Гасители колебаний


Гасители колебаний вагонов

Подробности
Категория: Подвижной состав
  • оборудование поездов
  • ходовая часть


Схемы гасителей колебаний вагонов: 1—7 — фрикционные; 8—11 телескопические: 12 — роторный.

Гасители колебаний вагонов — элементы рессорного подвешивания вагонных тележек, ограничивающие амплитуду колебаний кузова, особенно при резонансных скоростях движения, и поглощающие энергию колебаний. Деформация упругих элементов рессорного подвешивания способствует снижению сил и ускорений, воспринимаемых кузовом вагона, при прохождении неровностей пути. При этом кузов совершает колебательные движения на упругих элементах. Гасители колебаний вагонов создают диссипативные (рассеивающие) силы, необходимые для рассеяния энергии колебаний вагона или его узлов. Наиболее широко на ж.-д. подвижном составе применяются фрикционные и гидравлические гасители колебаний вагонов (см. рис.).
Во фрикционных гасителей колебаний вагонов рассеяние энергии происходит за счёт сил трения при относит, перемещениях его деталей. В зависимости от конструкции гасители колебаний вагонов могут реализовываться пост, силы трения; переменной силы трения, пропорциональные перемещениям; переменной силы трения, пропорциональные перемещениям, но неодинаковые по значению для противоположных направлений этих перемещений. Фрикционные гасители колебаний вагонов просты и в изготовлении дёшевы, довольно надёжны и поэтому широко применяются в тележках грузовых вагонов. Недостатками их являются непостоянство характеристик и необходимость замены изнашиваемых элементов.
Гидравлические гасители колебаний вагонов обычно имеют телескопическую конструкцию. Принцип действия таких гасителей колебаний вагонов заключается в перемещении вязкой жидкости поршнем через узкие (дроссельные) каналы и всасывании её обратно через клапан одностороннего действия. При прохождении жидкости через дроссельные каналы возникает вязкое трение, в результате чего механическая энергия колебательного движения вагона превращается в тепловую, которая затем рассеивается. В гидравлические гасители колебаний вагонов реализуется сила сопротивления вязкого трения, пропорциональная первой или второй степени скорости перемещения. Гидравлические гасители колебаний вагонов стабильны в работе, компактны, имеют малую массу, широко применяются в тележках пасс, вагонов. К недостаткам существующих конструкций относятся малая надёжность, необходимость систематического обслуживания и постоянного контроля за технического состоянием.

Фрикционный клиновый гаситель колебаний двухосной тележки имеет два фрикционных клина, размещенных между наклонными поверхностями надрессорной балки и фрикционными планками, укрепленными на колонках боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины (рис. 2).
При колебаниях вагона (надрессорной балки) фрикционные клинья перемещаются относительно фрикционных планок и наклонных поверхностей надрессорной балки, в результате чего возникают силы трения, обеспечивающие гашение колебаний вагона. Величина силы трения пропорциональна прогибу пружин. Она возрастает по мере увеличения прогиба (см. график на рис. 2).

Рис. 2. Схема фрикционного клинового гасителя колебаний тележки модели 18-100
Величина поглощенной энергии является главной характеристикой гасителя колебаний и для фрикционных демпферов она определяется в виде коэффициента относительного трения. Например, если коэффициент относительного трения рессорного подвешивания тележки 18-100 равен 10 %, то это значит, что при нагрузке на тележку в 40 т, ее фрикционные клинья развивают силы трения равные 4 т.

  • Назад
  • Вперёд

Близкие публикации:

  • Вагонная тележка
  • Полимерные материалы на зарубежных жд
  • Подвешивание тягового электродвигателя
  • Локомотивная тележка
  • Автосцепное оборудование грузовых вагонов

© 2009-2022 - lokomo.ru, железные дороги.

