Giá chuyển hướng toa xe khách kiểu ấn độ

Tài liệu tham khảo Giá chuyển hướng toa xe khách kiểu ấn độ

Chơng i giới thiệu chung một số chủng loại giá chuyển hớng toa xe khách đang dùng ở việt nam

Giá chuyển hớng là bộ phận chạy của toa xe, nhờ có giá chuyển hớngcho phép chế tạo các toa xe có tải trọng lớn và cự ly 2 tâm cối dài Ta biếtrằng muốn tăng tải trọng của toa xe phải tăng thể tích chứa hàng, chiều rộng,chiều cao của toa xe bị khung giới hạn khống chế Vì vậy chỉ còn cách tăngchiều dài, tải trọng tăng lên số trục của 1 toa xe phải tăng vì trạng thái kỹthuật đờng sắt quy định tải trọng trục lớn nhất là 14 tấn/trục (đối với khổ 1m)

Số trục của toa xe tăng lên để thông qua đờng cong đợc dễ dàng phải nhờvào kết cấu của giá chuyển toa xe nó có thể quay tự do trong mặt phẳng nằmngang đối với bệ xe Giá chuyển hớng cho phép bố trí trên đó nhiều hệ thống

lò xo để tăng độ lún kết hợp một số giảm chấn khác nh giảm chấn ma sát,giảm chấn, thủy lực tạo điều kiện để toa xe đạt tính êm dịu cao

Do giá chuyển hớng dễ dàng tách ra đợc khỏi thùng xe và việc kiểm tra, sửa chữa nó cũng nh gầm xe rất thuận tiện

Giá chuyển hớng chịu tải trọng của toàn bộ thùng xe truyền qua cốichuyển  xà nhún  lò xo  khung giá  bầu dầu  trục bánh  mặt ray

Nó chịu lực va đập khi đi qua các mối ray khi chuyển động chịu ma sát màimòn, chịu lực xung kích khi hãm khẩn v.v…

Giá chuyển hớng xe khách thờng bao gồm các bộ phận cơ bản sau: Trụcbánh, bầu dầu, xà nhún, bộ phận liên kết giữa trục bánh và khung giá hệ thốngtreo lò xo bộ phận trục hồi ngang, bộ phận truyền động hãm

Giá chuyển hớng xe khách thờng là giá chuyển hớng 2 trục có hai hệ lò

xo (1 hệ lò xo bầu dầu và 1 hệ lò xo trung ơng) điểm đặc biệt của giá chuyểnhớng xe khách là bố trí lò xo trung ơng đặt lên trên hệ thống quang treo Hệthống quang treo lò xo trung ơng làm giảm dao động thẳng đứng và dao độnglắc ngang của thùng xe khi toa xe chạy vào đờng cong, qua ghi Khi thùng xelệch khỏi vị trí chính giữa thì bộ phận quang treo sẽ tạo lực phục hồi kéothùng xe trở lại vị trí ban đầu

Khi xuất hiện lực nằm ngang trên hệ lò xo 3 thì xà nhún 4 dịch chuyểntheo hớng ngang so với khung giá Lúc đó xảy ra sự thay đổi góc nghiêng củathanh treo 2 gây ra ứng lực phục hồi ngang Quang treo có 2 loại thanh treo

đứng và loại thanh treo nghiêng Thanh treo nghiêng thì có lực phục hồi lớnhơn thanh treo đứng, song gây ra nghiêng với lò xo, đôi lúc thùng xe bị lệch

và xoắn

Ngoài chỉ tiêu và độ bền, an toàn, giá chuyển hớng xe khách đòi hỏi phải

có độ êm dịu cao để tạo sự thoải mái cho hành khách do giá chuyển hớng xekhách thờng bố trí hai hệ lò xo nối tiếp nhau để tăng độ nhún tĩnh, giảm chấn

