Рессорлық ілме және демпферлейтін элементтер

Рессорлық ілменің класификациясы:

Қозғалыссыз тұрған электровоздағы әр дөңгелектер жұбына статикалық салмақ түсу әер етеді. Бұл салмақты кузов, арбалардың рамалары, тарту қозғалтқыштары, кузовта орналасқан жабдықтар түсіреді. Дөңгелектер жұбына түсетін салмақ рессорлар арқылы беріледі.

Бұл салмақ түсіруді беретін құрылғылар рессор үсті құрылымы деп аталады.

Электровоздың қозғалысы кезінде жолдың тегіс болмауы салдарынан дөңгелектер жұбынан арба рамаларына және кузовқа қосымша динамикалық салмақтар түсіріледі де, рессор үсті құрылымын тербетеді. Рессорлық ілмелер жолдың тегіс болмауынан дөңгелектердің ұрылуын жұмсартады және локомотив салмағын жеке дөңгелек жұбы мен дөңгелектер арасында бөледі.

Рессорлық ілме деп рессорлар, пружиналар мен балансирлер қосындысын атайды. Тығыздау қасиеттері бар құрылғылар ретінде рессорлық ілме конструкциясына табақ рессорлары, винттік пружиналарды, пневматикалық және резеңке элементтерді алуға болады. Рессорлар дегеніміз жеке болат табақтарынан жиналған тығыз бөлшек, ал пружина – завивкамен әзірленген тығыз бөлшек.

Табақ рессорларды қолдану тербелістерді сөндіруге ықпал жасайды. Табақты рессорлардағы табақтар арасындағы үйкеліс тербелістер энергиясын басады және оларды өшіреді.

Бірақ табақты рессорлар осы үйкелістің болу салдарынан кіші (көлемі не амплитуда тербелістері бойыншпа) қарсылықтарды сезбейді.

Пружиналар түсетін салмаққа пропорционалды өзгереді және олардың ішкі үйкелісі болмайды. Сондықтан тербелістер пружиналық ілмеге өте баяу сөндіріледі, өйткені энергия сыйымдылығы аз. Соған байланысты рессорлар ілменің конструкцияларында қосымша тығыз элементтер қолданады, олар тербелістердің өшуін тездетеді. Резеңке және резеңке – металл амортизаторлар, пневматикалық рессорлар, түрлі типі тербеліс сөндіргіштер осындай элементтер бола алады.

Кейбір буксалық рессорлар (арбадағы) жалпы жүйеге жатпауы мүмкін. Бір-біріне тәуелсіз рессорлар ілмесін жеке рессорлық ілмесі деп атайды. Мұндай ілмедегі ВЛ80 электровозының жақсыз арбалары болады. (2.36 сурет)

2.36 Сурет. ВЛ80электровозының рессорлық ілмесінің буксалық сатысы.

Көп жағдайда арбадағы рессорларды бір-бірімен балансирлермен және ілмелермен қосады.

2.37 суретте көрсетілген мұндай ілме баллансталған ілме (ВЛ60 электровозының) деп аталады. Баллансталған рессорлық ілмеде балансирлер иықтарымен дөңгелектер жұбына статикалық және динамикалық салмақ түсулер сақталады.

2.37 Сурет. ВЛ60 электровозының рессорлық ілмесі

Жеке рессорлық ілме баллансталған жүйеге қарағанда үш есе жеңіл, онда тозатын шарнирлер болмайды. Бірақ жеке жүйе пружиналардың өлшемдері мен қаттылығы бойынша тиянақты жаңалануын талап етеді.

Егер арба рамасына буксаға салмақ түсу жүйелі түрде бір рессорлық элемент (2.38 сурет) арқылы берілсе, ілмені жалғыз деп атайды; егер екі элемент арқылы берілсе – қосарланған. (2.39 сурет) деп атайды. Қосарланған ілме ВЛ80электровозында көрсетілген.

