Контрольная работа по теме Расчет вагонов

При несоблюдении данного условия увеличивают  диаметры пружин Д и d. 
 
 
 
 

3. Рессоры

 
 

   Рессорой называется упругий элемент, собранный из отдельных полос, листов или колес. Рессоры пременяемые в вагонах, бывают листовыми и кольцевыми. Листовые рессоры в свою очередь разделяется на незамкнутые (подвесные) и замкнутые (эллиптические). При работе (деформации) рессоры между и 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 преимущество перед пружинами, в которых внутреннего трения практически нет. Одноко листовые рессоры имеют ряд недостатков:

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

   Листовые подвесные рессоры (рис. 9), называемые также незамкнутыми рессорами, служат для непосредственной передачи нагрузки от рамы вагона на буксы; они являются надбуксовыми. Такие рессоры собраны из нескольких постепенно укорачивающихся наложенных друг на друга изогнутых по дуге стальных листов. Посередине листы соединяются шпилькой-заклепкой 6 и прочно насаженным на них хомутом 5. Верхний лист 1 называется коренным. На концах он имеет ушки 2, которыми рессора шарнирно соединяется с рамой вагона. Лист 3, прилегающий к коренному листу, называется подкоренным, а остальные листы 4 — наборными

   

 

     
 

   Концы подкоренных листов обрезаются под  прямым углом и имеют длину, несколько большую, чем расстояние между центрами ушков. Концы всех наборных листов обрезаются по трапеции, так как эта форма наиболее надежно обеспечивает плотность прилегания листов. В рессорах, применяемых в тележках тройного подвешивания пассажирских вагонов, у коренного листа вместо ушков делается утолщение, которым он шарнирно соединен с головкой натяжного болта 7.

   Надбуксовые рессоры различают по числу листов: у грузовых вагонов  12—13, а у пассажирских — 6—14.

   Каждая  листовая рессора характеризуется своими размерами в свободном состоянии и под нагрузкой. Расстояние а между центрами ушков коренного листа в распрямленном состоянии называется длиной рессоры. У грузовых вагонов она обычно составляет 1040—1100 мм, а у пассажирских—1000—1800 мм и реже 2000 мм. Расстояние б между центрами ушков коренного листа ненагруженной рессоры называется длиной хорды. Расстояние в от прямой, проходящей через центры ушков, до середины коренного листа называется фабричной стрелой прогиба, а до нижней опорной поверхности хомута — высотой г рессоры.

   Под действием  нагрузки рессора выпрямляется, и  вследствие этого уменьшается ее стрела прогиба. Величина, на которую  уменьшается последняя под действием  нагрузки, называется прогибом. Повышение  прочности и жесткости рессоры достигается увеличением числа ее листов. Благодаря этому возрастает трение между листами, что способствует затуханию колебаний рессоры, а следовательно, и кузова.  
 

    Эллиптическая рессора Галахова (рис. 10, а) состоит из верхней и нижней половин, составленных каждая из пяти одинаковых незамкнутых рессор. Половины рессоры соединяются вместе наконечниками 2 и 3 (рис. 10, б) специальной формы, прикрепленными к концам коренных листов болтами или заклепками 1. Наконечник 2 имеет продольный буртик, а наконечник 3 — продольный желоб. При прогибе эллиптических рессор происходит перекатывание желоба по буртику.

Для предупреждения взаимного сдвига половин в средней  части наконечника 2 сделан вырез 4 шириной 40 мм, в который входит сухарь 5 такой же ширины, прикрепленный к наконечнику 3 заклепкой.

Каждая половина одного ряда рессоры собирается из шести-семи листов. 

    Торсионные рессоры. В подвешивании вагонов применяются торсионные рессоры (рис. 11). 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 5 – к раме тележки. Поскольку один конец вала жестко закреплен на реме, то нагрузка передаваемая на рычаг от буксы, подвергается вал скручиванию. Благодаря деформации вала вертикальные перемещения буксы совершаются упруго. 

    Тарельчатые рессоры (рис. 12) состоят  из упругих элементов (тарелок) имеющих  вид усеченного конуса с углом  подъема V и внутренней высотой h, соединенных попарно в секущие так, чтобы они соприкасались точно по периметру. В результате действия силы Р стенки тарелок изгибаются и угол подъема V уменьшается. При наличии определенного числа секций можно получить необходимую величину осевой деформации (прогиб) тарельчатой рессоры. Секции тарельчатых рессор собираются обычно на центрирующих оправках или гильзах. Между тарелками иногда устанавливают шайбы, которые способствуют увеличению жесткости за счет сил трения развиваемых при скольжении кромок тарелок по шайбами. 

    Кольцевые рессоры (рис. 13) представляет собой весьма жесткий упругий элемент для восприятия снимающих 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 Н уменьшается. После снятия нагрузки, поскольку угол конусности β больше угла трения р (р = arctg μ, где μ, - коэффициент трения скольжения) рессора восстанавливает свои прежние размеры за счет сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно(1,5 – 4,5 мин), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец. Величина работы сил трения между кольцами (рис. 13) совершаемой при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки.

    

   Резиновые рессоры. Вследствие высокой удельной энергоемкости и значительного внутреннего трения резины, во многих случаях целесообразно использовать и в рессорном подвешивании. В вагонах используют резиновые рессоры с различными видами деформации: сжатия (рис. 14, а), сдвига (рис. 14, б), а также сложного сопротивления (рис. 14. в) когда действующая сила вызывает одновременно деформации сжатия и сдвига. Резиновые рессоры обычно изготавливают с металлическими армировочными пластинами 1 (рис. 14, а), которые прочно скрепляются с резиной 2 (рис. 14, а) вулканизацией или склеиванием.

