Проектирование и расчет жесткости элементов рессорного подвешивания

Колесные пары электроподвижного состава связаны с рамой тележки и кузовом через системы упругих элементов, называемые рессорным подвешиванием.

В качестве упругих элементов применяют винтовые пружины и листовые рессоры, а также резинометаллические элементы.

Согласно "Техническим требованиям к проектируемым локомотивам по условиям прочности, динамики и воздействия на путь" поездные и грузовые локомотивы должны иметь две ступени упругого подвешивания. При этом, общий статический прогиб рессорного подвешивания должен быть для пассажирских локомотивов не менее 0,14 м и для грузовых не менее 0,1 м.

В зависимости от назначения электровоза (грузовой, пассажирский, высокоскоростной) решаются вопросы гибкости рессорного подвешивания, распределения гибкости в каждой ступени.

По числу пружин приходящихся на точку передачи усилия следует различать одинарное и двойное подвешивание.

Первая ступень упругого подвешивания электровозов располагается между колесной парой и рамой тележки (буксовое подвешивание) состоит, как правило, из рессор и пружин, рессор, пружин и балансиров, пружин и гидравлических гасителей.

Сбалансированное подвешивание трехосных тележек выполняется комбинированием рессор с пружинам; причем у грузовых электровозов пружины располагаются, только по концам сбалансированной системы (электровоз ВЛ85),

У трехосных тележек скоростных электровозов сбалансирование рессор или пружин, как правило, не выполняется, так как при высоких скоростях движения выравнивание нагрузок колес балансирами не эффективно.

Однако, следует иметь ввиду, что сбалансирование обеспечивает сохранение статического распределения нагрузок и не требует проверки на весах нагрузок колес на рельсы на случай возможной просадки рессор или пружин.

Вторая ступень упругого подвешивания (вторичное рессорное подвешивание) электровозов выполняется с применением люлек с продольными рессорами и со скользящими пружинными опорами.

Для гашения вертикальных колебаний упругое подвешивание должно иметь соответствующее демпфирование.

Для уменьшения виляния локомотива следует применить демпфирование между кузовом и тележками в горизонтальной плоскости.

В ходе расчетов в соответствии с заданием выполняется распределение суммарного статического прогиба f_ст, между ступенями рессорного подвешивания.

= +

причем

Где - суммарный статический прогиб системы рессорного подвешивания, - статический прогиб первой ступени, м; - статический прогиб второй ступени, м; - процентное соотношение прогиба первой ступени упругого подвешивания к суммарному статическому прогибу, %;

Статический прогиб в первой ступени рессорного подвешивания м, распределяется между пружинами,

=

где - статический прогиб пружины в первой ступени подвешивания, м:,

Схема первой ступени упругого подвешивания на одно колесо представлена комбинацией двух параллельно включенных пружин, тогда жесткость пружин кН/м, в этом случае определяется по формулам:

где - статическая весовая нагрузка, приходящаяся на одну пружину, Н;

Рис. 8 Схема первой ступени упругого несбалансированного рессорного подвешивания тележки электровоза

Жесткость упругих элементов , кН/ м, (пружин, рессор, резинометаллических элементов) во второй ступени подвешивания, при условии одинаковой весовой нагрузки приходящейся на каждый упругий элемент, определяется по формуле

где - вес кузова электровоза, приходящийся на тележку, кН;

- количество пружин в кузовном подвешивании тележки, шт.;

Рассчитаем жесткость каждого упругого элемента , КН/м,

во второй ступени рессорного подвешивания электровоза ВЛ6О схема, которой представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Схема второй ступени рессорного подвешивания электровоза ВЛ60

Кузов электровоза ВЛ6О опирается на тележку через две центральные (маятниковые) 2 в две боковые (дополнительные) опоры 1. Центральные опоры расположены на поперечных балках, а боковые опоры расположены симметрично на боковинах тележки. Вес кузова через центральную опору передается на тележку через два последовательно соединенных упругих элемента (резиновых конуса). В конструкции боковой опоры упругим элементом является пружина. Конструкция опор предусматривает распределение веса кузова так, что на одну центральную опору, как и на один резиновый конус опоры приходиться , а на одну боковую опору приходиться . Статический прогиб одного резинового конуса центральной опоры равен половине статического прогиба второй ступени упругого подвешивания электровоза . Статический прогиб одной пружины боковой опоры равен статическому прогибу второй ступени упругого подвешивания

Жесткость пружины боковой опоры и жесткость резинового конуса центральной опоры , , кН/м, второй ступени упругого подвешивания электровоза ВЛ6О определим по формулам:

Выполним проверку, в соответствии с которой сумма нагрузок каждого упругого элемента , кН, второй ступени упругого подвешивания равна весу кузова электровоза кН, приходящегося на тележку