 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Х.9. Пружинно-фрикционные аппараты
ПОГЛОЩАЮЩИЕ АППАРАТЫ ГРУЗОВЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ Поглощающие аппараты обеспечивают гашение части энергий удара, уменьшение продольных растягивающих и сжимающих усилий, которые передаются через автосцепку на раму кузова. Принцип действия их основан на возникновении в аппарате сил сопротивления и превращении части энергии удара в другие виды энергии. По типу рабочего элемента, создающего силы сопротивления, и принципу действия поглощающие аппараты делятся на: пружинные, пружинно-фрикционные, с резинометаллическими элементами и гидравлические. Работа пружинных аппаратов основана на возникновении сил сопротивления упругой деформации пружин при их сжатии, Такие аппараты применяются только и упругих площадках пассажирских вагонов. Работа пружинно-фрикционных аппаратов основана на превращении кинетической энергии соударяемых вагонов в работу сил трения фрикционных элементов и потенциальную энергию деформации пружин. В аппаратах с резиновыми элементами эта энергия затрачивается на работу сил внутреннего трения резины. В гидравлических (гидрогазовых) аппаратах кинетическая энергия удара затрачивается на преодоление сил вязкого сопротивления жидкости. Они просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Однако они имеют низкую стабильность работы и ограниченную энергоёмкость при существенных габаритных размеров. Выбор типа поглощающего аппарата для вагонов определяется его параметрами: энергоёмкостью, ходом, величинами начального и конечного сжатия, величиной необратимоё и поглощённой энергии, стабильностью и готовностью аппарата к работе. Параметры поглощающих аппаратов выбираются в соответствии с нормами. Пружинно – фрикционный аппараты изготовляются по ГОСТ 22253 – 76. Для четырёхосных грузовых вагонов выпускались пружинно – фрикционные аппараты типа Ш – 1 – Т (шестигранный, первый вариант, термообработанный) с энергоёмкостью Э =28 кДж. Затем начали изготовлять модернизированные аппараты Ш – 1 – ТМ (Э=38 кДЖ).
Аппараты Ш-1-ТМ, Ш-2-В и Ш-2-Т устанавливают в автосцепное устройство, имеющее стандартное расстояние между передними и задними упорами (625мм). Аппарат Ш - 2 – В (рис. 6.6) имеет литой корпус 3, три штампованных фрикционных клина 4, штампованный нажимной конус /, наружную 5 и внутреннюю 6 пружины и стяжной болт 7 с гайкой 2: Масса аппарата 134 кг. Детали его изготавливают из стали марок: пружины—60С2ХФА (ГОСТ 14959—79); корпус -- ЗОГСЛ-Б, или 32Х06Л-У; болт с гайкой — сталь Ст. Зсп5 (ГОСТ 380—71). Аппарат работает следующим образом. При сжатии усилием 240 кН клинья начинают перемещаться по горловине внутрь корпуса и сжимать пружины. Между горловиной и клиньями возникают силы трения, пропорциональные давлению между трущимися поверхностями. Давление клиньев на корпус увеличивается по мере сжатия пружин и к концу хода аппарата оно достигает наибольшего значения. Чтобы клинья при своем перемещении не смещались в одну сторону и не перекашивались, горловина,, корпуса аппарата выполнена шестигранной. Окончанием хода аппарата считается положение, при котором нажимной конус полностью входит в корпус аппарата, а упорная плита касается горловины корпуса. После уменьшения сжимающей силы происходит восстановление (отдача) аппарата за счет упругих сил пружин. Для облегчения возвращения клиньев в исходное положение грани горловины корпуса выполнены с наклоном 2°. Основные параметры аппарата определяются при испытании его на прессе по рабочей диаграмме (рис. 6.7). Площадь ОАБГ на диаграмме характеризует энергоемкость аппарата, площадь ДАБВ—необратимо поглощенную энергию, а ОДВГ — потенциальную энергию деформации пружин, которая обеспечивает возвращение деталей в исходное положение. Точка А – соответствует начальному сжатию аппарата, а точка Б – усилию конечного сжатия. Сборка аппарата ведется в такой последовательности (см. рис. 6.6). В отверстие корпуса, вставляют стяжной болт 7, под головку которого устанавливают временную прокладку, исключающую его поворот при навинчивании гайки. Затем ставят две пружины, на которые укладывают три фрикционных клина, а на них—нажимной конус. Собранный, аппарат сжимают под прессом, на болт навинчивают гайку, под которую ставят временную подкладку, обеспечивающую свободную постановку поглощающего аппарата на вагон. После первого удара подкладка выпадает, а аппарат занимает нормальное положение в распор между задним и передним упорами.