động của thùng xe theo phơng thẳng đứng, ngoài ra giá chuyển hớng xe khách

đợc bố trí rất nhiều loại giảm chấn khác nhau để dập tắt nhanh các dao động

đảm bảo toa xe chạy êm dịu trong mọi trờng hợp

Hiện trên đờng sắt việt nam đang sử dụng các loại giá chuyển hớng cho toa xe là: giá chuyển hớng ấn Độ , giá chuyển hớng Kawasaki, giá chuyển h-ớng Rumani, giá chuyển hớng Đờng Sơn, giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí Ngày nay khi nhu cầu của con ngời đợc nâng cao thì đòi hỏi tốc độcũng nh độ êm dịu chạy tàu phải cao,.Vì vậy giá chuyển hớng dùng với toa xe khách ngày nay thờng là loại hai trục với bộ quang treo và với hai cấp lò xo

1.1 Giá chuyển hớng ấn Độ

Đây là loại giá chuyển hớng do ấn Độ sản xuất ,kiểu bàn trợt chịu lực,

nó đợc nhập khẩu vào Việt Nam từ rất lâu và là một trong những loại giá chuyển hớng đợc sử dụng nhiều nhất ở nớc ta hiện nay

H×nh1.1 : Tæng thÓ gi¸ chuyÓn híng toa xe kh¸ch kiÓu Ên §é

1.2.Gi¸ chuyÓn híng Kawasaki.

-Khung gi¸: 1.quai treo guốc h·m 2.quai treo tay treo; 3.xµ ngang khung

gi¸; 4.lỗ ty bầu dầu; 5.ke trượt trung ương; 6.ke trượt bầu dầu; 7.th©n khung;8.xµngang phụ; 9.xµ dọc để treo hệ thống giằng h·m

-Xµ nhón: 1.bµn trượt; 2.cối chuyển; 3.lỗ ty lắp lß xo trung ương; 4.th©n xµ

nhón; 5.mặt trượt

-Xµ liªn kết: 1.lỗ chốt; 2.lỗ bắt tay treo.

1.3 Gi¸ chuyÓn híng Rumani.

H×nh1.2 : Gݸ chuyÓn híng Rumani

- Đây là giá chuyển dạng cối chịu

lực: Cối gồm cối trên và cối dới bắt vàonhau, cối trên đợc bắt trên toa xe còncối dới đợc bắt vào xà nhún Do đótrong quá trình lắp ghép thì bàn trợt đợclắp cách nhau khoảng từ 35 (mm) đểkhi đi vào đờng cong thì toa xe tựa trênbàn trợt, giữ cho toa xe không bị nghiêng quá

Hình1.3: Khung gía chuyển hớng toa xe khách Rumani.

13 Vị trí lắp lò xo bầu dầu 14 Đệm chống xoay

- Là toa xe hệ 2 lò xo: Lò xo TW và lò xo bầu dầu

+ Lò xo TW gồm 2 lò xo trong lồng ghép vào nhau, các lò xo đợclồng ngợc chiều nhau để chống bị kẹt trong quá trình vận dụng

+ Lò xo bầu dầu là lò xo tròn bên trong không có giảm chấn thuỷ lực

Bệ đỡ lò xo, lò xo trung ơng và giảm chấn thủy lực đợc hệ thống tay treo vàquang treo lên khung giá bằng liên kết khớp quay Chiều dài tay treo ngắn nênkhi toa xe thông qua đờng cong sinh ra lực phục hồi không lớn Mà đặc điểmcủa đờng sắt Việt Nam là phải qua nhiều đoạn có địa có hình đồi núi, sôngngòi nên bán kính đờng cong bé thì hệ thống quang treo này không có lợi lắmcho động lực toa xe Hơn nữa các tay treo này không có góc nghiêng có thểhạn chế đợc thiếu sót của việc bố trí quang treo có góc nghiêng là góc sảnsinh khi xê dịch ngang của tấm đỡ xà nhún trong cả 2 giá chuyển tác dụngkhông đồng đều có thể làm cho thân xe bị xoắn Chính vì thế mà hiện naykiểu bố trí này vẫn đợc sử dụng

