ПЗ - Федосеев А.В (1229434), страница 9
Текст из файла (страница 9)
5 ПРОЕКТ УСТАНОВКИ ПРУЖИН ФЛЕКСИКОЙЛ В РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ ЭЛЕКТРОВОЗА
В данной главе рассмотрим проект установки пружин Флексикойл во вторую ступень подвешивания электровоза (замена люлечного подвешивания). При разработке проекта примем, что продольные силы (тяговые и тормозные) передаются от тележки к кузову через систему наклонных тяг. Данная система в настоящее время принята как базовая на всех современных локомотивах. Наклонные тяги обладают преимуществом по сравнению со шкворневыми локомотивами. А именно, они способны выравнивать нагрузки на колеса локомотива в режиме тяги и позволяют отказаться от противоразгрузочного устройства и от шкворневого узла, требующего значительного ухода.
Рама тележки электровоза является сварной конструкцией и выполнена из листового проката низколегированных сталей. Боковины рамы и поперечные брусья имеют коробчатое сечение. Проект рамы тележки рассмотрен в 1 главе.
Рама соединяет в единый комплекс все узлы тележки и является одним из высоконагруженных и ответственных узлов. Примем, что рама тележки включает в себя традиционные, отработанные в условиях производства технические решения, поэтому более подробное описание не приводится. Отметим, что кронштейны люлечного подвешивания отсутствуют.
Опирание кузова на крайние тележки принципиально новое, с использованием пружин, работающих на сжатие и сдвиг – Флексикойл. Проект системы второго яруса рессорного подвешивания приведен на рисунке 5.1.
Кузов опирается на тележку через четыре пружинных блока, установленных на верхнем листе боковины рамы тележки. Расчет на прочность и жесткость пружин приведен в главе 3.
Конструкция блоков показана на рисунке 5.2. Пружина через фланец опирается на резинометаллические шайбы 11, которые, деформируясь под нагрузкой, обеспечивают ее равномерное распределение по длине опорного витка.
При проходе кривых, да и прямых, при любых смещениях торцов пружин относительно друг друга в горизонтальной плоскости они, прогибаясь, позволяют снизить деформацию витков пружин, а следовательно, уменьшить напряжения в витках пружин и жесткость системы подвешивания угловому повороту тележек относительно кузова. Это же обеспечивается при смещениях (относе) кузова относительно тележек в горизонтальной плоскости.
Значительное снижение жесткости системы опирания кузова на тележки поперечному сдвигу кузова относительно них при движении в прямых и угловому повороту при входе в кривые, движении в круговых кривых заметно улучшает динамические характеристики экипажа и устраняет его воздействия на путь.
Рисунок 5.5 - Система связей кузова с крайней тележкой
1 - опора кузова; 2, 5 - вертикальный и горизонтальный упоры; 3, 6, 7 – гидравлические гасители; 4 – наклонная тяга продольной связи тележки с кузовом; 8 - противоотносное устройство
Характеристика поперечной связи кузова с тележками формируется пружинами опор кузова и специальным пружинным противоотносным устройством. Жесткость системы поперечной связи кузова с тележкой не выше жесткости маятниковой подвески с приведенной длиной 500 мм.
Для обеспечения хорошей горизонтальной динамики проектируемого экипажа необходима установка горизонтальных гидравлических гасителей колебаний на уровне нижнего несущего пояса кузова и подбор их характеристик. Подбор характеристик в данном проекте не рассматривается.
Опирание кузова на среднюю тележку на проектируемой экипажной части электровоза принято аналогично опиранию кузова на среднюю тележку электровозов ВЛ85, ВЛ65 или ЭП1. Данная система представляет собой опоры в виде упругих качающихся стержней.
В продольном направлении тележки с кузовом соединены цельной низко расположенной тягой. Исключены промежуточные звенья системы продольной связи как это было выполнено на известных электровозах.
Установка цельной тяги дает ряд преимуществ по сравнению с ранее разработанной конструкцией. А именно, значительно уменьшены силы подергивания за счет исключения вредных кинематических связей при извилистом движении тележек.
Рисунок 5.2 – Пружинный блок опирания кузова на тележку
1 - крышка; 2 - гайка; 3 - пружинная шайба; 4 - стопорные кольца; 5 - верхняя опора; 6 - набор регулировочных шайб; 7 - цапфа; 8 - нижняя опора; 9 - пружина; 10 - винт; 11 - резинометаллическая шайба; 12 - регулировочная разрезная шайба
Значительно снижены силы в тягах при галопировании кузова, уменьшены силы при колебаниях галопирования тележек. Это, как и система опирания кузова на тележки Флексикойл, благоприятно сказывается на динамических характеристиках экипажа. Кроме того, уменьшено число комплектующих деталей, число обслуживаемых шарниров. Упругие упоры на буферном брусе и шарнирные узлы в тягах приняты типовыми - как на электровозах ВЛ85, ВЛ65 и ЭП1.
Проект модернизации центрального подвешивания заключается в том, чтобы установить на раму тележки электровоза 2(3)ЭС5К вместо люлечного подвешивания пружины Флексикойл. Для этого необходимо произвести следующие работы:
- демонтаж кронштейнов люлечного подвешивания на кузове и тележке электровоза (рисунок 5.3);
- монтаж проушин для крепления горизонтального гидродемпфера;
- установка горизонтального гидродемпфера;
- установка и крепление стойки пружины;
- установка накладки пружины;
- установка пружины Флексикойл.
