Гасители колебаний

Гасители колебаний и стабилизирующие устройства

При движении вагона по периодическим неровностям пути (стыкам рельсов, например) со скоростью, когда частоты вынужденных и собственных колебаний близки по величине, могут возникать большие амплитуды колебаний кузова на рессорах (резонанс), если в системе рессорного подвешивания отсутствуют или малы силы сопротивления. Поэтому для гашения резонансных колебаний в систему рессорного подвешивания вводят специальные гасители, которые позволяют снизить амплитуды и ускорения колебательного движения, а следовательно, уменьшить воздействие динамических сил на элементы вагона и перевозимый груз.

Гасителем колебаний (демпфером) называется устройство, обеспечивающее уменьшение (гашение) амплитуд колебаний вагона за счет преобразования кинетической энергии колебаний в тепловую энергию и рассеивания ее в окружающую среду.

Многочисленные разновидности конструкций гасителей колебаний, применяемых в подвижном составе железных дорог, можно объединить в две большие группы: фрикционные и вязкого сопротивления.

В тележках грузовых вагонов наиболее широко применяются фрикционные гасители колебаний с переменной силой трения, зависящей от прогиба пружин.

В тележках модели 18-100 фрикционный гаситель колебаний состоит из двух фрикционных клиньев (рис. 7.3, 7.6), размещенных между наклонными поверхностями концов надрессорной балки и фрикционными планками, укрепленными на колонках боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины.

При колебаниях вагона (надрессорной балки) фрикционные клинья перемещаются относительно фрикционных планок и наклонных поверхностей надрессорной балки, в результате чего возникают силы трения, обеспечивающие гашение колебаний вагона. Величина силы трения пропорциональна прогибу пружин. Она возрастает по мере увеличения прогиба (см. график на рис. 7.6).

Рис. 7.6. Схема фрикционного клинового гасителя колебаний тележки модели 18-100

Работа сил трения преобразуется в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду.

Существенным недостатком фрикционных гасителей колебаний является нестабильность их работы, т. е. ухудшение силовой характеристики. Эти и другие недостатки устранены в гидравлических гасителях колебаний и других гасителях вязкого сопротивления, которые, несмотря на усложнение изготовления, ремонта и технического обслуживания, широко применяются в тележках современных пассажирских вагонов.

В поршневых гидравлических гасителях колебаний сила сопротивления создается за счет перетекания жидкости из одной полости
в другую через узкие калиброванные (дроссельные) отверстия. Сила сопротивления гасителя в этом случае зависит от вязкости жидкости, размеров дроссельных отверстий и пропорциональна скорости перемещения поршня. Силовую характеристику в этих конструкциях создают на основе требований к ходовым качествам вагона путем подбора вязкости жидкости и размеров дроссельных отверстий.

Рис. 7.7. Схема поршневого гидравлического гасителя колебаний:
1 – шток; 2 – направляющая втулка; 3 – корпус; 4 – рабочий цилиндр; 5 – резервуар; 6 – поршень; 7,8 – верхний и нижний клапаны; 9 – неподвижный поршень с отверстием 14; 10 – подпоршневая полость; 11 – большие отверстия; 12 – надпоршневая полость;

Гидравлический гаситель колебаний (рис. 7.7) состоит из рабочего цилиндра 4, поршня 6 со штоком 1, неподвижного поршня 9 с отверстием 14, верхнего 7 и нижнего 8 клапанов, корпуса 3 и направляющей втулки 2. Между цилиндром 4 и корпусом 3 образуется резервуар 5. Гаситель заполнен вязкой жидкостью, которая подбирается с таким расчетом, чтобы в летнее и зимнее время ее вязкость изменялась незначительно. При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается и жидкость из подпоршневой полости цилиндра 4 перетекает в надпоршневую 12 через большие отверстия 11. Одновременно вследствие движения штока 1 вниз давление под поршнем 6 повышается и часть жидкости с сопротивлением перетекает из полости 10 через дроссельное отверстие клапана 8 в резервуар 5. В это время давление жидкости в надпоршневой 12 и подпоршневой 10 полостях цилиндра 4 выравнивается, так как полости 10 и 12 соединены между собой через большие отверстия 11 поршня и приподнятого вверх клапана 8. При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается под действием повышенного давления в надпоршневой полости 12 и жидкость с сопротивлением перетекает через дроссельные каналы в подпоршневую полость 10. Одновременно в полости 10 наступает разрежение, вследствие чего нижний клапан 8 поднимается и пропускает жидкость из резервуара 5 в подпоршневую полость 10, восполняя недостающий объем жидкости, поступающей из меньшего надпоршневого пространства, включающего объем штока 1. Резервуар 5 гасителя служит для размещения объема жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра при движении поршня 6 вниз, а также является сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между штоком и направляющей втулкой 2. Для предотвращения выдавливания жидкости наружу гаситель имеет уплотнение 13.

В тележках вагонов применяют возвращающие устройства, которые служат одновременно для смягчения боковых толчков, возникающих вследствие набегания гребней колес при извилистом движении колесных пар на прямых участках пути и при входе вагона в кривые, а также для возвращения отклоненного кузова под действием поперечных сил в среднее положение.

В тележках вагонов применяются возвращающие устройства двух типов, различающиеся по принципу действия и конструктивному выполнению.

К первому типу относятся устройства, возвращающая сила которых создается за счет использования силы тяжести кузова, воздействующей на тележку. К подобным устройствам относятся конструкции, имеющие ролики (катки), размещенные между наклонными плоскостями (рис. 7.8, а).