Для сборки аппарата в отверстие основания со стороны днища вводят стяжной болт 12, затем в ниши устанавливают малые угловые пружины 5, внутрь пружин вставляют упорные стержни б, а в гнездо основания— центральную пружину 4. На упорные стержни 6 надевают большие угловые пружины 8. После этого ставят горловину 9 так, чтобы ее цилиндрические приливы в нишах по углам вошли внутрь больших угловых пружин8, а днище легло на центральную пружину 4. Затем в горловину ставят наружную 2 и внутреннюю 3 пружины, на них укладывают нажимную шайбу 7, три фрикционных клина 10, нажимной конус 11, навинчивают гайку на болт и торец его расклепывают. Работает аппарат в такой последовательности. При воздействии нагрузки сначала сжимаются на 23 мм центральная 4 и четыре большие угловые пружины 8. В этот момент цилиндрические приливы горловины коснутся торцов упорных стержней 6, стержни начнут продвигаться к основанию, а они своими буртами сжимать малые угловые пружины 5. Дальнейшее сжатие аппарата продолжается до тех пор, пока дно горловины 9 не соприкоснется с основанием 7. Прежде чем это произойдет, в работу вступает пружинно-фрикционная часть. Это начинается в момент начального сжатия малых угловых пружин. Вследствие того что конечное сопротивление пружинной части более чем в два раза превышает усилие, приводящее в движение фрик ционные детали, обеспечивается плавный переход от работы пружинной к совместной работе обеих частей. После упора горловины в основание сжатие пружинной части прекращается и работает только пружинно-фрикционная часть. Сжатие аппарата заканчивается, когда торец нажимного конуса окажется заподлицо с наружной кромкой горловины. Конечное сопротивление аппарата составляет 1,5 МН, энергоемкость аппарата 18—24 кДж, а коэффициент поглощения энергии—0,75.
Применение резины позволяет проектировать аппараты более простой и надежной конструкции, меньших габаритных размеров и массы, чем пружинно-фрикционные с высокой энергоемкостью при хорошей стабильности работы в эксплуатации. В качестве упругого элемента в этом аппарате применяются резинометаллические секции, каждая из которых состоит из двух металлических пластин толщиной 2 мм, между которыми размещён слой специальной резины 7-ИРП-1348, соединенной методом вулканизации. Резиновая часть секции по периметру имеет параболическую выемку, не допускающую выжимание резины за пределы пластин при полном сжатии аппарата. Толщина каждой секции 41,5 мм, сечение 265Х220 мм. Чтобы исключить смещение резинометаллических секций при сжатии аппарата, на его днище, нажимной и промежуточной плиты и на стальных пластинах секций имеются выступы и соответствующие им впадины. Характеристика аппарата: энергоемкость 22 кДж, ход 70 мм, усилие конечного сжатия 1 МН, коэффициент необратимо поглощенной энергии 0,45. Аппарат Р-2П взаимозаменяем с ЦНИИ-Н6. В корпусе 1 аппарата (см. рис. 6.9) установлена нажимная плита 2, Девять резинометаллических элементов 3 и промежуточнаяплита 4. Гидрогазовые поглощающие аппараты разработаны в двух разновидностях: ГА-100М и ГА-500.
