Рессорное подвешивание кузова

Назначение и устройство. Рессорное подвешивание - это упругое устройство, которое служит для смягчения и частичного гашения колебаний, вызываемых неровностями пути, для обеспечения плавного хода вагона и возвращения кузова в нормальное положение после прохода кривого участка пути. В качестве рессор применяют цилиндрические пружины, изготовленные путем завивки стального прута.

На вагонах метрополитена применяют двойное рессорное подвешивание: буксовое и центральное. Оно состоит из двух последовательно работающих ступеней.

Буксовое подвешивание (рис. 12) служит для подрессо-ривания рамы тележки относительно колесных пар и пути.

Корпус буксы имеет два крыла 13, на которые установлены комплекты из двух пружин, вставленных одна в другую. Пружины навиты из прутков стали диаметром 27 мм у наружной 4 и 17 мм у внутренней 9, причем наружную пружину делают правой навивки, а внутреннюю - левой с тем, чтобы при сжатии одна служила направляющей для другой и витки не западали друг в друга.

Гибкость рессор буксового подвешивания составляет 1,6 мм/т, т.е. при массе груза в вагоне, равной 1 т, просадка рессор составляет 1,6 мм. Высота комплекта пружин под тарой вагона - 233 мм.

Комплект пружин опирается на нижнюю и верхнюю опоры с выступами для центрирования внутренних пружин. Между рамой тележки 8 и верхней опорой для устранения металлического контакта устанавливают резиновую прокладку 7 толщиной 33 мм; эта прокладка снижает также шум от ударов колес о стыки и неровности рельсового пути во время движения.

Тяговые и тормозные усилия от корпуса буксы на раму тележки передаются через плоские пружинные поводки. Каждую колесную пару соединяют с рамой тележки тремя поводками: двумя прямыми 12 и 15 и одним изогнутым 2. Прямые поводки - это полосы шириной 90 мм и толщиной в середине 7 мм, а по концам 14 мм. Изогнутый поводок, имеющий такое же сечение, является компенсирующим при опускании рамы тележки под нагрузкой.

В местах соединения поводков друг с другом, с кронштейнами рамы тележки, с крыльями буксы нарезаны трапециевидные зубья высотой 6 мм и просверлены отверстия под болты 1,3, Пи 14. Трапециевидная форма зубьев обеспечивает плотное и прочное соединение поводков с кронштейнами рамы и крыльями букс, которые также имеют зубчатую гребенку.

Такое соединение колесной пары с рамой тележки обеспечивает свободное перемещение рамы в вертикальной плоскости за счет упругой деформации поводков, ограниченное перемещение колесной пары (разбег) поперек пути пропорционально горизонтальной нагрузке и отсутствие перемещения вдоль пути.

Поводки работают в крайне тяжелых и сложных условиях: так, при тяге или торможении одни поводки растягиваются, а другие работают на продольное сжатие с изгибом, и наоборот, при просадке рамы тележки они изгибаются в вертикальной плоскости. Возможны случаи, когда несколько нагрузок действуют одновременно. Наиболее нагруженным в этих условиях является поводок 12, соединяющий буксу с кронштейном 10.

Наверху к корпусу буксы приварен штырь 6, который служит предохранителем на случай излома поводков и потери связи колесной пары с рамой тележки.

Штырь входит внутрь втулки 5, вваренной в продольную балку рамы тележки. Между втулкой рамы и предохранительным штырем имеется радиальный зазор. При поломке поводков рама тележки торцами втулок обопрется на площадку штыря.

Центральное подвешивание служит для подрессори-вания кузова относительно рамы тележки.

Кузов вагона опирается на центральные балки 2 (рис. 13), расположенные в проемах рам тележек между поперечными балками 1 и имеющие относительно них свободный ход. Опор три: одна пятниковая 3, расположенная в центре, и две боковые, роликовые 4 - по концам балок. Опоры центрального подвешивания позволяют тележкам поворачиваться в горизонтальной плоскости и перемещаться продольно относительно рамы кузова при движении вагона в кривых участках пути.

Пятниковая опора состоит из пятника 3 (рис. 14), подпятника 2 с резиновым амортизатором 5, шкворня 4 с чекой 8. Пятник (рис. 15) изготовлен из стального литья и представляет собой часть выпуклой сферы 1 с фланцем 2 для крепления к шкворневой балке рамы кузова. Подпятник также представляет собой часть сферы, только вогнутой (в виде чаши). В середине сферы в нижней части подпятника имеется центрирующий выступ, который входит в отверстие резинового амортизатора, размещенного в специальном гнезде центральной балки 9 (см. рис. 14). Резиновый амортизатор подпятника представляет собой резиновую шайбу, армированную с обеих сторон для предохранения от изнашивания стальными листами. Толщина амортизатора 36-30 мм.

