Устройство и работа гидравлических гасителей колебаний электровозов серии ЧС
Гасителями колебаний называют устройства, преобразующие механическую энергию колебаний в тепловую и рассеивающие ее в окружающую среду. По характеру трения различают гидравлические и фрикционные гасители колебаний. Первые из названных рассеивают энергию колебаний путем дросселирования жидкости из одной полости цилиндра в другую, вторые — посредством сухого трения фрикционных пар.
Гасители колебаний различают по расположению в рессорном подвешивании: вертикальные, наклонные, горизонтальные; по месту расположения: кузовные, тележечные, буксовые и по назначению гашения вида колебаний. Для контролепригодности их выполняют легкодоступными, автономными и защищенными от внешних воздействий. Гасители, применяемые на тяговом подвижном составе, имеют телескопически-поршневую конструкцию (рис. 1).
В цилиндре 5 гасителя колебаний размещен шток 8 с поршнем 6. Снизу цилиндр закрыт днищем 2, сверху — направляющей 9 штока. В поршень и днище вмонтированы впускные устройства (клапаны) 17,20, разгрузочные устройства (предохранительные клапаны) 7,3 и дроссельные отверстия 19,21.
Все детали размещены в корпусе, состоящем из стакана 4 и нижней головки 1, и закреплены гайкой 11. Полости цилиндра заполнены жидкостью, уплотнениями служат поршневое кольцо 18, манжета 14 и резиновое кольцо 16. К штоку 8 прикреплены верхняя головка 13 и защитный кожух 12 в виде цилиндра или сильфона. В направляющей имеется сливной вырез 10. Манжета поджата к штоку пружиной 15.
На локомотиве гаситель крепится параллельно упругим комплектам закрепительными головками и втулками с помощью валиков. При колебаниях тележки и кузова шток 8 гасителя совершает возвратно-поступательное движение относительно цилиндра 5.
При ходе сжатия (рис. 2,а и 2,в) уменьшается объем подпоршневой полости «А» и увеличивается в надпоршневой полости «В». Шток 8 (см. рис. 1) через дроссель 21 нижнего клапана вытесняет жидкость из цилиндра в рекуперативную камеру. Работа сил вязкого сопротивления расходуется на нагрев жидкости, а теплота рассеивается через корпус в окружающую среду.
При чрезмерных скоростях хода сжатия повышенным давлением открывается разгрузочное устройство 3 (см. рис. 1) в днище, и жидкость перепускается из цилиндра в рекуперативную камеру «С». Таким образом, в клапанном режиме работы ограничиваются на расчетном уровне давления жидкости и силы вязкого сопротивления.
Приходе растяжения жидкость дросселируется из надпоршневой полости «В» в подпоршневую «А» через малое отверстие 19 в поршне. Одновременно из-за разрежения в объеме жидкости, выходящей из цилиндра штока, ее недостающая часть в полости «А» восполняется из рекуперативной камеры «С» через открытый перепадом давлений впускной клапан 20.
Если скорости перемещения штока завышены, то на ходе растяжения открывается разгрузочное устройство 7 (см. рис. 1) в поршне 6 и перепускает жидкость из надпоршневой полости «В» в подпоршневую «А». В итоге силы вязкого сопротивления ограничиваются.
При сечении штока, равном половине площади поршня, объемы дросселируемой жидкости на ходах сжатия и растяжения примерно равны, и гаситель работает по симметричному циклу вязкого трения. Просочившееся через кольцевой зазор между штоком и направляющей масло стекает по вырезу 10 в рекуперативную камеру «С». Утечки жидкости через неплотности снижают работоспособность гасителя колебаний.
В период постройки электровозов серии ЧС конструкция гасителей колебаний претерпела множество изменений. Вспомним основные типы устройств гашения колебаний, примененные на чехословацких электровозах.
Так, на электровозах ЧС6 устанавливали гасители марок «ТВ» (Чехословакия, Индия), «Koni» (Нидерланды) или «BOGE» (Германия). Их основное отличие — различная энергоемкость при работе. Гасители «ТВ» (рис. 3) предназначены для работы в вертикальном, наклонном и горизонтальном положениях. Конструктивно устройство представляет собой корпуса 1,3. В них размещены днище 2, цилиндр 5, шток 10 с поршнем 6 и направляющая 13, которые закреплены гайкой 9 посредством конусного кольца. Уплотнениями в гасителе служат поршневое кольцо 7, резиновое кольцо 8 и манжеты 12. Защита от внешних воздействий на гаситель колебаний осуществляется кожухом 11.