Рис. 7.8. Возвращающие устройства вагонов: а – катковое; б – люлечное

При поперечном отклонении тележки относительно кузова возникает возвращающая сила N, не зависящая от величины отклонения тележки. Если же ролики (катки) вместо наклонных плоскостей разместить в овальных (цилиндрических или выполненных по особому профилю) углублениях, то возвращающая сила N будет возрастать по определенному закону с увеличением поперечных отклонений тележки в связи с ростом угла α от нуля (среднее положение) до максимального значения (максимальное отклонение тележки).

К первому типу возвращающих устройств относится также люлечное подвешивание (рис. 7.8, б). При горизонтальном отклонении надрессорной балки 4, расположенной на упругих элементах 3, произойдет изменение наклона люлечных подвесок 2, что и вызовет появление горизонтального возвращающего усилия.

Люльки бывают с вертикальными и наклонными подвесками 2. Вертикальные люлечные подвески при отклонении остаются параллельными, а надрессорная балка при этом остается параллельной первоначальному положению. В случае наклонных люлечных подвесок создается большая величина возвращающей силы, зависящая от первоначального угла их наклона, но при этом происходит нежелательный наклон надрессорной балки, а иногда перекос и кручение кузова вагона.

Во втором типе возвращающего устройства возвращающая сила обеспечивается за счет использования поперечной упругости упругих элементов рессорного подвешивания.

В современных тележках грузовых вагонов, например, функции возвращающих устройств выполняют пружины, возвращающая сила которых пропорциональна величине их горизонтальной упругой деформации.

В конструкции тележек КВЗ-ЦНИИ типов I, II и КВЗ-ЦНИИ-М для передачи тяговых и тормозных усилий от тележки к кузову предусмотрены продольные поводковые связи (поводки).

Одним из назначений поводка тележки является упругое ограничение перекоса надрессорной балки в горизонтальной плоскости и возвращение ее в центральное положение. Для выполнения этой задачи поводок должен быть правильно установлен, а его упругие элементы обладать необходимой жесткостью. Выполняя совместно с люлькой роль возвращающих устройств, поводки одновременно служат для смягчения боковых толчков, возникающих вследствие набегания гребней колес при извилистом движении колесных пар на прямых участках пути и при входе вагона в кривые; обеспечивают упругое ограничение перекоса надрессорной балки в горизонтальной плоскости и возвращение ее в центральное положение; предотвращают сдвигающие (продольные) усилия, действующие на элементы подвесок.

Одной из важнейших мер для улучшения плавности хода вагона в вертикальном направлении является увеличение гибкости рессорного подвешивания. Однако при этом возрастает боковая качка кузова и ухудшается поперечная устойчивость вагона. В этом случае применяют особые устройства – стабилизаторы, которые обеспечивают упругое сопротивление только крену кузова и позволяют значительно увеличить суммарный статический прогиб рессорного подвешивания вагона. В подвешивании могут быть использованы рычажные, торсионные и другие типы стабилизаторов боковой качки вагонов.

Рычажный стабилизатор (рис. 7.9, а) включает в себя два равноплечих рычага 3 и 6, прикрепленных шарнирами 5 к надрессорной балке 7. Своими концами 2 рычаги 3 опираются на люлечные подвески 1, а противоположные концы рычагов с помощью валиков соединены между собой серьгами 4. Такое устройство противодействует наклону надрессорной балки тележки и препятствует боковой качке кузова, не влияя на вертикальные перемещения.

Рис. 7.9. Стабилизаторы боковой качки вагона:

а – рычажный; б – торсионный

Торсионный стабилизатор (рис. 7.9, б) состоит из двух торсионов 2, свободно вращающихся в подшипниках 1, прикрепленных к раме тележки 6. Надрессорная балка 5 шарнирно соединена подвесками 3 с изогнутыми концами 4 торсионных стержней. Такое стабилизирующее устройство обеспечивает восстанавливающие моменты от скручивания торсионов при боковом отклонении кузова и противодействует его наклону.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите типы рессорного подвешивания вагонов.

2. Нарисуйте схему рессорного подвешивания грузового вагона.

3. Назовите упругие элементы рессорного подвешивания пассажирского вагона.

4. Конструкция и принцип действия фрикционных гасителей колебаний.

5. Назовите все элементы, из которых состоят фрикционные гасители колебаний в тележках модели 18-100.

6. Конструкция и принцип действия гидравлических гасителей колебаний.

7. Назначение и принцип действия возвращающих и стабилизирующих устройств вагонов.

|следующая лекция ==>
Упругие элементы рессорного подвешивания|Тема 8. Тележки грузовых и пассажирских вагонов

Дата добавления: 2014-01-03 ; Просмотров: 4199 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Гасители колебаний

Качество рессорного подвешивания вагонов определяется гибкостью его упругого элемента (рессор и пружин). Чем более гибки рессоры, тем лучше они смягчают толчки, возникающие при движении. Но с увеличением гибкости рессор возрастают свободные колебания кузова, поэтому хотя и смягчается передаваемый толчок от колесу на раму, кузов вагона будет долго раскачиваться на рессорном подвешивании. Для гашения этих колебаний в рессорном подвешивании тележек грузовых и пассажирских вагонов наряду с пружинами применяют особые устройства, называемые гасителями колебаний. Работая одновременно с пружинами, гасители колебаний создают дополнительное сопротивление колебаниям обрессоренных частей вагона и обеспечивают необходимую плавность его хода. Применяемые в вагоностроении гасители колебаний по характеру и изменению сил сопротивления делят на две основные группы:

Во фрикционных гасителях колебаний сопротивление создается силами трения, возникающими при скольжении трущихся частей. Эти гасители имеют постоянные или переменные по величине силы трения, зависящие от величины относительных перемещений отдельных деталей и узлов подвешивания загона.

В гидравлических гасителях колебаний вязкая жидкость, находящаяся в корпусе гасителя, под действием поршня перетекает из одной полости в другую через узкие (дроссельные) каналы. При прохождении жидкости через каналы возникает вязкое трение, в результате энергия колебательного движения кузова превращается в тепловую, которая затем рассеивается.

