Контрольная работа по теме Расчет вагонов

Чтобы вывести  формулы определения гибких характеристик  и напряженного состояния; рассмотрим треугольную пластину толщиной h и длинной 4/2, жестко заделанную одним концом. К свободному концу приложим силу Р/2.

Прогиб  конца балки:

                                                                                       ,                    (32) 

   где                        - момент поперечного сечения пластины в месте заделки.

    

   После подставки момента инерции и  преобразование формулы получим.

   

                                                                  ,                         (33)

      

   Нормальные  напряжения в заданной треугольной пластине.

   

                                                                                   ,                      (34) 

   Если  теперь треугольную пластину мысленно разрезать на четное (2n) число полос шириной В/2 и сложить попарно, подкладывая их одна под другую, то получим теоретическую листовую однорядную незамкнутую рессору длиной L с числом листов 6n, каждый шириной в.

   Пренебрегая силами трения между листами получим:

     

     

                                                             ,                       (35)             

    В действительной рессоре концы коренного (верхнего) и подкоренных листов обрезаны по прямой, а наборные ступенчатой части – по трапеции, что оказывает влияние на величину прогиба. Расчеты показывают, что вместо общего числа листов n в формулу прогиба следует подставить: 
 
 

   где,     n_к – сумма коренного и подкоренных листов,

               n_н – число наборных листов ступенчатой части рессоры. 

   

     

                                             ,           (36) 

                λ – гибкость

   

                                              ,          (37) 

   Проверка  прочности рессоры на действие наибольшей вертикальной нагрузки производится с учетом коэффициентом вертикальной динамики.

   Нормальные  напряжения

   

                                                    ,             (38) 
 

   где       Р_Р – расчетная сила, действующая на рессору. 

   

 

   Рис. 20 расчетные схемы для определения

   характеристик листовой рессоры

   а) – треугольная пластина;

   б) – теоретическая рессора;

4. Гасители колебаний

 

   Рессоры и особенно пружины только смягчают толчки, получаемые колесными парами при движении, для гашения этих колебаний в рессорном подвешивании тележек грузовых и пассажирских вагонов вместе с пружинами применяют особые устройства, называемые гасителями колебаний. Они   бывают  фрикционными   или   гидравлическими. 

    В фрикционных гасителях необходимое  сопротивление колебаниям создается силами трения, возникающими между трущимися поверхностями. Для размещения клинового гасителя колебаний (рис. 21) в тележках ЦНИИ-ХЗ и ЦНИИ-X3-0 на колонках боковины 2 укрепляются фрикционные планки 5. Между ними и надрессорной балкой 4, имеющей на концах наклонные поверхности, помещаются клинья 3, которые опираются на пружины 1. При колебаниях клинья, скользя по фрикционным планкам и по наклонным поверхностям надрессорной балки, создают силу трения, вызывающую затухание колебаний. Величина силы трения пропорциональна прогибу пружин. Она возрастает по мере увеличения прогиба, так как в этот момент возрастают силы, прижимающие клинья к фрикционной планке. 

   Гидравлические  гасители колебаний устанавливаются  в тележках пассажирских вагонов.

   В тележках КВЗ-ЦНИИ преимущественно установлены унифицированные гасители колебаний производства Калининского вагоностроительного завода, разработанные совместно с Ленинградским институтом инженеров железнодорожного транспорта (КВЗ-ЛИИЖТ), а также изготовления заводов Германской Демократической Республики  и  Венгерской  Народной  Республики.

     Все  эти гасители устроены и работают  по одному и тому же принципу. Различия заключаются только в конструкции некоторых деталей. Гаситель колебаний поставки заводов ГДР отличается от гасителя КВЗ-ЛИИЖТ в основном системой клапанов и конструкцией уплотнения места выхода штока из цилиндра. Гаситель колебаний поставки завода ВНР отличается от гасителя конструкции КВЗ-ЛИИЖТ устройством клапанов и втулок головок.

   Гидравлический гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ (рис. 69) имеет цилиндр 12, который одним концом установлен в углублении фланца 13 нижнего клапана 16 и прижат направляющей втулкой 8. Шток 22 с поршнем 19 ввернут в верхнюю головку 27 и зафиксирован в этом положении винтом 3. Верхний клапан 21 ввернут в углубление поршня и штока и тоже зафиксирован пружинным кольцом 20. Во фланце 13 размещен нижний клапан 16 с пружинным кольцом 15. Фланец свободно установлен в углублении нижней головки 14, в которой по фрезерованным канавкам резервуар 10 сообщается с пространством под клапаном 16. К головке 14 приварен корпус 11, который не только является основой для сборки всех частей гасителя, но и вместе с цилиндром 12 образует резервуар 10. Для защиты корпуса 11 и штока 22 от механических повреждений и уменьшения попадания на рабочую поверхность штока пыли и грязи к верхней головке 27 привернут кожух 9, который почти полностью закрывает корпус гасителя.