Поршень гасителя выполнен съемным, шток изготовлен совместно с головкой. В головке монтируют или конусные резиновые втулки 21, создающие шарнирное соединение и виброзащиту, или шаровые подшипники, обеспечивающие только шарнирность связи с тележкой и кузовом. Для ориентации впускного клапана 4 в нижнее положение при наклонном и горизонтальном положениях гасителя днище 2 зафиксировано специальным штифтом. Рабочее положение гасителя обозначается меткой в верхней части корпуса. Тем самым обеспечивается качественное наполнение жидкостью полостей цилиндра.
Клапанная система гасителя состоит из верхнего впускного клапана с диском 19, поджимаемого к седлу 18 слабой пружиной 20. Разгрузочное устройство 14 включает седло 18 и иглу 17, поджимающую пружину 16 с регулировочной гайкой 15. В дисках 19 нижнего и верхнего впускных клапанов имеются дроссельные каналы. Процессы наполнения и дросселирования жидкости на ходах сжатия и растяжения в дроссельном и клапанном режимах работы гасителя колебаний показаны на рис. 3,а — 3,г.
Гасители фирмы «BOGE» приведены на рис. 4. В корпусе 1 размещено днище 3 с диском 4. Сверху в корпус гасителя вставлен цилиндр 6, внутри которого установлена направляющая 13 и куда входит шток 11 (соединен с головкой 18) со съемным поршнем 9 и поршневым кольцом. Все детали закреплены гайкой 17. Чтобы исключить пропуск масла под гайку 17, применены кольца — нажимное 16 и резиновое 15. В центре гайки 17 установлены резиновые манжеты 14. На головку 18 закреплен защитный кожух 12, в отверстие под цапфу запрессованы втулки — конические резиновые 19 и металлические 20.
Дросселирование рабочей жидкости осуществляется через щели отогнутых пластин на поршне 9. Так, при работе гасителя на ходе сжатия (рис. 4,а) жидкость частично протекает в надпоршневую полость через отверстия в поршне 9, отгибая под давлением набор пластин 10. Другая часть жидкости через пластины 2 поступает в рекуперативную камеру.
На ходе растяжения (рис. 4,6), наоборот, жидкость из рекуперативной камеры через перепускные отверстия в днище 3 вокруг диска 4, преодолев усилие пружины 5, поступает в нижнюю полость цилиндра. Из верхней полости цилиндра масло перетекает через разгрузочное устройство в поршне 9, отогнув набор стальных пластин 8, которые закреплены гайкой 7 на штоке 11.
На электровозах ЧС200 установлен гидравлический гаситель фирмы «Koni» (рис. 5). Он предназначен для ограничения виляния и расположен горизонтально между кузовом локомотива и рамой тележки. В корпусе, состоящем из двух стаканов и головки 1, находятся днище 2, цилиндр 5, съемный поршень 6 с поршневым кольцом, шток 9 с головкой и направляющая 10. Сверху все детали через фибровые кольца 11 поджаты гайкой 12.
Сальниковое уплотнение состоит из резиновых колец 16, сжатых гайкой 15. Данный узел закрыт от пыли и грязи резиновым сильфоном 13 и кожухом 14. Кольца 11 и 16 выполнены с косыми разрезами, что позволяет менять их, не разбирая детали корпуса. Между штоком и направляющей установлено резиновое кольцо. Торцы цилиндра уплотнены медными отожженными кольцами.
В стакане 22 с помощью выпуклой диафрагмы 23 образуется воздушная буферная камера для поджатия жидкости. Диафрагму устанавливают после заправки гасителя в горизонтальном положении с удалением избытка жидкости вместе с воздухом. В поршне и днище расположены диски 3,7 впускных клапанов, поджимаемые пружиной 4 и лепестковой пружиной 8.
Дросселирование жидкости происходит через калиброванные отверстия во втулках 10 по трубкам 21 в рекуперативную камеру. Разгрузочное устройство состоит из клапанов 19 с пружинами 18 и регулировочными гайками 17.
Инж. И.А. ЕРМИШКИН,
г. Ожерелье (Продолжение следует)