Читайте также:  Виды систем впрыска топлива

Силы сопротивления фрикционных гасителей колебаний неустойчивы, так как они зависят от коэффициента трения между трущимися поверхностями, который изменяется в различных условиях эксплуатации. Регулировать силы тренья фрикционных гасителей колебаний нельзя, и это является существенным недостатком таких гасителей. В гидравлических гасителях силы сопротивления изменяются в зависимости от режима колебаний, вагона и при любых условиях его движения может быть обеспечен устойчивый колебательный процесс, с вполне определенной амплитудой. Гидравлические гасители колебаний применяются в пассажирских вагонах, а фрикционные – в грузовых.

Имеется несколько типов фрикционных гасителей колебаний.

В двухосных тележках применяются фрикционные клиновые гасители колебаний системы инж. А. Г. Ханина (рис. 1). Они размещаются между надрессорной балкой и колонками боковины тележки. На колонках (2) боковины крепятся фрикционные планки (3) и между ними и надрессорной балкой (5), имеющей на концах наклонные плоскости nn, перемещаются клинья (4), которые опираются на пружины (1). При колебаниях клинья скользят по фрикционным планкам. Сила трения, вызывающая затухание колебаний, создается в результате взаимного перемещения затухания колебаний, создается в результате взаимного перемещения деталей, сопрягающихся по плоскостям mm и nn. Положительное качество клиновых гасителей – это простота конструкции.

Рис 1 – Схема клинового гасителя колебаний

В трехосных тележках вагонов Крюковского вагоностроительного завода для гашения вертикальных колебаний применяется гаситель, показанный на (рис. 2, а). Он имеет стальной корпус (3) шестигранной формы, фрикционные клинья (2), нажимной конус (1), стяжной болт с гайкой и шайбой и пружину (4). Гаситель колебаний устанавливают в пружинный комплект рессорного подвешивания тележки взамен одной из двухрядных пружин комплекта.

Рис. 2 – Фрикционные гасители колебаний

Гаситель колебаний, применяемый в трехосных тележках типа УВЗ-9м показан на (рис. 2, б). Силы трения в этом гасителе возникают в результате перемещения фрикционных раздвижных клиньев (5) по внутренней цилиндрической поверхности стакана (8). Сжатый гаситель восстанавливается пружиной (7), размещенной между фланцем стакана и опорным кольцом (6), прижатым к фланцам раздвижных клиньев.

Диаграмма работы фрикционного гасителя с пружиной (рис. 3) показывает, что в начале сжатия повышение нагрузки Р до точки а не вызывает соответствующего прогиба. При разгрузке рессорного комплекта с фрикционным гасителем вначале не наблюдается заметной деформации рессорного подвешивания (отрезок линии бв). Это указывает на то, что начало сжатия и разгрузки комплекта пружин с фрикционным гасителем сопровождаются толчками. Площадь, ограниченная линиями абв0, равна количеству погашенной гасителем энергии.

Рис. 3 – Диаграмма работы фрикционного гасителя колебаний с пружиной

Фрикционный гаситель фирмы Сан Ойл Компани (рис. 4) состоит из резиновых рессор (3), цилиндрической пружины (2) и клиньев (1). При действии нагрузки происходит сжатие цилиндрической пружины и резиновой рессоры, которая в свою очередь давит на клинья. Силы трения возникают как между клиньями, так и между клиньями и цилиндрической пружиной. Этот гаситель с точки зрения гашения колебаний заслуживает внимания, так как здесь применена резина, т. е. материал, имеющий хорошую способность гашения колебания высокой частоты (шум).

Рис. 4 – Гаситель фирмы Сан Ойл Компани

Фрикционный гаситель фирмы Симингтон Гоулд (рис. 5) состоит из наружной пружины, патрона с канавкой, которая заливается специальным сплавом, обладающим хорошими фрикционными свойствами, трех фрикционных башмаков, прижимаемых к внутренней поверхности патрона тремя малыми пружинами. Наружная пружина своим верхним концом упирается в отбуртовку патрона, а нижним упирается в шайбу, которая является также сжимающим элементом фрикционных башмаков. Данный гаситель не имеет сборочного болта и прост по конструкции. Недостатком является наличие трех пружин, которые находятся внутри гасителя и поэтому труднодоступны для осмотра в эксплуатационных условиях.

Рис. 5 – Гаситель системы Симингтон Гоулд типа SBR

Гасители колебаний, расположенные внутри пружин, очень компактны и их можно применять как для вновь строящихся, так и особенно при модернизации тележек. Однако они гасят только вертикальные колебания. Недостатком конструкции этих гасителей также является трудность их осмотра, который возможен только при подъемке вагона.

В тележке грузовых вагонов фирмы Крейслер, предназначенной для высоких скоростей движения, гашение вертикальных колебаний осуществляется фрикционными гасителями телескопического типа (рис. 6), которые могут быть установлены наклонно к вертикальной оси рессорных комплектов. В этом случае они могут гасить как вертикальные, так и горизонтальные колебания вагона.

Рис. 6 – Гаситель телескопического типа фирмы Крейслер

Гаситель состоит из телескопической трубы (корпус), трех фрикционных башмаков, болта с конической головкой, прижимного конуса, пружины и упорной шайбы; он крепится на тележке при помощи резиновых втулок и прижимных шайб. Этот гаситель доступен для осмотра в эксплуатации, а в случае неисправности может быть легко заменен.

В тележках пассажирских вагонов установлены гидравлические гасители колебаний конструкции Калининского вагоностроительного завода (КВЗ-ЛИИЖТ), а также заводов ГДР, ВНР и ПНР. Несмотря на конструктивные отличия гидравлических гасителей, принцип работы их одинаков.