Энергоёмкость поглощающего аппарата, т.е. величина кинетической энергии удара, воспринимаемая им при ударном сжатии на величину, близкую к полному ходу, определяется при силе, не превышающей 2 МН (200 тс). Для существующих условий эксплуатации подвижного состава энергоемкостъ поглощаюших аппаратов четырёхосных вагонов должна быть на менее 60 кДж, восьми и шестиосных (большегрузных) вагонов не менее 110 кДж. При определении такой энергоёмкости принято скорость соударения 2,6 м/с. Для-перспективных условиё эксплуатации подвижного состава~ энер1гоемкость поглощающих аппаратов, определенная из условий соударения вагонов со скоростью 3 м/с, должна составить для четырехосных вагонов не менее 100 кДж, для восьми и шестиосных — не менее 160 кДж. Энергоемкость аппаратов четырехосных вагонов определена из условий соударения восьмиосного вагона с четырехосным, а энергоемкость аппаратов большегрузных вагонов — из условий соударения одиночных восьмиосных вагонов. Энергоёмкость поглощающего аппарата, т.е. величина кинетической энергии удара, воспринимаемая им при ударном сжатии на величину, близкую к полному ходу, определяется при силе, не превышающей 2 МН (200 тс). Для существующих условий эксплуатации подвнжного состава энергоемкостъ поглощающих аппаратов четырёхосныз вагонов должна бьпь не меньше 60 кДж, восьми и шестиосных (большегрузных) вагонов не менее 110 кДж. При определении такой энергоёмкости принято скорость соударения 2,6 м/с. Для перспективных условий эксплуатации подвижного состава энергоемкость поглощающих аппаратов, определяется из условий соударения вагонов со скоростью 3 м/с, должна составить для четырехосных вагонов не менее 100 кДж, для восьми и шестиосных – не менее 160 кДж. Энергоемкость аппаратов четырехосных вагонов определена из условий соударения восьмиосного вагона с четырехосным, а энергоемкость аппаратов большегрузных вагонов – из условий соударения одиночных восьмиосных вагонов. Наибольшая сила в процессе полного сжатия аппарата не должна превышать 2,5 МН. Полный ход аппарата — это наибольшая величина его сжатия, допускаемая конструкцией. Величина полного хода аппарата выбирается из условия получения заданной энергоемкости и наибольшей силы. Сила начальной затяжки, при которой начинается процесс сжатия аппарата, должна быть не более 0,2 МН. Статическая сила закрытия аппарата, соответствующая полной величине его сжатия (закрытию) при медленном (квазистатическом) приложении нагрузки, должна быть не менее 1 МН. Это ограничение относится главным образом к гидравлическим аппаратам, сила сопротивления которых увеличивается с ростом скорости приложения нагрузки. Коэффициент необратимого поглощения энергии – отношение необратимо поглощенной энергии к энергии, воспринятой аппаратом, — должен быть не менее 0,6 (для грузовых вагонов). Показатели стабильности работы аппаратов отражают их способность сохранять основные эксплуатационные параметры при многократных повторных нагружениях. Например, при испытании приработанных аппаратов в процессе соударения вагонов (установлено, что распределение сил Т подчиняется нормальному закону) стабильность оценивается мерой индивидуальной рассеяния. По результатам испытаний поглощающих аппаратов мера индивидуального рассеяния должна быть не более 0,3 МН. Показатель заклинивания (готовности аппарата к работе при действии повторных нагрузок) определяется при испытаниях как отношение числа нагружений, при которых произошло заклинивание аппарата, к общему их числу. Этот показатель должен быть не более 0,02. Заклинивание гидравлических и резиновых аппаратов не допускается. Долговечность и прочность поглощающего аппарата оценивают по количеству введенной в аппарат энергии удара. Аппарат должен воспринять без повреждений не менее 150 МДж работы в определенном режиме испытаний, при этом энергоемкость его не должна уменьшаться более чем на 25% по сравнению с максимальной. Показатель экономической эффективности аппарата позволяет определить эффект применения рассматриваемого аппарата за определенное время на основе экономических исследований. По типу рабочего элемента принципу действия условно различают следующие виды поглащающих аппаратов: пружинные, пружинно-фрикцидцные гидравлические (жидкостные), пневматические (газовые) и гидрофрикционные. Пружинные аппараты имеют ограниченное применение из-за невозможности получить высокую энергоемкость в заданных габаритах и ввиду большой отдачи пружин. При равной энергоемкости с пружинно-фрикционным аппаратом пружинный аппарат получается со значительно большими габаритами. Пружинные амортизаторы применяют в упругих площадках пассажирских вагонов. Х.9. Пружинно-фрикционные аппараты
Пружинно-фрикционные аппараты можно классифицировать по следующим признакам: по способу создания давления на главных поверхностях трения – на аппараты с клиновым распором и аппараты с упругим распором; по форме расчетной силовой характеристики – на аппараты с плавно – меняющейся расчетной зависимостью между силой и ходом и аппараты со ступенчатой силовой характеристикой. Аппарат типа Ш-1-ТМ (см. рис. Х.18) применяется в четырехосных грузовых вагонах. Энергоемкость этого аппарата с хорошо приработанными поверхностями достигает 55—65 кДж, а сила полного сжатия, составляет примерно 2,5—2,8 МН; при силе 2 МН аппарат воспринимает энергию примерно 40 кДж. Литой корпус аппарата в соответствии с требованиями ГОСТ 977—75 изготовляют из термически обработанной стали марки 30ГСЛ-Б или 32Х06Л-У. Клинья штампуют из стали марки 38ХСГОСТ 4543—71) или марки 30 (ГОСТ 1050—74) с последующей закалкой., Пружины используются заневоленные. Основные размеры фрикционных элементов и углы наклона клиньев выбраны из условия получения больших сил трения при сохранении опре деленной стабильности работы. При сжатии аппарата нажимной конус 1, продвигаясь внутрь корпуса 5, перемещает клинья 3 и через нажимную шайбу 4 передает усилие на пружины 6 и 7. Все части аппарата стянуты болтом.2 с гайкой.