- Bầu dầu kiểu ke trợt nên khi lắp với khung giá có các khe hở ngang vàcòn lắp giảm chấn ma sát phát sinh lực ma sát giữa các mặt tiếp xúc khi toa xe

bị chấn động nhỏ đó mà tiêu hao giải phóng năng lợng dao động, tăng cờngtính êm dịu cho toa xe

Hình1 4: Hệ thống lò xo bầu dầu của giá chuyển hớng xe khách.

- Bộ giảm chấn trung ơng đợc trang bị giảm chấn thủy lực có tính năng

động lực và dập tắt các dao động đảm bảo cho toa xe chạy êm dịu Giảm chấntrung ơng lắp nghiêng 450 các tác dụng thay thế cho 2 giảm chấn ngang RY vàgiảm chấn RZ Nhng nếu toa xe chạy với tốc độ trên 100km/h sẽ làm xuất hiệndao động lắc ngang cấp II mà giảm chấn đặt nghiêng không dập tắt đợc

- Xà nhún đợc treo trên khung giá chuyển hớng bằng 4 tai treo, trên xànhún có lắp các thanh giằng chống xê dịch dọc và xê dịch ngang, phần tiếpxúc thanh giằng và các ắc có trang bị các tấm lót cao su đàn hồi giảm số vàbiên độ chấn động.

Hình1 5: Xà nhún trong gía chuyển hớng Rumani.

1-Tai treo xà nhún 2-Bàn trợt 3-Chống lắc ngang 4-Chống lắc dọc 5-Thân xà nhún 6-Cối chuyển

- Bàn trợt đợc lắp trực tiếp trên xà nhún, trên xà nhún có 4 bàn trợt dạngcầu còn trên toa xe lắp bàn trợt trên chỉ là một tấm phẳng Khi lắp toa xe thìbàn trợt trên và bàn trợt dới có khoảng cách từ 35 (mm) Đây là toa xe kiểucối chuyển chịu lực nên khi đi vào đờng cong thì toa xe bị nghiêng và mộtphần tải trọng đợc đặt lên cối chuyển làm cho toa xe không bị nghiêng mộtgóc lớn Đồng thời ở bàn trợt sinh ra một lực ma sát làm cho toa xe đi vào đ-ờng cong một cách từ từ hơn

- Hệ thống hãm trên khung giá chuyển hớng toa xe khách Rumani gầngiống với hệ thống hãm trên khung gía chuyển hớng toa xe khách ấn Độ chỉkhác là trên xà ngang liên kết giữa 2 guốc hãm của hệ thống hãm toa xe khách

ấn Độ có tăng đơ để điều chỉnh khe hở guốc hãm bằng tay còn trên hệ thốnghãm của toa xe khách Rumani thì không có

- Bộ trục bánh giá chuyển Rumani lắp bánh xe, lắp vành băng đa tuy cónhiều điểm lợi về kinh tế song khi toa xe vận dụng, vành băng đa thờng bịlong đe doạ nghiêm trọng đến an toàn chạy tàu

1.4 Giá chuyển hớng toa xe khách Đờng Sơn thế hệ 2.

3

Hình1 6: Khung giá chuyển hớng toa xe khách đờng sơn thế hệ 2.