На (рис. 7, а) показан гидравлический гаситель колебаний центрального подвешивания тележки КВЗ-ЦНИИ, который состоит из цилиндра (4),корпуса (23), наружного кожуха (19), поршня (3) со штоком (20), верхнего поршневого клапана (21) и нижнего подпоршневого клапана (25). При помощи соединительных болтов, проходящих через металлические и резиновые (11) втулки, гаситель верхней головкой (12) крепится к раме тележки, а нижней (26) – к надрессорной балке.

Верхний клапан (21) смонтирован внутри поршня и зафиксирован пружинным кольцом (22), а нижний клапан (25) размещен во фланце (24). Шток поршня имеет резьбовое соединение с верхней головкой (12) и зафиксирован винтом (10).

Цилиндр (4) внизу прикреплен через резиновые прокладки (1) к фланцу, а вверху – к направляющей втулке (18). Цилиндрический корпус (23) приварен к головке (26). Кожух (19) навернут на верхнюю головку (12) и зафиксирован стопорным винтом (13). Этот кожух предохраняет гаситель колебаний от грязи и пыли, а выступающую из корпуса часть штока – от повреждений.

Рис. 7 – Гидравлический гаситель колебаний

Место выхода штока из цилиндра уплотнено резиновыми каркасными сальниками (16) и направляющей втулкой (18). Сальники смонтированы в обойме (17) с гайкой (9). Верхняя часть пространства между корпусом и цилиндром уплотнена резиновым (6) и металлическим (7) кольцами, закрепленными гайкой (8). Для предохранения от ослабления на гайках (8) и (9) поставлены стопорные планки (14) и (15). Вверху цилиндр (4) закрыт направляющей втулкой (18) и уплотнен резиновым кольцом (5), а внизу – корпусом нижнего клапана и кольцом (1). Поршень гасителя снабжен компрессионным кольцом (2), вследствие чего значительно снижается непроизводительное перетекание масла при дросселировании.

Принцип работы гасителя колебаний состоит в следующем. При сжатии гасителя поршень со штоком движется вниз (рис. 7, б), масло под поршнем сжимается и под давлением дросселируется через нижний клапан, перетекает в полость между цилиндром и корпусом. При этом давление масла под поршнем возрастает и как только сравняется с силой нажатия пружины на шайбу верхнего клапана, этот клапан открывается и масло попадает через открытое отверстие в надпоршневую полость. Таким образом, величина сопротивления гасителя колебаний зависит в основном от скорости перетекания (дросселирования) масла через нижний клапан, от скорости движения поршня и силы нажатия пружины на шайбу.

При растяжении гасителя колебаний – обратный ход или отдача – поршень со штоком движется вверх (рис. 7, в), масло в надпоршневой полости сжимается, под давлением дросселируется через отверстия верхнего клапана и перетекает в подпоршневую полость. По мере поднятия поршня под ним создается разряжение, под действием разности давлений нижний клапан открывается и масло из между цилиндровой полости устремляется под поршень. Масло, находящееся под поршнем, через отверстие в седле нижнего клапана перетекает в пространство между цилиндром и корпусом.

Таким образом усилие при растяжении зависит от величины давления масла в надпоршневой полости и степени разряжения в подпоршневой полости гасителя.

Верхний и нижний клапаны имеют предохранительные шариковые устройства, предназначенные для ограничения сопротивления гасителя колебаний при перемещении поршня со слишком большой скоростью или повышении вязкости жидкости вследствие низкой температуры наружного воздуха.

При повышении давления масла в цилиндре сверх допустимого разгрузочный клапан открывается и наряду с дросселированием перепускает часть жидкости в междуцилиндровую полость.

В качестве рабочей жидкости в гидравлических гасителях применяют приборное масло МВП. Перед заливкой его фильтруют через металлическую сетку.

Работа гидравлического гасителя показана на диаграмме (рис. 8), в которой отражается зависимость силы сопротивления (усилия) гасителя Р от хода Н его поршня. Слева от вертикальной оси диаграмма характеризует работу гасителя при ходе поршня на сжатие, а справа – на отдачу, причем ход поршня представлен отрезком вертикальной оси, ограниченным пересечением кривых диаграммы с нулевым положением (начало координат) посередине хода. Нарастание сил трения в гидравлических гасителях колебаний происходит плавно, и рессорное подвешивание с такими гасителями более-эластично смягчает толчки, передаваемые кузову вагона.

Рис. 8 – Диаграмма работы гидравлического гасителя колебаний при различных частотах

На гаситель колебаний завод-изготовитель составляет паспорт с записью характеристики, состава рабочей жидкости и рабочей диаграммы прибора. После ремонта гаситель колебаний испытывается с целью проверки его работоспособности, при этом записывается рабочая диаграмма.

Фрикционные гасители колебаний

С увеличением гибкости рессорного подвешивания возрастают свободные колебания кузова вагона и может возникнуть угроза резонанса. Для гашения этих колебаний наряду с пружинами применяют гасители колебаний, которые создают силы сопротивления колебаниям вагона.

В тележках грузовых вагонов широкое распространение получили клиновидные фрикционные гасители, работа которых основана на возникновении сил трения между деталями при их взаимном трении. Преимуществом фрикционных гасителей является простота и малая стоимость, а недостатком — быстрый износ деталей и нестабильность работы в зависимости от степени износа трущихся деталей и условий эксплуатации.

Значительные собственные силы трения гасителя препятствуют прогибу рессорного подвешивания при малых скоростях движения, а также при порожнем и малозагруженном вагоне. Эффективность фрикционных гасителей ухудшается при попадании на трущиеся поверхности атмосферных осадков и смазочных материалов.

