Контрольная работа Вагоны (стр. 1 )

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая характеристика упругих элементов.

Их конструкции и силовые характеристики_____________стр2

2. Определение жесткости и гибкости для комплектов

с параллельным и последовательным расположением

упругих элементов ________________________________ стр.7

3. Выполнить расчеты пружинных комплектов тележки

заданного типа вагона _____________________________стр.10

4. Общая характеристика гасителей колебаний.

Описать конструкцию гасителя колебаний заданного

типа вагона, его силовую характеристику. ____________стр.14

5. Общая характеристика вагонных тележек.

Конструкция тележки заданного типа вагона. _________стр.18

6. Выполнить расчеты надрессорной балки

тележки заданного типа вагона._____________________ стр.21

7. Литература ____________________________________стр.30

1. Общая характеристика упругих элементов. Их конструкции и силовые характеристики.

Колесные пары вагонов связаны с рамой тележки и кузовом через сис­тему упругих элементов и гасителей колебаний, называемую рессор­ным подвешиванием.

Упругие элементы смягчают удары, передаваемые колесами кузову, а гасители колебаний гасят колебания, возникающие при движении. Кроме того, рессоры и пружины передают направляющие усилия со стороны колес на раму тележки и кузова.

Когда колесная пара проходит какую-либо неровность пути (стыки, крестовины, пучины и т. п.), возникают динамические нагрузки, в том числе ударные. При этом колесная пара и буксы испытывают весьма большие ус­корения, нередко превышающие 25g. Появлению динамических нагрузок способствуют также дефекты колесной пары — местные пороки поверхнос­тей катания, эксцентричность посадки колеса на ось, неуравновешенность колесной пары и др. При отсутствии рессорного подвешивания кузов жестко воспринимал бы все динамические воздействия и испытывал большие ускорения.

Упругие элементы, расположенные между колесными парами и кузовом, под действием динамической силы со стороны колесной пары де­формируются и совершают колебательные движения вместе с кузовом, при­чем период таких колебаний во много раз больше, чем период изменения воз­мущающей силы. Вследствие этого уменьшаются ускорения и силы, вос­принимаемые кузовом.

В качестве упругих элементов применяют винтовые пружины и листовые рессоры, а также резино-металлические элементы, пневматические, торси­онные, кольцевые и другие типы рессор. Все эти элементы часто называют общим термином — рессоры.

Кроме рессорного подвешивания, упругие элементы применяются в автосцепном устройстве (например, в поглощающих аппаратах), в аморти­заторах упругой площадки пассажирских вагонов и отдельных узлах дру­гого вагонного оборудования.

Конструкции пружин и листовых рессор.

Цилиндрические пружины с круглым сечением витка часто применяются в качестве упругих элементов. По сравнению с листовыми рессорами они позволяют получить необходимые упругие характеристики при меньших габаритах и массах, а в сочетании с гасителями колебаний могут обеспечить более спокойный ход вагона.

Рис.1.1  Цилиндрическая пружина и ее развернутый вид

Пружины изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 1452—69. Опорные поверхности пружин выполняют плоскими и перпендикулярными оси пружины. Для этого концы заготовки пружины оттягивают на длине не менее 2/3 длины витка, чем достигается постепенный переход от круглого сечения к прямоугольному.

Высота оттянутого конца пружины должна быть не более 1/3 диаметра d прутка, а ширина — не менее 0,7d. Полное число витков пи пружины определяется как сумма количества рабочих витков пр и опорных витков поп (обычно по 3/4 витка на каждом конце пружины):

  (1.1)

Высота пружины в сжатом до соприкосновения витков состоянии:

    (1.2)

где ad — высота двух опорных витков (обычно а =1).

Высота пружины в свободном состоянии:

    (1.3)

где fmах — наибольший  прогиб  пружины.        

Высота пружины под статической нагрузкой составляет:

    (I.4)

где  fст — прогиб от статической нагрузки (статический прогиб).

Величину fст при конструировании рессор выбирают исходя из условий, обеспечивающих необходимую плавность хода и устойчивость вагона, с уче­том допустимой разности высот автосцепок от головок рельсов, что важно при формировании поездов.

