Расчет параметров сухого трения в листовых рессорах и определение оптимального коэффициента демпфирования

Рессора является гасителем колебаний с сухим трением. В процессе работ рессоры имеют место трения между листами, которое зависит от числа коренных листов в рессоре, наличие смазки между листами, заделки листов в хомуте и определяется относительным коэффициентом трения, рассчитываемым по формуле:

где F - сила преодоления внутреннего трения между листами в обеих половинах рессоры, кН;

- расчетная нагрузка на рессору, кН;

=0,25 - коэффициент трения между листами рессоры, зависящий от наличия смазки;

h - толщина листа в рессоре, - 0.0045 м;

1Р - длина рессоры, - 1.35 м;

m=3 количество коренных листов в рессоре;

n0 = m+n=11 - общее число листов рессоры.

Вследствие того, что в процессе работы рессоры часть механической энергии переходит в тепловую и рассеивается в воздухе, кривая зависимости прогиба рессоры от нагрузки, при ее увеличении и снятии, образует две несовпадающие друг с другом ветви. Сжатие листов рессоры хомутом вызывает дополнительное трение. Такая графическая зависимость называется диаграммой нагружения и разгрузки рессоры, представленной на рисунке 14.

Для расчета рессоры с сухим трением между листами используется тот же принцип равенства энергии, накапливаемой в системе и расходуемой за один период колебаний, что важно и для гидравлических гасителей.

Энергия Ер Дж, поглощенная рессорой за один период колебания, численно равна площади трапеции abсd, которую приближенно можно рассчитать по следующей формуле:

Ер =2*F*2fд = 2***fд=2*42*0,0189*0,065=103, 19

где fД =0,5 * fCT - динамический прогиб рессоры, м.

Расчеты колебаний систем с сухим трением в вычислительном смысле весьма неудобны, поэтому в расчетной схеме необходимо выполнить замену фрикционного гасителя (рессоры) эквивалентным по действию гидравлическим. При этом следует подобрать такой условный коэффициент сопротивления гидравлического гасителя , при котором действие фрикционного гасителя будет эквивалентно действию гидравлического. Для этого необходимо приравнять энергию, поглощаемую фрикционным и условным гидравлическим гасителем. Энергия Е, Дж, поглощенная гидравлическим гасителем колебаний:

Е =

Если у =, тогда,

,

откуда

где z0 =0,5 fCT - амплитуда собственных колебаний механической системы, - частота собственных колебаний тележки без учета демпфирования, Гц.

-эквивалентная жесткость комплекта рессор и пружин одного колеса колесной пары, Н/м;

- масса обрессоренных частей кузова и тележки, приходящаяся на одно колесо колесной пары, кг

Рис. 13. Диаграмма нагружения и разгрузки рессоры