Основной недостаток аппарата Ш-1-ТМ — нестабильность его работы и недостаточная энергоёмкость для вагонов большой грузоподъемности. Нестабильность связана с высокой чувствительностью аппарата к изменениям коэффициента трения. Это проявляется в изменении, энергоемкости по мере приработки поверхностей трения во время эксплуатации (зона рассеяния заштрихована); в аппарате с хорошо приработанными поверхностями иногда возникает заклинивание при прямом и обратном ходе, а начальная жесткость аппарата (начальная сила) становится недопустимо большой. Кроме того, как правило, появляется скачкообразное изменение силы (автоколебания при трении), Аппараты такого типа чувствительны к изменению окружающей температуры при низких температурах коэффициенты трения повышаются. Изменение температур способствует также появлению коррозии на поверхностях трения, особенно в периоды длительных остановок. Аппарат типа Ш-2-Т (рис. Х.20) временно применяется в восьмиосных вагонах. Его энергоемкость составляет 65 кДж при усилии 2 МН. В отличие от аппарата Ш-1-ТМ этот аппарат имеет увеличенную высоту пружин за счет отсутствия нажимной шайбы, соответственно увеличенный ход, равный 110 мм, и более высокую стабильность действия. Материал пружин – сталь марки 60С2ХФАЗ 6 четырехосных грузовых вагонах применяется также поглощающий аппарат типа Ш-2-В, имеющий ход 90 мм и сходный с аппаратом Ш-2-Т^} Разработано еще несколько модификаций пружинно-фрикционных аппаратов, например типа Ш-6-ТО, в котором корпус объединен с тяговым хомутом, что позволяет увеличить высоту пружин. |
Пружинно-фрикционный аппарат ЦНИИ-Н6 (рис, 6.8) применяется на пассажирских вагонах. Он состоит из двух частей; пружинной и пружинно-фрикционной. Корпус его также разделен на две части: горловину 5 и основание 7. К пружинно-фрикционной части относятся: шестигранная горловина , три фрикционных клина 10, нажимной конус Л, шайба 1, наружная 2 и внутренняя8 пружины. Конструкция этой части аналогична аппарату Ш-2-В. Пружинная часть состоит из основания 7, центральной пружины 4, четырех угловых пружин 8, надетых на цилиндрические приливы в нишах горловины, четырех малых угловых пружин 5, размещенных в нишах основания и четырех упорных стержней 6. Стержни проходят внутри больших и малых угловых пружин и разделяют их средней утолщенной частью, находящейся в отверстии основания. Пружины 4 и 2 взаимозаменяемые, 8 и 3 имеют одинаковые размеры и также взаимозаменяемые между собой. Обе части аппарата стянуты болтом 12 с гайкой 13.
Поглощающий аппарат Р-2П (рис. 6.9) — резиновый, второй вариант, пассажирский устанавливается на пассажирские вагоны, электро и дизель-поезда.
Сравнительная простота и некоторые эксплуатационные преимущества пружинно-фрикционных аппаратов обусловили широкое их распространение. Энёргия, воспринимаемая этими аппаратами при сжатии затрачивается на работу силы трения и частично превращается в потенциальную энергию упругой деформации пружин и других элементов аппаратов.
Сила прижатия клиньев к корпусу увеличивается по мере сжатия аппарата, соответственно' растут силы трения и общее сопротивление сжатию. После прекращения действия сжимающей силы пружины возвращают нажимную шайбу, клинья и конус в первоначальное положение.