Что такое рессорное подвешивание
Рессорное подвешивание вагонов
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, сохранения качеств грузов при перевозках применяют специальные устройства в ходовых частях вагонов — рессорное подвешивание.
Рессорное подвешивание состоит из упругих элементов, гасителей колебаний, возвращающих и стабилизирующих устройств. Комплекс этих элементов обеспечивает снижение ускорений колебательного движения и уменьшение воздействия динамических сил на конструкцию вагона, создавая плавный ход подвижного состава в процессе эксплуатации. При этом параметры рессорного подвешивания должны соответствовать нормативным значениям и не должны существенно изменяться с течением времени.
2. Упругие элементы рессорного подвешивания
Упругие элементы, являясь основной составной частью рессорного подвешивания, смягчают толчки и удары, действующие на движущийся вагон со стороны рельсового пути. У неподвижного вагона упругие элементы испытывают лишь воздействие статической нагрузки, прогибаясь на величину, называемую статическим прогибом. В качестве упругих элементов вагонов применяют витые стальные пружины, резиновые, пневматические, торсионные, тарельчатые, кольцевые и другие типы упругих элементов. В последнее время все большее распространение получают пневматические, резинометаллические, торсионные и другие типы рессор.
Пневматические рессоры, являющиеся наиболее прогрессивными упругими элементами ходовых частей, 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, что обеспечивается автоматическим регулированием давления воздуха внутри рессоры. Кроме того, они обладают хорошими вибро- и шумогасящими свойствами, что обеспечивает комфорт пассажирам. Пневматические рессоры имеют также меньшую массу. 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 У, снабженным дросселем 2, регулятора положения кузова 4, трубопровода 5, главного резервуара 6 и компрессора 7. Работа такой системы заключается в следующем. Повышение нагрузки Р 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. Однако недостаточно широкое их распространение объясняется свойствами резины, существенно влияющими на параметры подвешивания при различных климатических условиях и длительности эксплуатации. Резиновые элементы чаще всего используют в тележках отечественных вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний и уменьшения шума, а также в шкворневых узлах тележек скоростных вагонов и вагонов электропоездов и дизель-поездов.
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 обрессоренной 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. Подобные торсионные устройства применяются в полувагонах отечественной постройки для облегчения поднимания крышек люков после разгрузки кузова: один конец торсиона прикреплен к крышке люка, а другой к рычагу, шарнирно связанному с хребтовой балкой рамы. Торсион при этом закручивается под действием силы тяжести высыпающегося груза, а после освобождения крышки от груза упруго деформированный торсион поднимет ее в горизонтальное положение. 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 у 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—70% 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), которые по сравнению с применяемыми ранее листовыми рессорами позволяют получать необходимые упругие характеристики при меньших массах и габаритных размерах, а в сочетании с гасителями колебаний обеспечивать более спокойный ход вагона. Кроме того, пружины могут смягчать горизонтальные толчки и удары, что не могут листовые рессоры; пружины также гораздо проще в изготовлении и ремонте, чем листовые рессоры. В силу своих преимуществ цилиндрические пружины почти вытеснили широко применяемые ранее листовые рессоры.
Конические пружины (рис. 3.26, б) имеют более благоприятную силовую характеристику, но сложны в изготовлении и ремонте. Поэтому они не нашли широкого распространения в вагоностроении.
3. Гасители колебаний
При движении вагона по периодическим неровностям пути (стыкам рельсов, например) 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 для гашения резонансных колебаний в систему рессорного подвешивания вводят специальные гасители, которые позволяют снизить амплитуды и ускорения колебательного движения, а следовательно, уменьшить воздействие динамических сил на элементы вагона и перевозимый груз. 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 5, укрепленными на колонках 4 боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные 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, устроен 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 раздвигающихся клина 3. При деформациях рессорного подвешивания под действием скошенных поверхностей нажимного конуса 2 раздвижные клинья 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 стакана 6 и опорным кольцом 4.
