Дослідження характеристик гумових пружних елементів системи пружного підвішування рухомого складу

 

Мета роботи

 

Дослідження експериментальної характеристики гумових пружних елеме-нтів, оцінка одержаних результатів, виконання розрахунку на міцність.

 

Загальні положення

 

Застосування гумових пружних елементів у транспортних засобах дозво-ляє підвищити ступінь шумо- та віброізоляції вузлів механічного обладнання, одержати нові характеристики пружних елементів, що сприяють збільшенню тривалості роботи рухомого складу в цілому. Ці переваги не можна одержати при використанні, наприклад, металевих пружних елементів.

 

Вертикальна пружна характеристика гумових пружних елементів, як і лис-тових ресор, має петлю гістерезису, але обумовлена не тертям листів, а внутрі-шнім тертям на міжмолекулярному рівні. Робота внутрішніх сил тертя складає 8% від роботи пружних сил. Ці властивості гуми сприяють гасінню коливання надресорної будови рухомого складу переважно високої частоти.

 

На транспорті сьогодні знайшли широке застосування гумові пружні еле-менти зсуву (рис. 6.1). Вони можуть бути привулканізовані до сталевих пластин і без них.

 

 

 

Рис. 6.1 – Переріз гумового пружного елемента

 

Теоретична жорсткість комплекту гумових амортизаторів визначається так:

 

^Жm	=	Fо	(к × E × sin ^2 a + G × cos^2 a),	(6.1)
		n × p
де F - площа поперечного перерізу елемента, яка дорівнює:
		Fо =	p(Д^2	1 -Д^2	2 ^)	,	(6.2)

D₁ - зовнішній діаметр гумових пружин елементів, мм;

 

D₂ - внутрішній діаметр досліджуваного гумового елемента, мм. p - товщина гуми одного кільця у вільному стані, мм;

 

n - кількість гумових елементів;
G - модуль пружності на зсув, що дорівнює 0,7 МПа;
E - модуль пружності на стиск, Е = 3,0 МПа;
α – кут між опорною поверхнею і напрямком сили;	під час розрахунків
приймають α = 45°;
K - коефіцієнт збільшення жорсткості, який знаходять на основі графічної
залежності (рис. 6.2) з урахуванням коефіцієнта форми Кф:
Кф =	Fo	=	Д1 +Д2	,	(6.3)
	FВ		8В
де Fo - площа однієї опорної поверхні кільця, мм^2
Fв - площа поверхні випирання кільця, мм^2.
Fв = 2pB(Д1 - Д2),	(6.4)
де В – товщина гумових елементів.

 

Під час розрахунків гумових пружних елементів стиску на міцність абсо-лютну деформацію статичним навантаженням приймають DB £ 0,2В.

 

 

 

Рис. 6.2 – Залежність коефіцієнта жорсткості від коефіцієнта форми К = f (К_ф)

 

При великих значеннях DВ гума швидко руйнується.

 

Характеристика гумового амортизатора у межах відносної деформа-ціїe = DВ/ В £ 0,2 має лінійний вигляд і відповідає закону Гука, відносно якого напруження стиску дорівнюватиме d = Е × e.

 

У свою чергу, на підставі діаграми одновісного розтягування d = P / F при-рівнявши при цьому праві частини двох рівнянь, можна визначити максимальне зусилля стиску Р_max за умови міцності гумових пружних елементів.

 

Лабораторний стенд

 

Роботу проводять на стенді, який наведений в лабораторній роботі № 4. Як пружний елемент встановлюється лабораторний зразок гумового амор-

тизатора або їх комплекту.

 

Порядок виконання роботи

4.1. Накреслити ескіз лабораторного зразка гумового амортизатора, вико-нати його обмір, результати вписати до таблиці 6.1.

 

Таблиця 6.1 – Геометричні параметри досліджуваного гумового амортизатора

 

	Д1,мм	Д2,мм	α, град.	r, мм	В, мм	d, мм	В1, мм

 

4.2. Виконати розрахунок теоретичної жорсткості комплекту гумових амо-ртизаторів.

 

4.3. Зробити поетапне навантаження і розвантаження амортизаторів, запи-суючи показання манометра й покажчика деформації з табл. 4.2 (див. лабора-торну роботу № 4), а потім знайти дійсне значення зусиль та переміщень. Більш точні дані деформації можна отримати за допомогою цифрового індикатора пе-

 

реміщення, спираючи його вимірну ніжку на траверсу (рис. 3.2, лабораторна робота № 3).

 

4.4. Побудувати графік вертикальної пружної характеристики і встановити умовне значення жорсткості гумової ресори, порівняти її з теоретичною.

