Оценка параметров безопасности вагона с точки зрения возможности потери пружин рессорного комплекта

Введение. Безопасность перевозок грузов является главным приоритетом в России. Особое внимание следует уделить такой важной части ходовых частей вагона, как рессорный комплект, а именно двухрядные пружины. В данной статье также будет исследовано устройство пружин, которые входят в рессорное оборудование, а конкретно изменение их высот для улучшения безопасности работы вагонов с различными грузами.

В данной статье были использованы научные приемы и методы такие как — анализ и сравнения. Для написания статьи использованы следующие источники данных: учебное пособие за авторством Котуранова В. Н. и Козлова М. П. Технологическая последовательность экспертных оценок рабочих качеств универсального грузового вагона.

Для упруго-фрикционной связи, которая имеет место в тележках, коэффициенты вертикальной и горизонтальной динамики определяются по формулам:

(1)

(2)

где f _Д — амплитуда вертикальных колебаний кузова, м;

f _СТ — статический прогиб рессор тележки, м;

φ — коэффициент относительного трения, φ = 0,08±0,1;

— суммарная вертикальная жесткость рессорного подвешивания тележки, Н/м;

— амплитуда горизонтальных колебаний кузова вагона, м.

Суммарная вертикальная жесткость рессорного подвешивания вычисляется по формуле:

, (3)

где — количество двухрядных пружин в рессорном подвешивании всего вагона;

Количество пружин, которые устанавливаются под вагоном, можно определить из условия сохранения постоянной величины статического прогиба рессорного комплекта под груженым вагоном , тогда равно:

,

– масса надрессорной балки,

— ускорение свободного падения, ;

— масса тележки, т;

Зная эти исходные данные, определим потребное количество двухрядных пружин:

.

Следует отметить, что невозможно формирование рессорных комплектов с различным количеством пружин в них. Значит нужно скорректировать число пружин под вагоном кратно количеству рессорных комплектов.

Так как рассматриваемый вагон имеет две тележки, каждая из которых включает в себя два рессорных комплекта, то количество пружин должно быть кратно четырем. Определим число пружин в одном рессорном комплекте:

Тогда

а cкорректированный статический прогиб рессор под вагоном можно будет определить, как:

Суммарная горизонтальная жесткость рессорного подвешивания тележки определяется с помощью выражения:

, (4)

где – горизонтальная жесткость одной двухрядной пружины,

Амплитудa вертикальных колебаний подпрыгивания кузова, для случая условного приведения сухого трения к вязкому, определяется формулой:

(5)

где – амплитуда возмущающего воздействия (величина вертикальных неровностей пути),

— показатель демпфирования;

(6)

где – конструкционная скорость движения вагона, в данном случае примем

— длина рельсового звена, .

— квадрат собственной частоты обрессоренной массы вагона:

, (7)

;

Показатель демпфирования вычисляется по формуле:

, (8)

— критическая величина коэффициента сопротивления демпферoв.

(9)

Тогда по формуле (8) значение показателя демпфирования для груженого вагона будет равным:

Имея необходимые данные, определяют значения амплитуды вертикальных колебаний кузова груженого вагона по формуле (5):

Пружина под статической нагрузкой прогнулась на:

Величина статического прогиба 0,0208 м

Величина динамического прогиба

Итоговая разность 0,0208–0.0148 = 0,006 м

При разности пружин в рессорном комплекте 6 мм, если вагон порожний, то одна или несколько пружин будут обезгружены в процессе колебаний. Так как они будут обезгружены, то есть в свободном состоянии, пружины удерживают бурты, расположенные на нижней обвязке боковой рамы и в нижней части надрессорной балки.

Высота бурта у тележек мод. 18 100: 20+2–1 мм

Высота бурта у тележек мод. 18 : 15мм

Соответственно, для потери пружин из рессорного комплекта, разность высот этих пружин, формирующих комплект, должна составить 15+6 мм или 19+6 мм (в зависимости от варианта конструкции ходовых частей).

Вывод: превышение допустимой разницы высот пружин (5 мм) не приведет к потере их при колебаниях в соответствии с нормальными режимами движения.

1. Котуранов В. Н., Козлов М П. Технологическая последовательность экспертных оценок рабочих качеств универсального грузового вагона: Учебное пособие. — М.: МИИТ, 2013.- 147 с
2. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 (несамоходных). — М.: ГосНИИВ — ВНИИЖТ, 1996, 317 с.