Рис 3.3. Фрикционный гаситель

Фрикционный гаситель тележек моделей 18-100, 18-101 (рис. 3.3) размещается в центральном проеме боковой рамы. Надрессорная балка 1 наклонными поверхностями опирается на фрикционные клинья 2, которые перемещаются по фрикционным планкам 3, укрепленным на колонках 4 боковых рам. Надрессорная балка и фрикционные клинья опираются на пружины 5. При колебаниях кузова и надрессорной балки фрикционные клинья перемещаются относительно наклонных поверхностей надрессорной балки и фрикционными планками, в результате чего создаются силы трения, вызывающие затухания колебаний. При увеличении прогиба пружины возрастают усилия, прижимающие клинья к фрикционным планкам и увеличивается сила трения. Фрикционные клинья (рис. 3.4, а) изготавливают литьем из стали и высокопрочного термообработанного чугуна с твердостью 363—444 НВ. Фрикционная планка (рис. 3.4, б) из сталей 45 или ЗОХГСА жестко закреплена заклепками через отверстия 1 на боковой раме. Фрикционные планки во избежание заклинивания деталей гасителя при динамических нагрузках устанавливают с уширением книзу 4—10 мм.

Читайте также:  Газовое оборудование для автомобилей

Рис. 3.4. Фрикционные клин (а) и планка (б)

Для продления срока службы и снижения времени на замену изношенных деталей фрикционные гасители современных тележек имеют более совершенную конструкцию. Фрикционные планки изготовлены из двух частей. Неподвижная планка толщиной 10 мм с твердостью 302—412 НВ жестко закреплена на боковой раме, а контактная планка с твердостью 320—412 НВ установлена свободно. Обе части фрикционной планки изготовлены из стали 30ХГСА. Такие фрикционные гасители устанавливают на тележках 18-100 при новом изготовлении и при ремонте с модернизацией.

Для защиты от износов наклонных поверхностей фрикционного клина и надрессорной балки у некоторых тележек на контактной поверхности клина устанавливают сменную износостойкую полимерную накладку, которая фиксируется с помощью выступов, входящих в аналогичные углубления клина.

Рессорное подвешивание перспективных тележек имеет существенное отличие от рессорного подвешивания тележек модели 18-100. Так, увеличение высоты подклиновых пружин на 15 мм в тележках модели 18-9855 позволяет обеспечить плотное прилегание клина к фрикционной планке в порожнем режиме и увеличивает коэффициент относительного трения между деталями. Конструкция тележки обеспечивает билинейную, т.е. ступенчатую работу рессорного подвешивания. При постановке на тележку порожнего вагона работают подклиновые и внутренние пружины под надрес- сорной балкой. Запас на динамический прогиб до начала работы всех пружин рессорного комплекта составляет 18 мм. Таким образом, под порожним и мало загруженным вагоном между надрес- сорной балкой и наружными пружинами имеется некоторый зазор. При загрузке вагона работают все пружины рессорного комплекта.

Рис. 3.5. Фрикционный гаситель тележки 18-9855

Фрикционные клинья 1 в тележках модели 18-9855 (рис. 3.5) состоят из двух частей. Их наклонные поверхности взаимодействуют со сменной вставкой 2, приваренной на наклонную поверхность кармана надрес- сорной балки. Угол между наклонными поверхностями вставки служит для прижатия двух частей клина к боковым стенкам кармана 3. Боковые стенки клина взаимодействуют с износостойкими планками в карманах надрессорной балки. Вертикальные поверхности взаимодействуют с фрикционной планкой боковой рамы. Клин изготавливается из чугуна марки ВЧ- 120. Угол наклона фрикционного клина к горизонтали составляет 55°. В верхнем углу вертикальной рабочей поверхности клина имеется индикатор, который выполнен в виде заглубления. В эксплуатации по нижнему уровню индикатора контролируется завышение клина относительно надрессорной балки.

Фрикционный клин (рис. 3.6) в тележках модели 18-9836 состоит из наклонных поверхностей, которые взаимодействуют с наклоннои поверхностью в кармане над- рессорной балки. Наклонные поверхности надрессорной балки и клина имеют специальный «ломаный» профиль, который увеличивает площадь соприкосновения деталей при различных режимах движения тележки. Особенностью конструкции этого фрикционного гасителя является то, что на контактные поверхности клина и надрессорной балки необходимо наносить небольшой слой графитовой смазки.

Рис. 3.6. Фрикционный клин тележки 18-9836

Вертикальная поверхность клина взаимодействует с фрикционной планкой, прикрепленной болтами к боковой раме. Клин изготавливается из стали ЗОГСЛ. Угол наклона фрикционного клина к горизонтали составляет 52,5°. В верхнем углу клина имеется индикатор контроля завышения клина относительно верхнего пояса надрессорной балки.

В пассажирских тележках фрикционные гасители установлены внутри пружин надбуксового рессорного подвешивания.

Рис. 3.7. Фрикционный гаситель пассажирской тележки

Фрикционный гаситель (рис. 3.7) тележек ТВЗ-ЦНИИ-М состоит из двух конусных колец 4, между которыми размещено шесть «сухарей» 5, сжатых усилием вспомогательной пружины 3. Под действием пружины «сухари» прижимаются к втулке 2, неподвижно закрепленной на шпин- тоне 1 разрезным конусом 9, тарельчатой пружиной 7 и гайкой 8.

При движении вагона по неровностям рельсового пути происходят колебания рамы тележки относительно букс. Пружина 3 посредством конической поверхности колец 4 прижимает «сухари» к втулке, в результате этого возникают силы трения, которые гасят колебания.

Резиновая рессора 6 поглощает шум и вибрацию. Для надежной работы фрикционного гасителя при сборке тележки следует гайку 8 затянуть до выпрямления тарельчатой пружины 7 и обязательно зашплинтовать. Упругие свойства тарельчатой пружины препятствуют ослаблению гайки и перемещению втулки по шпинтону, защищая их от износа.