3.4.2 Гасители колебаний

При движении вагона по периодическим неровностям пути (стыкам рельсов, например) со скоростью, когда частоты вынужденных и собственных колебаний близки по величине, могут возникать большие амплитуды колебаний кузова на рессорах (резонанс), если в системе рессорного подвешивания отсутствуют или малы силы сопротивления. Поэтому для гашения резонансных колебаний в систему рессорного подвешивания вводят специальные гасители, которые позволяют снизить амплитуды и ускорения колебательного движения, а следовательно, уменьшить воздействие динамических сил на элементы вагона и перевозимый груз. Многочисленные разновидности конструкций гасителей колебаний, применяемых в подвижном составе железных дорог, можно объединить в две большие группы: фрикционные и вязкого сопротивления. Рассмотрим некоторые из них.

Фрикционные гасители колебаний наиболее широко применяются в тележках грузовых вагонов.
В двухосных тележках типа ЦНИИ-ХЗ фрикционный гаситель колебаний состоит из двух фрикционных клиньев 2 (рис. 3.27, а), размещенных между наклонными поверхностями концов надрессорной балки 1 и фрикционными планками 5, укрепленными на колонках 4 боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины 5.Работа таких гасителей заключается в следующем. При вертикальных колебаниях надрессорной балки 1 совместно с обрессоренными массами вагона фрикционные клинья 2 перемещаются вниз и вверх относительно фрикционных планок 3. В результате между клиньями и планками возникают силы трения, создающие сопротивление колебательному движению. При этом величина силы трения прямо пропорциональна прогибу пружин и возрастает с его увеличением, так как клинья прижимаются с большей силой. Работа сил трения преобразуется в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду. Такого типа гаситель называют фрикционным с переменной силой трения, зависящей от прогиба.

Фрикционный гаситель колебаний с постоянной силой трения, показанный на рис. 3.27, б, устроен так, что сила трения не зависит от прогиба рессорного подвешивания. В пазах 5 концов надрессорной балки установлены башмаки 2, в которых размещены стаканы 3 с пружинами 4. Стакан 3 прижат предварительно сжатой пружиной 4 к фрикционной планке 1 боковой рамы тележки. Сила трения, возникающая при колебании надрессорной балки совместно с опирающимися на нее частями, постоянна и зависит только от жесткости и величины предварительного сжатия пружины, а также коэффициента трения между взаимодействующих плоскостей стаканов и фрикционных планок.

Фрикционный гаситель колебаний, применяемый в трехосных тележках типа УВЗ-9М (рис. 3.27, в), создает силы трения, пропорциональные прогибу рессорного подвешивания. Нагрузка от надрессорной балки тележки через прокладку 1 и нажимной конус 2 передается на два раздвигающихся клина 3. При деформациях рессорного подвешивания под действием скошенных поверхностей нажимного конуса 2 раздвижные клинья 3 прижимаются к внутренней поверхности фрикционного стакана 6. Между трущимися поверхностями раздвижных клиньев 3 и стакана 6 при их взаимном перемещении возникают силы трения, пропорциональные прогибу пружины 5, размещенной между фланцем стакана 6 и опорным кольцом 4.

К гасителям колебаний с постоянной силой трения относится дисковый фрикционный гаситель (рис. 3.28, а), конструкция которого состоит из стального диска 6, зажатого между двумя фрикционными прокладками 2 с помощью пружины 7, болта 4, поводков 3 и резиновых прокладок 5. Рычаги 1 и 3 с помощью валиков крепят между опорами упругих элементов. При колебании вагона и относительном угловом перемещении рычагов 1 и 8, а следовательно диска 6 и прокладок 2, между ними возникают силы трения постоянной величины. Эти силы можно регулировать величиной сжатия пружины 7 с помощью гаек болта 4.

Телескопический фрикционный гаситель колебаний фирмы Крайслер (рис. 3.28, б) является гасителем с постоянной силой трения и применяется в тележках грузовых и пассажирских вагонов зарубежных стран. Он состоит из башмаков 2 с фрикционными накладками 5, выполненными из асбестовой массы, которые прижимаются к корпусу 6 с помощью усилия пружины 4, воздействующей на конусные (клиновые) головку 1 и шайбу 3. Сила трения такого гасителя регулируется гайками 7, сжимающими пружину 4.

