ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)
Эксплуатация железных дорог
Кафедра «Нетяговый подвижной состав»
«РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ. УСТРОЙСТВА ГРУЗОВЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ТЕЛЕЖЕК»
Контрольная работа
К. 470300.19040101.65. 415-2013
Выполнил
студент гр. ЭЖД.1.11-1-2
Чебодаева Е.П.
Проверил
Рычков Н.П.
Иркутск 2013
Аннотация
Контрольная работа 44 с., 22 рис., 5 источников.
РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ И
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ТЕЛЕЖЕК.
Содержание
Нормативные ссылки
Введение
. Классификация и особенности конструкции рессорного подвешивания вагонов
.1 Упругие элементы рессорного подвешивания
.2 Гасители колебаний
.3 Возвращающие и стабилизирующие устройства
. Основные положения проектирования и расчета рессорного подвешивания вагонов
.1 Параметры элементов рессорного подвешивания вагонов
. Классификация, назначение и особенности конструкций тележек
.1 Тележки грузовых вагонов
.2 Тележки пассажирских вагонов
Заключение
Список использованных источников
Нормативные ссылки
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам;
ГОСТ 2.106-96 ЕСКД Текстовые документы;
ГОСТ 2.108-68 ЕСКД Спецификации;
ГОСТ 2.111-68 ЕСКД Нормоконтроль;
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД Форматы;
ГОСТ 2.302-68 ЕСКД Масштабы;
ГОСТ 2.303-68 ЕСКД Линии;
ГОСТ 3.1116-79 ЕСТД Нормоконтроль;
ГОСТ 7.1-2003 СИБИД Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления;
ГОСТ 7.12-93 СИБИД Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила;
Введение
У многоосных вагонов элементы ходовых частей объединяются группами в отдельных узлах, называемых тележками. Такое конструктивное оформление ходовых частей позволяет решить задачу равномерного распределения вертикальных нагрузок между осями колесных пар многоосных вагонов, улучшить условия прохода вагонами кривых участков пути, так как тележки имеют возможность поворачиваться относительно кузова и база их существенно меньше базы вагона. В тележках удается более просто осуществлять компоновку рессорного подвешивания. Наличие тележек облегчает выполнение ремонтных операций на узлах ходовых частей.
Тележки вагонов относятся к числу узлов, которые наиболее интенсивно
совершенствуются. Повышение осевых нагрузок, скоростей движения, ужесточение
требований по созданию комфортных условий для пассажиров и уменьшению
динамических воздействий на перевозимые грузы и путевые устройства, в первую
очередь, отражаются на ходовых частях вагонов. Отдельные узлы тележек, такие
как рессорное подвешивание, достаточно быстро претерпевают изменения, тогда
как, колесные пары являются довольно консервативными конструкциями в течение
длительного времени. Буксовые узлы, рамы, надрессорные балки и элементы
механической части автотормозов, располагающиеся на тележках, по интенсивности
модифицирования занимают промежуточное положение между рессорным подвешиванием
и колесными парами.
1. Классификация и особенности конструкции рессорного подвешивания
вагонов
Рессорное подвешивание является одним из важнейших элементов ходовых
частей, от которого зависит плавность хода при движении вагона, в особенности
при прохождении стыковых соединений и продольных неровностей рельсов, крестовин
и др. В этих случаях происходит колебание подвижного состава и возникают
динамические силы, действующие на элементы конструкции вагона, пассажиров и
перевозимый груз. В целях обеспечения плавности хода, повышения безопасности
движения поездов, создания комфортных условий для пассажиров, сохранение
качеств грузов при перевозках применяют специальные устройства в ходовых частях
вагонов - рессорное подвешивание.
1.1 Упругие элементы рессорного подвешивания
рессорный подвешивание вагон тележка
Упругие элементы смягчают толчки и удары, действующие на движущийся вагон со стороны рельсового пути. В качестве упругих элементов вагонов применяют витые стальные пружины, резиновые, пневматические, торсионные, тарельчатые, кольцевые и другие типы упругих элементов.
Пневматические рессоры применяют в тележках пассажирских вагонов скоростных поездов. Основным преимуществом их перед другими типами упругих элементов является способность поддержания положения кузова на определенном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки. Однако они сложнее по конструкции и обслуживанию в эксплуатации, так как требуют наличия источника питания рессор воздухом, системы трубопроводов и арматуры. Получили распространение пневматические рессоры баллонного (рис. 3.23, а), диафрагменного (б) и смешанного (в) типов.
Наиболее широко из них применяются рессоры диафрагменного типа, так как они позволяют получать регулируемые характеристики вертикальной и горизонтальной жесткостей. На пневморессору опирается надрессорная балка 1 (рис. 3.23, б), которая соединяется с диафрагменным баллоном 2, прикрепленным к корпусу 3. Внутри рессоры имеется резиновый ограничитель 4, предусмотренный на случай резкого падения давления в системе или большой просадки надрессорной балки под действием динамических нагрузок.
