1 ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА И РЕГУЛИРОВКА РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ

 

1.1 Назначение и конструкция рессорного подвешивания

Основное назначение подвешивания заключается в смягчении ударов, появляющихся при прохождении неровностей пути, распределении и выравнивании нагрузок между колесными парами и колесами. Для смягчения (амортизации) ударов в подвешивании имеются упругие элементы — рессоры и пружины.

Рессорой называется упругая деталь, собранная из отдельных полос или листов. Рессору изготовляют из катаной желобчатой или гладкой рессорной стали марки 55С2 или 60С2. Листы имеют различную длину; верхние листы равной длины называют коренными, а остальные — наборными. После нарезки и механической  обработки листам придают кривизну, а затем их подвергают термической обработке (закалке с отпуском). Перед сборкой рессоры на листы наносят графитовую смазку, производят сборку и надевают нагретый хомут, который затем обжимают па прессе.

Упругие свойства рессоры характеризуются жесткостью (или гибкостью), а деформация под нагрузкой — прогибом. В зависимости от прогиба под расчетной нагрузкой рессоры делят на группы; на тележку устанавливают рессоры одной группы.

Графитовая смазка уменьшает коэффициент трения между листами и предохраняет листы от коррозии. Однако в эксплуатации смазка высыхает и наблюдается коррозия листов. Это приводит к изменению упругих свойств рессоры и характеристик подвешивания тележки. Трение между листами способствует гашению колебаний, поэтому рессора (в отличие от пружин) характеризуется демпфирующими свойствами.

Пружина - это упругая деталь, изготовленная путем навивки. Пружины изготовляют из прутков круглого сечения; материал — сталь 55С2 или 60С2.

 

В отличие от рессор пружина не имеет внутреннего трения и не обладает демпфирующими свойствами. Однако пружина характеризуется большой гибкостью и поэтому хорошо амортизирует небольшие удары. Пружины обычно применяют совместно с рессорами.

 

Различают независимое (индивидуальное) и сопряженное (сбалансированное) подвешивание. Если нагрузка передается на каждую буксу через упругие элементы, не связанные с упругими элементами соседних колесных пар, то такое подвешивание называют независимым (ВЛ10, ВЛ11). При независимом подвешивании на нагрузку от колес на рельсы влияет правильность развески, состояние элементов подвешивания, колебания подрессоренных масс и др. Неравенство статических нагрузок приводит к ухудшению использовании сцепного веса, уменьшению наибольшей развиваемой силы тяги. Поэтому в эксплуатации необходима проверка правильности развески электровоза.

При сопряженном подвешивании упругие элементы двух или трех колесных пар соединяют между собой балансирами, что способствует выравниванию нагрузок колесных пар. Эффект выравнивания тем больше, чем меньше масса балансиров и меньше трение в шарнирах системы подвешивания.

Группа упругих элементов, соединенных между собой, создает условную точку подвешивания. Так, упругие элементы, находящиеся в одном буксовом узле при независимом подвешивании, создают одну точку подвешивания. Одну точку подвешивания дают упругие элементы двух или трех буксовых узлов, если эти элементы связаны балансирами.

Нагрузка от массы кузова и тележки передается колесным парам через буксы, установленные на концы оси. Упругими элементами, посредством которых нагрузка передается на колесные пары, могут служить листовые рессоры, цилиндрические витые пружины, резиновые амортизаторы. По способу передачи нагрузки на колесные пары рессорное подвешивание называется индивидуальным или сбалансированным. Если упругие элементы размещены только между буксами и рамой тележек, такое подвешивание называют одноступенчатым. Если же, помимо буксовой ступени, упругие элементы имеются между рамами кузова и тележек, подвешивание называется двухступенчатым.

 

Основными параметрами рессорного подвешивания являются жесткость и определяемый ею статический прогиб. Чем меньше жесткость и выше статический прогиб, тем меньше частота собственных вертикальных колебаний надрессорного строения. Для обеспечения удовлетворительных ходовых качеств тепловоза статический прогиб должен быть примерно численно равен по значению конструкционной скорости, а частота свободных колебаний надрессорного строения (исходя из обеспечения нормальных условий для локомотивной бригады) — 1,8—2,2 Гц. Для оценки эффективности рессорного подвешивания локомотива достаточно сказать, что оно снижает ускорение и частоту колебаний подрессоренных масс по сравнению с неподрессоренными в 10—15 раз.

При наличии двух ступеней подвешивания прогибы между буксовой и кузовной ступенями распределяются либо поровну, либо большее значение закладывается в кузовной ступени (около 2/3 общего прогиба). В буксовой ступени получить большой прогиб труднее, так как увеличение прогиба связано с ухудшением условий работы передаточного механизма тягового привода. Распределение прогибов между буксовой и кузовной ступенями влияет на частоты собственных колебаний тележки и кузова. При двухступенчатом подвешивании имеют место две частоты вертикальных колебаний: низшая частота, соответствующая синфазным, т. е. не отличающимся по фазе колебаниям кузова и тележки, н высшая, соответствующая противофазным направленным навстречу друг другу колебаниям кузова и тележки. Низшая частота колебаний кузова определяется суммарным статическим прогибом и для современных тепловозов равна 1,5—1,7 Гц; высшая примерно равняется четырем значениям низшей, т. е. 6—7 Гц. Выявлено, что на человеческий организм оказывают нежелательное воздействие явления в области головного мозга, приводящие к быстрой утомляемости; 16—32 Гц — вибрации высокой частоты, возникающие, например, при работе дизеля и неблагоприятно влияющие на организм человека. Таким образом, колебания кузова с высшей частотой как раз будут находиться в нежелательной зоне частот, однако амплитуда этих колебаний кузова мала и они быстро затухают.

