Рессорное подвешивание

Рельсовый путь всегда имеет неровности, а колесные пары, имеющие коническую неровность бандажей, перемещаются по этим неровностям и совершают колебательные движения. Эти колебания передаются на кузов локомотива или вагона МВПС, который также совершает колебательные движения вокруг продольной оси (боковая качка), поперечной (галопирование), вертикальной (виляние), параллельно продольной оси (подпрыгивание) и вдоль поперечной оси (относ). Рессорное подвешивание обеспечивает, чтобы кузов двигался по возможности более плавно. Оно состоит из системы листовых рессор, пружин, подвесок, гасителей колебаний (фрикционных, гидравлических) и других элементов.

Рессорное подвешивание обладает необходимой упругостью и способностью гасить (поглощать) возникающие при движении подвижного состава вертикальные и боковые силы, под действием которых происходят колебания. Оно равномерно распределяет нагрузки между колесными парами и колесами. Рессорное подвешивание необходимо делать как можно мягче, снижая чувствительность локомотива к состоянию пути.

Жесткость рессоры или пружины характеризуется нагрузкой Р, вызывающей прогиб упругого элемента/на 1 мм. Она измеряется в Ньютонах или килограммах на 1 мм. Статический прогиб рессоры где Нгр - высота под нагрузкой Р;

На - высота без нагрузки.

Гибкость рессоры или пружины - величина, обратная жесткости. При параллельно расположенных упругих элементах общая жесткость равна сумме жесткостей отдельных элементов. При последовательно расположенных пружинах и рессорах общая гибкость равна сумме гибкостей каждого элемента.

В челюстных тележках тепловозов нагрузка на буксы передается балансирами, расположенными с обеих сторон рамы (рис. 89). Между балансирами 1 расположены листовые рессоры 2. Нагрузка от рамы тележки передается на хомуты рессор через цилиндрические пружины 4. Концы листовых рессор входят в П-образную подвеску 5 и опираются на втулки с выступом. Выступ входит в отверстие первого коренного листа рессоры. Подвески с опорной втулкой рессоры и концами балансиров соединяются при помощи полых закаленных валиков, изготовленных из стали Ст5. Валики должны свободно входить в закаленные втулки 9, запрессованные в отверстия подвесок, балансиров и опор рессор.

Через клапаны 10 запрессовывается масло для смазки валиков. Через радиальные отверстия смазка поступает к поверхности трения. Нагрузка на второй конец балансира передается рамой тележки через пружину 11 и подвеску 12. Нагрузка на средние пружины передается через кольцевые резиновые амортизаторы 13. Такие же резиновые амортизаторы установлены под концевые пружины.

Рессорное подвешивание челюстной тележки тепловоза

Рис. 89. Рессорное подвешивание челюстной тележки тепловоза:

1 - балансир; 2 - рессора; 3 - опора; 4 - пружины; 5 - подвеска; 6 - втулка; 7 - рессора; 8 - валик; 9 - втулки; 10 - клапаны; 11 - пружина; 12 - подвеска; 13 - амортизатор

Чтобы обеспечить центральное приложение нагрузки, в буксы запрессованы закаленные опоры 3, фиксирующие положение балансиров. Для этого балансиры имеют по середине соответствующие выемки. Опорную поверхность балансира наплавляют твердым сплавом электродом марки Ж4 или 50ХФА для повышения износостойкости. Толщина наплавленного слоя 2,5-3,5 мм при твердости НВ = 415.

Концевая подвеска 12 первоначально изготовлялась в виде стержня, соединенного резьбой с втулкой. Из-за появления трещин в сечении А -А такой вариант подвески заменен цельнокованым 12а.

Такой вариант рессорного подвешивания относится к одноступенчатому, так как упругие элементы размещены между рамой тележки и буксами колесных пар. Листовые рессоры и цилиндрические пружины каждой стороны сбалансированы между собой, что приводит к выравниванию нагрузок на смежные оси.

Для снижения жесткости листовых рессор нагрузка на них передается через пружины. Последовательно с пружинами установлены резиновые амортизаторы, которые снижают жесткость подвешивания, уменьшают амплитуду высокочастотных колебаний и шум в кабине машиниста.

Широкое применение листовых рессор объясняется их свойством быстро гасить возникающие колебания. Если рессоре достаточно двух периодов для прекращения колебаний, то пружине для гашения таких же колебаний необходимо 15 периодов. Такое эффективное гашение колебаний объясняется значительным трением между листами рессоры. Однако, высыхание смазки между листами, коррозия и износ поверхности листов ведут к увеличению коэффициента трения. Рессора становится малочувствительной. В современных схемах рессорного подвешивания вместо листовых рессор применяются гасители колебания (гидравлические или фрикционные).

В бесчелюстных тележках тепловозов применена другая схема одноступенчатого рессорного подвешивания (рис. 90). Нагрузка через две цилиндрические пружины 7, расположенные концентрически, передается от рамы тележки на приливы бесчелюстных букс. Такое подвешивание называется индивидуальным. Пружины тележек каждой секции тепловоза подбирают по величине прогиба под расчетной нагрузкой для уменьшения различия в нагрузках, передаваемых на колесные пары.