В последние годы при капитальном ремонте вагонов и у вагонов новой постройки устанавливают «сухари» из прочного износостойкого полимерного материала и кольца с увеличенной площадью соприкосновения с «сухарями».

Гасители колебаний

Гасители колебаний вводятся в рессорное подвеши­вание для создания сил сопротивления колебательному процессу обрессоренных масс вагона и уменьшения амплитуд при резонансах. Существует много разновидностей конструкций гасителей колебаний, которые делятся на два вида: фрикционные и гидравлические. В тележках грузовых вагонов применяются фрикционные гасители колебаний, так как они просты по конструкции и надежны в работе, хотя обладают недостаточной стабильностью.

Фрикционный гаситель колебанийдвухосной тележки (рис. 4) имеет два фрикционных клина 2, размещенных между наклонными поверхностями надрессорной балки 1 и фрикционными планками 3, укрепленными на колонках 4 боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины 5. При колебании обрессоренных масс вагона фрикционные клинья перемещаются относительно фрикционных планок и наклонных поверхностей надрессорной балки, в результате чего возникают силы трения, способствующие созданию сопротивления колебательному процессу. Величина силы трения пропорциональна прогибу, пружин. Она возрастает по мере увеличения прогиба, так как в этот момент возрастают силы, прижимающие клинья к фрикционной планке.

Гидравлические гасители колебанийустанавливают в тележках пассажирских вагонов. В этих гасителях сила сопротивления создается за счет перетекания жидкости через узкие (дроссельные) отверстия из подпоршневой полости рабочего цилиндра в надпоршневую и резервуар (при ходе поршня вниз) и из надпоршневой полости рабочего цилиндра и резервуара в подпоршневую (при ходе поршня вверх). При этом силы сопротивления с тече­нием 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.

В тележках пассажирских вагонов установлены гидрогасители производ­ства Калининского вагоностроительного завода и Ленинградского институ­та инженеров железнодорожного транспорта (КВЗ-ЛИИЖТ), ГДР (типа ВВW) и ВНР (типа RаЬа). Эти гасители работают аналогично и имеют несу­щественные конструктивные особенности.

Гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ (Рис. 5) имеет цилиндр 12. который одним концом установлен в углубление фланца 13 нижнего клапана 16 и прижат направляющей втулкой 8. Шток 22 с поршнем 19 ввернут в верхнюю головку 27 и закреплен винтом 3.

Верхний клапан 21 ввернут в углубление поршня и штока и также закреплен пружинным кольцом 20. Нижний клапан 16 с пружинным кольцом 15 во фланце 13 свободно вставлен в углубление нижней головки 14. Через фрезерованные канавки го­ловки нижняя часть клапана 16 сооб­щается с резервуаром 10. К головке 14 приварен корпус 11, который является базой для сборки всех частей гасителя и, кроме этого, наружной стенкой ре­зервуара. Для защиты от поврежде­ния корпуса и штока и предотвраще­ния проникновения пыли к верхней головке 27 привернут кожух 9.

Для предотвращения перетекания жидкости из полости А в надпоршне­вую и обратно поршень 19 снабжен чугунным уплотнительным кольцом 18. Главное уплотняющее устройство што­ка на выходе из цилиндра — направ­ляющая втулка 8, а вспомогатель­ное — каркасные сальники 25 и 26. Причем нижний сальник 25 обеспечи­вает снятие жидкости с поверхности штока при выходе его из цилиндра, а верхний — для снятия пыли и грязи при входе штока в цилиндр. Каркас­ные сальники смонтированы в обойме 23. Торцы цилиндра 12 уплотнены алюминиевыми кольцами 17.

Внутренние части гасителя (втулка 8, цилиндр 12. фланец клапана 13) за­креплены натяжным кольцом 24, ко­торое ввернуто в верхнюю часть кор­пуса 11. Натяжное кольцо 24 через металлическую шайбу 6 и резиновое уплотнение 7 упирается в обойму 23 и через нее нажимает на направляю­щую втулку 8, цилиндр 12, фланец 13 и нижнюю головку 14. Кольцо 24 застопорено планкой 4, один конец ко­торой прикреплен к нему шурупом 5, а другой входит в прорезь корпуса 11.

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

Верхний 21 и нижний 16 клапаны взаимозаменяемы и снабжены предохранительными шариковыми устройствами для ограничения сопротивления гасителя при чрезмерных скоростях перемещения штока или повышения вязкости жидкости при низкой температуре. В этих случаях шариковое устройство срабатывает и перепускает часть жидкости, минуя дроссельные каналы, выполненные в виде прямоугольных прорезей на седле клапана.

Принцип работы гидрогасителя следующий. При сжатии поршень со штоком движется вниз (показано штриховой стрелкой), масло из полости А под давлением поршня дросселируется через калиброванные отверстия нижнего клапана и перетекает в полость Б между цилиндром и корпусом. Давление масла под поршнем возрастает и, как только преодолеет силу нажатия пружины на шайбу верхнего клапана, он открывается и масло попадает в надпоршневую полость В. При ходе растяжения гасителя (обратный ход или отдача) поршень движется вверх (на рис. 5 показано сплошной стрелкой), масло в надпоршневой полости В под давлением дросселируется через калиброванные отверстия верхне­го клапана и перетекает в подпоршневую полость А. Кроме этого, в полость А масло поступает из полости Б. Таким образом, усилие при растяжении зависит от давления масла в надпоршневой полости В и степени разрежения в подпоршневой полости А гасителя

Гидравлические гасители колебаний заполняются веретенным, приборным или трансформаторным маслом, а также другими специальными жидкостями. На железных дорогах СССР используется приборное масло МВП по ГОСТ 1805—76.

Дата добавления: 2015-01-10 ; просмотров: 2593 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Гасители колебаний, их назначение и типы, устройство и принцип действия

Гасители колебаний совместно с упругими элементами объединяются единым понятием – рессорное подвешивание вагона, т.е. они являются второй составляющей частью рессорного подвешивания.