Сонымен қатар бір сатылы және екі сатылы ілме деп бөледі. Барлық тығыз элементтері арба рамасы мен буксалар арасында орналасқан жүйені бір сатылы деп атайды. Бірінші сатысынан басқа, екінші сатысы (орталық) бар жүйе екі сатылы ілме (2.40 сурет) деп аталады, олардың тығыз элементтері локомотив рамасы мен арба рамасының арасында орналасады, яғни кузовтың тірек құрылғыларының құрамына кіреді.

Екі сатылы рессорлық ілмелер жолаушы локомотивтері мен жүйрік электропойыздары үшін қолданылады.

2.38 Сурет. Жалғыз рессорлық ілме

2.39 Сурет. Қосарланған рессорлық ілме

2.40 Сурет. Екі сатылы рессорлық ілме

Екі деңгейдегі ілмелері бар болған кезде буксалық және кузовтық сатылар арасындағы иілулер не теңдей бөлінеді, не шамасының көбі кузов сактысына салынады (жалпы иілудің 2/3). Буксалық сатыда көп иілу алу қиынырақ, өйткені иілудің артуы тартқыш жетегінің берумеханизмінің жұмыс істеуінің нашарлауына байланысты болады.

Екі сатылы рессорлық ілме тығыз элементтер мен қайтару ыңғайлы орналастыру кезінде үлкен статикалық иілу алуға мүмкіндік береді. Бұл кезде буксалық сатының тартқыш жетегінің элементтері өзара азаюы үшін кішкене ғана иілуі болады.

Табақты рессорлар табағының арасындағы майдың кеуіп кетуі кезіндегі қаттылықтың ұлғаюы, жоғары динамикалық қаттылыө, сезімталдықтың төмендегі жаңа жылжымалы құрамды жобалау кезінде олардан бас тартуға мәжбүр етті. Табақты рессорлардың орнына тербеліс сөндіргіштерімен үйлескен болат пружиналар қолданыла бастады.

Бұл құрылғыларды қолдану қажеттілігі спиральды пружиналардың ішкі үйкелісі резонанс құбылысын тойтара алмайтынымен түсіндіріледі. Резонанс тербеліс амплитудаларының күрт ұлғаюына, арба рамаларының буксаларға соғылуы әкеледі.

Тербелісті өшіргіштер кез-келген үйкеліс күштерін жасауға мүмкіндік береді, яғни локомотивтің рессор асты салмағының вертикальды тербелістерін демпфирлеуін – тербелістің механикалық берілісінің жылулыққа ауысуын қамтамассыз етуге мүмкіндік береді.

Локомотивтің жақсы жүруі есептік амплитудалық тербеліс бар тербелту үрдісінің тұрақтылығымен қамтамассыз етіледі. Тербелістерді өшіру үшін тұғырлы және құрғақ үйкеліс демпферлері қолданылады.

Құрғақ үйкелісті өшіргіштерде (фрикциялық демпферлерде) қозғалысқа кедергі оның бөлшектерінің арасындағы құрғақ үйкеліс күштерінің әсер ету салдарынан болады. Фрикциялық демпферлер ВЛ8, ВЛ22 электровоздарында және ЭР1,ЭР2 (2.41 сурет) электровоздарының моторлы вагондарында орнатылған.

Арба рамасына пісірілген қозғалмайтын диск 5диаметрінің негізі болып табылады. Қозғалмайтын дискімен ось 6 байланысқан, оған бұру рычагын 4, қақпақ 3 және басу пружинасын 2 орнатады, оның мүсінді шайбасы 1 бар. Бұру рычагының қозғалмайтын дискіге және қақапаққа бұрылған екі қақпағының да фрикциалық дискілері бар.

Тізгін шарнирлерінде тізгін ұштарының көлденең қисықтарын компенсациялайтын рәзіңке төлкелері орнатылған.

Фрикциялық димфирлер тербелістерді өшіру үшін пайдаланылады, фрикциялық димпферлердің бір артықшылығы – конструкциясының оңайлығы. Олардың кемшіліктеріне димпфер сипаттамаларын көп шашрауын анықтайтын, үйкеліс коэффициенті шамасының уақытындағы тұрақсыздық жатады. Фрикциялық демпферлердің кемшіліктеріне пайдалану кезіндегі үйкеліс бетінің тозуы да жатады.

