Лекция №14 Рессорное подвешивание тепловоза.
Назначение рессорного подвешивания. Рессорное подвешивание предназначено для уменьшения динамического воздействия колес на рельсы при движении по неровностям пути, динамических усилий и ударных импульсов, передаваемых от рельс к ТЭД и для гашения колебаний надрессорного строения.
Частота собственных колебаний надрессорного строения при достаточной гибкости рессор во много раз меньше частоты приложения нагрузок, вызываемых неровностями рельсового пути.
Классификация рессорного подвешивания. Рессорное подвешивание можно классифицировать по следующим признакам:
– материалу упругих элементов (сталь, резина, пневматические элементы);
– количеству ступеней или ярусов подвешивания (одно- и двухступенчатое подвешивание);
– числу отдельных групп подвешивания в составе экипажа или тележки (трех- и четырехточечное или индивидуальное подвешивание);
– функциям, выполняемым элементами подвешивания (упругие элементы – спиральные пружины, упругодемпфирующие элементы – листовые рессоры, пневмобаллоны, резино-металлические элементы; демпфирующие элементы – фрикционные и гидравлические амортизаторы; элементы, распределяющие усилия в системе – балансиры, подвески и т. п.).
На тепловозах серии ТЭМ2, 2ТЭ10Л, М62, ТЭ3 принимается одноступенчатое, сбалансированное (четырехточечное) рессорное подвешивание, состоящие из листовых рессор и спиральных пружин. Нагрузка на буксы предается через балансиры, связанные с элементами рессорного подвешивания валиками. Эти шарнирные соединения в эксплуатации подвержены сильному износу, причиной которого являются значительные удельные давления между валиками и втулками, особенно возрастающие вследствие перекосов подвесок при поперечных перемещениях букс относительно рамы тележки в результате наличия зазоров между лобовыми наличниками букс и рам тележек. В связи с этим шарнирная система, соединяющая упругие элементы одной стороны тележки, недостаточно чувствительна из-за значительного трения в шарнирах. К тому же динамические нагрузки, имеющие небольшую продолжительность действия, не успевают перераспределяться между колесами вследствие значительной инерции балансиров и рессор, замедляющей их угловые перемещения.
Перечисленное существенно уменьшает теоретическое преимущества сбалансированной системы рессорного подвешивания в отношении выравнивания нагрузок на колеса и объясняет переход к индивидуальному подвешиванию. В этой конструкции упругие элементы состоят из спиральных пружин, опирающихся на приливы поводковых букс. Между корпусом буксы и рамой тележки размещен фрикционный гаситель колебаний. Такая система примерно в три раза легче сбалансированной, кроме того, в ней отсутствуют подверженные износу шарнирные соединения. Однако индивидуальная система подвешивания требует большей точности изготовления и монтажа. Спиральные пружины комплекта не должны значительно отличаться друг от друга по жесткости и длине в свободном состоянии, иначе возникает неравенство статических нагрузок, передаваемых колесами на рельсы.
Особенности конструкции элементов рессорного подвешивания и их расчет
Листовые рессоры.Они предназначены для сглаживания и гашения колебаний надрессорного строения. Листы рессоры изготавливаются из стали марки 55С2 и подвергаются термообработке: закалки при t = 880 °С в масле и отпуску при вторичном нагреве до t = 400–510 °С. После термообработки рессору подвергают дробеструйному наклепу с целью повышения предела выносливости. Комплект листов плотно охвачен в средней части хомутом (ст3), который одевают в горячем состоянии и обжимают со всех сторон. Для предотвращения сдвига листов они имеют в средней части выступ.
При изгибе между листами возникают значительное трение, которое повышает жесткость рессоры и вызывает износ листов. Для снижения этих явлений перед сборкой листы смазывают смесью: машинное масло – 25 %, солидол 25 %, графит 50 %. После изготовления рессору испытывают на изгиб под статической нагрузкой РСТ = 1000 МПа. После испытания остаточные деформации не допускаются. Недостатками рессоры являются: увеличение жесткости по мере высыхания смазки и несовпадение усилий нагрузки и разгрузки из-за возникающих сил трения.