1- Khung giá 2- Ke trợt 3- Bắt hệ thống hãm 4- Bắt quang treo xà nhún

- Đây là loại giá chuyển nhập về Việt Nam từ những năm 1970 Là loại giáchuyển cối chịu lực (khác với các loại giá chuyển hiện đại hiện nay là bàn trợtchịu lực) nên khi lắp với bệ xe thì bàn trợt đợc lắp cách bệ xe khoảng từ 35(mm) Cối đợc chế tạo gồm cối trên và cối dới, cối trên bắt với xà dọc giữacòn cối dới bắt với xà nhún

- Khung giá sử dụng trong toa xe khách đờng sơn thế hệ 2 có kiểu hìnhchữ H Trên khung giá có các tay treo để bắt với hệ thống hãm, xà nhún

- Bầu dầu ở đây dùng bầu dầu kiểu ke trợt nên có độ hở ngang, dọc làlớn để thông qua đờng cong dễ dàng hơn Mặt trên của bầu dầu bao giờ cũng

đợc làm phẳng để khi mà lò xo bầu dầu trong quá trình vận dụng bị gẫy thìtoàn bộ khung giá đợc đặt trực tiếp lên bầu dầu để đi về ga gần nhất Lò xobầu dầu là lò xo tròn đợc bắt giữa khung giá với bầu dầu Khác với các loạimới bây giờ là trong lò xo bầu dầu có lắp thêm giảm chấn thuỷ lực

-Lò xo trung ơng là nhíp : Nhíp là một tổ hợp nhiều miếng lá dài ngắnkhác nhau xếp chồng lên nhau Do ma sát giữa các lá xảy ra khi các lá nhípchịu tải và di chuyển tơng đối với nhau Vì vậy lò xo nhíp có thể dập bớt mộtphần dao động nhng không thể nào dập tắt hoàn toàn dao động Mặt khác tínhnăng giảm chấn của nhíp trong quá trình vận dụng rất không ổn định , khó chế tạo và sửa chữa, cồng kềnh, khối lợng nặng nên giá chuyển hớng loại này ngày nay rất ít sử dụng

Hình1 7: GCH toa xe khách đờng sơn thế hệ 2.

1.5 Giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí.

Hình 1.8: Tổng thể giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí

1- khung giá 2- bầu dầu 3- thanh điều chỉnh4- van điều chỉnh độ cao 5- bàn trợt 6- lò xo không khí7- lò xo bầu dầu 8- trang trí hãm 9- cối chuyển 10- hệ thống ống gió nén 11- thanh kéo 12- xà nhún

Với yêu cầu ngày càng cao của ngành đờng sắt thì giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí là giải pháp rất tốt đáp ứng đợc yêu cầu đó Nó có những u điểm nổi bật mà các loại giá chuyển hớng thông thờng không đáp ứng đợc nhu cầu của thực tế: ví dụ nh khả năng dập tắt các dao động một cáchnhanh chóng, có khả năng tự điều chỉnh độ cao từ bệ xe xuống mặt ray… Trên thực tế thì giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí bao gồm các chi tiết sau: lò xo không khí, buồng khí phụ, van khống chế độ cao, van sai áp,

bộ lọc bụi, kết cấu treo lò xo trung ơng, lò xo cao su tròn, xà nhún, hệ thống hãm tay, thanh kéo nén, giảm chấn thuỷ lực ngang, hệ thống hãm gió ép, khung giá chuyển hớng

1.5.1 Khung giá chuyển hớng.

Hình1.9: Khung giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí

Cũng nh bất kì một khung giá chuyển hớng bình thờng khác thì khung giáchuyển hớng không khí cung có tác dụng nh một khung xơng, trên khung giá

ta lắp đặt các thiết bị của một giá chuyển hớng Ngoài ra thì khung giá chuyển

khung giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí khác hẳn so với khung giá thông thờng ngoài tác dụng chịu lực thì còn phải đảm bảo độ kín khít không xì hở

R45 R52

Hình 1.10: Lò xo không khí

Tác dụng của lò xo không khí thể hiện ở hai mặt nh sau:

 Một mặt khiến cho trọng lợng và tải trọng của toa xe truyền tơng

đối đều xuống các trục, đảm bảo chiều cao đầu đấm móc nối hai

đầu xe ở trạng thái tĩnh tải

 Mặt thứ hai là hoà hoãn xung kích và dao động của toa xe do các nguyên nhân : đờng không bình thuận ( mối nối ray, ghi, ray mòn

và biến dạng không đều ) bánh bị mòn không tròn, cổ trục lệch tâm

1.5.3 Hệ thống hãm

Khác với các giá chuyển hớng thông thờng hãm bằng guốc hãm thì giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí sử dụng hệ thống hãm đĩa Mỗi một trục sẽ có hai nồi hãm, nh vậy hệ thống hãm của giá chuyển hớng không khí

là hệ thống hãm đơn Má hãm thờng sử dụng là vật liệu comborit, đĩa hãm bằng thép

Đối với giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí thì hệ thống hãm tay cũng khác so với các giá chuyển hớng thông thờng khác là cả toa xe chỉ có một giá chuyển là có hãm tay và chỉ hãm có một má

Đặc điểm của hệ thống hãm đĩa:

Dùng khi hãm xuống dốc dài, năng lực chuyển dịch động năng của hãm

đĩa giống hãm guốc hãm ép vào mặt lăn bánh xe Khi hãm dừng tầu, năng lực chuyển dịch động năng lớn hơn hãm guốc hãm, đó là u điểm để nó thích ứng với toa xe tốc độ cao, trọng lợng lớn

Vật liệu hợp thành chế tạo má hãm có điều kiện nâng cao hệ số ma sát và ổn

định, tính chịu mài mòn tốt, có lợi cho việc sử dụng tối đa bán kính Tuy nhiên tính dẫn nhiệt kém, ở nhiệt độ quá cao 350-400oc độ mài mòn tăng nhanh rõ rệt Vì vậy, má hãm bằng vật liệu tổng hợp thờng có gân toả nhiệt vàtrong quá trình sử dụng còn có quạt gió nửa cỡng bức

Dùng đĩa hãm có thể căn cứ yêu cầu hãm mà chọn vật liệu đĩa hãm cho thích hợp nhất, khác với hãm guốc hãm ép vào mặt lăn bánh xe khi đó vật liệubánh xe không thể thay đổi đợc

Hãm đĩa hãm sẽ làm giảm mài mòn mặt lăn bánh xe, số chi tiết trong hệ thốngtruyền động hãm ít nên hiệu suất cơ giới tơng đối cao

1.5.5 Thanh kéo nén.

Hình 1.12: Hệ thống thanh kéo nén

Thanh kéo nén có tác dụng hạn chế nghiêng lệch cho xà nhún do mô men

ma sát gây ra.Một đầu thanh kéo đợc bắt và xà nhùn, một đầu đợc bắt vào khung giá chuyển hớng

Chơng II

đặc điểm cấu tạo của giá chuyển hớng toa xe

khách kiểu ấn độ2.1 Lựa chọn giá chuyển hớng toa xe khách kiểu ấn Độ.

Hiện nay trên đờng sắt Việt Nam sử dụng rất nhiều chủng loại giá

chuyển hớng toa xe khách nh giá chuyển hớng Kawasaky của Nhật,giá

chuyển hớng Ân Độ, giá chuyển hớng Rumani, giá chuyển hớng Đờng Trung Quốc, giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí…,Mỗi loạigiá chuyển hớng lại có đặc điểm cấu tạo riêng, có loại sử dụng hệ thống lò xo tròn trung -

Sơn-ơng và bầu rầu, một số giá chuyển hớng thay hệ thống lò xo trung Sơn-ơng bằng

hệ thống lò xo nhíp nh giá chuyển hớng Đờng Sơn –Trung Quốc và có loại giá chuyển thay hệ thống lò xo trung ơng bằng hệ thống lò xo không khí, hệ thống lò xo bầu dầu bằng lò xo cao su…

Giá chuyển hớng Kawasaky có kết cấu kiểu thép đúc, trong qua trình sử dụng cho thấy loại giá này có chất lợng về độ bền rất tốt, ít hỏng hóc , thép