Читайте также:  Датчики давления на основе линейных дифференциальных трансформаторов

Необходимость наличия гасителей колебаний диктуется тем, что в используемых в качестве упругих элементов цилиндрических пружинах практически отсутствуют силы трения, что при движении вагона по периодически повторяющимся неровностям не исключает явление резонанса, при котором возникающие недопустимо большие амплитуды колебаний кузова на рессорах могут привести к сходу вагона с рельсов. Исключается возникновение резонанса использованием гасителей колебаний, которые ограничивают или гасят амплитуды колебаний вагона или его частей.

По виду диссипативных сил основные конструкции гасителей колебаний в вагонах подразделяются на две группы фрикционные и гидравлические.

Фрикционные гасители колебаний обычно используют в тележках грузовых вагонов благодаря простоте конструкции и надежности в эксплуатации.

Рис. 15 фрикционный клиновой гаситель колебаний тележки модели 18-100

1 – фрикционный клин; 2 – фрикционная планка; 3 – пружины рессорного комплекта; 4 – боковая рама тележки; 5 – надрессорная балка тележки

В тележках пассажирских вагонов используют гидравлические гасители колебаний, которые имеют незначительный вес и более рациональную характеристику, обеспечивая гашение колебаний и плавный ход во всем диапазоне действующих на вагон динамических усилий, чего нельзя сказать о фрикционных гасителях. Устанавливаются гидравлические гасители в центральной ступени рессорного подвешивания вагона.

Рис. 16 гидравлический гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ

1 – кольцо поршневое; 2 – цилиндр; 3 – направляющая втулка; 4 – кольцо резиновое; 5 – кольцо; 6 – натяжная гайка; 7 – стопорный винт головки; 8 – головка верхняя; 9 – стопорный винт кожуха; 10 – планка стопорная; 11 – сальник каркасный; 12 – обойма; 13 – кожух верхний; 14 – шток; 15 – корпус гасителя; 16 – фланец нижнего клапана; 17 – головка нижняя; 18 – клапан нижний; 19 – втулка металлическая; 20 – втулка резиновая; 21 – шариковый клапан; 22 – клапан верхний; 23 – поршень; 24 – кольцо стопорное; 25 – пружина клапана; 26 – регулировочная втулка; 27 – пружина шарикового клапана; 28резервуар

Принцип действия этих гасителей заключается в перемещении вязкой жидкости поршнем через дроссельные отверстия и обратного всасывания ее через клапаны одностороннего действия. При прохождении жидкости через дроссельные отверстия возникает вязкое трение, превращающее механическую энергию колебательного движения вагона в тепловую, которая необратимо рассеивается в окружающее пространство.

Рис. 17 гидравлический гаситель колебаний

При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается, и жидкость из-под поршневой полости цилиндра перетекает в надпоршневую. Однако вследствие движения штока 1 давление в полости рабочего цилиндра3 повышается и часть жидкости с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные отверстия нижнего клапана 8 в резервуар 5.

При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается, давление жидкости в надпоршневой зоне полости цилиндра 3 повышается, и жидкость с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные каналы верхнего клапана 7 в надпоршневую полость. Одновременно в этой полости наступает разряжение, так как объём перетекающей в неё из надпоршневой полости жидкости меньше объёма надпоршневой полости.

Вследствие этого нижний клапан 8 поднимается и часть жидкости засасывается в подпоршневую зону из резервуара 5, заполняя освобождённое штоком 1 пространство. Резервуар 5 гасителя колебаний служит не только ёмкостью для жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра 3, но и сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между направляющей втулкой 2 и штоком 1.

3.4.2 Гасители колебаний

При движении вагона по периодическим неровностям пути (стыкам рельсов, например) со скоростью, когда частоты вынужденных и собственных колебаний близки по величине, могут возникать большие амплитуды колебаний кузова на рессорах (резонанс), если в системе рессорного подвешивания отсутствуют или малы силы сопротивления. Поэтому для гашения резонансных колебаний в систему рессорного подвешивания вводят специальные гасители, которые позволяют снизить амплитуды и ускорения колебательного движения, а следовательно, уменьшить воздействие динамических сил на элементы вагона и перевозимый груз. Многочисленные разновидности конструкций гасителей колебаний, применяемых в подвижном составе железных дорог, можно объединить в две большие группы: фрикционные и вязкого сопротивления. Рассмотрим некоторые из них.

Фрикционные гасители колебаний наиболее широко применяются в тележках грузовых вагонов.
В двухосных тележках типа ЦНИИ-ХЗ фрикционный гаситель колебаний состоит из двух фрикционных клиньев 2 (рис. 3.27, а), размещенных между наклонными поверхностями концов надрессорной балки 1 и фрикционными планками 5, укрепленными на колонках 4 боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины 5.Работа таких гасителей заключается в следующем. При вертикальных колебаниях надрессорной балки 1 совместно с обрессоренными массами вагона фрикционные клинья 2 перемещаются вниз и вверх относительно фрикционных планок 3. В результате между клиньями и планками возникают силы трения, создающие сопротивление колебательному движению. При этом величина силы трения прямо пропорциональна прогибу пружин и возрастает с его увеличением, так как клинья прижимаются с большей силой. Работа сил трения преобразуется в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду. Такого типа гаситель называют фрикционным с переменной силой трения, зависящей от прогиба.

Фрикционный гаситель колебаний с постоянной силой трения, показанный на рис. 3.27, б, устроен так, что сила трения не зависит от прогиба рессорного подвешивания. В пазах 5 концов надрессорной балки установлены башмаки 2, в которых размещены стаканы 3 с пружинами 4. Стакан 3 прижат предварительно сжатой пружиной 4 к фрикционной планке 1 боковой рамы тележки. Сила трения, возникающая при колебании надрессорной балки совместно с опирающимися на нее частями, постоянна и зависит только от жесткости и величины предварительного сжатия пружины, а также коэффициента трения между взаимодействующих плоскостей стаканов и фрикционных планок.