К гасителям колебаний с постоянной силой трения относится дисковый фрикционный гаситель (рис. 3.28, а), конструкция которого состоит из стального диска 6, зажатого между двумя фрикционными прокладками 2 с помощью пружины 7, болта 4, поводков 3 и резиновых прокладок 5. Рычаги 1 и 3 с помощью валиков крепят между опорами упругих элементов. При колебании вагона и относительном угловом перемещении рычагов 1 и 8, а следовательно диска 6 и прокладок 2, между ними возникают силы трения постоянной величины. Эти силы можно регулировать величиной сжатия пружины 7 с помощью гаек болта 4.
Телескопический фрикционный гаситель колебаний фирмы Крайслер (рис. 3.28, б) является гасителем с постоянной силой трения и применяется в тележках грузовых и пассажирских вагонов зарубежных стран. Он состоит из башмаков 2 с фрикционными накладками 5, выполненными из асбестовой массы, которые прижимаются к корпусу 6 с помощью усилия пружины 4, воздействующей на конусные (клиновые) головку 1 и шайбу 3. Сила трения такого гасителя регулируется гайками 7, сжимающими пружину 4.
Телескопический гаситель колебаний типа БИТМ (Брянский институт транспортного машиностроения) (рис. 3.28, в) отличается от гасителя фирмы Крайслер тем, что усилия на главные трущиеся поверхности передаются через эластичные прокладки 1 и 2 без вспомогательных клиновых поверхностей. Изменением толщины этих прокладок и усилием сжатия пружины можно регулировать соотношение сил трения при возвратно-поступательном движении частей гасителя относительно корпуса. 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 вертикальные и горизонтальные колебания вагона. Важным преимуществом телескопических гасителей является простота и быстрота замены неисправного гасителя исправным.
Гидравлические гасители колебаний. Как отмечалось выше, существенным недостатком фрикционных гасителей колебаний является нестабильность их работы, т.е. ухудшение силовой характеристики. Эти и другие недостатки устранены в гасителях колебаний гидравлического типа и других гасителях вязкого сопротивления, которые, несмотря на усложнение изготовления, ремонта и технического обслуживания, широко применяются в тележках современных пассажирских вагонов.
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, размеров дроссельных отверстий и пропорциональна скорости перемещения поршня.
Силовую характеристику в этих конструкциях создают на основе требований к ходовым качествам вагона путем подбора вязкости жидкости и размеров дроссельных отверстий.
Гидравлический гаситель колебаний (рис. 3.29) состоит из рабочего цилиндра 4, поршня 6 со штоком 1, неподвижного поршня 9 с отверстием 14, верхнего 7 и нижнего 8 клапанов, корпуса 3 и направляющей втулки 2. Между цилиндром 4 и корпусом 3 образуется резервуар 5. Гаситель заполнен вязкой жидкостью, которая подбирается с таким расчетом, чтобы в летнее и зимнее время ее вязкость изменялась незначительно.
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 клапана 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 5 поднимается и пропускает жидкость из резервуара 5 в подпоршневую полость 10, восполняя недостающий объем жидкости, поступающий из меньшего надпоршневого пространства, включающего объем штока 1. Резервуар 5 гасителя служит для размещения объема 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.
4. 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, применяемые в тележках вагонов, бывают двух типов, различающиеся по принципу действия и конструктивному выполнению. К первому типу относятся устройства, возвращающая сила которых создается за счет использования силы тяжести кузова, воздействующего на тележку. К подобным устройствам относятся конструкции, имеющие ролики (катки), размещенные между наклонными плоскостями (рис. 3.30, а).
При поперечном отклонении тележки относительно кузова возникает возвращающая сила Н, не зависящая от величины отклонения тележки. Если же ролики (катки) вместо наклонных плоскостей разместить в овальных (цилиндрических или выполненных по особому профилю) углублениях (система В.И. Бабина), то возвращающая сила Н будет возрастать по определенному закону с увеличением поперечных отклонений тележки в связи с ростом угла а от нуля (среднее положение) до максимального значения (максимальное отклонение тележки).