Комплект пружин состоит из пружин 2 и 3, опорных плит 1 и 4, резинового амортизатора со стальной арматурой 5, имеющей штырь, который фиксирует положение пружины в нижнем листе рамы тележки 6.

Рессорное подвешивание бесчелюстной тележки тепловоза

Рис. 90. Рессорное подвешивание бесчелюстной тележки тепловоза:

1,4 - опорные плиты; 2, 3 - пружины; 5 - амортизатор; 6 - нижний лист рамы тележки; 7 - двойные пружины; 8 - фрикционный амортизатор

Для регулирования нагрузки на каждую колесную пару предусмотрены регулировочные прокладки. Для замены поломанных пружин без выкатки колесной пары комплект сжимается при помощи технологических болта 9 и шайбы 10.

Для гашения колебаний надрессорного строения тепловоза параллельно с пружинами установлены фрикционные амортизаторы 8. Корпус амортизатора 1 (рис. 91) крепится к раме тележки. В корпус ввернуты нажимные гайки 2, позволяющие регулировать затяжку пружины 9. Рабочая часть амортизатора состоит из фрикционных металлокерамических дисков 7, сменных стальных дисков 3, перемещающихся втулок 8, при помощи которых меняется затяжка пружины и резинометаллической втулки 5, 6, запрессованной в проушину тяги гасителя 4. Тяга гасителя колебаний 4 прикреплена через зубчатую рейку 11 к кронштейну 10, приваренному к корпусу буксы.

При перемещении тяги трение возникает между дисками 3 и 7. Эллиптические отверстия в тяге 4 позволяют регулировать положение рабочей части гасителя по высоте. Сила трения зависит от затяжки пружин и коэффициента трения фрикционных пар. Фрикционный гаситель колебаний значительно снижает чувствительность рессорного подвешивания, так как начинает работать только, когда возникает толчок, достаточный для преодоления силы трения амортизатора.

В пассажирских тепловозах для уменьшения динамического воздействия на путь применяют двухступенчатое рессорное подвешивание.

Фрикционный гаситель колебаний

Рис. 91. Фрикционный гаситель колебаний:

1 - корпус амортизатора; 2 - нажимная гайка; 3,7 - диски; 4 - тяга;

5,6 - резино-металлические втулки; 8 - перемещающаяся втулка; 9 - пружина; 10 - кронштейн; 11 - зубчатая рейка

Первая ступень представляет собой упругую связь между рамой тележки и буксами колесных пар. Вторая ступень рессорного подвешивания осуществляет упругую связь между кузовом тепловоза и рамой тележки. На тепловозе ТЭП60 (рис. 92) первая ступень подвешивания состоит из балансиров 8, пружин 1 и 2, листовых рессор 5 с амортизаторами 7 и 9. Вторая ступень имеет две главные маятниковые опоры 4 с резиновыми конусными амортизаторами 10 по концам и четыре боковые спиральные пружины 3.

Маятниковые опоры 4 выполнены с упругими резиновыми амортизаторами 10 и возвращающими механизмами с пружинами 11 двухстороннего действия, центрирующими тележки относительно рамы кузова при боковом перемещении и повороте.

Боковые опоры представляют собой пружины 3, размещенные в кронштейнах тележки и нагруженные через стаканы вертикальными стойками, воспринимающими нагрузку от главной рамы через шаровые опоры трения 12. На раме тележки укреплены скобы 13, допускающие только небольшое отклонение стоек.

Схема двухступенчатого рессорного подвешивания тепловозов ТЭП60

Рис. 92. Схема двухступенчатого рессорного подвешивания тепловозов ТЭП60:

1 - концевая пружина; 2, 3, 11 - пружины; 4 - маятниковая опора; 5- листовая рессора; 6 - балка; 7 - резиновые амортизаторы; 8 - балансир; 9, 10 - амортизаторы; 12 - шаровые опоры трения; 13 - скоба

От рамы тележки нагрузка через резиновые амортизаторы 7 передается на листовые рессоры 5 и одновременно через резиновые амортизаторы 9 на концевые пружины 1, а далее через балки 6 на пружины 2. Шейки колесных пар нагружаются балансирами 8, подвешенными на валиках к буксам.

Электровозы ЧС4, ЧС4Т и ЧС2Т имеют две ступени рессорного подвешивания. Первая - буксовая - состоит из пружин, поводков с резинометаллическими блоками, подбуксового балансира и гидравлических гасителей колебаний, вторая - из пружин опор кузова и пружин шкворневого узла. На электровозе ЧС2 рессорное подвешивание также двухступенчатое. В первой ступени установлены листовые рессоры, цилиндрические пружины и продольные балансиры, во второй - только листовые рессоры.

Первая ступень подвешивания у тележек выполнена различно (рис. 93). У первой тележки рессоры каждой стороны второй и третьей колесных пар соединены продольными балансирами, рессоры первой колесной пары связаны только с рамой тележки. У второй тележки все рессоры каждой стороны соединены продольными балансирами. Между листовыми рессорами (подбуксовыми балансирами) и рамами или продольными балансирами размещены цилиндрические пружины.

