Фрикционный гаситель колебаний пассажирских тележек
В буксовом подвешивании тележек типов КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ, ТВЗ-ЦНИИ-М пассажирских вагонов установлены фрикционные гасители, размещённые внутри наружных пружин 11 буксового рессорного подвешивания.
Фрикционный гаситель колебаний тележки КВЗ-ЦНИИ с переменной силой трения: 1 – шпинтон; 2 – втулка шпинтона; 3 – внутренняя пружина; 4 – нажимное кольцо; 5 – фрикционный сектор; 6 – резиновая прокладка; 7 – тарельчатая рессора; 8 – корончатая гайка; 9 – металлическая прокладка; 10 – кожух; 11 – наружная пружина
В этом гасителе имеется втулка шпинтона 2, надетая на шпинтон 1 рамы тележки. Вокруг втулки расположены шесть фрикционных конусных секторов 5. В комплект гасителя входят: верхнее и нижнее опорные (нажимные) кольца 4, внутренняя пружина 3. Упругие элементы подвешивания совместно с гасителями колебаний амортизируют толчки, уменьшают динамические силы и повышают плавность хода. Принцип действия гасителя колебаний основан на возникновении сил трения между фрикционными секторами 5 и втулкой шпинтона 2 при их взаимных смещениях во время колебаний рамы тележки относительно буксы. Под давлением пружины 3 конусные нажимные кольца 4 прижимают секторы 5 к втулке 2. Сила прижатия секторов 5 к втулке шпинтона 2 определяется жёсткостью внутренней пружины 3 и углом наклона опорных поверхностей колец 4 и секторов 5. На нарезную часть шпинтона 1 навёртывается корончатая гайка 8, под которую ставится тарельчатая рессора 7, предназначенная для фиксации втулки шпинтона 2. Отличие от всех предыдущих гасителей в том, что клинья здесь не раздвигаются, а наоборот ссдвигаются, прижимаясь к фрикционной втулке.
Для уменьшения высокочастотных колебаний рамы и снижения шума под наружную пружину 11 ставят по две резиновые прокладки 6, защищаемые от истирания металлическими кольцами 9. Причём верхнее кольцо сварено за одно целое с кожухом 10.
Расположение частей гасителя колебаний внутри пружины 11 затрудняет его осмотр и смену в процессе эксплуатации вагона.
Одним из основных недостатков всех фрикционных гасителей колебаний является то, что они имеют большие силы трения покоя, препятствующие прогибам рессорного подвешивания, когда величина возмущающей силы меньше силы трения самого гасителя.
Гидравлические гасители колебаний
Гидравлические гасители колебаний, применяемые в тележках вагонов, обычно выполнены телескопическими поршневыми. Такие гасители удобны в эксплуатации, имеют незначительную массу и обладают рациональной характеристикой.
Общий вид гидравлического гасителя
В тележках пассажирских вагонов железных дорог России установлены преимущественно гасители колебаний производства Тверского (ранее Калининского) вагоностроительного завода, разработанные совместно с ЛИИЖТ (типа КВЗ-ЛИИЖТ).
Рис. 6. Гидравлический гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ: 1 – кольцо поршневое; 2 – цилиндр; 3 – направляющая втулка; 4 – кольцо резиновое; 5 – кольцо; 6 – натяжная гайка; 7 – стопорный винт головки; 8 – головка верхняя; 9 – стопорный винт кожуха; 10 – планка стопорная; 11 – сальник каркасный; 12 – обойма; 13 – кожух верхний; 14 – шток; 15 – корпус гасителя; 16 – фланец нижнего клапана; 17 – головка нижняя; 18 – клапан нижний; 19 – втулка металлическая; 20 – втулка резиновая; 21 – шариковый клапан; 22 – клапан верхний; 23 – поршень; 24 – кольцо стопорное; 25 – пружина клапана; 26 – регулировочная втулка; 27 – пружина шарикового клапана; 28 – резервуар
Гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ имеет цилиндр 2, который одним концом установлен в углублении фланца 16 нижнего клапана 18 и прижат направляющей втулкой 3. Шток 14 с поршнем 23 ввёрнут в верхнюю головку 8 и закреплён винтом 7. Верхний клапан 22 ввёрнут в углубление поршня и штока, а также закреплён пружинным кольцом 24. Нижний клапан 18 с пружинным кольцом во фланце 16 свободно вставлен в углубление нижней головки 17. Через фрезеровочные канавки головки нижняя часть клапана 18 сообщается с резервуаром 28. К головке 17 приварен корпус 15, который является базой для сборки всех частей гасителя и, кроме этого, наружной стенкой резервуара. Для защиты от повреждений кожуха и штока и предотвращения проникновения пыли к верхней головке 8 привёрнут кожух 13.