Рис. 13. Центральная балка тележки с опорами для кузова

Центральную балку тележки соединяют со шкворневой балкой рамы кузова стальным шкворнем 4 диаметром 55 мм и длиной 550 мм. Верхний конец шкворня имеет головку, которой он опирается на пружину, а нижний - выступает из центральной балки и закрепляется чекой. Шкворень опускают через люк в полу вагона. Сверху к головке шкворня приварено ушко, с помощью которого его вынимают из гнезда.

Смазку в пятник заливают также через люк в полу вагона. Через отверстие в пятнике она попадает в кольцевые и радиальные канавки подпятника. При перемещении пятника по подпятнику происходит смазывание рабочих поверхностей.

Боковые роликовые опоры (сколь-зуны) являются дополнительными опорами кузова, обеспечивающими его устойчивость при прохождении вагоном кривых участков пути, и, кроме того, обеспечивают равномерное распределение веса кузова между колесными парами.

Боковые опоры состоят из пластинчатых наличников 7(см. рис. 14), приваренных к шкворневой балке 6 рамы кузова, и роликов 1, которые размещены в литых коробках, приваренных по концам центральной балки тележки. Ролики обрезинены, что исключает непосредственный контакт металлических деталей и затрудняет распространение звука от ходовых частей в кузов вагона. Из-за трения в боковых опорах уменьшается боковая качка вагона и виляние тележек, что улучшает плавность хода. На валике ролика имеется с наружной стороны пресс-масленка для подачи густой смазки через каналы под его металлическую часть, что предотвращает попадание смазки на резину.

На вагонах получает внедрение более простая и удобная в эксплуатации так называемая «чечевичная» конструкция боковых опор В те же литые коробки на концах центральной балки тележки вваривают стальные вставки с вогнутой сферической поверхностью, являющейся опорой для скользуна. Скользун же выполнен из полиамидного материала и имеет с одной стороны выпуклую сферу, которой опирается на вогнутую сферическую поверхность встав ки, а с другой стороны - плоскость, на которую опирается пластинчатый наличник шкворневой балки рамы кузова.

Центральные балки связаны с рамами тележек через рессорные узлы, которые называются центральным подвешиванием.

Узел центрального подвешивания (рис. 16) устроен следующим образом. На поперечных балках рамы тележки на составных подвесках, состоящих из рамок 5 и серег 3, висят два поддона-балансира 13. На каждый поддон установлено по два комплекта двойных пружин 10 и 11, на которые опирается центральная балка 7.

Рис. 16. Узел центрального подвешивания кузова

Нагрузка от кузова передается через центральную балку, комплекты пружин, поддон и подвески на раму тележки и далее через буксовое подвешивание на ось колесной пары и на рельсы.

Поддон-балансир (рис. 17) представляет собой массивную фасонную плиту, на верхней плоскости которой имеются два гнезда-углубления 2 для пружин. По концам поддона сделаны два массивных ушка 1 с отверстиями 3, в каждое из которых вставлено по валику 6 (см. рис. 16) с прямоугольными головками, в выемки которых установлены нижние горизонтальные части рамок 5. Аналогичным образом на валике 4, пропущенном через отверстие нижнего шарнира серьги 3, укреплена верхняя горизонтальная часть рамки. Рамки могут совершать колебательные движения в различных направлениях.

С помощью верхнего шарнира серьгу навешивают на валик 1 центрального подвешивания, установленный в гнезде поперечной балки тележки.

Такая составная подвеска в местах сочленения имеет шарниры, обладающие хорошей подвижностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это улучшает динамику боковых отклонений кузова при входе тележки в кривые участки пути.

Для смягчения жестких ударов серьги о раму тележки в гнездах поперечных балок установлены резиновые упоры 2, облицованные стальной пластиной.

Рис. 17. Поддон-балансир:

1 - ушко; 2 - гнездо-углубление; 3 - отверстие; 4 - выступ

Комплект пружин состоит из наружной пружины 10, выполненной из прутка диаметром 30 мм правой навивки, и внутренней 11 диаметром прутка 20 мм левой навивки. Для направления внутренних пружин комплекта служат верхние 9 и нижние 12 опоры. Гибкость пружин центрального подвешивания составляет 2,2 мм/т. Высота пружин под тарой вагона 282 мм. Между центральной балкой и пружиной установлены резиновые прокладки 8, имеющие то же назначение, что и резиновые прокладки в буксовом подвешивании.