Рис. 93. Схема рессорного подвешивания тележек электровозов ЧС2Т и ВЛ60К:

1 - листовая рессора; 2 - цилиндрическая пружина; 3 - рама тележки; 4 - жесткий продольный балансир

Первая ступень рессорного подвешивания электровозов ЧС4 и ЧС4Т (рис. 94) состоит из витых однорядных пружин 1 и 7, поводков 2 и 9, через которые тяговые и тормозные усилия передаются на раму тележки 4. Поводки закреплены на корпусе буксы 10. Жесткий балансир 8 симметричен и в средней части валиком 11 закреплен в вилке корпуса буксы. Жесткие упоры 3 и 5 ограничивают перемещение буксы. Гидравлический гаситель 12 осуществляет гашение вертикальных колебаний рамы тележки. Чтобы не ослаблять сечение боковины рамы тележки отверстием под шток в нижнем горизонтальном листе, устанавливают съемную коробку 6. Пружины разбивают на две группы по высоте под номинальной статической нагрузкой 44,3 кН:

пружины группы I имеют высоту 352-357 мм, группы II - высоту 357-362 мм. На каждой пружине крепят бирку с номером группы, к которой она относится.

Первая ступень рессорного подвешивания электровоза ЧС2 (см.рис. 94) имеет листовые рессоры 1 и витые пружины 2. Концы листовых рессор соединены продольными балансирами 3.

Рис. 94. Схема рессорного подвешивания электровозов ЧС4 и ЧС4Т:

1,7 - пружины; 2, 9 - поводки; 3,5 - жёсткие упоры; 4 - рама тележки; 6 - коробка; 8 - балансир; 10 - букса; 11 - валик; 12 - гидравлический гаситель; 13 - листовая рессора; 14 - продольный балансир; 15 - рама тележки

Вторая ступень подвешивания электровозов ЧС4 и ЧС4Т представляет собой опоры кузова (рис. 95), имеющие различную конструкцию. На электровозе ЧС4 в месте установки опоры в раскосую балку рамы кузова вварено литое гнездо 5, расточенное внутри под цилиндр. В него запрессована направляющая втулка 4, вдоль которой может скользить стакан 7. Дно стакана служит опорой для комплекта внутренней 14 и наружной 15 пружин. К гнезду 5 болтами крепят опорную чашу 9 с крышкой 8, которая уложена сверху на пружины. В центре крышки сделано отверстие, в которое запрессована и зафиксирована штифтом втулка 12. Втулка имеет трапецеидальную упорную резьбу для регулировочного болта 10. Болт через сухарь 13 упирается в опорную чашу.

Нагрузка от кузова через крышку, регулировочный болт и комплект пружин передается на стакан, а от него через вкладыш 1 на скользун 2. Регулировочный болт 10 позволяет изменять статическую нагрузку. Его стопорят контргайкой 11, кроме того, ставят специальное стопорное устройство. В зоны контакта деталей, которые имеют взаимное перемещение, подводят масло. В пространство между стаканом и направляющей втулкой оно попадает через канал 6.

На электровозе ЧС4Т (рис. 95) гнездо опоры 5 вварено в балку-кронштейн рамы кузова. Направляющая 20 опоры при регулировке может перемещаться относительно гнезда 5 натяжными болтами 19. Нагрузка от кузова на раму тележки передается последовательно через натяжные болты 19, направляющую 20, комплект пружин 21 и 22, собственно опору 25 и вкладыш 26, опирающийся на скользун 27. При вертикальных перемещениях тележки относительно кузова цилиндрическая часть направляющей опоры 18 скользит вдоль стакана 23, внутрь которого вставлена сменная втулка 28. К поверхности трения подается масло через каналы 24. Оно заливается через трубку 16, откуда через отверстия 17 попадает в полость направляющей опоры. Внутри трубки имеется щуп - указатель уровня масла.

Рис. 95. Опоры кузова электровозов ЧС4 и ЧС4Т:

1 - вкладыш; 2 - скользун; 3 - ванна; 4 - направляющая втулка; 5 - литое гнездо; 6 - канал; 7 - стакан; 8 - крышка; 9 - опорная чаша; 10- регулировочный болт; 11 - контргайка; 12 - втулка; 13 - сухарь; 14 - внутренняя пружина; 15 - наружная пружина; 16 - трубка; 17, 18 - отверстия; 19 - натяжные болты; 20 - направляющая; 21, 22 - комплект пружин; 23 - стакан; 24 - каналы; 25 - опора; 26 - вкладыш; 27 - скользун тележки; 28 - сменная втулка

На электровозе ВЛ60К (рис. 93, в) рессорное подвешивание расположено в средней плоскости боковин рам тележек. Оно состоит из листовых рессор 1, цилиндрических пружин 2, балансиров 4 и соединяющих их элементов.