 

4.5. На підставі одержаної графічної залежності дати оцінку демпфіруючої якості гумового пружного елемента.

4.6. Зробити розрахунок випробуваного комплекту амортизаторів на міц-

 

ність.

 

4.7. Сформулювати основні висновки за результатами лабораторної роботи.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

 

ДОСЛІДЖЕННЯ СТАТИЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУМОПРИЙМАЧІВ

 

Мета роботи

 

Вивчення конструкції струмоприймачів електричного транспорту, дослід-ження експериментальним шляхом статичної характеристики пантографа трам-вайного вагона.

 

Загальні положення

 

Струмоприймачі призначені для зняття струму з контактного дроту та пе-редачі його до кола тягових електродвигунів.

 

Струмоприймачі розподіляються на штангові, дугові, пантографні (напів-пантографні).

 

Основні вимоги до струмоприймачів:

 

- забезпечення необхідного натиснення контрактної частини струмоприй-мача на контактний дріт та збереження потрібного значення тиску під час коли-вань і відхилення рухомого складу й дроту, що були викликані зміною швид-кості та напрямку руху;

 

- отримання нормального струмознімання під час руху через перетини, стрілки, ізолятори;

 

- наявність зручної конструкції пристосування для підйому та опускання струмоприймача;

- гарантія запобігання надмірного зносу контактного дроту;

- ізольованість від корпусу рухомого складу;

- безіскрове зняття струму;

 

- простота та надійність в експлуатації.

 

Статичне контактне натиснення струмоприймача на контактний дріт складає:

Рк = Рд ± Ртр,

(7.1)

де Р_д - доведене до точки контакту зусилля, що створюється підйомними пружинами струмоприймача, Н;

 

Р_тр - сила тертя в шарнірних системах, доведена до точки контакту, Н. Основними елементами штангових струмоприймачів є: основа, трубчаста

 

штанга, що обертається на вертикальній осі; укріплена в основі на горизонталь-ній осі, контактна голівка, що має вугільну вставку. Голівки можуть обертатися навколо вертикальної та горизонтальної осей. Один кінець штанги з голівкою піднімається вгору за допомогою пружин. Струмоведучий кабель прокладений усередині штанги.

 

Пантографний струмоприймач складається з каретки, що має контактні вставки, закріпленої на верхньому шарнірі підйомних рухомих рам, переміщу-ється під дією силових пружин вгору. Конструкція асиметричного пантографа (напівпантографа) відрізняється від пантографа наявністю однобічної підйом-ної рухомої рами.

 

Лабораторна установка

 

Рис. 7.1 – Схема лабораторної установки зняття статичної характеристики

 

Схема установки для зняття статичної характеристики пантографа трам-вайного вагону наведена на рис. 7.1. На підставці 1 встановлений штатний пан-тограф трамвайного вагону, який має силові підйомні пружини 2, підйомні ру-хомі рами 3 і каретку з контрактною вставкою 4, до якої прикріплені покажчик 5 і динамометр 6. Останній канатом зв'язаний з лебідкою 8. Для відліку висоти під час зняття статичної характеристики пантографа на підставці 1 встановлена мірна рейка 9.

 

Порядок виконання роботи

4.1. Здійснити зниження струмоприймача за допомогою лебідки, записую-чи при цьому показання динамометра через кожні 0.5 м (чотири, п'ять точок).

 

4.2. Провести підйом струмоприймача. Під дією силових пружин підйомні рухомі рами починають переміщатися вгору. Під час руху записувати показан-

 

 

ня динамометра. Протягом досліду треба підводити струмоприймач до поло-ження, що намічається для відліку, тільки з одного боку зверху під час руху униз, або знизу під час руху вгору. Щоб підвищити точність відліку, кожен до-слід треба виконати три рази. Виконуючи заміри необхідно враховувати вагу динамометра (15 Н), яку треба відраховувати з кожного показання.

 

4.3. Результати виміру звести до таблиці 7.1.

4.4. Побудувати залежність F = f(H) за середніми значеннями параметрів.

 

4.5. Виконати аналіз одержаних залежностей з урахуванням втрат на тертя

в шарнірах, приведених до контактної вставки.

 

	Таблиця 7.1 -	Показання динамометра під час зниження та
підйому пантографа
		Замір 1
	Під час зниження	Замір 2
		Замір 3
		Замір 1
	Під час підйому	Замір 2
		Замір 3

 

Зміст звіту

1. Ескіз пантографа, схема виміру, схема сил, що діють під час експери-менту на контактну вставку.

 

2. Результати вимірів та залежність F = f(H), а також значення наведеного в контактній вставці тертя в шарнірах.

 

3. Висновки.