Системы подвешивания

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Неуравновешенность двухцилиндровых паровозов, обусловливающая динамические возмущения надрессорного строения, наряду с наличием на рельсовом пути различных неровностей (стыки, крестовины и т. д.) заставляет обращать самое серьезное внимание на возможное смягчение толчков, испытываемых паровозом при движении по рельсовому пути, а также и передаваемых самим паровозом на путь. Сказанное становится в особенности актуальным в настоящее время, в связи со значительным повышением скоростей движения, когда все динамические толчки от паровоза на путь и от пути на паровоз возрастают. Динамические свойства паровоза и теория подвешивания рассматриваются в части курса паровозов «Динамика»; здесь мы лишь вкратце перечисляем типы подвешивания и даем им оценку с конструктивной, технологической и эксплуатационной сторон.

В наших старых паровозах большим распространением пользуются статически неопределимые системы подвешивания, т. е. с числом точек подвешивания, большим трех. Такие системы для наших старых некрупных паровозов со сравнительно небольшой общей базой оказывались относительно удовлетворительными. Заметим, что в многоточечных системах подвешивания, подтягивая или отпуская гайки рессорных подвесок, можно изменять нагрузки на отдельные колесные пары, уменьшать нагрузку севшей рессоры, перекладывая ее частично на рессоры смежных колесных пар. В действительных условиях эта возможность «регулировки» рессор зачастую приводит к значительным искажениям в распределении нагрузок на отдельные колесные пары.

Наши старые паровозы имеют подвешивание в четырех, пяти и даже семи точках.

Подвешивание в трех точках, когда нагрузки отдельных колесных пар зависят только от расположения центра тяжести паровоза и элементов самого подвешивания (длины плеч балансиров, расположения точек подвешивания), имеет значительно более простое конструктивное выполнение, так как рессорные подвески могут быть выполнены неподтягивающимися.

При брусковых рамах подвески выполняют в виде хомута, которым они охватывают рессору с обеих сторон. Хомут этот валиком связан с двумя серьгами прямоугольного сечения. Серьги внизу связаны либо с рамой, либо с балансиром. В виде примера на фиг. 417 показана схема рессорного подвешивания паровоза сер. «ФД». Рассматривая схему, мы видим, что вся система подвешивания этого паровоза составляется из двух групп рессор - передней и задней.

В переднюю группу включено подвешивание переднего бегунка и двух передних движущих колесных пар, в заднюю-три задних движущих колесных пары и задняя поддерживающая ось. Передняя группа рессор представляет собой одну «точку» подвешивания, так как, во-первых, все рессоры соединены продольными балансирами и, во-вторых, имеется и поперечный балансир. Все надрессорное строение паровоза (взятое изолированно от задней группы рессор) может иметь любые покачивания относительно этой передней группы рессор: продольное (галопирование), когда будут перекашиваться продольные балансиры и рессоры, и поперечное, когда будет перекашиваться (относительно рамы) поперечный балансир. Минимальным количеством точек для устойчивости всякого предмета, подпертого какими-либо опорами,-являются три точки; поэтому задняя группа' рессор паровоза сер. «ФД» должна иметь не менее двух точек подвешивания. Рассматривая фиг. 417, мы видим, что все рессоры задней группы колес также соединены балансирами, но правая сторона независима от левой; следовательно, здесь мы и имеем две точки. л

1. Системы подвешивания

По поводу подвешивания задней группы рессор паровоза сер. «ФД», так же как впрочем и всех других мощных паровозов, нужно сказать, что сзади последней сцепной колесной пары также имеется поперечный «балансир»-траверса.