Телескопический гаситель колебаний типа БИТМ (Брянский институт транспортного машиностроения) (рис. 3.28, в) отличается от гасителя фирмы Крайслер тем, что усилия на главные трущиеся поверхности передаются через эластичные прокладки 1 и 2 без вспомогательных клиновых поверхностей. Изменением толщины этих прокладок и усилием сжатия пружины можно регулировать соотношение сил трения при возвратно-поступательном движении частей гасителя относительно корпуса. Гаситель колебаний типа БИТМ обладает большей стабильностью по сравнению с гасителем фирмы Крайслер, поскольку усилия на главные трущиеся поверхности передаются через упругие элементы.

Телескопические гасители колебаний устанавливаются как вертикально, так и наклонно относительно оси упругих элементов подвешивания. При наклонном их расположении гасятся вертикальные и горизонтальные колебания вагона. Важным преимуществом телескопических гасителей является простота и быстрота замены неисправного гасителя исправным.

Гидравлические гасители колебаний. Как отмечалось выше, существенным недостатком фрикционных гасителей колебаний является нестабильность их работы, т.е. ухудшение силовой характеристики. Эти и другие недостатки устранены в гасителях колебаний гидравлического типа и других гасителях вязкого сопротивления, которые, несмотря на усложнение изготовления, ремонта и технического обслуживания, широко применяются в тележках современных пассажирских вагонов.

В телескопических поршневых гидравлических гасителях колебаний сила сопротивления создается за счет перетекания жидкости из одной полости в другую через узкие калиброванные (дроссельные) отверстия. Сила сопротивления гасителя в этом случае зави¬сит от вязкости жидкости, размеров дроссельных отверстий и пропорциональна скорости перемещения поршня.

Силовую характеристику в этих конструкциях создают на основе требований к ходовым качествам вагона путем подбора вязкости жидкости и размеров дроссельных отверстий.

Гидравлический гаситель колебаний (рис. 3.29) состоит из рабочего цилиндра 4, поршня 6 со штоком 1, неподвижного поршня 9 с отверстием 14, верхнего 7 и нижнего 8 клапанов, корпуса 3 и направляющей втулки 2. Между цилиндром 4 и корпусом 3 образуется резервуар 5. Гаситель заполнен вязкой жидкостью, которая подбирается с таким расчетом, чтобы в летнее и зимнее время ее вязкость изменялась незначительно.

Работа гидравлического гасителя колебаний заключается в следующем. При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается и жидкость из подпоршневой полости цилиндра 4 перетекает в надпоршневую 12 через большие отверстия 11. Одновременно вследствие движения штока 1 вниз давление под поршнем 6 повышается и часть жидкости с сопротивлением перетекает из полости 10 через дроссельное отверстие клапана 8 в резервуар 5.

В это время давление жидкости в надпоршневой 12 и подпоршневой 10 полостях цилиндра 4 выравнивается, так как полости 10 и 12 соединены между собой через большие отверстия 11 поршня и приподнятого вверх клапана 6. При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается под действием повышенного давления в надпоршневой полости 12 и жидкость с сопротивлением перетекает через дроссельные каналы в подпоршневую полость 10. Одновременно в полости 10 наступает разрежение, вследствие чего нижний клапан 5 поднимается и пропускает жидкость из резервуара 5 в подпоршневую полость 10, восполняя недостающий объем жидкости, поступающий из меньшего надпоршневого пространства, включающего объем штока 1. Резервуар 5 гасителя служит для размещения объема жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра при движении поршня 6 вниз, а также является сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между штоком и направляющей втулкой 2. Для предотвращения выдавливания жидкости наружу гаситель имеет уплотнение 13.

Какой гаситель вибрации подходит для ваших нужд?

Гашение вибрации является важной частью строительных машин или действующих заводов. Когда вы говорите о ситуациях, в которых много движущихся частей и сильное трение, вам обязательно нужно уметь контролировать вибрации. Чрезмерные вибрации могут создавать ненужный шум, быстрее ломать движущиеся части машины или даже приводить к тому, что машина рано или поздно перестает работать.

