Устройство и работа электровозов переменного тока (Х.Я. Быстрицкий) - часть 6

§ 10. Рессорное подвешивание

На рельсовом пути имеются неровности, стыки рельсов, крестовины и стрелки. Вследствие этого, а также из-за неправильной формы поверхности катания бандажа при движении электровоза возникают толчки и удары. Толчки и удары вызывают повышенный износ и даже разрушение деталей электровоза и верхнего строения пути. Поэтому вес кузова и тележек и их оборудования (вертикальные нагрузки) принято передавать на колесные пары и затем на верхнее строение пути через систему устройств, которые обладают необходимой упругостью и способностью поглощать (гасить) возникающие при движении электровоза вертикальные и боковые силы, предохраняя тем самым элементы конструкции локомотива и пути от преждевременного износа и разрушения. Такие устройства называют рессорным подвешиванием. Как правило, большая часть массы электровоза является подрессоренной и только масса колесной пары, буксовых узлов, примерно половина массы тягового двигателя (при опорно-осевом подвешивании) остаются неподрессоренными. Учитывая отрицательное влияние неподрессоренной массы электровоза, ее предельные допускаемые значения обычно нормируют.

Рессорное подвешивание поддерживает также равномерное распределение нагрузки между отдельными колесными парами.

Система рессорного подвешивания может быть одно- или двухступенчатой. В одноступенчатом рессорном подвешивании принято между рамой тележки электровоза и буксовым узлом колесной пары располагать рессоры из листовых или цилиндрических пружин или из тех и других вместе. Система двухступенчатого рессорного подвешивания предусматривает размещение упругих устройств из листовых и цилиндрических рессор как между рамой тележки и буксой, гак и между рамой кузова и рамой тележки.

Под действием вертикальных сил, возникающих при движении электровоза, рессора начинает прогибаться вначале очень быстро, а затем медленнее. В прогибающейся рессоре возникают напряжения, возрастающие по мере того, как увеличивается прогиб. Наибольшего значения напряжение в рессоре достигнет в момент, когда она перестанет прогибаться (в момент наибольшего прогиба).

Таким образом, благодаря системе рессор сила возникшего удара нарастает постепенно и создаются условия для постепенной передачи этих сил на рамы тележки и другие элементы надрессорного строения электровоза. Часть силы удара (до 6—8%) поглощается в рессорах, так как между отдельными листами рессор при прогибе возникают силы трения.

Система рессорного подвешивания должна обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать все нагрузки от надрессорного строения электровоза, и вместе с тем иметь необходимую гибкость, что обеспечивает поглощение и смягчение ударов. Необходимо также, чтобы рессоры принимали первоначальное состояние после того, как прекратится действие силы, вызвавшей их прогиб.

Если надрессорное строение опирается на отдельные рессоры, друг с другом не соединенные, то нагрузка, передаваемая на колесные пары, зависит от состояния рессор, их прогиба, затяжки подвесок и т. п. Изменение одной из этих величин приводит к нарушению равномерного распределения веса электровоза по осям. Это в свою очередь повышает вероятность боксования электровоза, так как отдельные оси могут оказаться сильно разгруженными. Рессоры довольно часто соединяют друг с другом вдоль продольной оси электровоза балансирами.

Обычно листовой рессоре при изготовлении придают форму дуги. Высота изгиба рессоры, называемая фабричной стрелой, уменьшается под нагрузкой Величину, на которую уменьшается фабричная стрела рессоры от сил, воздействующих на нее, называют прогибом рессоры. Гибкость двухступенчатой системы рессорного подвешивания с последовательным действием каждой ступени равна сумме гибкостей каждой ступени.

Листовые рессоры, обладающие большим трением, недостаточно сглаживают удары, возникающие при прохождении небольших неровностей пути, вследствие чего на надрессорное строение передаются колебания в виде частых вибраций. Чтобы избежать этого, в рессорном подвешивании применяют цилиндрические пружины, в которых нет трения между элементами.

Различно расположенные на раме тележки и соединенные друг с другом листовые рессоры, цилиндрические пружины и балансиры образуют определенную схему рессорного подвешивания. На всех восьмиосных электровозах применена несбалансированная система рессорного подвешивания. Каждая ось электровоза имеет самостоятельное рессорное подвешивание—комбинированное, т. е. состоящее из цилиндрических и листовых рессор, причем последние располагаются под буксой.

Рис. 19. Рессорное подвешивание восьмиосных электровозов

Листовая рессора 1 (рис. 19) стянута хомутом, имеющим проушины, необходимые для присоединения рессоры к буксе валиком. На цилиндрическую пружину 5 опирается через фасонную шайбу гайка 6, соединенная со стойкой 3. Верхний конец этой стойки шарнирно подвешен на кронштейне 7 рамы тележки. В свою очередь цилиндрическая пружина другим концом через опору 2 и подкладку 4 опирается на листовую рессору. Таким образом, вертикальные нагрузки от веса электровоза передаются на буксу последовательно: через гайку 6 и шайбу, пружину 5, опору 2 и листовую рессору 1. Следовательно, неподрессоренной остается только масса колесной пары с буксами и та часть массы тягового двигателя (около половины), которая передается через моторно-осевые подшипники на ось колесной пары.