2.41 Сурет. Электропойыздардың моторлы вагондарының тербелістерін фрикциялық өшіргіш.

Түрлі конструкциялы демпферлердің динамикалық қасиеттерін салыстыру кезінде фрикциялық өшіргіштердің көп кемшіліктері табылады. Фрикциялық өшіргіштер рессорлық ілмелердің сезімталдығын төмендетеді, өйткені олар локомотивтің экипаждық бөлігінде итеру боған кезде ғана жұмыс істей бастайды. Сондықтан локомотивтерде негізінен гидравликалық демпферлер қолданыла бастады.

Локомотивтің рессор асты салмағының тербелістерін гидравликалық өшіргіштермен өшіру сұйықтық үйкеліс есебінен жүзеге асырылады, соның нәтижесінде механикалық энергия жылулыққа ауысады да, шашырайды.

Гидравликалық демпферлер локомотивтің рессорлық ілмесінің сезімталдығын өзгертеді. Бірақ өшіргіштің жұмыс қуысындағы сұйықтың қысылмайтынына жиілігі жоғары тербелістерде көп күш жұмсалады да бұзылады. Бұзылуларды болдырмау үшін гидравликалық өшіргіштерді рәзіңке-металы төлкелерді қолданып, рессорлық ілменің екінші сатысына орнатады.

ВЛ80 электровозының рессорлық ілмесінде, мысалы, гидравликалық демпферлер серіппелерге параллельді орнатылған. Телескопиялық типті конструкциясының гидравликалық буксалық демпфер локомотивтердің вертикалды тербелістерін өшіру үшін арналған және келесідей құрылған (2.42 сурет).

Гидравликалық өшіргіштер арба мен кузов арасында орналасқан. Өшіргіш төменгі ұшымен білік көмегімен арба рамасының бүйіріне пісірілген кранштейнге бекітіледі, үстіңгі ұшымен кузов рамасына пісірілген кранштейнде осылай бекітіледі.

Өшіргіш цилиндрден 1 тұрады, онда клапаны бар піспек жылжып отырады. Цилиндрдің астыңғы бөлігіне клапаны 14 бар корпус престелген, ал үстіңгі бөлігіне штогсалынған, ол бағыттайтын буксамен 11 және сальникті құрылғымен тығыздалған, бұл құрылғы жиектен 3 және екі каркасты сальниктен 6 құрылады.

Гайка 4 өшіргіш бөлшектерінің орнын фрикциалайды және рәзеңке сақинаны 10 қысады, ол сақина өшіргіш корпусын тығыздайды. Кузов және арба рамаларының кранштейндеріне өшіргіш үстіңгі 7 және астыңғы 15 ұштары арқылы бекітіледі. Үстіңгң ұшына қорғаныс қыны оралып кигізіледі, ол қын бұранда сияқты бөгеледі. Үстіңгі ұшы бар бөгелістер винтпен 8 жүзеге асырылады.

Өшіргіштің жұмысы былай жүргізіледі. Дроссер үсті құрылымының тербелісі кезінде, піспек үстіне қарай жылжығанда, жұмыс цилиндріндегі май клапандардың дроссельдік тесіктері арқылы піспек астындағы кеңістікке ығыстырылады. Бұл кезде піспектің жылжуна көп кедергі жасалады. Кері қозғалыста, піспек төмен қарай жылжиды; піспек астындағы май піспек үстіндегі қуысқаағады және клапан арқылы 14 бір мезгілде май резевуарына келіп түседі. Бұндағы кедергі күші аз.

Есептік күш түсіру жағдайында сақтандыру клапаны жұмыс істеп кетеді де, майды жұмыс резервуарынан піспек асты қуысына өткізеді. Кернеу күшінің қарқыны төмендейді.

Жүруді азайту кезінде жұмыс клапаны ашылады да, май еркін өтеді. Майды дросселирлеуді тораптың жұмыс клапаны жасайды.

Гидравликалық сөндіргіштердің артықшылығы олардың кедергі күшін қамтамассыз етуде болып табылады. Пружиналардың динамикалық иілуі максималды шамаға жеткенде, кедергі нөлге тең болады.