đúc có chất lợng cao Loại này sử dụng hệ thống quang treo với đầu trên tay treo gắn ở ngoài thân giá chuyển cho phép nới rộng khoảng cách hệ thống lò

xo trung ơng

Loại giá này sử dụng bàn trợt đặt trên thân giá chuyển hớng cho phép toa

xe thông qua đờng cong rễ ràng và tăng mức độ ổn định của toa xe.nhng loại giá chuyển hớng này có kết cấu thép đúc tơng đối nặng

Giá chuyển hớng Rumani : Đây là giá chuyển hớng dạng cối chịu lực

cối gồm cối trên và cối dới bắt vào nhau, cối trên đợc bắt trên toa xe còn cối dới đợc bắt vào xà nhún Do đó trong quá trình lắp ghép thì bàn trợt đợc lắp cách nhau khoảng từ 35 (mm) để khi đi vào đờng cong thì toa xe tựa trên bàn trợt, giữ cho toa xe không bị nghiêng quá.

Giá chuyển hớng Đờng Sơn-Trung Quốc : Đây là loại giá chuyển nhập

về Việt Nam từ những năm 1970, cũng là loại giá chuyển cối chịu lực

Loại giá chuyển này bây giờ ít dùng và đợc thay bằng các loại giá chuyểnkhác hiên đại hơn

Giá chuyển hớng lò xo không khí : Loại này mới đợc chế tạo ở nhà máy toa xe Dĩ an và nhà máy toa xe hải phòng và đã đợc đa vào sử dụng Loại giá chuyển hớng này có kết cấu thép hàn nên có trọng lợng tơng đối nhỏ dẫn đến làm giảm trọng lợng trung của toa xe, mặt khác với hệ thống lò xo khộng khí

và cơ cấu điều chỉnh áp suất không khí trong lò xo mà cho phép toa xe luôn ở ttrạng thái thăng bằng nhất.Đây là hai loại giá chuyển hớng có chất lợng về mọi mặt là tốt nhất trên đờng sắt Việt Nam hiện nay

Tuy nhiên giá chuyển hớng sử dụng lò xo không khí cũng có những nhợc

điểm sau: Giá thành chế tạo cao; kết cấu phức tạp;chế tạo khó do đặc trng sử dụng lò xo không khí; mất 1 lợng gió nhất định cho lò xo không khí

Giá chuyển hớng toa xe khách kiểu Ân Độ : Khác với giá chuyển hớng

sử dụng lò xo không khí,giá chuyển hớng kiểu Ân Độ đợc sử dụng ở nớc ta từ rất lâu,với những u điểm nh:Cấu tạo đơn giản; dễ bảo dỡng và thay thế; độ êm dịu tơng đối cao ;thời gian sử dụng dài ;thích hợp với điều kiện địa hình và thời tiết nớc ta.Vì thế cho đến ngày nay tuy đã có 1 số loại giá chuyển hớng cóchất lợng tốt ra đời nhng giá chuyển hớng ấn Độ vẫn đợc sử dụng nhiều nhất trong nghành vận tải đờng sắt nớc ta

Kết luận: Do những u điểm trên,cũng nh do tình hình kinh tế xã hội nớc

ta hiện nay ta tiếp tục chọn giá chuyển hớng toa xe khách ấn Độ cho nghành vận tải đờng sắt Việt Nam

2.2 Đặc điểm cấu tạo giá chuyển hớng toa xe khách kiểu ấn Độ.

H×nh 2.1: Tæng thÓ gi¸ chuyÓn híng

1-khung gi¸ chuyÓn 2- lß xo bÇu dÇu

7- quang treo

2.2.1.Khung gi¸ chuyÓn híng.