Конические пружины применяются в случаях, когда требуется получить нелинейную силовую характеристику (нелиней­ность обеспечивает непериодичность колебаний и уменьшает опасность резонанса). Эти пружины обычно выполняют с постоянным шагом, что облегчает их изготовление. При сжатии пружины витки с большим диаметром дефор­мируются больше и раньше приходят в соприкосновение, что обеспечивает изменение жесткости в процессе сжатия (нелинейность).

Рис.1.2 Коническая пружина

Листовые рессоры применяют в современном подвижном сос­таве редко. Рессоры, как указано выше, сочетают в себе свойства упругих элементов и гасителей колебаний. Однако недостатками таких рессор яв­ляются большая трудоемкость их изготовления и ремонта, значительная масса, непостоянная сила трения между листами (например, у новых рессор пассажирских вагонов она равна 6—8% статической нагрузки, а в процес­се эксплуатации повышается до 20—25%, что нередко приводит к выключе­нию рессор). Листовые рессоры не смягчают горизонтальные толчки.

 

Рис. I.3. Листовые рессоры: а — незамкнутая; б — замкнутая

По форме различают листовые рессоры незамкнутые и замкнутые (эл­липтические). Незамкнутая листовая рессора состоит из нескольких наложенных один на другой листов разной длины, соединен­ных посередине шпилькой и хомутом. Для устранения бокового сдвига листам часто придают желобчатый профиль. Верхний коренной лист имеет на концах ушки или утолщения. Подкоренной лист (один или два) обрезан под прямым углом, остальные наборные листы рессоры обрезаны по трапеции.

Существует несколько типов замкнутых (эллиптических) рессор, отличающихся главным образом способом соединения коренных лис­тов двух одинаковых незамкнутых рессор, из которых образуется эллипти­ческая рессора.

Упругие свойства и силовые характеристики пружин и рессор

Упругие свойства элементов рессорного подвешивания оценивают с по­мощью силовых характеристик и коэффициентом жесткости (жесткостью) или коэффициентом гибкости (гибкостью).

На рис. 1.4 показаны простейшие графики силовых характеристик: линейной, которую имеет цилиндрическая пружина, и нели­нейной, типичной для конических пружин.

Рис.1.4 Силовые  ха­рактеристики пружин: а — цилиндрической;  б — ко­нической

Жесткость с уп­ругого элемента численно равна силе, вызывающей прогиб этого элемента, рав­ный единице длины:

    (1.5)

Где: Р — внешняя сила, дей­ствующая  на рес­сору, Н;

f — прогиб рессоры, м, от силы Р.

Гибкость  упру­гого элемента — величина, обратная  жесткости, численно равна прогибу под  действием  силы, рав­ной единице длины:

    (1.6)

Для упругих элементов с линейной характеристикой жескость постоянна. Для элементов с нелинейной характеристикой она изменяется по мере роста силы Р и прогиба f.

    (1.7)

Если известно уравнение Р(f) силовой характеристики, легко вычис­ляется жесткость.

Статический прогиб определяется по формуле

    (1.8)

где спр — приведенная жесткость,  соответствующая силе Рст.

Для рессор со значительным трением жесткость при нагрузке и разгруз­ке различна. Например, для силовой характеристики листовой рессоры вследствие значительных сил трения между листами жесткость при разгрузке меньше, чем при нагрузке.

Величина трения в рессоре оценивается коэффициентом от­носительного трения цт, равным отношению силы трения F к силе Р, создающей упругую деформацию f рессоры, т. е.

(1.9)

2. Определение жесткости и гибкости для комплектов с параллельным и последовательным расположением упругих элементов.

Рис. 2.1 Схема соединения рессор:

а – параллельное, б - последовательное

В системе рессорного подвешивания упругие элементы могут быть сое­динены параллельно или последовательно.

Рассмотрим три параллель­но соединенные, рессоры (пружины), нагруженные общей силой Р; рессоры имеют постоянные гибкости соответственно л1, л2, л3 и жесткости с1, с2 и с3.

Силы, приходящиеся на каждую из рессор, обозначим Р1 Р2 и Р3, а прогиб каждой рессоры — соответственно f1, f2 и f3. В данном случае общий прогиб рессор f равен прогибу каждой рессоры в отдельности: