Гасители колебаний

Дата: 16.06.2020г. Группа: 2ВХ-3-18

Конструкция вагонов

Преподаватель: Левицкая Н.В.

Занятия № 26,27

Вид занятия: лекция.

Тема: Гасители колебаний.

Цель дидактическая: формирование у студентов новых знаний и понятий; научиться пользоваться приобретенными знаниями для решения практических задач.

Рассматриваемые вопросы:

1. Значение и определение гасителя колебаний.

2. Фрикционные гасители колебаний.

3. Гидравлические гасители колебаний.

Домашнее задание: изучить предоставленный материал.

Источники:

1. Лукин В.В. и др. Конструирование и расчет вагонов. – М.: УМК МПС России, 2000

2. Вагоны. Конструкция, теория и расчет (под редакцией А.А.Шадура). - М.: Транспорт, 1980

3. Скиба И.Ф. и др. Вагоны. – М.: Транспорт, 1979

Обратная связь: выполненные задания отправляем в комментарии, личные сообщения преподавателю или на почту колледжа dktidistanc@mail.ru

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:

фрикционные;
гидравлические (вязкого сопротивления).

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.

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.