Резиновые и комбинированные упругие элементы

Резина и аналогичные синтетические материалы используются в механических узлах трамвая в двух целях:

1) как амортизаторы для гашения высокочастотных колебаний и защиты от них агрегатов и пассажиров;

2) для изготовления упругих элементов подвески.

Резиновые упругие элементы подвески обычно имеют металлические армированные пластины, соединенные с резиной вулканизацией или склеиванием. Они работают на сжатие, сдвиг, сжатие со сдвигом.

Применяются в подвеске и упругие элементы с более сложным распределением напряжений, когда действующая сила вызывает одновременно несколько видов деформации резины, а также комбинированные резинометаллические и резинопневматические упругие элементы.

В этих случаях в упругих элементах допускается изменение угла сдвига в пределах: = , а максимальная относительная деформация при сжатии:

Рассмотрим порядок расчета резино-упругого элемента сжатия-сдвига, на который действует вертикальная нагрузка F, вертикальный прогиб f элемента, опорные поверхности которого расположены под углом к направлению действия силы F складываются из двух деформаций:

- деформация сжатия от силы: , ;

- деформация сдвига от силы: , .

В этом случае:

Выражая силы и через прогиб получим:

,

,

где K – коэффициент ужесточения упругого элемента, определяемый по графику:

Е – модуль сдвига

А – площадь поперечного сечения сдвига

G – модуль упругости при сдвиге

- толщина нагруженного элемента

Рисунок 11. Расчетные схемы упругих резиновых элементов.

Для рассматриваемого случая величина коэффициента формы Кф определяется для кольцевой детали (схема В)

где – наружный диаметр;

- внутренний диаметр,

тогда сила F может быть определена из отношения:

Если общее число колец упругого элемента равно n, то суммарный вертикальный прогиб составит , а жесткость комплекта упругого элемента в вертикальном направлении:

Принимая в полученных уравнениях или с учетом соответствующих коэффициентов формы можно получить уравнения для расчета соответственно других кольцевых упругих элементов сдвига и сжатия. И в этом случае для цилиндрического упругого элемента Кф будет определяться:

Аналогично разрабатываются для плоских слоистых упругих элементов системы «Меги».Если на расчетной схеме системы «Меги» обозначить:

- угол, образованный опорной поверхностью упругого элемента с вертикалью

- угол наклона опорных поверхностей геометрической оси колесной пары

В – высота боковой поверхности упругого элемента

- полная длина V-образной опорной поверхности упругого элемента с условием, что

- толщина резины одного слоя в свободном состоянии

то в этом случае жесткость комплекта упругих элементов в вертикальном направлении определяется соотношением (для схемы А)

где - площадь резинового слоя

Жесткость упругих элементов в продольном направлении (схема Б)

где - суммарное смещение от силы X

Продольная жесткость на одну колесную пару равна 2сx

Поперечная боковая жесткость упругих элементов для схемы В определяется следующим выражением:

где - общее боковое смещение упругого элемента от боковой силы Н.

Предполагается, что боковая нагрузка, приходящаяся на колесную пару поровну делится между опорными буксами.