Не будет ли это соединение двух точек в одну, и вообще какова цель постановки этого балансира? Раньше мы указывали, что одним из существенных достоинств брусковых рам является возможность расположить все рессоры движущих колесных пар в плоскости самой брусковой рамы. Следовательно, в этой же плоскости должна разместиться и подвеска к рессорному балансиру задней поддерживающей оси. Но это непосредственное соединение невозможно разместить, так как задняя тележка имеет наружную раму. Рессоры задней тележки располагаются внутри основной трубчатой балки рамы, и поэтому продольный балансир в плане должен иметь перекошенное расположение, как это и видно из фиг. 417. Балансир пропускается под хвостовиком рамы, и передний конец его соединяется подвеской с дополнительной траверсой задних концов рессор последней сцепной оси. Таким образом рама уже не является помехой для соединения рессор задней группы колес в одну кинематическую систему. Напоминающую «балансир» поперечную балку, расположенную сзади последней движущей колесной пары, мы назвали здесь траверсой потому, что она имеет не одну среднюю опорную точку, а две, расположенные на сравнительно большем расстоянии от средины этой траверсы. Таким образом траверса не имеет свободных качаний и поэтому не может рассматриваться как балансир, соединяющий правую и левую точки рессорного подвешивания в одну.

Заметим, что для наибольшего смягчения толчков полезно увеличивать число балансиров; при этом все же число точек подвешивания должно быть не менее трех.

Система подвешивания в трех точках требует наличия высококачественных рессор, работающих без просадки (остаточных деформаций). В настоящее время производство рессор ставится на научно-обоснованных принципах, усиливается контроль над качеством рессорной стали; устанавливается тщательное наблюдение за термической обработкой рессорной стали; эти мероприятия позволяют с уверенностью применять трехточечное подвешивание на наших современных крупных (втом числе и сер. «СО») паровозах.

Заметим, что у небольших паровозов трехточечное подвешивание часто является причиной неспокойного хода: короткая колесная база небольших паровозов не обеспечивает нужной продольной устойчивости экипажа.

На фиг. 4 в числе других деталей показано рессорное подвешивание паровоза сер. «Эм»; здесь мы имеем четырехточечное подвешивание, так как с каждой стороны паровоза мы имеем по две независимых одна от другой группы рессор.

Что касается балансиров, соединяющих между собой концы рессор двух соседних осей, то их назначение состоит в том, чтобы выравнивать нагрузки этих осей при движении паровоза; это способствует большей безопасности движения и более правильному распределению веса между осями. Динамические изменения нагрузки одной оси через балансир сейчас же передаются соседней, связанной с первой, и таким образом быстро выравниваются.

Работа балансиров иногда не вцолне удовлетворительна, в особенности на больших скоростях, когда инерция самих балансиров обусловливает передачу дополнительного динамического усилия смежным рессорам лишь в незначительной части, а в основном толчок поглощается данной рессорой. Это соображение настолько существенно, что в Англии быстроходные пассажирские паровозы иногда строят с индивидуальным подвешиванием каждой оси-без всяких балансиров. В Англии верхнее строение пути имеет тяжелые рельсы.

1. Системы подвешивания
Фиг. 418.

Для смягчения толчков и получения более спокойного хода полезно уменьшить коэфициент жесткости рессор. Напомним, что коэфициентом жесткости рессоры называется груз (в кг), вызывающий прогиб в 1 мм; в наших паровозах жесткость рессор колеблется в сравнительно широких пределах-60-200 кг/мм. Понятие, обратное жесткости,-г и б к о с т ь рессор.

В пассажирских паровозах, как более быстроходных по сравнению с товарными, жесткость рессорного' подвешивания должна быть меньше. Для уменьшения жесткости рессорного подвешивания применяют обычно двойное подвешивание, когда, например, балансир заменяется особой листовой рессорой, или же рессорные подвески снабжаются дополнительными спиральными пружинами и через них передают свое усилие на раму, как это показано, например, на фиг. 418, изображающей двойное рессорное подвешивание передней тележки паровоза сер. «ФД».

Приведенные нижние пределы употребляющихся в паровозах жесткостей рессор (60-70 кг) реализуются именно при двойном подвешивании.

⇐ | Буфера || Конструкции паровозов || Схемы рессорного подвешивания | ⇒