Существует множество различных способов контроля вибрации. Один из них — просто поглотить его. Это процесс, известный как гашение вибрации. За прошедшие годы появилось множество различных веществ, которые могут помочь поглощать и гасить вибрации из различных источников. Вот несколько вариантов, которые все еще доступны сегодня:

  • Масло : Это старое вещество используется для уменьшения вибрации системы путем ее поглощения. Он не может изолировать вибрации, но может немного снизить общую вибрацию системы. Его легко использовать, и он может быть полезен для очень ограниченных приложений, особенно для тех, в которых основной проблемой является трение.
  • Пружины : Это не настоящий гаситель вибрации, но они могут помочь изолировать вибрацию в системе. В основном они поглощают энергию одним способом и выделяют другим, что облегчает контроль вибрации. Однако, прежде чем попробовать пружины, учтите, что они имеют ограниченное применение и со временем могут сломаться.
  • Резина : Это был действительно следующий шаг по сравнению с пружинами. Он также поглощает энергию и высвобождает ее в другом формате, поэтому он может изолировать вибрацию. Он может немного демпфировать вибрацию, но на самом деле он просто изолирует ее и не обладает истинными демпфирующими способностями.
  • Полиуретан : Новые материалы, такие как пена и пеноподобный полиуретан, могут использоваться для поглощения части энергии в системе. Иногда они используются для изоляции, но их также можно использовать для гашения вибрации и энергии во всей системе.
  • Сорботан : Это запатентованное вязкоупругое вещество сочетает в себе свойства некоторых старых виброгасителей и добавляет несколько собственных новых свойств. Он поглощает энергию, но может и отдавать ее. Из-за этого его можно использовать для изоляции или демпфирования.

В качестве гасителя вибраций Sorbothane является первоклассным продуктом и использует новейшие технологии. Помимо того, что он выполняет роль многих предыдущих амортизаторов, он также служит дольше и является более универсальным. Из этого гибкого вещества можно сформировать любое количество прокладок, плиток и других типов предметов, которые можно различными способами встроить в вашу машину или фабрику. Он использовался в самых различных приложениях, таких как стабилизация креплений для камер и создание более безопасных кроссовок для бегунов.

Это вещество, безусловно, лучше всего подходит для большинства потребностей в гашении вибрации. Его можно использовать в двигателях или в более крупных системах, таких как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Он настолько универсален и служит так долго, что инженерам нравится с ним работать.

Хотите узнать больше о решениях Sorbotane по гашению вибрации? Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше или запросить предложение.

Узнайте больше о продуктах Sorbotane

Подробнее о виброгасителях

Вибропоглощающий материал

Изображение предоставлено: Technicon Acoustics

Виброгасители используются для поглощения вибрации, исходящей от механизмов, движения пешеходов и т. д., прежде всего для снижения шума, связанного с такой вибрацией, и для создания более комфортных условий. Хотя существуют механические опоры, специально предназначенные для установки механизмов с возвратно-поступательным движением, они не рассматриваются в этой статье, поскольку считаются опорами с виброизоляцией. Вместо этого в этой статье основное внимание уделяется ряду демпфирующих материалов, таких как резина или полиуретан, которые сами по себе могут уменьшить вибрацию вблизи источника, а также уровень окружающего шума и дискомфорта.

Основы

Во многом подобно тому, как автомобильный амортизатор гасит колебания при ударах от дороги в рессорной подвеске, виброгасители блокируют передачу механической энергии на пол и стены, преобразуя ее в другую форму энергии, а именно в тепло. Некоторые материалы, такие как пена, очень хорошо поглощают вибрации, но им не хватает жесткости для использования под тяжелой техникой, в то время как другие материалы, такие как резина, обеспечивают хорошую поддержку, но недостаточно хорошо гасят вибрации. Добавление технического углерода к натуральному каучуку увеличивает как его прочность, так и демпфирующие характеристики.

Полиуретан

успешно используется во втулках автомобильной подвески на вторичном рынке, где он заменяет резиновые втулки, обычно поставляемые оригинальными производителями. В этих условиях более твердый полиуретан имеет тенденцию передавать больше ощущения от дороги водителю, чего жаждут энтузиасты производительности, но, вероятно, вызывает больший дискомфорт для среднего автомобилиста. Полиуретан становится все более популярным материалом для гашения вибраций в промышленных условиях, и его формула может улучшать его демпфирующие характеристики. Некоторые производители изготавливают полиуретановый материал, специально предназначенный для гашения вибрации.