На электровозе ВЛ8 (рис. 96) рессорное подвешивание одноступенчатое, выполнено из листовых рессор 3, комплектов витых цилиндрических пружин 1, расположенных между рессорами и корпусами букс 6. Коренные листы рессор имеют по концам овальные отверстия, через которые проходят подвески 2, соединенные с другой стороны с жесткими балансирами 4, расположенными ниже боковины рамы тележки 7. Комплект пружин состоит из внешней и внутренней пружин, направления витков которых противоположны.

Рессорное подвешивание электровоза ВЛ8

Рис. 96. Рессорное подвешивание электровоза ВЛ8

1 - пружина; 2 - подвеска; 3 - листовая рессора; 4 - балансир; 5 - опора; 6 - корпус буксы; 7 - боковина рамы тележки.

На электровозах ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15, ВЛ80 и ВЛ85 рессорное подвешивание двухступенчатое (рис. 97). Первая ступень подвешивания состоит из листовой рессоры 1 и винтовых цилиндрических пружин 3. Рессора шарнирно подвешена к нижней части буксы, а коренные листы по концам имеют отверстия, в которые проходят подвески. Пружины с одной стороны через прокладку 4 опираются на концы рессоры, а с другой через гайку 5 - на стойку б, шарнирно соединенную с кронштейном 7 рамы тележки 8.

Вторая ступень-люлечное подвешивание. Вертикальная нагрузка от кузова приложена к нижней части стержня 14. Кузов кронштейнами 13 устанавливается на балансиры 12, которые опираются на нижние шарниры люлечного подвешивания, состоящие из опор 11 я 10. Нижний шарнир удерживается на стержне гайкой 9 со шплинтом 25. Вертикальная нагрузка через съемную шайбу 22 стержня, пружину

Рессорное и люлечное подвешивание электровозов

Рис. 97. Рессорное и люлечное подвешивание электровозов:

1 - рессора; 2 - букса; 3, 21, 29 - пружина; 4 - подкладка; 5 - гайка; 6 - стойка; 7 - кронштейн; 8 - рама тележки; 9 - гайка; 10, 11, 17, 18 - опоры; 12 - балансир; 13 - кронштейн кузова; 14 - стержень; 15, 34 - кронштейн; 16 - прокладка; 19 - стакан; 20 - шайба; 22 - съёмная шайба; 23 - болт; 24 - трос; 25 - шплинт; 26 - рама кузова; 27 - прокладка; 28 - корпус; 30 - крышка; 31 - накладка; 32 - вкладыш; 33 - боковина рамы тележки; 35 - валик; 36 - гидравлический гаситель

21, регулировочную шайбу 20, фланец стакана 19, опоры 17, 18 и прокладку 16 передается на раму тележки 8 через кронштейн 15. Шарниры люлечной подвески обеспечивают колебательное движение стержня, вызванное поперечным горизонтальным перемещением и поворотом тележки относительно кузова. Поверхности трения стержня 14 и стакана 19 облицованы износостойкими втулками и смазываются через специальные отверстия в стержне. Люлечная подвеска, для предотвращения падения деталей нижнего шарнира при обрыве стержня, имеет страховочный трос 24, закрепленный болтами 23.

Для ограничения горизонтальных колебаний на раме кузова 26 укреплен шпильками горизонтальный упор, состоящий из крышки 30, пружины 29, корпуса 28 и регулировочных прокладок 27. Крышка упора с внешней стороны имеет вкладыш 32, выполненный из марганцовистой стали, который входит в непосредственный контакт с термообработанной накладкой 31 на боковине рамы тележки 33. Го-ризонтальные усилия от кузова на раму тележки передаются лишенными подвесками при поперечном отклонении кузова на 15 мм от среднего положения и совместно лишенными подвесками и горизонтальным упором при отклонении от 15 до 30 мм. После сжатия пружины 29 на рабочий ход - 15 мм, горизонтальный упор работает как жесткий ограничитель.

Для ограничения вертикальных колебаний кузова относительно тележки и предотвращения смыкания витков пружины люлечной подвески служит вертикальный упор, смонтированный на кронштейне 13, позволяющий выдерживать зазор В, в заданных пределах. Гаше-ние вертикальных колебаний кузова осуществляется гидравлическими гасителями 36, укрепленными на кронштейне 34 валиками 35.

На электропоездах серии ЭР рессорное подвешивание двухступенчатое. Первая ступень подвешивания тележек моторных вагонов электропоездов ЭР2, ЭР9М, ЭР9Е (рис. 98, а) состоит из витых пружин 1 и 8 опирающихся на стаканы 2 буксового балансира 6, который подвешен к хвостовику корпуса буксы 5. Под пружины 1 и 8 установлены резиновые гасители 3. Продольная балка рамы тележки 9 опирается на верхние торцы пружин через буксовые направляющие 7, в которых предусмотрены наличники 4, специальные чаши и стальные регулировочные прокладки толщиной 6 мм.