Фрикционный гаситель колебаний, применяемый в трехосных тележках типа УВЗ-9М (рис. 3.27, в), создает силы трения, пропорциональные прогибу рессорного подвешивания. Нагрузка от надрессорной балки тележки через прокладку 1 и нажимной конус 2 передается на два раздвигающихся клина 3. При деформациях рессорного подвешивания под действием скошенных поверхностей нажимного конуса 2 раздвижные клинья 3 прижимаются к внутренней поверхности фрикционного стакана 6. Между трущимися поверхностями раздвижных клиньев 3 и стакана 6 при их взаимном перемещении возникают силы трения, пропорциональные прогибу пружины 5, размещенной между фланцем стакана 6 и опорным кольцом 4.

К гасителям колебаний с постоянной силой трения относится дисковый фрикционный гаситель (рис. 3.28, а), конструкция которого состоит из стального диска 6, зажатого между двумя фрикционными прокладками 2 с помощью пружины 7, болта 4, поводков 3 и резиновых прокладок 5. Рычаги 1 и 3 с помощью валиков крепят между опорами упругих элементов. При колебании вагона и относительном угловом перемещении рычагов 1 и 8, а следовательно диска 6 и прокладок 2, между ними возникают силы трения постоянной величины. Эти силы можно регулировать величиной сжатия пружины 7 с помощью гаек болта 4.

Телескопический фрикционный гаситель колебаний фирмы Крайслер (рис. 3.28, б) является гасителем с постоянной силой трения и применяется в тележках грузовых и пассажирских вагонов зарубежных стран. Он состоит из башмаков 2 с фрикционными накладками 5, выполненными из асбестовой массы, которые прижимаются к корпусу 6 с помощью усилия пружины 4, воздействующей на конусные (клиновые) головку 1 и шайбу 3. Сила трения такого гасителя регулируется гайками 7, сжимающими пружину 4.

Телескопический гаситель колебаний типа БИТМ (Брянский институт транспортного машиностроения) (рис. 3.28, в) отличается от гасителя фирмы Крайслер тем, что усилия на главные трущиеся поверхности передаются через эластичные прокладки 1 и 2 без вспомогательных клиновых поверхностей. Изменением толщины этих прокладок и усилием сжатия пружины можно регулировать соотношение сил трения при возвратно-поступательном движении частей гасителя относительно корпуса. Гаситель колебаний типа БИТМ обладает большей стабильностью по сравнению с гасителем фирмы Крайслер, поскольку усилия на главные трущиеся поверхности передаются через упругие элементы.

Телескопические гасители колебаний устанавливаются как вертикально, так и наклонно относительно оси упругих элементов подвешивания. При наклонном их расположении гасятся вертикальные и горизонтальные колебания вагона. Важным преимуществом телескопических гасителей является простота и быстрота замены неисправного гасителя исправным.

Гидравлические гасители колебаний. Как отмечалось выше, существенным недостатком фрикционных гасителей колебаний является нестабильность их работы, т.е. ухудшение силовой характеристики. Эти и другие недостатки устранены в гасителях колебаний гидравлического типа и других гасителях вязкого сопротивления, которые, несмотря на усложнение изготовления, ремонта и технического обслуживания, широко применяются в тележках современных пассажирских вагонов.

В телескопических поршневых гидравлических гасителях колебаний сила сопротивления создается за счет перетекания жидкости из одной полости в другую через узкие калиброванные (дроссельные) отверстия. Сила сопротивления гасителя в этом случае зави¬сит от вязкости жидкости, размеров дроссельных отверстий и пропорциональна скорости перемещения поршня.

Силовую характеристику в этих конструкциях создают на основе требований к ходовым качествам вагона путем подбора вязкости жидкости и размеров дроссельных отверстий.

Гидравлический гаситель колебаний (рис. 3.29) состоит из рабочего цилиндра 4, поршня 6 со штоком 1, неподвижного поршня 9 с отверстием 14, верхнего 7 и нижнего 8 клапанов, корпуса 3 и направляющей втулки 2. Между цилиндром 4 и корпусом 3 образуется резервуар 5. Гаситель заполнен вязкой жидкостью, которая подбирается с таким расчетом, чтобы в летнее и зимнее время ее вязкость изменялась незначительно.

Работа гидравлического гасителя колебаний заключается в следующем. При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается и жидкость из подпоршневой полости цилиндра 4 перетекает в надпоршневую 12 через большие отверстия 11. Одновременно вследствие движения штока 1 вниз давление под поршнем 6 повышается и часть жидкости с сопротивлением перетекает из полости 10 через дроссельное отверстие клапана 8 в резервуар 5.

В это время давление жидкости в надпоршневой 12 и подпоршневой 10 полостях цилиндра 4 выравнивается, так как полости 10 и 12 соединены между собой через большие отверстия 11 поршня и приподнятого вверх клапана 6. При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается под действием повышенного давления в надпоршневой полости 12 и жидкость с сопротивлением перетекает через дроссельные каналы в подпоршневую полость 10. Одновременно в полости 10 наступает разрежение, вследствие чего нижний клапан 5 поднимается и пропускает жидкость из резервуара 5 в подпоршневую полость 10, восполняя недостающий объем жидкости, поступающий из меньшего надпоршневого пространства, включающего объем штока 1. Резервуар 5 гасителя служит для размещения объема жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра при движении поршня 6 вниз, а также является сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между штоком и направляющей втулкой 2. Для предотвращения выдавливания жидкости наружу гаситель имеет уплотнение 13.

Ссылка на основную публикацию