8.2. Методика расчета пружин второй ступени.

Если при максимальном значении диаметра прутка коэффициент запаса остается меньше 1,7, то увеличивается количество параллельно работающих пружин, т.е. вместо одной пружины применяют две, вложенные одна в другую.

При этом радиусы витков и прутков пружин подбирают так, чтобы напряжение пружин было одинаковым (рис. 9):

рис.9

- средний диаметр витка внешней пружины, м;

- диаметр прутка внешней пружины, м;

- высота внешней пружины в свободном состоянии, м;

- статический прогиб пружины от действия вертикальной статической нагрузки, м;

- высота внешней пружины под расчетной нагрузкой, м;

- прогиб внешней пружины до посадки витка на виток, м;

- высота внешней пружины при посадке витка на виток, м.

- средний диаметр витка внутренней пружины, м;

- диаметр прутка внутренней пружины, м;

- высота внутренней пружины в свободном состоянии, м;

- высота внутренней пружины под расчетной нагрузкой, м;

- прогиб внутренней пружины до посадки витка на виток, м;

- высота внутренней пружины при посадке витка на виток, м.

Нагрузка, приходящаяся на каждую пружину, при условии равенства напряжений в витках определяется следующим образом. Если двухрядная пружина нагружена силой и на наружную пружину приходится сила , а на внутреннюю - сила , то из условия одинаковых напряжений следует, что

,

откуда .

Так как , то усилие, приходящееся на каждую из пружин, определяется следующим образом:

Н

Н

Напряжение в материале пружин

;

Па

Жесткость внешней пружины

кН/м

Жесткость внутренней пружины

кН/м

Число витков пружин

.

При выполнении условий вычисляется:

м

м

м

м

м

м

м

м

9. Расчет параметров гидравлического гасителя колебаний.

Для подбора гидравлических гасителей с оптимальным коэффициентом демпфирования необходимы следующие данные: величина колеблющейся мас­сы, жесткость рессорного подвешивания, длина неровности, критическая ско­рость движения по заданной неровности.

Частота собственных колебаний тележки без учета демпфирования определяется по формуле

c^-1

где, Н/м - эквивалентная жесткость комплекта рессор и пружин одной колесной пары;

, Нс² /м - масса обрессоренных частей кузова и тележки, приходящаяся на одну колесную пару.

При равенстве частоты внешнего возмущения и частоты собственных колебаний _т определяется критическая скорость

м м

км/ч

км/ч

Н

Оптимальному значению коэффициента демпфирования соответствует минимальное значение функционала J, учитывающего отклонения и ускорения системы за длительное время

где - весовой коэффициент, учитывающий влияние ускорения.

После умножения функционала J на жесткость рессорного подвешива­ния легко уяснить его физический смысл: это энергия, сообщаемая системе и расходуемая на колебания.

Для практического применения на основании выше приведенной форму­лы получено следующее выражение для расчета функционала:

z₀ где яд - начальное отклонение массы.

Для пяти - шести значений коэффициента демпфирования от 0 до 1 оп­ределяются соответствующие значения функционала

D	0,0	0,2	0,4	0,6	0,7	0,8	1,0
J,м2с10-3	∞	1.36*10-2	0.63*10-2	0.42*10-2	0.4*10-2	0.417*10-2	0.56*10-2

По кривой J(D) определяется оптимальное значение коэффициента демп­фирования D_опт, соответствующее минимальному значению функционала J_min. Для найденного оптимального значения коэффициента демпфирования D_опт рассчитывается соответствующий ему параметр гасителя колебаний

и частота колебаний узла демпфирования

c^-1

c^-1

С учетом демпфирования определяется частота собственных колебаний

c^-1

c^-1

Период колебаний

c

c

Отношение двух последовательных амплитуд затухающих колебаний называется декрементом затухания d

Декремент затухания d может быть определен по формуле

Натуральный логарифм этого отношения называется логарифмическим декрементом затухания