Пневматические рессоры работают в системе пневматического подвешивания вагона. Схема такого подвешивания обычно состоит из пневматической рессоры 3 (рис. 3.24) с дополнительным резервуаром 1, снабженным дросселем 2, регулятора положения кузова 4, трубопровода 5, главного резервуара 6 и компрессора 7. Работа такой системы заключается в следующем. Повышение нагрузки P от кузова приведет к сжатию пневматической рессоры 3 и перемещению вниз золотника регулятора 4 так, что его отверстие б соединится с каналом а. В результате сжатый воздух из главного резервуара 6 поступит в пневматическую рессору 3 и приподнимет кузов на прежнюю высоту. Разгрузка кузова и уменьшение силы Р приведет к тому, что приподнимется вверх золотник и посредством его выточки в часть воздуха из пневматической рессоры удалится в атмосферу. В результате давление воздуха в пневматической рессоре уменьшится, и кузов вагона опустится и займет прежнюю высоту, при которой все отверстия в золотнике будут перекрыты. Таким образом, подобная система пневматического подвешивания обеспечит автоматическое поддержание кузова на определенной высоте при изменении нагрузки, что необходимо для вагонов, имеющих повышенную гибкость рессорного подвешивания.
Резиновые и резинометаллические упругие элементы находят применение в тележках вагонов, так как они обладают хорошими амортизирующими свойствами, а также способностью гасить вибрационные и звуковые колебания.
Торсионные рессоры применяют в системе подвешивания вагонов. Такая рессора представляет собой прямой стальной стержень (торсион) 4 (рис. 3.25, а), один конец которого закреплен в кронштейне 5, а другой жестко связан с рычагом 1, который шарнирно соединяется с обрессорной частью вагона (надрессорная балка, например). Второй опорой служит подшипник 2, установленный в кронштейне 3, причем в подшипнике может быть создано необходимое трение, способствующее затуханию колебаний вагона. Кронштейны 5 и 3 могут быть укреплены на раме тележки. Торсион 4, изготавливаемый из специальной хромоникельмолибденовой термически обработанной стали, по концам крепится жестко, например с помощью шлицевых соединений.
Нагрузка Р на торсионную рессору вызывает поворачивание рычага 1, а следовательно, скручивание торсиона 4, вызывая упругие деформации кручения. Торсионные рессоры получили распространение в некоторых тележках вагонов зарубежных стран.
Тарельчатая рессора (рис. 3.25, б) состоит из набора упругих стальных тарелей, имеющих вид усеченного конуса с углом подъема y и высотой h, соединенных в секции по две, четыре и т.д. штук в каждой. В результате действия силы Р тарели распрямляются и угол у уменьшается. При этом рессора получает прогиб, смягчая ударную нагрузку. Тарельчатые рессоры в вагоностроении применяются редко.
Кольцевая рессора (рис. 3.25, в) состоит из наружных 1 и внутренних 2 стальных колец, опирающихся друг на друга своими конусными поверхностями. Под действием нагрузки Р рессора прогибается вследствие упругих деформаций растяжения наружных и сжатия внутренних колец, так как на конусных их поверхностях возникают значительные поперечные силы. Кольцевые рессоры обладают очень высокой амортизационной способностью, достигающей 60-7-% работы, т.е. могут воспринимать большие нагрузки и применяться в рессорном подвешивании тяжеловесных вагонов и ударно-тяговых приборах.
Витые пружины. В ходовых частях современных вагонов наибольшее
распространение получили витые цилиндрические пружины (рис. 3.26, а). Такие
пружины могут смягчать горизонтальные толчки и удары, что не могут листовые
рессоры; пружины также гораздо проще в изготовлении и ремонте, чем листовые
рессоры. Конические пружины (рис. 3.26, б) имеет более благоприятную силовую
характеристику, но сложны в изготовлении и ремонте. Поэтому они не нашли
широкого распространения в вагоностроении.
1.2 Гасители колебаний
При движении вагона по периодическим неровностям пути 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 в систему рессорного подвешивания вводят специальные гасители, которые позволяют снизить амплитуды и ускорения колебательного движения. 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 3, укрепленными на колонках 4 боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядны 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, усвоен 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 раздвигающих клина 3. При деформациях рессорного подвешивания. Нагрузка от надрессорной балки тележки через прокладку 1 и нажимной конус 2 передается на два раздвигающихся клина 3. При деформациях рессорного подвешивания пол действием скошенных поверхностей нажимного конуса 2 раздвижные крылья 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 стакан 6 и опорным кольцом 4.
К гасителям колебаний с постоянной силой трения относится дисковый фрикционный гаситель (рис. 3.28, а), телескопический фрикционный гаситель колебаний фирмы Крайслер (рис. 3.28, б) и телескопический гаситель колебаний типа БИТМ (Брянский институт транспортного машиностроения) (рис. 3.28, в). 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, вертикальны и горизонтальные колебания вагона. Важным преимуществом телескопических гасителей является простота и быстрота замены неисправного гасителя исправным.
Гидравлические гасители колебаний. 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 зависит от вязкости жидкости, размером дроссельных отверстий и пропорциональна скорости перемещения поршня.
Гидравлический гаситель колебаний (рис. 3. 29). 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 клапан 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 8
поднимается и пропускает жидкость из резервуара 5 в подпоршневую полость 10,
восполняя недостающий объем 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.
.3 Возвращающие и стабилизирующие устройства
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.
Возвращающие устройства бывают двух типов. К первому типу относятся конструкции, имеющие ролики (катки), размещенные между наклонными плоскостями (рис. 3.30,а).
Использования силы тяжести кузова, относится также люлечное подвешивание (рис. 3.30, б).
Одной из важнейших мер для улучшения плавности хода вагона в вертикальном направлении является увеличение гибкости рессорного подвешивания. В подвешивании могут быть использованы рычажные, торсионные и другие типы стабилизаторов боковой качки вагонов.