Гашение колебаний галопирования осуществляется фрикционным гасителем, основание которого приварено к продольной балке рамы тележки 9. На основании укреплена ось 12 с поворотным рычагом 16, фрикционными дисками и неподвижным диском 17. Фрикцион

Первая ступень рессорного подвешивания электропоездов

Рис. 98. Первая ступень рессорного подвешивания электропоездов:

1,8 - пружина; 2 - стакан; 3 - резиновые гасители; 4 - наличники; 5

- корпус буксы; 6 - балансир; 7 - буксовые направляющие; 9 - продольная балка рамы тележки; 10

- резиновая втулка; 11 - поводок; 12 - ось; 13 - шайба; 14 - пружина; 15

- крышка; 16 - рычаг; 17

- неподвижный диск; 18,24 - поводки; 19 - рама тележки; 20,21 - пружины; 22 - шайба; 23 - резиновый амортизатор; 25

- резиновая втулка; 26 - стальной шпинтон ные диски изготовляют из ретинакса ФК-16Л или пластмассы КФ-

2. Рычаг с дисками зажат между основанием, крышкой 15 и фигурной шайбой 13 пружиной 14. Рычаг 16 соединен с крышкой буксы 5 поводком 11. В отверстиях поводка в местах соединения гасителя с кронштейном и крышкой буксы установлены резиновые втулки 10. Эти втулки затягивают так, что колебания с малой амплитудой гасятся в них, а фрикционная часть гасителя включается в работу при значительных амплитудах колебаний.

Первая ступень подвешивания тележек бесчелюстного типа моторных вагонов электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т (рис. 98, б) состоит из пружин 20 и 21 с чашами. Чаши установлены в разных уровнях в соответствии с положением тяговых поводков 18 и 24, которые связывают буксу с рамой тележки 19. Под нижние опорные поверхности пружин в чашах крыльев букс установлены армированные стальными опорными шайбами 22 резиновые амортизаторы 23.

Первая ступень подвешивания тележек КВЗ-ЦНИИ прицепных и головных вагонов электропоездов всех серий выполнена одинаково, отличия только в характеристиках пружин. Для направления пружин служат стальные шпинтоны 26, прикрепленные к раме тележки. Под пружинами размещены резинометаллические прокладки, армированные стальными прокладками. Возвращение колесных пар в среднее положение достигается вследствие поперечной жесткости пружин. В первой ступени подвешивания этих тележек также применен фрикционный гаситель колебаний.

Вторая ступень рессорного подвешивания (центральное подвешивание) тележек моторных вагонов электропоездов ЭР2 (с № 514), ЭР2Р, ЭР9М, ЭР9Е (рис. 99) выполнена в виде люлечного подвешивания. Тяги 9 подвешены к раме тележки на валиках в специальных стаканах 12, вваренных в боковины 1 рамы. Тяги 9 оканчиваются короткими серьгами, на которых при помощи валиков подвешен поддон 10. Штампованные серьги имеют форму прямоугольных звеньев. Каждая тяга 9 представляет собой кованый стержень с двумя головками. В отверстие верхней головки вставлен сменный фасонный вкладыш, на который опирается верхний валик. Такие же валики установлены в нижних головках тяг 9.

На поддоне установлено два комплекта витых двухрядных пружин 11, на которые опирается расположенный между поперечными балками 5 надрессорный брус 6, имеющий в средней части коробчатое сечение, отштампованный из листовой стали. В средней части через брус 6 пропущен шкворень 7 с резиновым амортизатором 8.

Центральное подвешивание электропоездов

Рис. 99. Центральное подвешивание электропоездов:

1 - боковина; 2 - амортизатор; 3 - тяговый поводок; 4 - гидравлический гаситель; 5 - поперечная балка; 6 - надрессорный брус; 7 - шкворень; 8 - резиновый амортизатор; 9 - тяга; 10 - поддон; 11 - комплект двухрядных пружин; 12 - стакан

Брус 6 упруго фиксирован относительно рамы тележки двумя тяговыми поводками 3 с резинометаллическими амортизаторами 2 в шарнирах. Поводки 3 передают тяговые и тормозные силы от рамы тележки на раму кузова. Продольные перемещения бруса 6 при передаче продольных усилий ограничены до 2-4 мм деформацией амортизатора 2. Для ограничения поперечных перемещений и смягчения боковых ударов надрессорного бруса 6 о боковины рамы на литых опорах установлены резинометаллические амортизаторы. Между брусом 6 и рамой тележки 1 под углом 35° к горизонтали установлены гидравлические гасители колебаний 4.

Вторая ступень подвешивания прицепных и головных вагонов с тележками КВЗ-ЦНИИ имеет такую же конструкцию, как и у моторных вагонов, отличается только устройством шкворневого узла и витыми трехрядными пружинами. Высота пружин подобрана так, что гибкость комплекта переменная. При пустом вагоне в работе участвуют только наружная и внутренняя пружины, при заполненном вагоне в работу включается средняя пружина.

В центральном подвешивании электропоезда ЭР200 вместо двухрядных пружин применены пневматические рессоры. Они представляют собой упругие резинокордовые оболочки, заполненные сжатым воздухом, что позволяет получить больший статический прогиб и стабильное демпфирование колебаний. Кроме того, применяя такие рессоры, можно поддерживать постоянную высоту пола кузова независимо от загрузки вагона, осуществлять принудительный наклон кузова при входе в кривые участки пути. Пневматические рессоры подразделяют на баллонные, диафрагменные, подушечные и комбинированные.