К первому типу, в котором возвращающая сила создается за счет использования силы тяжести кузова, относится также люлечное подвешивание (рис. 3.30, б). При горизонтальном отклонении надрессорной балки 4, расположенной на упругих элементах 3, произойдет изменение наклона люлечных подвесок 2, что и вызовет появление горизонтального возвращающего усилия.
Люльки бывают с вертикальными и наклонными подвесками 2. Вертикальные люлечные подвески при отклонении остаются параллельными между собой, а подрессорная балка при этом остается параллельной первоначальному положению. В случае наклонных люлечных подвесок 2 создается большая величина возвращающей силы, зависящая от первоначального угла их наклона, но при этом происходит нежелательный наклон подрессорной балки 7, а иногда перекос и кручение кузова вагона.
Во втором типе возвращающего устройства возвращающая сила обеспечивается за счет использования поперечной упругости упругих элементов рессорного подвешивания. В современных тележках грузовых вагонов, например, функции возвращающих устройств выполняют пружины, возвращающая сила которых пропорциональна величине их горизонтальной упругой деформации. В тележках пассажирских вагонов роль возвращающих устройств совместно с люлькой выполняют упругие поводки, а также пневматические и другие типы упругих элементов подвешивания.
Одной из важнейших мер для улучшения плавности хода вагона в вертикальном направлении является увеличение гибкости рессорного подвешивания. Однако при этом возрастает боковая качка кузова и ухудшение поперечной устойчивости вагона. В этом случае применяют особые устройства — стабилизаторы, которые обеспечивают упругое сопротивление только крену кузова и позволяют значительно увеличить суммарный статический прогиб рессорного подвешивания вагона. В подвешивании могут быть использованы рычажные, торсионные и другие типы стабилизаторов боковой качки вагонов.
Рычажный стабилизатор (рис. 3.31, а) включает в себя два равноплечих рычага 3 и 6, прикрепленных шарнирами 5 к надрессорной балке 7. Своими концами 2 рычаги 3 опираются на люлечные подвески 7, а противоположные концы рычагов с помощью валиков соединены между собой серьгами 4. Такое устройство противодействует наклону надрессорной балки тележки и препятствует боковой качке кузова, не влияя на вертикальные перемещения.
Торсионный стабилизатор (рис. 3.31, б) состоит из двух торсионов 2, свободно вращающихся в подшипниках 1, прикрепленных к раме тележки 6. Надрессорная балка 5 шарнирно соединена подвесками 5 с изогнутыми концами 4 торсионных стержней. Такое стабилизирующее устройство обеспечивает восстанавливающие моменты от скручивания торсионов при боковом отклонении кузова и противодействует его наклону.
Что такое рессорное подвешивание
Рессорное подвешивание предназначено для передачи веса электровоза на шейки колесных осей, распределения этого веса равномерно между осями, смягчения ударов, получаемых колесами или при неровностях пути, или при неправильной форме колесного бандажа и уменьшения воздействия электровоза на путь.
Рессоры и пружины должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать вес электровоза. Они также должны обладать достаточной упругостью, т. е. способностью под воздействием усилия прогибаться на некоторую величину и затем по прекращению воздействия вновь принимать свою прежнюю форму.
Система рессорного подвешивания рам тележек на буксах колесных пар носит название первичного подвешивания, кузова на рамах тележек — вторичного рессорного подвешивания.
На электровозе применяют листовые рессоры и цилиндрические пружины. В системе первичного подвешивания установлены как листовые рессоры, так и цилиндрические пружины (статический прогиб 62 мм); в системе вторичного подвешивания — только листовые рессоры (статический прогиб 73 мм).
Рис. 29. Листовая подбуксовая рессора
Листовые рессоры. Рессоры первичного подвешивания собраны из постепенно укорачивающихся и наложенных друг на друга закаленных стальных пластин или листов / (рис. 29), связанных в одно целое хомутом 2, который надевают на них в горячем состоянии и опрессовывают. Верхние листы, идущие вдоль всей рессоры, называются коренными и имеют длину 1308 мм; на концах этих листов сделаны отверстия, через которые проходят подвески.