В процессе эксплуатации допускается для регулирования положения кузова относительно рамы тележки устанавливать дополнительные прокладки под центральную балку.

На боковых плоскостях поддона предусмотрено по два выступа 4 (см. рис. 17), которыми в случае обрыва подвесок, излома валиков поддон-балансир ляжет на две предохранительные скобы (на рис. 17 не показаны), что предотвращает падение деталей на путь. Скобы крепят специальными кронштейнами, закрепленными на раме тележки.

Расстояние между предохранительными скобами и поддоном, которое должно быть 15-25 мм, регулируют, устанавливая деревянные прокладки на предохранительные скобы.

С обеих сторон каждой тележки между центральной и продольными балками расположены гидравлические гасители колебаний 14 (см. рис. 16). Они предназначены для гашения горизонтальных и вертикальных колебаний кузова и потому установлены под углом 35° к горизонтали. Пружины центрального подвешивания плохо самоуспокаиваются и, если не применять гидравлические гасители, кузов будет при движении раскачиваться.

В гидравлическом гасителе колебаний (рис. 18) происходит последовательное перемещение вязкой жидкости из одной полости в другую с помощью поршня через узкие щелевые каналы (дроссельные отверстия). При дросселировании жидкости вследствие вязкого трения возникает сила, препятствующая перемещению поршня.

Гаситель (рис. 18, о) состоит из рабочего цилиндра 9, в котором перемещается поршень с чугунным уплотнительным кольцом 11. В поршне и днище рабочего цилиндра расположены пластинчатые клапаны, закрепленные специальными гайками. Клапаны состоят из стакана, в котором расположено 8-12 регулировочных прокладок толщиной 0,18-0,20 мм, дроссельной прокладки, опорной шайбы и нажимной пружины.

Рабочий цилиндр 9 вставлен в наружный цилиндр 10. Между Цилиндрами имеется дополнительная полость, в которую заливают 0,43 л приборного или веретенного масла. Верхнюю часть рабочего цилиндра закрывают крышкой 7 с уплотнительной прокладкой 8.

Уплотнение штока 2 поршня осуществляется резиновым маслостойким сальником 4, который снизу поджимается нажимной шайбой 15 и пружиной 14, а сверху - фасонной тарельчатой шайбой 5 и гайкой 3, ввернутой в наружный цилиндр 10.

Крышка 7 и сальник 4 служат направляющими для штока поршня. Для уплотнения резьбы гайки 3 применяют резиновое кольцо 6.

Внутренняя часть гасителя защищена от проникновения пыли и влаги наружным кожухом 1 и крышкой 16.

Верхней головкой 17 гаситель крепят к кронштейну на продольной балке рамы тележки, а нижней - к кронштейну центральной балки двумя болтами, проходящими сквозь отверстия в головках. Для компенсации возможных перекосов при сборке, а также для гашения мелких колебаний во время движения тележки в отверстия вставляют резиновые втулки 19.

Внутренняя поверхность втулок для защиты от износа резины армирована стальной втулкой 18, в которую входит болт крепления гасителя.

При движении поршня вверх над ним в рабочем цилиндре 9 создается избыточное давление, а под ним - разрежение. При этом масло начинает перетекать из верхней части рабочего цилиндра в нижнюю через отверстия в клапане. Одновременно пространство под поршнем через нижний клапан 12 пополняется маслом из полости наружного цилиндра 10.

Работа гидравлического гасителя колебаний основана на способности клапанов дросселировать масло в любом направлении. Так, при появлении дополнительной нагрузки, сжимающей пружины центрального подвешивания, происходит сжатие гасителя, т.е. укорочение его высоты между верхней 17и нижней /Оголовками из-за движения поршня вниз. Масло, находящееся под поршнем, будет под давлением перетекать через клапан в надпоршне-вую полость. Все масло, перетекающее снизу, не может уместиться над поршнем и потому излишек его будет поступать через нижний клапан 12 в дополнительную полость между рабочим 9 и наружным 10 цилиндрами.

При исчезновении дополнительной нагрузки пружины центрального подвешивания освобождаются и поднимают кузов вагона вверх; происходит растяжение гасителя - шток с поршнем движется вверх. Вследствие этого масло из надпоршневой полости перетекает через клапан поршня в подпоршневую полость. Так как из-за неравенства объемов недостаточно перетекаемого масла, чтобы заполнить освобождающийся объем нижней полости, то масло будет поступать также из дополнительной полости через нижний клапан.