Баллонная пневморессора (рис. 100) работает только в вертикальном направлении. Ее резинокордовая оболочка 2 уплотняющими кольцами 5 и 6 прикреплена к верхней 4 и нижней 1 крышкам. Кольцо 3 служит для сохранения формы пневморессоры. На случай отсутствия воздуха внутри оболочки устанавливают резиновый амортизатор.

Рис. 100. Пневматическая рессора балонного типа:

1 - нижняя крышка; 2 - резинокордная оболочка; 3 - кольцо; 4 - верхняя крышка; 5 и 6 - уплотняющие кольца

Диафрагменная рессора (рис. 101) работает в вертикальном и поперечном направлениях. К ее верхней крышке 1 крепят направляющий кожух 2. Функции нижней крышки выполняет поршень 4, на котором установлен амортизатор 3. Сопротивление рессоры поперечной деформации возникает вследствие изменения площади и формы поверхности контакта оболочки с поршнем и частично - в результате жесткости оболочки.

Пневморессоры соединяют с дополнительным резервуаром при помощи трубопроводов, имеющих регулируемые отверстия, что позволяет получить требуемый демпфирующий эффект.

Пневматическая рессора диафрагменного типа

Рис. 101. Пневматическая рессора диафрагменного типа:

1 - верхняя крышка; 2 - направляющий кожух; 3 - амортизатор; 4 - поршень

Гидравлические гасители колебаний

В зависимости от демпфирующей силы гасители колебаний устанавливают между рамами кузова и тележки (на электровозах ВЛ10, ВЛ 10у, ВЛ 1 Iй, ВЛ80 всех индексов; на электропоездах во второй ступени с витыми пружинами и др.) и между рамой тележки и буксами (на электровозах ЧС4, ЧС4Т и др.). Гашение колебаний в них происходит под действием сил вязкого трения жидкости, возникающих при продавливании ее поршнем через узкие каналы и всасывании обратно через клапаны одностороннего действия (т.е. происходит превращение механической энергии колебательного движения в тепловую и передача ее в окружающую среду). Гасители бывают двустороннего и одностороннего действия. На электровозе или вагоне допускается установка гидравлического гасителя колебаний только одного типа.

Гидравлические гасители колебаний одностороннего действия создают силу сопротивления только на ходе сжатия. Ход растяжения является вспомогательным, шток свободно перемещается вверх и засасывает рабочую жидкость в подпоршневую полость.

Гидравлические гасители устанавливают под углом 35-45° к горизонтали, что позволяет исключить или ограничить вертикальные и горизонтальные колебания кузова или рамы тележки. Пригодность гасителей колебаний определяют способностью их противодействовать колебательному процессу, которая оценивается силой сопротивления гасителя.

Телескопический поршневой гаситель двустороннего действия (рис. 102, а) развивает усилия сопротивления на ходах сжатия и растяжения и состоит из цилиндра 5 с головкой 15, в котором при колебаниях рамы кузова или тележки перемещается поршень 6 с клапанами 17 и кольцом 4. В нижнюю часть цилиндра запрессован корпус 18 с клапаном 19. Шток уплотнен сальниковым устройством, состоящим из обоймы 7 и двух каркасных сальников 10. Гайка 8 фиксирует положение деталей гасителя и одновременно сжимает резиновое кольцо 14, которое уплотняет корпус 16. Гаситель крепят с помощью верхней 11 и нижней 1 головок резиновых втулок 2 и стальных вкладышей 3. На верхнюю головку наворачивают защитный кожух 9, который фиксируется болтом 13. Крепление штока к верхней головке осуществляется винтом 12.

При ходе поршня 6 вверх (рис. 102,6) давление рабочей жидкости в надпоршневой полости повышается, диск клапана 19 в поршне прижимается к посадочным поясам корпуса, жидкость, преодолевая большое сопротивление, поступает через щелевые каналы, расположенные на наружном поясе, в подпоршневую полость 20. Однако давление в этой полости все равно снижается, так как освобождающийся объем под поршнем больше объема поступившей жидкости. Вследствие образовавшегося разряжения объем под поршнем заполняется жидкостью, всасываемой из вспомогательной камеры 21 через канавки в нижнем корпусе, калиброванные отверстия клапана 19 и пазы дистанционного кольца. При повышении давления в надпоршневой полости до 4,41 МПа (4,5 кгс/см2) открывается клапан 77 в поршне, и часть жидкости перепускается в подпоршневую полость 20. Давление в надпоршневой полости падает, шарик под действием пружины закрывает отверстие клапана 77.