Остальные листы рессор имеют длину 1126; 966; 806; 646; 486 и 326 мм, т. е. каждый лист короче другого на 160 мм. Толщина листов равна 16 мм, ширина — 120 мм. Для того чтобы листы рессоры не смещались относительно друг друга, они имеют сверху продольные желоба, а снизу — выступы. Таким образом, выступ вышележащего листа всегда попадает в желоб нижележащего. Чтобы исключить продольный сдвиг, в центре каждого листа вы-штамповывается сферическая впадина, а за счет выдавленного материала на нижней стороне соответственно образуется сферический выступ. При сборке рессоры выступ каждого вышележащего листа попадает во впадину, сделанную в хомуте. Над верхним коренным листом ставят прокладку 4, также имеющую желобок, впадину и выступы. Между прокладкой и хомутом загоняют клин 3. Жесткость листовой рессоры составляет 192 кгс/мм.
Кроме листовых рессор с продольными желобами и выступали, на электровозах используются рессоры с плоскими листами.
На электровозах до № 305 ставились листовые рессоры вторичного подвешивания (рис. 30), которые имели десять листов ширили 120 мм и толщиной 20 мм. На концах крайнего коренного листа сделаны загибы, через которые пропускают валики рессорного «.эдвешивания. Длина его в распрямленном состоянии равна • 785 мм; длина второго коренного листа — 1420 мм; остальных — ответственно 1280; 1140; 1000; 860; 720; 580; 440 и 300 мм. Хомут •?меет боковой обработанный прилив с отверстиями для болтов,
с помощью которых рессору прикрепляют к поперечной балке. Верхняя часть хомута обработана для установки масляной ванны.
Между нижним коренным листом и хомутом, как и у листовой подбуксовой рессоры, установлена прокладка и клин. Для предотвращения продольного и поперечного сдвига вдоль листов предусмотрены желоба и выступы, а в середине — впадины и выступы.
Листы рессор изготовляют из стали марки 14260.7 с разрывным усилием 145—150 кгс/мм2 и максимальным пределом текучести 120 кгс/мм2. На электровозах с № 305 стоят рессоры, собранные из 15 листов толщиной по 16 мм. При ремонте электровозов можно ставить 12-листовые рессоры (ширина листа 130 мм, толщина 16 мм), изготовленные из стали 55С2 ГОСТ 1425-62. Жесткость этих рессор составляет 156 кгс/мм.
При изгибе рессоры ее листы могут взаимно перемещаться только в продольном направлении — от середины хомута до краев, листов.
Для того чтобы листовые рессоры были чувствительны к изменению нагрузки и меньше изнашивались, поверхности листов смазывают невысыхающей смазкой, например смесью сала с графитом или графита с цилиндровым маслом.
Цилиндрические пружины. Вследствие значительного внутреннего трения между отдельными листами листовых рессор последние недостаточно сглаживают мелкие удары, что вредно отражается на электрическом оборудовании электровоза. Поэтому, помимо листовых рессор, на электровозе поставлены цилиндрические винтовые пружины, не имеющие трения между своими частями.
Цилиндрические пружины изготавливают из стального прута диаметром 40 мм (рис. 31), который навивается на цилиндр диаметром 120 мм, равным внутреннему размеру пружины. Для придания пружине необходимой упругости ее, как и листовую рессору, подвергают закалке. Концы цилиндрической пружины стачивают по плоскости, перпендикулярной геометрической оси рессоры.
Рис. 30. Листовая рессора вторичного подвешивания
Рис. 31. Цилиндрическая пружина
Балансиры. Вследствие неровностей пути электровоз при движении все время колеблется и покачивается, поэтому один из рессор во время хода электровоза перегружаются, а другие, наоборот, разгружаются. Кроме того, упругость отдельных рессор с течением времени уменьшается. Уменьшение упругости вызывает уменьшение нагрузки на их буксы. За счет этого перегружаются соседние рессоры и их буксы. Перегрузка рессор и букс может вызвать излом рессоры, а недогрузка букс — боксование колесных пар. Во избежание перегрузки отдельных рессор электровозные рессоры соединяются
между собой балансирами, такие рессоры называются сопряженными. Балансиры, соединяющие две рессоры рядом расположенных букс, называются продольными. Балансир представляет собой брусок, откованный из стали.
