ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
При сравнительных исследованиях различных фрикционных материалов для амортизаторов удара, а также разработке и проверке новых схем амортизаторов возникает необходимость в постановке широких и тщательных экспериментальных исследований, выполнить которые на амортизаторах натуральной величины оказывается сложно. При этом также трудно исследовать отдельные факторы, влияющие на процесс трения, и сохранить неизмененными остальные условия испытания. Специальные лабораторные испытания на моделях амортизаторов позволяют преодолеть эти трудности.
Основное условие, которому должны удовлетворять модели амортизаторов, — это полное соответствие процессов трения и изиоса на образцах и в амортизаторах натуральной величины. Для соблюдения этого условия прежде всего должно обеспечиваться равенство давлений и скоростей скольжения не только по величине, но и по характеру их изменения во времени.
Рассмотрим некоторые примеры специальных лабораторных исследований.
Для сравнительных испытаний различных фрикционных материалов и изучения закономерностей изменения коэффициентов трения удобно применение специального прибора — модели
Амортизатора (см. фиг. 15). Влияние формы и геометрических параметров разных амортизаторов целесообразно изучать на моделях, в которых представляется возможным закономерно изменять исследуемые параметры, сохраняя постоянными другие условия. Например, влияние угла а в амортизаторе с клиновым распором исследуется на модели, схема которой показана на фиг. 17. Размеры фрикционных элементов и режим их
Фиг. 66. Графики зависимости между эффективностью и величиной сжатия амортизатора при различных значениях угла а. |
Фиг. 67. Модель амортизатора с упругим распором клиньев. |
Работы соответствуют режиму работы поглощающих аппаратов I1I-1-T.
В результате испытаний этой модели на копре с падающим грузом весом 175 кг получены графики (фиг. 66), которые показывают, как изменяется фрикционное сопротивление амортизатора по мере роста угла а. Если подставить величины Э, х и а, взятые из этого графика, в формулы (26) и (15), учитывая также остальные параметры испытанного амортизатора, можно вычислить закономерность изменения расчетных коэффициентов трения в зависимости от увеличения угла а. Подобным путем была установлена эмпирическая зависимость, выраженная уравнением (12).
Исследование работы амортизаторов с упругим распором выполняется на специальной модели (фиг. 67). Размеры элементов и режим их работ выбраны из условия соответствия погло
Щающему аппарату Во-Гуд. Сменные образцы 2 и 3, изготовленные из испытываемых фрикционных материалов, укрепляются в корпусе 1 и подвижных клиньях 4. Распор клиньев осуществляется пружинами
6.
О 10 20 30 хмм *) |
Ударная нагрузка передается через динамометрический боек 5.
Испытания моделей со стальными поверхностями трения на копре дали силовые характеристики, представленные на фиг. 68.
Сопоставление опытных характеристик моделей амортизаторов с клиновым распором и упругим распором подтверждает выводы ные в гл. IV и VI.
Действительно, для модели амортизатора с клиновым распором наблюдается высокая чувствительность к изменению скорости удара (фиг. 68,а). Для каждой скорости удара (2; 1,5 и
1 м/сек) силовая характеристика представляется самостоятельной кривой. Особенно заметно снижение «силы в начале хода,
Вызванное первоначальными отскоками поверхностей трения. Цля модели амортизатора с упругим распором силовые характеристики сравнительно мало зависят от скорости удара (фиг. 68, б); в этом заключается преимущество амортизаторов данного типа.
Установка для испытания моделей амортизаторов представляет собой малый копер (фиг. 69) со сменным, и падающими грузами 1 весом 70 и 175 кг. Грузом может служить корпус погло —
Фиг. 69. Копровая установка для испытания моделей амортизаторов. щающего аппарата, заполненный металлом. Он подвешивается на траверсе 2, которая поднимается или опускается тросом 3 с помощью лебедки 7. Для соблюдения точного режима испытаний имеется рычаг 5, который при подъеме траверсы автоматически сбрасывает груз при достижении упора 4. Место установки упора на станиие 6 копра выбирается в зависимости от заданной высоты к сбрасывания груза.
Регистрирующая аппаратура построена по тем же принципам, как и для лабораторных испытаний амортизаторов натуральной величины
[1] Авторское свидетельство № 109722 от 25/Х 1957 г.
[2] Авторское свидетельство № 109482 от 4/1V 1957 г.
[3] Согласно схеме (фиг. 32) мо —
;ЖНО написать следующее общее
рвыражение для определения
|силы Р сопротивления сжатию
рмортизатора (сумма проекций сил на линию действия ршлы Р):
Р— 2 (УУ/3 соб у Н-Л/^ту) +ж1 (л: + х0), (81)
1*Де N и Ы/л — нормальная сила и сила трения на главных
поверхностях трения; у — угол наклона главных поверхностей;
Ж’ жесткость выталкивающей пружины; х~~ хо ~ величина сжатия выталкивающей пружины, включая величину ее начальной затяжки х0 (для данного амортизатора величина сжатия пружин равна сжатию амортизатора).
[4] Эа — 5500 — 2200 = 3300 кГм.
Если провести на том же графике линию для Зв = 2200 кГм, то она покажет, при каких величинах в и VI можно для данного ва —
гона получить Ртах без применения амортизатора. В этОхМ смысле каждая кривая, нанесенная на графике, показывает, какая энергия должна восприниматься за счет деформации конструкции вагона и груза, чтобы не применять амортизаторов. Если известен коэффициент с, отличный от указанных на фиг. 33, необходимую эффективность Эп получим, помножив величину Эп, найденную из графика при с = 1, на заданный коэффициент с. Для иллюстрации влияния деформации вагонной конструкции на силу удара на фиг. 34 приведена также опытная зависимость между силой удара и скоростью соударения двух изотермических вагонов весОхМ брутто по 82,8 т. Как видим, вагонная конструкция обладает значительными упругими свойствами. Заметим, что при решении в целом проблемы снижения сил удара следует заботиться не только о выборе хорошего амортизатора, но и о возможно большей работоспособности самой конструкции по восприятию энергии удара не в ущерб ее прочности.
[5] Общее число1 колец
[6] = VЖ {<к — ®2к’) + хо “ (169)
где
к к’
^01 — скорость скольжения клиньев в начале второй ступени работы.
[7] Если при ударе в амортизатор на жестком неподвижном основании (копровые испытания амортизаторов) скорость уда — 102
[8] Порядок расчета и основные данные взяты из расчета, выполненного
[9] Данный раздел гл. VII написан совместно с доц. И. В. Селиновым.
[10] Данный раздел гл. X написан инж. А. С. Осиповым.
В отличие от уравнения (144) для обычных фрикционных амортизаторов здесь коэффициент ас^>1 находится в числителе,
[12] Нормы AAR для поглощающих аппаратов с максимальной эффективностью 36 000 фунто-футов (~5000 кГлц), сертификат M-9Q1.E-59.