Рессорное подвешивание
Назначение рессорного подвешивания и его влияние на взаимодействие колеса и рельса. Колебания локомотива. Схемы, классификация, конструкция и характеристика элементов рессорного подвешивания. Понятие о жесткости и гибкости рессор.
Назначение, конструкция рессорного подвешивания
Рессорное подвешивание (рис. 1) электровоза служит для смягчения ударов, передаваемых на надрессорное строение при прохождении по неровностям пути, и равномерного распределения нагрузки между колесными парами и колесами.
На электровозе применено двухступенчатое рессорное подвешивание: первая ступень образуется системой листовых рессор, балансиров и пружин, с помощью которой рама тележки опирается на буксы колесных пар; вторая ступень – центральными и боковыми опорами, с помощью которых кузов опирается на тележки.
Преимущество такого подвешивания в упругом опирании кузова на тележки. Кроме того, при этом рессорное подвешивание получается мягким, имеет большой суммарный статический прогиб. Эти свойства рессорного подвешивания позволяют уменьшить воздействие электровоза на путь. Наличие в системе рессорного подвешивания листовых рессор позволяет в определенной степени гасить вертикальные колебания за счет сил трения, возникающих при прогибах рессор между их листами. Однако в отличие от спиральных пружин листовые рессоры не воспринимают мелких ударов и толчков, с течением времени ухудшаются их эластичные свойства вследствие коррозии листов и увеличения коэффициента трения между ними.
Упругие свойства рессоры характеризуются жесткостью (или гибкостью), а деформация под нагрузкой – прогибом. В зависимости от прогиба под расчетной нагрузкой рессоры делят на группы; на тележку устанавливают рессоры одной группы.
Классификация
Различают независимое (индивидуальное) и сопряженное (сбалансированное) подвешивание. Если нагрузка передается на каждую буксу через упругие элементы, не связанные с упругими элементами соседних колесных пар, то такое подвешивание называют независимым (ВЛ80, ВЛ85). При независимом подвешивании на нагрузку от колес на рельсы влияет правильность развески, состояние элементов подвешивания, колебания подрессоренных масс и др. Неравенство статических нагрузок приводит к ухудшению использования сцепного веса, уменьшению наибольшей развиваемой силы тяги. Поэтому в эксплуатации необходима проверка правильности развески электровоза.
При сопряженном подвешивании упругие элементы двух или трехколесных пар соединяют между собой балансирами, что способствует выравнивания нагрузок колесных пар. Эффект выравнивания тем больше, чем меньше масса балансиров и меньше трение в шарнирах системы подвешивания.
Группа упругих элементов, соединенных между собой, создает условную точку подвешивания. Так, упругие элементы, находящиеся в одном буксовом узле при независимом подвешивании, создают одну точку подвешивания. Одну точку подвешивания дают упругие элементы двух или трех буксовых узлов, если эти элементы связаны балансирами.
Электровозы ВЛ60К и ВЛ60п/к (Рис. 1) имеют сбалансированное четырехточечное нижнее рессорное подвешивание, в значительной степени выравнивающее нагрузки между осями. Однако трение в шарнирах и других деталях делает это выравнивание неполным; поэтому требуется производить поосное и поколесное взвешивание электровоза и регулировать рессорное подвешивание.
Рессорное подвешивание (Рис. 1) состоит из листовых рессор 1, цилиндрических пружин 2, продольных балансиров 4, опор 6, стаканов, связанных в единую систему стойками 9, стержнями, валиками 5, 7 и другими крепежными деталями. Рессора набрана из десяти листов стали марки 55С2 или 60С2 с размером сечения 16X120 мм, соединенных хомутом 8, и подвешена к буксе на валике 5. Рама 3 тележки средней частью через валик 7 опирается на балансир 4, который с помощью стойки 9 и опоры 6 опирается на концы рессор. Концы рам тележки опираются на рессоры через пружины 2, стаканы опоры 6 и стержни. Регулировку рессорного подвешивания производят гайками, опирающимися на опору 6.