Если при движении электровоза одна из сопряженных рессор перегрузится, то эта перегрузка передается балансиру, а последний передает часть излишнего груза другой (соседней) рессоре и нагрузка между ними выравнивается. Так как при этом каждой рессоре приходится воспринимать только часть ударов от толчков колеса, то они могут делаться более тонкими и поэтому более гибкими.
Рессорное подвешивание тележек (первичное подвешивание). Тележки электровоза ЧС2 имеют различную систему рессорного подвешивания.
У первой (со стороны кабины машиниста 1) тележки (рис. 32) рессоры каждой стороны второй и третьей колесных пар соединены продольными балансирами, а рессоры первой колесной пары связаны только с рамой тележки. У второй (со стороны кабины машиниста 2) тележки все рессоры каждой стороны соединены продольными балансирами. Между листовыми рессорами рамами, а также между этими рессорами и балансирами размерены цилиндрические пружины.
Рис. 32. Схема рессорного подвешивания тележек электровоза
которое передаются вертикальные усилия с рамы одной тележки на другую.
Передача вертикальной нагрузки от рамы тележки на буксы колесных пар осуществляется цилиндрическими пружинами, балансирами, листовыми рессорами и соединяющими их деталями (рис. 33).
Рама тележки 7 опирается через кронштейн 6, валик 8, болт 14, гайку 24, тарелку 23, цилиндрическую пружину 22, тарелку 21 и фасонную накладку 20 на коренные листы листовой рессоры 1 (рис. 34). Болты 14 откованы из стали 1421.1 и имеют в верхней части головку с отверстием, резьбу для гайки 24 и контргайки 25, а в нижней — резьбу для корончатой гайки 17. Эта гайка удерживает втулку 19, которая предохраняет болт 14 от износа. От вывертывания гайку 17 удерживает шплинт 16. Между стенками отверстий приливов кронштейна 6 и валиком 8 помещены втулки 26.
Между стенками отверстия в болте 14 и валиком 8 установлены силоновые втулки 13, допускающие высокие удельные давления.
Рис. 33. Рессорное подвешивание первой (а) и второй (б) тележек электровоза
Они служат одновременно изоляцией, препятствующей прохождению тока от рамычтележки через болты 14 и листовые рессоры / к корпусу буксы, т. е. через роликовые подшипники. Валик 8 по отношению к кронштейну фиксируется болтом 11 и планкой 10, помещенной в прорезь валика. Для подачи консистентной смазки :а трущиеся поверхности валика служит масленка 12.
Опора рамы 7 на середину балансира 4 (9) (рис. 36) осуществ-гся валиком 30, вокруг которого балансир может поворачи-?.т:.ся. В балансир впрессована втулка 29, изготовленная из мар-^••цовистой стали, содержащей 11—13% марганца. Валик 30
фиксируется относительно кронштейна 6 планкой 28, укрепленной болтами. Листовая рессора / подвешивается к корпусу 31 буксы (рис. 37) с помощью щек 33 и 36, цапфы которых вставлены в отверстия нижних приливов корпуса буксы и на нижний выступ которых опирается хомут листовой рессоры. В щеки впрессованы втулки 32, В нижней части щеки стянуты двумя болтами 34, самопроизвольному вывертыванию которых препятствуют пластины 35.
После опускания кузова на тележки гайками 24 (см. рис. 35) устанавливают горизонтальное положение листовых рессор 1
Рис. 38. Рессорное подвешивание кузова (вторичное подвешивание)
и заданный зазор между корпусом букс и рамами тележек — 35 мм. Для того чтобы при подъеме тележек за их рамы одновременно поднимались и колесные пары, к рамам укреплены предохранительные скобы 2 (см. рис. 33), в которые входят горизонтальные приливы корпусов букс.
Предохранительные скобы 2 используются также для вывешивания колесной пары при ее повреждении, когда необходимо транспортировать электровоз.