Гидравликалық демпферлердің кемшіліктері – тығыздау құрылғыларының тез тозуы және жұмыс сұйығының ағып кетуі, бұл кедергі күшінің азаюына немесе демпферлердің бұзылуына әкеледі.

Соңғы жылдары жылжымалы құрамда пневматикалық рессорлық ілме қолданылады. Пневмо-рессорлардағы тығыз дене – қысылған ауа, рәзеңкелік қабықты

2.42 Cурет. Гидравликалық букса демпфері

толтырады. Мұндай рессорлардың артықшылығы – үлкен статикалық иілуді қарапайым тәсілдермен қамтамассыз ету мүмкіндігі, сонымен қатар тұрақты және сенімді тербелістерді демпферлеу.

Жылжымалы құрамда пневмо-рессорлар тек вертикалды бағытта жұмыс істейді, диафрагменді – вертикалды және горизонтальды бағытта. Аралас пневмарессорлар диафрегмедегілерге қарағанда көтеріңкі вертикалды жылжуларды болдырады. Көлденең деформация рессорының кедергісі қабықтың пневмо-рессорымен контактылау бетінің ауданы мен формасының өзгеру салдарынан болады және кейде қабық қаттылығына болса.

Вертикалды қаттылықты төмендету үшін пневмо-рессорларды үлкен көлемді қосымша резервуармен жалғайды. Оларды дроссельдер орнатылған, қажетті диаметрлейтін эффекті қамтамассыз ететін қосымша резервуары құбырларымен жалғайды.

Рессорлық ілменің пневматикалық жүйесінің негізгі артықшылықтары:

- шектеулі өлшемдерде линиялық емес прогрессивтік сипаттамаларды алу мүмкіндігі;

- өздері демпферлейтін жақсы қасиеттер;

- жолдың қисық учаскелеріндегі қозғалыс кезінде экипаж кузовтың еңісін реттеу мүмкіндігі және рельске қатысты автотіркегіштің тұрақтылығын қамтамасыз ету;

- пневмо-рессорлық жоғары виброоқшаулағыш қабілеті;

- металл сыйымдылығының аздығы;

- түрлі дөңгелектердің пневма-рессорларын баланстау жүйесінің оңайлығы және сенімділігі;

Соңғы артықшылықтың теміржол көлігі үшін маңызы ерекше. Өйткені қазіргі үлкен статикалық қысымдар кезінде үнемі әсер ететін асқын салмақ түсіруді болдырмау керек, олар рельстердің бұзылуының негізгі себептерінің бірі болып табылады.

Темірдол жылжымалы құрамында түрлі медификациялы баллон типіндегі иілгіш рәзеңке-кордтық қабықтары бар тығыз элементтері кеңінен қолданылады. Бірақ конфигурациялары бойынша оларды айналу қабығына бөлуге болады: бір екі және көп секциялы (сильфон типіндегі) және сопақ пневма баллондар, олар әдетте бір және екі секциялы болады. Юнофрагменді типті пневмоэлементтер қолдану топты.

Айналу қабықтары сопақ пневмоэлементтеріне қарағанда үлкен төзімділікке ие және оларды әзңрлеу үшіншина өндіргісінің стандарттық жабдықтары қолданылады. Сопақ және ұзартылған пневмабаллондар габариті шектелген орындарда қолданылады.

Пневматикалық рессорлық ілме металл ілмелерге қарағанда жиілігі жоғары және кездейсоқ болған жолдың әсер етуіне сезімталдылығының аз болуымен ерекшеленеді.

Тербелістерді гидравликалық, фрикциялық және пневматикалық сөндіргіштермен сөндірудің қолданылатын тәсілдерін салыстыра отырып келе, соңғысы таңдалынады:

- тербелістер сөндіргішін алып тастау есебінен ілменің конструкциясы оңайланады;

- температура өзгерген кезде демпфирлеу сипатының жоғары тұрақтылығы қамтамасыз етіледі;

- қызмет көрсету мерзімі ұзарады және кезеңділігі қысқарады, өйткені тозу бөлшектері болмайды.

-