Рисунок 5.3 – Кронштейны крепления стержня люлечного подвешивания
Демонтаж кронштейнов крепления люлечного подвешивания на кузове и тележке электровоза 2(3)ЭС5К производится автогенной (газовой) резкой по линиям, указанным на рисунке 5.3.
Кронштейн крепления горизонтального гидродемпфера на тележке (рисунок 5.4) выполнен из стали 12ГТ-1. Сварка кронштейна производится ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ-13/45, которые специально предназначены для сварки особо ответственных конструкций из углеродистых сталей. Электроды данной марки обеспечивают получение металла шва с высокой стойкостью к образованию кристаллизационных трещин и низким содержанием водорода.
Рисунок 5.4 – Кронштейн крепления горизонтального гидродемпфера к тележке электровоза
К кузову электровоза горизонтальный гидродемпфер также крепится при помощи кронштейна из стали 12ГТ-1 (рисунок 5.4).
Рисунок 5.4 – Кронштейн крепления горизонтального гидродемпфера к кузову электровоза
В качестве горизонтального гидродемпфера используется гидравлический гаситель класса 677 с ходом штока 250 мм (рисунок 5.5).
Рисунок 5.5 – Гидравлический гаситель типа 677
Накладка и стойка (рисунок 5.6) выполнены также из стали марки 12ГТ-1. Расположение накладки и стойки взято по аналогии с рамой тележки электровоза 2(3)ЭС5К более поздних серий. Сварка производится ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ-13/45.
Рисунок 5.6 – Стойка и накладка пружины Флексикойл
Места расположения накладок и стоек показаны на рисунке 5.7. (накладка 9 и стойка 10).
Рисунок 5.7 – Модернизированная рама тележки электровоза 2(3)ЭС5К:
1 – балка концевая; 2 – боковина; 3 – балка средняя; 4 – вертикальный гидродемпфер;
5,13 – кронштейн тормозной системы; 6 – кронштейн крепления горизонтального гидродемпфера; 7 – кронштейн крепления тягового электродвигателя; 8 – кронштейн тяговый; 9 – накладка; 10 – стойка; 11 – кронштейн крепления противоотносного устройства; 12 – накладка; 14 – фланец крепления вертикального гидродемпфера
6 ЗАЩИТА ОТ ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ НА ЭЛЕКТРОВОЗЕ
6.1 Общие положения
Шум представляет собой сочетание звуков различной интенсивности и частоты. Обычно шумом называют всякий мешающий звук. Любые колебания твердой, жидкой и газообразной среды в диапазоне частот, воспринимаемым человеческим ухом, называют звуком. К звуковым волнам относятся только те, которые находятся в пределах примерно от 2 до 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц называют инфразвуком, а колебания с частотой выше 20000 Гц – ультразвуком. Скорость распространения звука (таблица 6.1) зависит от характера среды и вида распространяющейся в ней звуковой волны. Значения этой скорости приведены в таблице 6.1 [17].
Таблица 6.1 – Скорость распространения звука
Среда | Воздух | вода | алюминий | медь | сталь | стекло |
Скорость звука, м/с | 331 | 146100 | 6220 | 4620 | 6110 | 4900-5900 |
Любой шум характеризуется с физической стороны – звуковым давлением, частотой колебаний и уровнем интенсивности (или силы) звука, с физиологической стороны – громкостью звука, уровнем громкости и частотным интервалом.
Звуковым давлением называется давление, дополнительно возникающее в среде при прохождении через нее звуковых волн. Интенсивностью звука называют количество звуковой энергии, проходящее в единицу времени через единицу площади.
Ухо человека способно воспринимать звуки интенсивностью в пределах от 10-12 до 102 Вт/м2, что соответствует звуковому давлению в пределах от 2 10-5 до 2 102 Н/м2. Чем больше амплитуда колебаний звучащего тела, тем больше звуковое давление и тем громче воспринимаемый звук. При этом ухо различает не разность, а кратность изменения абсолютных величин в логарифмической зависимости звукового ощущения от звукового давления. В связи с этим интенсивность и звуковое давление принято измерять в логарифмических единицах – дБ = 1/10 Б.
Таким образом, динамический диапазон слышимых звуков составляет от 0 до 140 дБ.
При нескольких источниках шума суммирование производится последовательно, начиная с наиболее интенсивного источника. Делается это так потому, что если уровень шума одного источника превышает уровни других на 10 – 12 дБ, то превалирует шум большего источника, а агрегаты, создающие меньший шум, не дают заметного увеличения общего уровня. Интенсивность шума уменьшается по мере удаления от его источника [17].
Таблица 6.2 – Затухание шума
Шум с частотой, Гц | 63 | 125 | 250 | 5000 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
Затухание шума дБ/км | 0 | 0,7 | 1,5 | 3 | 6 | 12 | 24 | 48 |
Шум измеряется субъективными и объективными методами. Субъективный метод заключается в том, что измеряемый звук сравнивается на слух с эталонным звуком. Эти методы применяются в основном при исследованиях по физиологической акустике. Объективные методы заключаются в применении специальных измерительных приборов – шумомеров (Ш-60, Ш-63, УЗ-12, ИШВ-1). Они состоят из микрофонов, усилителя и измерительного прибора [17].
6.2 Анализ источников шума и вибрации на электровозе