Листовая рессора состоит из десяти листов разной длины сечением 120x16 мм, изготовленных из специальной рессорной высокопрочной стали. Листы имеют продольные желоба посередине, что противодействует боковым сдвигам их друг относительно друга. Жесткость одной листовой рессоры равна 1244 Н/мм. Жесткостью рессоры называют нагрузку в ньютонах, под действием которой рессора дает прогиб в 1 мм.

Цилиндрическая рессора изготовлена из прутков специальной пружинно-рессорной стали. В рессорном подвешивании пружина работает на сжатие, поэтому между ее витками предусмотрены просветы. Диаметр пружины: внутренний—120 мм, наружный — 204 мм. Диаметр прутка 42 мм. Число витков пружины: рабочих — 2,5, полных — 4. Высота пружины: в свободном состоянии—187 мм, в рабочем—170 мм. Жесткость одной пружины 2,74 кН/мм.

Листовые и цилиндрические рессоры подвергают термической обработке для придания им необходимой упругости, а затем испытывают. Нагрузка на рессору и прогиб связаны прямо пропорциональной зависимостью, т. е. с увеличением нагрузки растет прогиб.

На электровозах ВЛ60К рессорное подвешивание является сбалансированным для каждой трехосной тележки (рис. 20). Листовые рессоры 6 стянуты хомутами 5, имеющими проушины, необходимые для соединения валиками рессор с буксами. Эти рессоры опорами 3 и стойками 4 соединены с балансирами 1, которые в свою очередь крепят к раме тележки валиками 2. Рессоры соединены с рамой тележки концевыми стойками 7 цилиндрическими пружинами 8. Листовая рессора имеет те же данные, что и на восьмиосных электровозах.

Цилиндрические пружины изготовляют из прутка диаметром 40 мм. Пружины электровоза ВЛ60К имеют 5 витков, из них 3,5 — рабочих. Средний диаметр витка 160 мм. Высота пружины в свободном состоянии составляет 236 мм, жесткость 1,6 кН/мм.

Балансир выполнен из двух стальных листов. Они соединены друг с другом на определенном расстоянии бобышками, расположенными по концам, и центральной втулкой путем сварки. В местах, где возникает трение балансиров о валики, установлены втулки. Втулки устанавливают и в месте подвески листовой рессоры к буксе. Изготовляют втулки из износоустойчивой марганцовистой стали способом точного литья без последующей механической обработки, а валики — из стали 45 или стали 50. Трение валика о марганцовистую втулку обеспечивает длительную работу этой пары без смазки.

Стойка (рис. 21, а), которая соединяет балансир 1 с листовой рессорой 8, верхним концом подвешена к балансиру с помощью валика 2 и втулки 3. Передача усилия на листовую рессору осуществляется через стержень 4 и призматическое устройство, состоящее из опоры 6 и прокладки 7. В средней части стойки расположены гайки 5, непосредственно воздействующие на опору 6. На нижней части стержня 4, проходящего через отверстие в листовой рессоре, имеется резьба, на которую навертывают гайку 9. Она предотвращает выход стержня из отверстия при разгрузке одного конца рессоры и удерживает концы рессоры в случае их поломки. Гайка 9 фиксирована шплинтом 10.

Концевые стойки (рис. 21, б) служат для передачи усилия от рамы тележки 11 на листовую рессору 8. При этом цилиндрическая пружина 12 воздействует на стакан 13. Затем это воздействие передается на стержень 4 и через гайку 5 на призматическое устройство, аналогичное показанному на рис. 21, а. На рис. 22 отчетливо видно, как устроены подвески и как они соединены с листовой рессорой призматическими устройствами.

Рессорное подвешивание электровоза ЧС4Т (рис. 23) — индивидуальное для каждой оси и аналогично применяемому на электровозе ВЛ80К. Оно состоит из балансира 1, шарнирно подвешенного к буксовой коробке 3, и цилиндрических пружин 5. Пружина одним концом опирается на балансир, а другим — на кронштейн 6 рамы тележки. Кроме того, имеется гидравлический амортизатор 2 для поглощения энергии ударов, вызывающих колебания цилиндрических пружин, которые могут продолжаться длительное время из-за недостаточных сил трения у таких пружин.

При системах индивидуального, несбалансированного рессорного подвешивания необходима тщательная регулировка развески электровозов по осям. Такая, в частности, регулировка может осуществляться на восьмиосных электровозах гайкой 6 (см. рис. 19), а на ЧС4Т—гайкой и контргайкой 4 (см. рис. 23).

Рис. 20. Рессорное подвешивание электровоза BЛ60K

Рис. 21. Средняя (а) и концевая (б) стойки рессорного подвешивания электровоза BЛ60к

Рис. 22. Буксовое подвешивание электровоза BЛ60K: 1—балансир; 2 —стойка: 3—листовая рессора; 4 — крышка буксы

Рис. 23. Рессорное подвешивание провоза ЧС4Т

содержание .. 4 5 6 7 ..