Быстрое перемещение штока поршня вверх встречает большое сопротивление вследствие медленного перетекания масла через отверстия в клапане поршня, а при перемещении вниз - от нижнего клапана. Этим достигается гашение колебаний рессор центрального подвешивания.

Усилие, развиваемое гасителем, зависит от амплитуды и частоты колебаний. Так, при 60 колебаниях в минуту и ходе штока 25 мм гаситель развивает силу сопротивления сжатию и растяжению, равную 3500-3800 Н (350-380 кгс). При увеличении частоты сила возрастает.

Регулировка амортизатора на заданные усилия производится путем изменения числа шайб толщиной 0,18-0,20 мм.

На вагонах получают применение гидравлические гасители с клапанными блоками (рис. 18, б). Каждый гаситель колебаний комплектуется двумя одинаковыми клапанными блоками: в поршне, между поршневой А и штоковой полостями В, ив днище цилиндра, между поршневой А и рекуперативной С полостями. В данной конструкции гасителя рабочая площадь в поршневой полости А примерно в 2 раза больше, чем в штоковой полости В.

Клапанный блок состоит из следующих деталей: корпуса 13, шайбы 16, конического клапана 15, реіулировочного винта 5, упора 14, пружин 9и 8и стопорного кольца 10.

В корпусе 13 выполнено шесть сверлений 6 и наклонное сверление 17. В шайбе 16 выполнено малое дроссельное отверстие 7. В винте 5 выполнено центральное отверстие 19. В корпусе 13 просверлены также два глухих отверстия 18 под специальный ключ для монтажа и демонтажа клапанного блока.

Клапанный блок представляет собой сочетание в одной конструкции двух клапанов: обратного и предохранительного. Обратный клапан образован шайбой 16, поджимаемой к уплотнительным пояскам корпуса 13 пружиной 9. Предохранительный клапан образован конусом 15, поджимаемым к седлу в центральном отверстии корпуса пружиной 8. Усилие пружины реіулируется винтом 5, который для исключения против самоотвинчивания контрится после настройки завальцовкой в паз (кернением).

Гаситель колебаний работает следующим образом. При колебаниях кузова шток 11 гасителя совершает возвратно-поступательное движение относительно цилиндра 12. При ходе сжатия уменьшается объем поршневой полости А и масло вытесняется из нее одновременно по двум направлениям - в камеры В и С.

Поскольку площадь поршневой полости примерно в два раза превышает площадь штоковой полости, примерно половина масла поступает в штоковую полость В через обратный клапан в поршне, т. е. по сверлениям 6 и через щель, образованную между поясками корпуса 13 и шайбой 16, которая поднимается вверх усилием от давления масла. Другая половина вытесняемого масла поступает в рекуперативную полость С через дроссельное отверстие 4 и сверление 3.

Таким образом, давление в поршневой полости зависит от расхода масла через дроссель 4, т. е. от скорости движения штока. По мере увеличения скорости движения штока при сжатии возрастает давление в поршневой камере и соответственно возрастает усилие сопротивления, развиваемое гасителем.

Если скорость штока при сжатии превышает (0,04-0,05) м/с, давление в полости А повышается настолько, что усилие, отжимающее конический клапан 21, превышает усилие пружины 1 и открывается предохранительный клапан в днище цилиндра. При этом масло из поршневой полости А начинает вытесняться через дроссель 4 и через кольцевую щель между седлом в корпусе 2 и конусом 21, и далее через центральное отверстие в винте и через наклонное отверстие в корпусе 2 в рекуперативную полость С. При максимальной рабочей скорости (около 0,08 м/с) усилие, развиваемое гасителем, ограничивается значением примерно 5000 Н (500 кгс) при настройке предохранительного клапана на 2,5 МПа.

