Устройство торсионных, кольцевых, пневматических рессор.

Торсионные рессоры

Торсионные рессоры представляют собой прямой стержень (торсион) 1, один конец которого укреплён на втулке 2, установленной, например, на раме тележки, а другой жёстко связан с рычагом 4, который соединяется с обрессоренной частью, например, с надрессорной балкой. Возможно соединение через торсион буксы, с рамой тележки. Второй опорой стержня 2 служит подшипник 3, также укреплённый на раме тележки. Стержень к втулке и рычагу крепится с помощью шлицевых соединений. Так как один конец вала жёстко закреплён на раме, то нагрузка, передаваемая на рычаг от надрессорной балки или буксы подвергает вал скручиванию. Вследствие деформации вала вертикальные перемещени надрессорной балки или буксы относительно рамы тележки совершаются упруго.  Торсионы изготовляются из специальной хромоникельмолибденовой стали и подвергаются тщательной термической обработке. Следует отметить, что в отличие от витых пружин торсион испытывает деформацию чистого кручения, поэтому материал торсиона используется лучше, чем у пружины. По сравнению с винтовой пружиной из круглого прутка масса эквивалентного торсиона существенно меньше. Однако стоимость изготовления торсиона и устройств для его крепления выше, чем у пружины. Торсионные рессоры применяются в некоторых тележках заграничных вагонов.

Рис. 10. Торсионная рессора: 1 – торсион; 2 – втулка; 3 – подшипник; 4 – рычаг;  L – длина торсиона; а – плечо рычага; f – линейное перемещение  конца рычага; Р – нагрузка на торсион

Кольцевые рессоры

Кольцевые рессоры представляют собой жёсткий упругий элемент, способный воспринимать достаточно высокие нагрузки при незначительных деформациях. В связи с этим кольцевые рессоры находят своё применение в поглощающих аппаратах автосцепных устройств. Кольцевая рессора (рис.а) состоит из набора термически обработанных колец 1 и 2, соприкасающихся коническими поверхностями. Под действием нагрузки, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое. Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры уменьшается. Так как угол конусности больше угла трения, после снятия нагрузки рессора восстанавливает свои прежние размеры за счёт сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно (1,5–4,5 мм), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец.

Кольцевая рессора: а – рессора; б – силовая  характеристика; 1 – внутреннее кольцо; 2 – наружное кольцо

Величина работы сил трения между кольцами (рис. б), совершаемая при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки. Смазка применяется для обеспечения стабильного трения при отсутствии заклинивания.

Пневматические рессоры

Одним из современных направлений в улучшении динамических и ходовых качеств подвижного состава является применение пневматических рессор. Такими рессорами оборудованы, например, тележки ТСК-1 высокоскоростных пассажирских вагонов РТ-200. Эти рессоры способны поддерживать положение кузова на одном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки, что достигается за счёт изменения движения воздуха в рессоре. Кроме того, они имеют высокую выносливость, малую массу и обладают вибро- и шумогасящими свойствами. Недостаток пневмоподвешивания – сложность конструкции, так как его работа требует наличия источника питания рессор воздухом, системы трубопроводов и арматуры. В рессорном подвешивании вагонов применяются пневматические рессоры баллонного (рис. а), диафрагменного (рис. б) и смешанного (рис. в) типов.

Пневматические рессоры: а – баллонного типа; б – диафрагменного типа; в – смешанного типа;  1 – резинокордная оболочка; 2, 3 – нижняя и верхняя опоры; 4 – узлы соединения с опорами; 5 – патрубок;  6 – кольцо; 7 – корпус; 8 – диафрагма; 9 – рессора; 10 – опора; 11 – трубопровод; 12 – соединительный узел;  13 – надрессорная балка; I – диафрагменная часть; II – баллонная часть