Технические данные
- Общий статический прогиб рессорного подвешивания, мм 108
- Приведенная жесткость рессорного подвешивания на одну тележку, Н/мм (кгс/мм) 8310 (848)
Листовая рессора
- Число листов 10
- Толщина листа, мм 16
- Ширина листа, мм 120
- Длина рессоры под статической нагрузкой, мм 1400
- Жесткость рессоры, Н/мм (кгс/мм) 1246 (127)
- Стрела прогиба в свободном состоянии, мм 74
- Статическая нагрузка, кН (кгс) 82,6 (8420)
- Статический прогиб, мм 67,2
- Марка стали 60С2
Пружина
- Средний диаметр, мм 160
- Высота в свободном состоянии, мм 236
- Диаметр прутка, мм 40
- Число рабочих витков 3,5
- Общее число витков 5
- Жесткость одной пружины, Н/мм (кгс/мм) 1746 (178)
- Статический прогиб пружины, мм 23,9
- Марка стали 60С2ХФА
Рессорное подвешивание электровозов ВЛ80, ВЛ85 (Рис. 2) состоит из листовой рессоры 5, шарнирно подвешенной к нижней части буксы, и винтовых цилиндрических пружин 1. Пружина одним торцом через прокладку 3 опирается на конец рессоры, а другим через гайку 2 – на стойку 4, шарнирно сочлененную с кронштейном рамы тележки. Рессора набрана из 10 листов 16X120 мм, соединенных хомутом 7, который имеет отверстие под валик 6 для подвешивания к буксе. Пружины изготовлены из прутка диаметром 42 мм стали 60С2ХФА, имеют 2,5 рабочих витка, наружный диаметр пружины 204 мм.
Стойка стальная, кованная с последующей механической обработкой, имеет головку для соединения с рамой тележки и резьбу круглого профиля диаметром 48 мм, четыре нитки на дюйм под опорную гайку 2.
Наличие в системе листовой рессоры с внутренним трением обеспечивает некоторое демпфирование вертикальных колебаний в первой ступени подвешивания. При движении по неровностям пути удары от колеса на подрессоренное строение передаются через буксу, листовую рессору и пружину.
Технические данные
- Жесткость листовой рессоры кгс/мм 131
- Жесткость одной пружины кгс/мм 250
- Эквивалентная жесткость на одно колесо (без жесткости поводков) кгс/мм 103,5
- Статический прогиб рессоры мм 65
- Статическая нагрузка на рессору кгс 8500
- Статический прогиб пружины мм 17,58
- Статическая нагрузка на пружину кгс. 4740
Требования при монтаже
При монтаже рессорной системы необходимо соблюдать следующие требования:
- установка рессоры выполняется стороной с клеймом наружу;
- смазываются все соединительные валики универсальной смазкой УС-2 ГОСТ 1033-73;
- замеряется отклонение рессоры от горизонтального положения, которое после окончательной регулировки под электровозом не должно превышать 20 мм;
- разница в прогибах рессор на одной тележке под испытательной нагрузкой не должна превышать 2 мм;
- перекос стоек относительно вертикали допускается не более 15 мм на всей длине стопки;
- комплектовка тележки выполняется пружинами с разницей в прогибах под статической нагрузкой не более 1 мм.
В процессе, эксплуатации необходимо проводить систематические осмотры и проверки состояния рессорной системы. Не должно быть трещин в листах рессоры, пружинах и других деталях, выбоин, перекосов и износов выше допустимых значений.
Существуют следующие предельно допустимые нормы износов деталей и зазоров между ними на прямом горизонтальном участке пути:
- стрела прогиба листовой рессоры в свободном состоянии не менее 68 мм;
- сдвиг листов рессор от среднего положения относительно хомута - не более 3 мм;
- минимальный зазор по высоте между кронштейном рамы тележки и корпусом буксы — 45 мм.