При ходе растяжения объем поршневой полости А увеличивается, а полости В - уменьшается. Масло вытесняется из штоковой полости В через дроссель 7 клапанного блока в поршне, но так как площадь поршневой полости в 2 раза больше, чем штоковой, объем масла, вытесняемого из полости В, составляет половину объема, необходимого для заполнения объема полости А. В результате давление в полости А падает ниже атмосферного. Под действием перепада давлений открывается обратный клапан в днище цилиндра, и масло начинает поступать из рекуперативной полости С в поршневую полость А по сверлениям 3 и через щель между шайбой 20 и пояском корпуса 2. Давление в штоковой полости 1? зависит от расхода масла через дроссель 7, т.е. от скорости движения штока. С увеличением скорости движения штока увеличивается давление в штоковой полости и соответственно увеличивается усилие сопротивления, развиваемое гасителем. Когда давление масла на конический клапан 15 превысит усилие пружины 8, откроется предохранительный клапан клапанного блока в поршне, и масло будет поступать в полость А параллельно с дросселем 7 через кольцевую щель между седлом в корпусе 13 и конусом 15 и далее через центральное отверстие 19 в винте 5 и через наклонное сверление 17 в корпусе 13. Так же, как и в случае сжатия гасителя, усилие, развиваемое им при растяжении, будет ограничиваться настройкой предохранительного клапана.

В эксплуатации можно убедиться в годности гасителя, не снимая его с тележки. Для этого отсоединяют верхнюю головку от кронштейна рамы тележки и с помощью ломика вручную прокачивают гаситель. Шток нормально работающего гасителя после двух-трех ходов перемещается туго и плавно. В неисправном гасителе шток идет рывками и свободно. Такие гасители снимают для ревизии.

Уход за рессорным подвешиванием. В процессе эксплуатации необходимо следить за состоянием шарнирных соединений и пружин, так как их износ вызывает перекашивание рессорного подвешивания. Это приводит к неравномерной нагрузке колесных пар и повышенному их боксованию, что является причиной интенсивного износа бандажей и повреждений тяговых двигателей.

Недопустимы изломы витков пружин, трещины, отколы, резкое различие расстояний между витками одной пружины, просадка по высоте, протертости, повреждения вследствие коррозии.

При осмотре гидравлических гасителей колебаний необходимо убедиться в надежности их крепления, отсутствии течи масла (ее можно обнаружить по подтекам на нижней части кожуха). Проверяют состояние резинометаллических втулок и валиков. Зазор между ними не должен превышать допустимый.

Обращают внимание на состояние предохранительных устройств (скоб), так как в случае обрыва или излома они могут создать угрозу безопасности движения Предохранительные скобы могут быть повреждены и в результате касания о них поддонов, поэтому необходимо проверять зазоры между ними.

Во время осмотра скользунов центральной балки и кузова, пятников и подпятников необходимо убедиться в отсутствии в этих деталях трещин и в прочности закрепления болтов. Очень важно добавлять смазку в масленку пятника регулярно, не допуская работы пятникового узла всухую, так как в этом случае поворот тележки затруднен. Кроме того, смазочные отверстия быстро забивает ржавчина и для очистки их необходимо поднимать кузов вагона.

Резиновые элементы рессорного подвешивания, имеющие трещины и расслоения, заменяют

Проверяют состояние и крепление буксовых поводков, изломы и трещины не допускаются. Убеждаются в отсутствии соприкосновения предохранительного штыря и втулки продольной балки рамы тележки.

Ослабшие болты подтягивают, а гайки и болты с поврежденной резьбой заменяют. Каждый болт должен иметь шайбу, гайку и контргайку. У корончатых гаек не должен быть поврежден шплинт. Пружинные шайбы с отломленными усиками, а также изломанные шплинты заменяют. Шплинт должен утопать в шлицевой прорези гайки не менее чем на 3/4 своего диаметра, а концы его должны быть разведены на 60 - 70°. Повторное использование шплинтов не допускается.

Контрольные вопросы 1. Расскажите о назначении рессорного подвешивания кузова. Почему подвешивание называется двойным?

2. Для чего применяется узел буксового подвешивания? Каковы его основные элементы?

3 Каким образом передаются тяговые и тормозные усилия с колесной пары на раму тележки?

4. Для чего и где установлены резиновые прокладки в узле буксового подвешивания?

5. Для каких целей к корпусу буксы приварен штырь?

6. Сколько опор имеет кузов и как они называются?

7. Как соединяется центральная балка с рамами кузова и тележки?

8. Расскажите о назначении узла центрального подвешивания.

9. Перечислите детали узла центрального подвешивания.

10. Каким образом передается нагрузка от кузова вагона на рельсы?

И. Как обеспечивается подвижность кузова относительно тележки?

12. С какой целью и где на вагоне установлен гидравлический гаситель колебаний?

13. В чем состоит принцип работы гидравлического гасителя колебаний?

14. Как проверить годность гасителя колебаний без снятия его с тележки?

15. С какой целью установлены предохранительные скобы центрального подвешивания?

16. В чем заключается уход за рессорным подвешиванием кузова?

Рекомендуемый контент: