одинакового профиля. Обе половины соединяются вместе двумя наконечниками (5) и (1) (рис. 2, б) специальной формы, прикрепляемыми к концам коренных листов короткими болтами или заклепками (2). Наконечник (5) нижней половины имеет продольный буртик с радиусом закругления 8 мм, а по наконечнику (1) верхней половины проходит продольный желоб. В собранной рессоре буртик с желобом образуют полушарнир. Чтобы верхняя половина рессоры не смещалась относительно нижней в поперечном направлении, в средней части наконечника (5) сделан вырез (4) шириной 40 мм, а в наконечнике (1) – вырез с приклепанным сухарем (3) такой же ширины. Собирается и разбирается рессора Галахова легко, что удобно при ремонте, установке и перевозке.

Эллиптическая рессора Галахова и ее концевые шарниры

Рис. 2 – Эллиптическая рессора Галахова и ее концевые шарниры

Рессоры Галахова изготовляют из желобчатой стали сечением 76×10 мм. Каждый пакет рессоры (незамкнутая половина одного ряда) собирается из шести-семи листов. Длина хорды в свободном состоянии составляет 850–930 мм, а фабричная высота – около 400 мм. Стрела прогиба (в) у эллиптических рессор измеряется между коренными листами верхней и нижней половины около хомутов, а высота рессоры (г) – между наружными наборными листами. Расстояние между центрами наконечников коренных листов незагруженной рессоры называется длиной хорды (б), а загруженной – длиной рессоры (а).

Эллиптические рессоры (рис. 3) ставятся в некоторых типах тележек грузовых вагонов вместе с пружинами. Они состоят из двух листовых рессор с небольшим изгибом коренных листов, концы которых входят в специальные литые стальные наконечники. Наборных листов по четыре. Будучи разъемными, эти рессоры удобны при сборке и постановке на тележки.

Эллиптическая рессора тележек грузовых вагонов

Рис. 3 – Эллиптическая рессора тележек грузовых вагонов

Кольцевые рессоры

Кольцевые рессоры применяются преимущественно в случаях, когда требуется обеспечить высокую жесткость в малых габаритах (например, в некоторых конструкциях поглощающих аппаратов автосцепки). Достигается это за счет рационального использования материала колец и наличия сил трения между кольцами. Для обеспечения стабильного трения и предотвращения заклинивания применяется смазка.

Кольцевые рессоры (рис. 4, а) представляют собой жесткий упругий элемент для восприятия сжимающих осевых нагрузок. Кольцевая рессора состоит из набора термически обработанных колец, соприкасающихся коническими поверхностями Под действием нагрузки Р, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое. Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры H уменьшается. После снятия нагрузки, так как угол конусности β больше угла трения р = arct μ (где μ – коэффициент трения скольжения), рессора восстанавливает свои прежние размеры за счет сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно (1,5–4,5 мм), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец.

Кольцевая рессора и диаграмма ее работы

Рис. 4 – Кольцевая рессора и диаграмма ее работы

Величина работы сил трения между кольцами (рис. 4, б), совершаемой при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки.

Торсионные рессоры

В подвешивании вагонов применяют торсионные рессоры (рис. 5). Такая рессора состоит из прямого вала (торсион 4), один конец которого опирается на кронштейн (5), а другой пропущен через опорную втулку (2) с подшипниками (3) и снабжен рычагом (1), к которому прикладывается нагрузка Р. Вал по концам крепится с помощью шлицевых соединений Рычаг (1) прикреплен к буксе, а втулка (2) – к раме тележки. Так как один конец вала жестко закреплен на раме, то нагрузка, передаваемая на рычаг от буксы, подвергает вал скручиванию. Вследствие деформации вала вертикальные перемещения буксы совершаются упруго. Торсионы изготовляют из специальной хромоникельмолибденовой стали и подвергаются тщательной термической обработке.

Торсионная рессора

Рис. 5 – Торсионная рессора

В отличие от витых пружин торсион испытывает деформацию чистого кручения, поэтому при равных нагрузках его масса меньше, чем у пружины. Однако стоимость изготовления торсиона и устройств для его крепления выше, чем у пружины. Торсионные рессоры применяются в некоторых тележках заграничных вагонов.

Тарельчатые рессоры

В тарельчатых рессорах сопротивление деформации складывается из упругих сил и сил трения между фрикционными поверхностями соприкасающихся шайб – тарелок. Данные рессоры в вагоностроении применяют редко.