 

Двухступенчатое рессорное подвешивание позволяет получить большой статический прогиб при удобном размещении упругих элементов и возвращающих устройств. При этом в буксовой ступени можно иметь незначительный прогиб для уменьшения взаимных перемещений элементов тягового привода, что улучшает его работу.

Во избежание резонансных явлений колебания надрессорного строения вынуждены гасить, для чего в рессорном подвешивании предусмотрены специальные устройства — демпферы. Демпферы создают силу трения, затормаживающую колебательный процесс. При наличии в подвешивании листовых рессор демпфером является сама рессора. Возникающее между листами рессоры трение при их взаимных перемещениях способствует гашению колебаний. На тепловозах применяются другие устройства, создающие силу трения — фрикционные и гидравлические демпферы.

Потеря энергии на трение в листах рессоры или демпферах приводит к увеличению жесткости подвешивания в процессе колебаний. Фактическая (динамическая) жесткость зависит от коэффициента относительного трения, представляющего собой отношение работы трения к работе сил упругости. Например, работу трения и работу сил упругости листовой рессоры можно найти из характеристики ее нагружения. При возникновении колебаний под действием дополнительной динамической нагрузки рессора прогнется, при этом некоторое усилие сначала требуется для преодоления трения в листах рессоры, пока начнется динамический прогиб. При разгрузке (колебания вверх) упругие силы рессоры заставляют листы вернуться в исходное положение. При этом нагрузка снизится ниже статической и прогиб рессоры уменьшится относительно первоначального положения. При последующем движении надрессорного строения вниз вновь преодолевается сопротивление трения в листах рессоры и прогиб увеличится.

 

1.2 Устройство рессорного подвешивания электровоза ВЛ-11

 

Подвешивание независимое, четырехточечное: в каждом буксовом узле имеются рессора и две пружины (см.рис.1), образующие условную точку подвешивания.

Рессорное подвешивание состоит из пружины 1 и листовой рессоры 4, шарнирно подвешенной к нижней части буксы. Пружина одним концом через опору 6 опирается на конец рессоры, а другим через гайку 7 — на стойку 5,шарнирно подвешенную на кронштейне рамы тележки. Листовая рессора набрана из десяти листов пружинной стали марки 60С2, соединенных хомутом 2, имеющим отверстие под валик 3 для подвешивания к буксе. При прохождении электровозом по неровностям пути удар от колеса на подрессоренное строение передается через буксу, листовую рессору и пружину.

Нагрузка на рессору 11 (рис. 2) от кронштейна 1 рамы тележки передается через валик 4, стойку 5, гайку 6, шайбу 7, пружину 8, опору 9 и подкладку 10 из десяти листов пружинной стали марки 60С2, соединенных хомутом 2, имеющим отверстие под валик 3 для подвешивания к буксе. При прохождении электровозом по неровностям пути удар от колеса на подрессоренное строение передается через буксу, листовую рессору и пружину.

Втулки 2 и 3 после запрессовки завальцовывают с обеих сторон. Перед сборкой валик и опорные поверхности гайки и шайбы смазывают универсальной смазкой УС-2. Отклонение рессоры от горизонтального положения не должно превышать 20 мм, а перекос стойки относительно вертикали не более 15 мм по всей ее длине. Размер а после окончательной развески должен быть не менее 15 мм.

При монтаже рессорного подвешивания необходимо соблюдать следующие требования: устанавливать рессоры следует клеймом наружу, отклонение рессоры от горизонтального положения после окончательной регулировки под электровозом не должно превышать 20 мм; разница в прогибах рессор на одной тележке под испытательной нагрузкой не должна превышать 2 мм; перекос стоек относительно вертикали допускается не более 15 мм на всей длине стойки;    комплектовать   тележку    пружинами    с разницей в прогибах под статической нагрузкой более 1мм не допускается. Все шарнирные соединения и трущиеся поверхности необходимо покрывать универсальной смазкой УС-2 ГОСТ 1033-79.

 

1.3 Назначение и устройство люлечного подвешивания

 

На электровозах ВЛ11 выпуска ТЭВЗ с № 1707 и НЭВЗ с № 1297,  передача вертикальной нагрузки от кузова на тележку осуществляется люлечным подвешиванием. Люлечное подвешивание (рис. 3) уменьшает горизонтальные ускорения на кузове и боковое давление электровоза на путь и служит для передачи вертикальной нагрузки от кузова на раму тележки и поперечных усилии между кузовом и рамой.

Конструкция. Основной деталью люлечного подвешивания является стержень 8, к нижней части которого приложена вертикальная нагрузка от кузова.