Для предотвращения перетекания жидкости из подпоршневой зоны в надпоршневую и обратно поршень снабжён чугунным уплотнительным кольцом 1. Главное уплотняющее устройство штока на выходе из цилиндра – направляющая втулка 3, вспомогательное – каркасные сальники 11. Причём нижний сальник обеспечивает снятие жидкости с поверхности штока при выходе его из цилиндра, а верхний – для снятия пыли и грязи при входе штока в цилиндр. Каркасные сальники смонтированы в обойме 12. Торцы цилиндра 2 уплотнены алюминиевым кольцом. Внутренние части гасителя (втулка 3, цилиндр 2, фланец клапана 16) закреплены натяжным кольцом 6, которое ввёрнуто в верхнюю часть корпуса 15. Натяжное кольцо 6 через металлическую шайбу 5 и резиновое уплотнение 4 упирается в обойму 12 и через неё нажимает на направляющую втулку 3, цилиндр 2, фланец 16 и нижнюю головку 17. Кольцо 6 застопорено планкой 10, один конец которой прикреплён к нему шурупом, а другой – входит в прорезь корпуса 15. Для закрепления гасителя к надрессорной балке и раме тележки в верхней и нижней головках имеются отверстия с металлическими 19 и резиновыми 20 втулками.
Верхний 22 и нижний 18 клапаны взаимозаменяемы и снабжены предохранительными шариковыми устройствами для ограничения сопротивления гасителя при чрезмерных скоростях перемещения штока или повышения вязкости жидкости при низкой температуре. В этих случаях шариковое устройство срабатывает и перепускает часть жидкости, минуя дроссельные каналы на седле клапана.
Принцип действия этих гасителей заключается в последовательном 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.
Работу гасителя рассмотрим на примере его принципиальной схемы.
При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается, и жидкость из-под поршневой полости цилиндра перетекает в надпоршневую. Однако вследствие движения штока 1 давление в полости рабочего цилиндра 3 повышается и часть жидкости с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные отверстия нижнего клапана 8 в резервуар 5. 
При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается, давление жидкости в надпоршневой зоне полости цилиндра 3 повышается, и жидкость с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные каналы верхнего клапана 7 в надпоршневую полость. Одновременно в этой полости наступает разряжение, так как объём перетекающей в неё из надпоршневой полости жидкости меньше объёма надпоршневой полости. Вследствие этого нижний клапан 8 поднимается и часть жидкости засасывается в подпоршневую зону из резервуара 5, заполняя освобождённое штоком 1 пространство. Резервуар 5 гасителя колебаний служит не только ёмкостью для жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра 3, но и сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между направляющей втулкой 2 и штоком 1.
Рабочей жидкостью для гидравлических гасителей колебаний вагонных тележек служат веретённое, приборное и трансформаторное масла, а также другие специальные жидкости. На отечественных дорогах гидравлические гасители заливают приборным маслом (ГОСТ 1805–76).
Силовая характеристика гидравлического гасителя представлена на рисунке. Площадь фигуры, представленной на этом рисунке, является работой гасителя за один цикл нагружения. По оси ординат откладывают силу нагружения гасителя, по оси абсцисс - ход, то есть удлинение или укорачивание.
Силовая характеристика гидравлического гасителя колебаний
Гасители колебаний конструкции КВЗ-ЛИИЖТ установлены в тележках типов КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ и КВЗ-ЦНИИ-М.
Гидравлические гасители колебаний могут быть расположены в тележках вертикально, наклонно и горизонтально.