Тарельчатые рессоры (рис. 6) состоят из упругих элементов (тарелок), имеющих вид усеченного конуса с углом подъема γ и внутренней высотой h, соединенных попарно в секции так, чтобы они соприкасались точно по периметру (внутренняя и наружная кромки совпадают). В результате действия силы Р стенки тарелок изгибаются и угол подъема γ уменьшается.

Тарельчатая рессора

Рис. 6 – Тарельчатая рессора

При наличии определенного числа секций можно получить необходимую величину осевой деформации (прогиб) тарельчатой рессоры. Секции тарельчатых рессор собираются обычно на центрирующих оправах или гильзах. Между тарелками иногда устанавливают шайбы, которые способствуют увеличению жесткости за счет сил трения, развиваемых при скольжении кромок тарелок по шайбам.

Тарелки изготовляют методом холодной или горячей штамповки из листовой кремнистой стали толщиной 0,5–10 мм с последующей термической обработкой (закалка и отпуск).

Резиновые рессоры

В рессорном подвешивании вагонов в качестве упругих элементов применяют резиновые детали, называемые резиновыми рессорами. Важное достоинство таких рессор состоит в том, что они выполняют одновременно две функции: упругого элемента и гасителя колебаний не только механических, но и звуковых.

Эти рессоры обычно армируют металлическими пластинами, которые прочно скрепляют с резиной вулканизацией или склеиванием. Такая конструкция более жестка, надежна и долговечна.

На (рис. 7) показан буксовый узел тележки с резиновой рессорой (5), которая размещена между корпусом буксы (2) и нижней плоскостью боковины (1) тележки. Испытания показали, что применение надбуксовых резиновых рессор снижает динамические нагрузки необрессоренных масс тележки.

Резиновая рессора в буксовом узле тележки грузового вагона

Рис. 7 – Резиновая рессора в буксовом узле тележки грузового вагона

Пневматические рессоры

Одним из современных направлений в улучшении динамических и ходовых качеств подвижного состава является применение пневматических рессор. Такими рессорами оборудованы, например, тележки вагонов РТ-200. Эти рессоры позволяют автоматически поддерживать кузов на определенном расстоянии от уровня рельсов независимо от загрузки вагона, что достигается за счет изменения давления воздуха в рессоре. Они имеют высокую выносливость, малую массу и значительно улучшают вибро- и шумоизоляцию.

В последнее время в тележках пассажирских вагонов начинают применять пневматические рессоры (рис. 8, а). В качестве упругого элемента в них используется сжатый воздух или другой газ, заключенный в эластичную резинокордную оболочку (2) с металлическими армирующими деталями или в металлический цилиндр с поршнем. Пневматические рессоры позволяют обходиться без многоступенчатого подвешивания, так как необходимая упругая характеристика достижима при одинарном подвешивании.

Пневматическая рессора

Рис. 8 – Пневматическая рессора: а – общий вид; б – силовая характеристика; 1 – патрубок для подвода воздуха; 2 – резинокордная оболочка; 3 – опоясывающее кольцо; 4 – нижняя опора

Силовая характеристика пневматической рессоры (рис. 8, б) представляет собой ломаную кривую, в которой участок I соответствует статической, а II – динамической возникающей при колебаниях вагона деформации рессоры.

 

В рессорном подвешивании вагонов применяются пневматические рессоры баллонного (рис. 9, а), диафрагменного (рис. 9, б) и смешанного (рис. 9, в) типов.

Разновидности пневматических рессор

Рис. 9 – Разновидности пневматических рессор

Наибольшее распространение получили пневмоэлементы диафрагменного типа, так как они имеют регулируемые параметры вертикальной и горизонтальной жесткости.

Система пневматического подвешивания вагона (рис. 10) обычно состоит из пневморессоры (3) с дополнительным резервуарам (1), который снабжен дросселем (2), регулятора положения кузова (4), трубопровода (5), главного резервуара (6) и компрессора (7).

Схема пневматического подвешивания

Рис. 10 – Схема пневматического подвешивания

При увеличении нагрузки кузова Р происходит сжатие пневморессоры (3). Тогда отверстие (б) в золотнике регулятора (4) соединяется с каналом (а) и сжатый воздух из главного резервуара (6) поступает в пневморессору, в результате чего кузов вагона приподнимается на прежнюю высоту. При уменьшении нагруки Р кузов вагона поднимается вверх, выточка (в) в золотнике регулятора соединяет пневморессору с атмосферой через канал Ат, давление в пневморессоре уменьшается и кузов опускается на заданную высоту, при которой все отверстия в золотнике перекрываются. Таким образом происходит автоматическое регулирование давления в пневморессоре и кузов вагона удерживается на определенной высоте при изменении загрузки.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика