4.2. Определение жесткости и статического прогиба рессорного подвешивания
Основной упругой характеристикой рессорного подвешивания тележки является жесткость, которая показывает величину нагрузки в кН, вызывающей статический прогиб в 1м.
Геометрические размеры упругих элементов, к которым относится пружины, листовые рессоры, и резиновые амортизаторы, необходимо взять из раздела 4.1, где произведен их расчет на прочность.
Жесткость упругих элементов определяют из следующих выражений:
Листовой рессоры
Жр=
Резинового амортизатора
Жр.А=
;
Цилиндрической пружины
Жпр=
;
Пояснение величин, входящих в эти выражения, приведены в разделе 4.1.
Можно принять схему рессорного подвешивания, размеры пружин, листовых рессор, резиновых амортизаторов по тепловозу- образцу.
Суммарная жесткость рессорного подвешивания зависит от способа нагружения и упругих элементов: параллельного, последовательного и смешанного.
Жесткость
группы упругих элементов в общем случае
определяют на основе приравнивания
работы, необходимой для осадки все
рессорной системы, к сумме работ,
затраченных на прогиб отдельных
элементов.
При нагружении нескольких упругих элементов, например пружины и рессоры, работа, необходимая на сжатие системы, равна сумме работ на сжатие этих элементов.
Введем замену:
fобщ=
;
fp=
;
fпр=
получим
При последовательном нагружении элементов Робщ=Рр=Рпр, тогда имеем
Следует запомнить, что при последовательном нагружении элементов суммируются величины, обратные жесткости, называемые гибкостью.
При параллельном нагружении элементов:
Робщ=Жобщfобщ;
Рр=Жрfр; Рпр=Жпр*fпр
После подстановки получим
Жобщf2общ=Жр f2р+Жпрf2пр
Так как при параллельном нагружении f общ =fр +fпр, то имеем Жобщ=Жр+Жпр
При параллельном нагружении элементов их жесткости суммируются.
Знание этого принципа легко позволяет определить суммарную жесткость какой угодно сложной системы.
Общая жесткость сбалансированного рессорного подвешивания трехосной тележки
Жт=
где Жру- жесткость пружин и рессоры рессорного узла, кН/м;
Жку- жесткость пружин концевого узла, кН/м.
Жесткость упругих элементов рессорного узла
Жр.у.=
где Жр, Жр.А., Жп.р- соответственно жесткости рессоры, резинового амортизатора и пружины.
Жесткость концевого узла
Жк.у.=
Общая
жесткость индивидуального рессорного
подвешивания с учетом жесткости буксовых
поводков
Жт=12
Жесткость двух буксовых поводков принять равной 0,3кН/мм.
Суммарная жесткость буксовых поводков трехосной тележки составит:
ΣЖпв=6Жпв=6*0.3=1,8кН/мм
Дано: жпр=0,23 кН/мм; Жр.А=25кН/мм- концевой узел
Решение.
Жку=
Жпр=1,0кН/мм ; Жр=1,77кН/мм
Рессорный узел;
Жр.у.=
Жесткость рессорного подвешивания тележки, отнесенная к колесу
Жк=Жт/К=2.73/6=0.45
где К- число осей в тележке
Статический прогиб рессорного подвешивания fст показывает величину осадки упругих элементов под действием статической нагрузки.
Если
Статическую нагрузку на тележку приближенно определяют исходя из нагрузки на ось, которая дана в задании,
Рст=2ПК
Рст=250*6=1500
где К- число осей в тележке
2П- нагрузка на одну ось, кН