Рессорное подвешивание кузова (вторичное подвешивание). Кузов электровоза опирается на каждую тележку через две боко-зые опоры и ванны 2, укрепленные на хомутах 13 листовых рес-;ор 14 (рис. 38 и 39). Хомуты соединены между собой фасонной поперечной балкой, состоящей из трубчатой части 18 и приваренных к ней кронштейнов 12; хомуты рессор прикреплены к балке болтами 17 (по восемь болтов у каждой рессоры),
Концы листовых рессор с помощью валиков 11 (см. рис. 38 и 40), щек 10 и валиков 19 шарнирно связаны с люлечными подвесками 9 и 21. Последние своими проушинами опираются на седла камней 6 и 20. Камни в свою очередь укреплены на валике 16 (с гайкой 22), проходящем через втулку 23, впрессованную в отверстие кронштейна 7 (1). Последние шпильками и гайками прикреплены к раме тележки. Точное положение кронштейнов 7 и 1 на балках тележек фиксируется штифтами 24.
К раме прикреплены также предохранительные крюки 15, на которые при обрыве люлечных подвесок опирается конец листовой рессоры.
Для того чтобы исключить перемещение листовых рессор люльки в продольном направлении под воздействием сил трения, между скользуном и опорной поверхностью ванн один из кронштейнов 7 каждой стороны тележки соединяют через палец 8, поводок 5, валик 4 и вилку 3 с корпусом ванны 2 (см. рис. 38).
Во время движения электровоза по прямому участку пути подвески 9 и 21 обеих сторон кузова (рис. 41,а) располагаются симметрично относительно вертикали. Система находится в равновесии (рис. 41,6) и продольные оси кузова и тележек совпадают между собой.
При входе электровоза в кривую его передняя тележка под действием силы, направленной от головки наружного рельса к гребню бандажа первой по ходу колесной пары, поворачивается относительно кузова и одновременно смещается в сторону от его
Рис. 40 Комплект вторичного подвешивания рессоры
Рис. 41. Схема люлечного подвешивания (а) в состояние равновесия (б) и при движении электровоза в кривой (в):
Р—нагрузки кузова на листовую рессору
продольной оси. Кузов же еще некоторое время продолжает прямолинейное движение. При этом подвески 9 и 21, расположенные со стороны наружного рельса, займут положение, близкое к вертикальному, а подвески, расположенные со стороны внутреннего рельса, наклонятся еще больше (рис. 41, в). В результате возникает горизонтальная сила, стремящаяся вернуть систему в равновесие, и под действием этой силы балка вместе с листовыми рессорами и опирающимся на них кузовом отклоняется вслед за тележкой.
Применение нежесткой связи кузова с тележкой в поперечном направлении значительно снижает воздействие электровоза на путь при входе его в кривые. В этом случае первоначально на наружный рельс действует только сила от массы тележки, а затем постепенно по мере отклонения люлечного подвешивания увеличивается горизонтальная сила от массы кузова.
При движении электровоза по прямому участку пути и отклонении тележки от продольной оси кузова (например, при сильном боковом ветре) также изменяется величина наклона правых и левых подвесок 9 и 21. Возникает горизонтальная сила, стремящаяся возвратить тележку в положение, при котором ее продольная ось совпала бы с продольной осью кузова.
В поперечном направлении тележка может отклоняться от оси кузова на величину ±30 мм. Если внешняя горизонтальная сила, направленная от головки наружного рельса к гребню бандажа колесной пары тележки, по каким-либо причинам окажется больше максимальной горизонтальной возвращающей силы от изменения наклона подвесок, то тележка сместится в поперечном направлення по отношению кузова на 30 мм и разница между внешней и возвращающейся силами передается через шкворень от рамы тележки на раму кузова.
При прогибе листовых рессор вторичного подвешивания кузов приближается к раме тележки. Шкворень в этом случае скользит внутри шара поперечной балки. Перемещение кузова ограничивается зазором между его рамой и специальными упорами 2 (см. рис. 10) на рамах тележки. Величина этих зазоров составляет 30— 36 мм.