Когда поршень перемещается вниз (рис. 102, в), давление рабочей жидкости в подпоршневой полости 20 повышается, диск нижнего клапана 19 прижимается к посадочным поясам корпуса, и часть жидкости, преодолевая большое сопротивление, перетекает через щеле-

Гидравлический гаситель двухстороннего действия

Рис. 102. Гидравлический гаситель двухстороннего действия:

1, 11 - головки; 2 - резиновая втулка; 3 - стальной вкладыш; 4 - кольцо; 5 - цилиндр; 6 - поршень; 7 - обойма; 8 - гайка; 9 - кожух; 10 - каркасный сальник; 12 - винт; 13 - болт; 14 - резиновое кольцо; 15 - головка; 16, 18 - корпус; 17 - клапан; 19 - диск клапана; 20 - подпоршневая полость; 21 - полость; 22, 23 - вспомогательная камера вые каналы во вспомогательную камеру 22. Одновременно при этом ходе давление жидкости в надпоршневой полости снижается, клапан 17 открывается, и часть жидкости перетекает через калиброванные отверстия клапана в освободившееся надпоршневое пространство. Если давление в подпоршневой полости 20 повысится до 4,41 МПа (4,5 кгс/см1 2), сработает клапан 19 в нижнем корпусе, перепустится во вспомогательную камеру 23. Давление в полости 21 падает, шарик клапана 19 под действием пружины закроет отверстие.

Гидравлический гаситель одностороннего действия. Также одностороннего действия предназначен для гашения вертикальных колебаний вагона. Отличительной особенностью его является положение, при котором надпоршневая полость цилиндра 5 (рис. 103) не является рабочей, в связи с чем сальниковое уплотнение 7 не подвержено давлению масла.

При ходе растяжения гасителя масло из запасного резервуара 6 засасывается в рабочую полость цилиндра 3. При ходе сжатия клапан 2 закрывается и масло под давлением поршня 4 поступает в запасной резервуар, поглощая и превращая в тепло механическую энергию колебательного процесса. В случае увеличения давления масла в рабочей полости цилиндра выше 4,5 Мпа открывается предохранительный клапан 1, ограничивая сопротивление гасителя.

Динамическими испытаниями установлено, что фактические усилия, передаваемые через буксовый гаситель,

Рис. 103. Гидравлический гаситель одностороннего действия:

1 - предохранительный клапан; 2 - клапан; 3 -¦ рабочая полость цилиндра; 4 - поршень; 5 - надпоршневая полость цилиндра; 6 - запасный резервуар; 7 - сальниковое уплотнение превышают расчетные усилия срабатывания клапана , что снижает надежность клапанного устройства. Заводом проводится модернизация гидрогасителей и их сочленения с буксой и рамой тележки.

Горизонтальный гидравлический гаситель. Одностороннего действия (рис. 104) предназначен для гашения поперечных колебаний вагона. Особенностью его является наличие в нижней его части запасного резервуара 2 с заборным клапаном 1 и размещение в рабочей полости цилиндра 3 дроссельного клапана 6 с масляным затвором.

В период работы гасителя на растяжение (ход расгяжения) масло из запасного резервуара засасывается через заборный клапан в рабочую полость цилиндра, при этом попадание воздуха через дроссельное отверстие исключено.

При работе гасителя на сжатие (ход сжатия) заборный клапан закрывается и масло под давлением поршня 5 поступает в масляный затвор и , наполнив его, стекает в запасной резервуар. В случае увеличения давления более 4,5Мпа открывается предохранительный шариковый клапан 8, ограничивая сопротивление гасителя. Для уплотнения в гасителе имеется сальник 4 .

Горизонтальный гидравлический гаситель

Рис. 104. Горизонтальный гидравлический гаситель:

1 - заборный клапан; 2 - запасный резервуар; 3 - рабочая полость цилиндра; 4 - сальник; 5 - поршень; 6 - дроссельный клапан; 7 - полость; 8 - шариковый клапан

Листовые рессоры. При увеличении прогиба в т2 раз напряжение увеличивается в т раз. Рессора является деталью, работающей с весьма высоким напряжением с непрерывно меняющейся по величине нагрузкой. Эти условия определяют требования к материалу рессор и термической обработке листов. Материалом для изготовления рессор служат полосы из кремнистых сталей марок 55С2 и 60С2.

Механические свойства рессорной стали марки 55С2 после термообработки (закалка при температуре 880 °С в масле и отпуск при вторичном нагреве до 400-510° С) должны быть следующими: предел прочности не меньше 130 кгс/мм2; предел текучести не меньше 120 кгс/мм2; удлинение не меньше 6%; сужение площади поперечного сечения 30%. Для стали 60С2 удлинение допускается не меньше 5% и сужение площади поперечного сечения не меньше 25%.

Рессора работает с напряжением, достаточно близким к пределу текучести. Необходимо точное соблюдение режима термической обработки рессорных листов. Пригодность рессорных листов к сборке проверяют определением твердости по способу Бринелля. Для стали марки 55С2 твердость рессорного листа после закалки НВ = 363 - 432.

Для того чтобы прогиб рессоры был наибольшим, и все листы работали примерно с одинаковым напряжением, рессора должна быть выполнена в виде бруса равного сопротивления изгибу. Однако применение рессор такого вида невозможно из-за конструктивных условий. На практике брус равного сопротивления изгибу заменяется комплектом листов, причем нижние листы рессоры выполняются одинаковой длины и называются коренными.