   

     

   На (рис. 14, а) представлена резиновая рессора  сжатия. Такие рессоры используются в тележках пассажирских вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний и уменьшения шума, в поглощающих аппаратах пассажирских вагонов Р-2П. 

   

   Применение  резиновых рессор позволяет существенно  снизить уровень динамических нагрузок необрессоренных масс ходовых частей, поэтому в последнее время их используют и в конструкциях грузовых тележек. На (рис. 15, а) показан буксовый узел тележки с резиновой рессорой 3 которая размещена между корпусом буксы 2 и нижней плоскостью боковой рамы 1 тележки. Резиновая рессора при малых деформациях (до 20% при сжатии и до 35% при сдвиге) имеют линейную силовую характеристику (рис. 14, г, д, рис. 15, б) которая при больших прогибах становится нелинейной. Вследствие сил внутреннего трения резиновой рессоры жесткость ее при нагружении и разгрузке неодинакова. Поэтому диаграмма работы такой рессоры (рис. 15, б) представляет замкнутую кривую, верхняя часть которой ОА₁ показывает зависимость между нагрузкой и прогибом рессоры при ее нагружении, а нижняя часть А₁, А₂, О – при разгрузке.

   Резиновые рессоры, работающие на сдвиг (рис. 14, б) также имеют нелинейную характеристику жесткости (рис. 14, д),  которая с  увеличением деформации уменьшается.

   Резиновая рессора (рис. 14, в), воспринимающая одновременно нормальныеN и касательные V силы имеют вертикальную деформацию f, равную геометрической сумме деформаций сжатия и сдвига. Схема действия сил показана на (рис. 14, ж) характерной особенностью рассматриваемой системы является то, что при 0 < d < П/2 появляются внутренние силы распора Q, которые дополнительно нагружают узел.

   К достоинствам таких рессор можно отнести возможность  менять жесткость С и прогиб f в желаемом направлении, варьируя величиной угла α (рис. 14, е)

   Пневматические  рессоры. Одним из современных направлений  в улучшении динамических и ходовых качеств подвижного состава является применение пневматических рессор. Такими рессорами оборудованы, например тележки ТСК-1 высокоскоростных вагонов РТ-200. эти рессоры способны поддерживать положение кузова на одном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки, что достигается за счет изменения давления воздуха в рессоре. Кроме того, они имеют высокую выносливость, малую массу и обладают вибро- и шумогасящими свойствами. Недостаток пневмоподвешивания – сложность конструкции и эксплуатации, так как его работа требует наличия источника питания рессор воздухом. 

   Воздушные рессоры (пневматические) . В качестве упругого элемента (рис. 16) в них используется сжатый воздух или другой газ, заключенный в эластичную резино-кордовую оболочку 2 с металлическими армирующими деталями или в металлический цилиндр с поршнем.

   

 

 
 
 
 

   Воздушные рессоры позволяют обходится  без многоступенчатого подвешивания, так как необходимая упругая  характеристика достижима при одинарном  подвешивании. Конструкция воздушной рессоры позволяет за счет изменения давления или объема рабочего тела (газа) в рессоре автоматически поддерживать кузов на определенном расстоянии от уровня рельсов независимо от загрузки вагона. Силовая характеристика воздушной рессоры ( рис. 16, б) представляет собой ломанную кривую, в которой участок I соответствует статической, а II – динамической возникающей при колебаниях вагона деформации рессоры.

   Воздушные рессоры имеют высокую выносливость небольшую массу и обеспечивают шумоизоляцию.

   Пнеморессоры  смешанного типа (рис. 18, в) имеют диафрагменную часть I и баллонную часть II.

   Система пневматического подвешивания вагона (рис. 17) обычно состоит их пневморессоры 3 с дополнительным резервуаром 1 который  снабжен дросселем (калиброванным отверстием) 2, регулятора положения кузова 4, трубопровода 5, главного резервуара 6 и компрессора 7.

     
 

   При увеличении нагрузки Р происходит сжатие пневморессоры 3. При этом отверстие А в золотнике регулятора положения кузова соединяется с каналом α и

сжатый воздух из главного резервуара 6поступает  в пневморессору. Кузов вагона приподнимается пневморессорой на высоту. При уменьшении нагрузки Р кузов вагона поднимется вверх, при этом выточка В в золотнике регулятора положения кузова соединяет пневморессору м атмосферой А_Т. Давление в пневморессоре уменьшается и кузов опускается на заданную высоту, при которой все отверстия в золотнике перекрываются (положение перекрыша). Таким образом происходит автоматическое регулирование давления воздуха в пневморессоре и поддержание кузова вагона на определенной высоте при изменении его загрузки. В пневматическом рессорном подвешивании с регулированием давления статический прогиб – понятие условное, так как высота пневморессор, благодаря работе регулятора положения кузова, остается неизменной, независимо от нагрузки. Поэтому в качестве этого параметра для пневматического подвешивания и упругих пневмоэлементов используются, так называемый эквивалентный прогиб, определяемый как отношение номинальной грузоподъемности к его его номинальной жесткости. Для рассмотренных конструкций пневморессор характерно наличие энергии колебательного процесса при вертикальных деформациях. При колебаниях кузова вагона во во время движения по неровностям пути , золотник регулятора находится в положении «перекрыша» так как перемещения кузова незначительны. Однако, внутренний объем пневморессоры будет меняться. Так например, при сжатии воздух из рессоры 3  перетекает в дополнительный резервуар 1 через дроссельное отверстие 2 и наоборот. Это обеспечивает некоторое рассеивание кинетической энергии, аналогичное гидравлическому гасителю колебаний.  
 

 

   Устройство  пневморессоры диафрагменного типа состоит из корпуса, диафрагменного баллона и надрессорной балки, тележки  вагона. 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет листовых рессор.