Удар резиновым молотком вызовет отскок молотка, поскольку резина эластична. Изготовив головку молотка из вязкоупругого материала, этот отскок можно уменьшить, а в некоторых случаях почти полностью устранить. Это идеальный демпфирующий материал, способный выдерживать нагрузку, а также гасить вибрации, исходящие от нагрузки. Вязкоупругие материалы обладают некоторыми характеристиками вязких жидкостей и некоторыми характеристиками эластичных материалов. Некоторые из этих материалов имеют запатентованные формулы, разработанные специально для их демпфирующих характеристик. Одним из таких продуктов является Сорботан 9.0055 ® [1] .

Листы поливинилхлорида

часто добавляют к корпусам и корпусам для поглощения звука, производимого закрытым оборудованием, например, генераторами с приводом от двигателя. Часто лист ламинируется тонкой металлической пленкой, обращенной внутрь, а другая сторона листа покрывается чувствительным к давлению клеем или PSA. Эту конструкцию иногда называют «сжатым слоем», так как демпфирующий материал зажат между металлическими поверхностями листа с одной стороны и твердой поверхностью корпуса с другой. Это обеспечивает механическую передачу звуковой энергии в демпфирующий материал. Тот же материал иногда помещают на стены для поглощения звука. Дополнительную информацию об этих материалах можно найти в нашем Руководстве покупателя по акустическим материалам.

Соображения

Фактор или коэффициент демпфирования — это оценка, применяемая к материалам для оценки их способности отражать или поглощать энергию. Чем выше этот коэффициент, тем лучше материал подходит для использования в качестве гасителя колебаний. Материалы могут подвергаться воздействию температуры, и производители часто указывают диапазон температур, в которых работает материал. Химическая устойчивость является еще одним соображением, поскольку некоторые материалы лучше противостоят воздействию агрессивных дезинфицирующих химикатов, которые могут применяться, например, при упаковке пищевых продуктов. Стойкость к ультрафиолетовому излучению также может быть рассмотрена.

Другим соображением при выборе виброгасителей является значение тангенса дельта материала, также называемое коэффициентом потерь, которое измеряет потенциал рассеивания энергии вязкоупругого материала. Чем выше значение, тем выше способность материала рассеивать механическую энергию в виде тепла.

Вес играет роль при выборе надлежащей толщины гасителя вибрации, поскольку давление, которое воспринимает материал, зависит от площади прокладки, а также от количества устанавливаемых прокладок. Производители могут предоставить рекомендации по выбору подходящей толщины.

приложений

Виброгасители

доступны во многих распространенных формах, таких как полусферы, шайбы, кольца, диски и листы. Многие из них можно приобрести с предварительно нанесенным PSA, чтобы обеспечить быстрое и легкое приклеивание к нижней части небольших машин, приборов и т. д. Более крупные машины можно устанавливать на опоры, некоторые из которых встроены в выравнивающие ножки. Виброгасители также можно приобрести с залитыми резьбовыми шпильками, резьбовыми вставками и т. д. в качестве вариантов крепления.

Виброгасители используются под машинами всех типов, включая компрессоры, силовые прессы, конвейеры и т. д., везде, где вибрация, создаваемая оборудованием, может воздействовать на людей и другое оборудование. Виброгасители также используются для защиты чувствительных инструментов от внешних вибраций. Помимо очевидного применения в машинах, виброгасители используются для защиты всевозможных предметов от повреждений во время транспортировки. Эти материалы также нашли свое применение в производстве спортивных товаров, от стелек кроссовок до ковриков для йоги, где они служат для защиты спортсменов от ударов. воздействия.

Как уже упоминалось, виброгасители могут включать в себя различные механические устройства, например те, которые используются в поршневых двигателях или для сглаживания крутильных колебаний в силовых передачах. В этой статье основное внимание уделяется демпферам, которые основаны на свойствах различных материалов, позволяющих размещать их на вибрирующих объектах или под ними, чтобы предотвратить воздействие их движений на людей или другое оборудование.

Резюме

В этой статье представлено краткое обсуждение виброгасителей, включая их конструкцию, соображения по выбору и области применения.


Learn more