Комплект листов (рис. 105,) плотно обхвачен в средней части хомутом из мягкой стали (СтЗ). Хомут надевают в горячем состоянии и одновременно со всех сторон обжимают на прессе. В средней части каждого листа выштампован выступ В. Выступ каждого листа входит в выемку следующего листа, что препятствует сдвигу листов.

При изгибе между листами рессоры возникает значительное трение, которое повышает жесткость рессоры и вызывает износ листов. Чтобы снизить трение и повысить чувствительность, рессоры выполняют из восьми или девяти листов вместо 16-18 листов в прежних конструкциях. Для продления срока службы листов и обеспечения нормальной работы рессор листы перед сборкой обязательно должны быть смазаны смесью машинного масла (25%), солидола (25%) и графита (50%). Для снижения концентрации напряжений кромки листов у торцов должны быть закруглены.

Прогиб рессоры 1 под статической нагрузкой представляет собой

разность между фабричной стрелой fo и остаточным прогибом после приложения нагрузки Прогиб подбирается так, чтобы под установленной нагрузкой листы рессор почти выпрямлялись. При расчетах длина рессоры 21 берется под нагрузкой. Длина рессоры без нагрузки определяется хордой 21г

Основной характеристикой рессоры является жесткость. Жесткостью рессоры (статической) называется нагрузка, вызывающая прогиб в 1 мм:

ж=Р//,

где Р - нагрузка на рессору, кгс.

После изготовления или ремонта рессоры испытывают на изгиб под статической нагрузкой, определяемой по расчетному напряжению в 100 кгс/мм2 для стали 55С2. Остаточные деформации после испытаний рессор не допускаются. На усталость рессоры испытывают на стендах, позволяющих менять амплитуду колебаний рессоры. Трещины в листах рессоры обнаруживают магнитным контролем при разборке.

Пружины. Цилиндрические винтовые пружины (рис. 106) для подвижного состава изготовляют из прутков круглого сечения из стали 55С2, 60С2 и 65С2ВА.

Для обеспечения плотного прилегания к плоскости концы заготовок оттягивают на длине в 3/4 витка. Количество рабочих витков п меньше общего числа пд на полтора витка.

Двойные пружины состоят из двух концентрически расположенных пружин сжатия. Для устранения закручивания торцовых опор и перекоса, наружная пружина делается с правой навивкой, а внутренняя - с левой. Между пружинами должен быть достаточный радиальный зазор, а опоры должны предупреждать боковое сползание пружин. Статическая нагрузка, под которой испытывается пружина, определяется по расчетному напряжению сдвига 1 = 65 кгс/мм2.

Высота изготовления пружин существенно отличается, поэтому их делят на группы, мало отличающиеся по высоте. Для того чтобы обеспечить небольшую разницу в нагрузках от колес на рельсы, в рессорном подвешивании каждой тележки должны устанавливаться пружины одной группы. Это особенно важно для тележек с индивидуальным рессорным подвешиванием.

Против «разгрузочное устройство. Противоразгрузочное устройство служит для выравнивания нагрузок на колесные пары при реализации силы тяги электровоза с целью повышения использования сцепного веса.

Противоразгрузочное устройство состоит из цилиндра 1 (рис. 107) диаметром 10", который крепится на кронштейне буферного бруса кузова, и рычага 2. Рычаг выполнен сваркой трубы и рычагов, развернутых под углом, и укреплен на кронштейне, установленном на раме кузова посредством плавающего валика из стали 45. От выпадания валик предохранен планками, перекрывающими отверстия проушин кронштейна, из которых одна приварена, а другая закреплена двумя болтами М16 со стопорением.

Нижним концом один из рычагов крепится к штоку цилиндра, а на другом конце рычага устанавливается опорный ролик, через который передаются нагрузочные усилия на специальные планки, установленные на концевых брусьях рамы тележки восьмиосного электровоза.

Противоразгрузочное устройство

Рис. 107. Противоразгрузочное устройство: 1 - цилиндр; 2 - рычаг

При движении электровоза в работу включается на каждой секции передние по ходу противоразгрузочные устройства согласно схеме рис. 108.

Рис. 108. Схема включения противоразгрузочного устройства

Величина усилия противоразгрузочного устройства изменяется пропорционально силе тяги тележки

где Л - высота от уровня головки рельса до оси шаровой связи;

(I - расстояние от оси нагружающего устройства до поперечной оси тележки.

При монтаже противоразгрузочного устройства все шарнирные соединения и поверхности планки на раме тележки в месте перекатывания ролика смазывают солидолом УС-2 ГОСТ 1033-73. Зазоры должны быть не менее: между штоком и передней крышкой цилиндра по горизонтали - 4 мм; то же по вертикали вверх - 5 мм; внизу - 8 мм; между рычагом и буферным брусом - 5 мм. От ролика до рамы тележки после окончательной регулировки зазор должен быть 55*|„ мм при нулевом выходе штока. Между упорами и корпусом цилиндра допускают местные зазоры не более 0,5 мм.

Буксы. Назначение и конструкция. Челюстные. Бесчелюстные | Конструкция тягового подвижного состава | Тяговый привод