Надежность работы всего гасителя колебаний в значительной мере зависит от качества поршня 19, штока 22, а также мест прилегания цилиндра к направляющей втулке 8 и фланцу 13. Поршень уплотнен чугунным кольцом 18. Основным устройством уплотнения места выхода штока из цилиндра является направляющая втулка 8, вспомогательным — каркасные сальники 25 в обоймах 26. Нижний сальник предназначен для снятия жидкости с поверхности штока при выходе его из цилиндра, а верхний — для снятия пыли и грязи при входе штока в цилиндр. Торцовые поверхности цилиндра 12 в верхней головке и во фланце нижнего клапана уплотнены алюминиевыми кольцами 17 и 23. Направляющая втулка, цилиндр и фланец нижнего клапана зафиксированы натяжным кольцом 24, которое ввернуто в верхний конец корпуса 11. Кольцо 24 через металлическую шайбу 6 и уплотнительное резиновое кольцо 7 нажимает на обойму 26, а через нее на направляющую втулку, цилиндр, фланец и нижнюю головку. Натяжное кольцо фиксируется планкой 4, один конец которой входит в прорезь корпуса 11, а другой шурупом 5 прикреплен к кольцу 24.

   В головках гасителя имеются цилиндрические отверстия с резиновыми 1 и металлическими 2 втулками для крепления гасителя колебаний к надрессорной балке и раме тележки. Перепускные клапаны 21 и 16 взаимозаменяемы и снабжены предохранительными шариковыми устройствами, предназначенными для ограничения сопротивления гасителя колебаний при чрезмерных скоростях перемещения поршня или повышения вязкости жидкости в зимнее время. При повышении давления жидкости в цилиндре сверх допустимого шариковое устройство срабатывает и перепускает часть жидкости, помимо дроссельных отверстий, которые выполнены в виде прямоугольной прорези в седле клапана. Такая конструкция клапанов сравнительно проста и надежна в эксплуатации.

   

     

   

   Принципиальная  схема работы гидравлического гасителя колебаний показана на (рис. 23).

   В гидравлических гасителях колебаний жидкость, находящаяся  в корпусе прибора, под действием толчков перетекает из одной полости в другую через каналы малого диаметра. Такое перетекание называется дросселированием. Возникающее при этом сопротивление поглощает колебания кузова. Во время хода поршня гасителя (рис. 23, а) масло под давлением поршня из подпоршневой полости дросселируется через нижний клапан в пространство 1 между цилиндром и нижним кожухом, а вследствие разрежения в надпоршневой полости 2 рабочая жидкость через верхний клапан перепускается в эту полость.

   При движении поршня вверх (рис. 23, б) рабочая жидкость в надпоршневой полости 2 сжимается и под давлением через отверстие в диафрагме верхнего клапана дросселируется в подпоршневую полость. Так как процесс сжатия в полости 2 опережает вытекание из нее масла, то в подпоршневой камере возникает разрежение, за счет чего сюда будет дросселироваться масло из полости 1 через нижний клапан.

   Гидравлические  гасители колебаний заполняются веретенным, приборным или трансмиссионным маслом, а так же другими специальными жидкостями. На железных дорогах используется приборное масло МВП по ГОСТ 1805-76.

   В последнее  время разработана принципиально  новая конструкция гидравлического гасителя колебаний вязкого трения для подвижного состава с приводом кривошипно-шатунного типа. Заполнение каналов этого гасителя осуществляется специальной полиметилсиликсановой жидкостью (ПМСЖ), обладающей в 60 – 80 тысяч раз большей вязкостью при температуре t = +50⁰ С и примерно в 30 раз меньшим диапазоном её изменения в интервале температур ±50⁰ С. Такая конструкция гасителя колебаний отличается повышенной надежностью и стабильностью работы. 
 

5. Способы  увеличения прочности  и долговечности

рессор  и пружин. 

   Чтобы увеличить поверхностную прочность  металла рессор и пружин, на заводах применяют дробеструйную обработку. Сущность этого процесса заключается в том, что окончательно обработанные листы рессор подвергают действию потока металлической дроби (диаметр 0,6 – 1 мм), выбрасываемой специальной турбиной со скоростью до 5 тыс. м/мин на поверхность листа. Скорость полета дроби выбирается такой, чтобы вместо удара получалось напряжение выше предела упругости, в результате такой обработки на поверхности металла образуется уплотненный слой (наклеп), который стойко сопротивляется износу и образованию трещин. 

   Для упрочнения металла пружин применяется особый метод обработки, который называется заневоливанием. По этому методу пружина завивается так, чтобы расстояние между витками и ее высота в свободном состоянии были несколько больше, чем это требуется по чертежу. После термообработки пружину сжимают до отказа и выдерживают в таком состоянии от 20 до 48 ч. Затем ее разгружают, и высота пружины становится равной высоте, требующейся по чертежу. За счет образовавшейся устойчивой пластической деформации металла рабочие нагрузки вызывают меньшие напряжения, чем они были бы без заневоливания. Благодаря этому срок службы пружин удлиняется. 

Используемая  литература 

1. «Вагоны» И.Ф. Пастухов; В.В. Лунин; Н.И. Жуков 1981

 

2. «Вагоны»  И.Ф. Скиба 1973

 

3. «Расчет вагонов на прочность» А.А. Шадура 1971

 

4. «Устройство и ремонт вагонов» Р.А. Шибер; Г.Т. Круглый  1975