Hình 2.2: Khung giá chuyển hớng

Khung giá chuyển hớng ấn Độ có dạng chữ H bọc kín 2 đầu đợc chế tạobằng phơng pháp hàn Các xà ngang chính, xà ngang phụ, xà dọc là nhữngtấm thép chữ |, I, U tạo lên 1 khung cứng vững vừa đảm bảo độ bền cao vừa

có khối lợng bé dẫn đến giảm nhẹ trọng lợng giá chuyển hớng

Khung giá chuyển hớng là bộ phận xơng sống của giá chuyển hớng Khilực từ trên bệ xe truyền xuống cối chuyển rồi từ cối chuyển truyền xuống xànhún, qua hệ thống lò xo trung ơng, qua đòn gánh tay treo truyền lên khunggiá chuyển hớng Khi lực đợc truyền đến khung giá chuyển hớng rồi thì nó đ-

ợc phân sang bầu dầu sau đó xuống trục bánh

Ngoài ra thì khung giá chuyển hớng còn có ắc treo hệ thống giằng hãm vàcác chi tiết phụ khác

2.2.2 Cối chuyển và xà nhún.

Hình 2.3: Xà nhún

Trong giá chuyển hớng tải trọng truyền từ thùng xe xuống xà nhún thông qua hai bàn trợt chịu lực, cối chuyển hớng chỉ làm nhiệm vụ truyền lực dọc kéo hoặc đấm

2.2.3 Cơ cấu thanh nối.

Với số lợng hai thanh, có tác dụng làm cho xà nhún không bị lắc, ổn

định vị trí của xà nhún Một đầu đợc bắt vào khung giá chuyển một đầu bắt vào xà nhún Nó bao gồm hai thanh bắt chéo nhau của hai bên xà nhún

Hình 2.4: Quang treo

Bao gồm quang treo,tay treo và đòn gánh nhiệm vụ của bộ quang treo là

đỡ cụm lò xo trung ơng, tạo điều kiện tăng độ nhún tĩnh của lò xo, tăng

khoảng cách theo chiều ngang của hai tổ lò xo trung ơng và nổi bật hơn cả là

đảm bảo khả năng phục hồi của thùng xe từ vị trí nghiêng lệch thùng xe khi dao động ngang, cũng nh lúc đi qua đờng cong trở về vị trí ban đầu

Bộ quang treo có vai trò quan trọng trong việc nâng cao tính năng động lực và độ êm dịu cho toa xe khách

1.1.2 Lò xo trung ơng.

Hình 2.5 :Tổ hợp lò xo trung ơng.

Làm nhiệm tăng độ êm dịu khi toa xe dao động thẳng đứng, tránh đợc các va đập khi qua các mối nối ray, khi bánh xe qua chỗ mòn vẹt

Trong hệ thống lò xo trung ơng mỗi giá lắp giảm chấn thủy lực đứng R2

dập tắt dao động nổi thùng xe (k) gật đầu thùng xe (Zk) và giá chuyển (Zt) lăn ngang cấp thùng xe (0k1) và khung giá (0t)

Bệ lò xo và lò xo trung ơng đợc treo bằng các tay treo liên kết khớpnghiêng 1 góc là 80 theo chiều thẳng đứng của xe tạo nên lực phục hồi chiềungang nâng cao tính bình ổn định khi toa xe thông qua đờng cong.

2.2.8 Giảm chấn thuỷ lực.

Giá chuyển hớng Ân Độ có tất cả10 giảm chấn thuỷ lực , trong đó có 8 giảm chấn bầu dầu đợc bố trí bên trong các lò xo bầu dầu và 2 giảm chấn trung ơng ,tất cả các giảm chấn này đều đợc bố trí thẳng đứng.Giảm chấn có tác dụng làm tắt nhanh các dao động kể cả dao động ngang và dao động thẳng đứng, tăng tính năng êm dịu của đoàn tàu, đảm bảo chất lợng đoàn tầu tốt hơn

2.2.9 Tổ hợp lò xo bầu dầu.

Hình 2.6 :Tổ hợp lò xo bầu dầu

1: trục bánh 2: lò xo bầu dầu

Tổ hợp lò xo bầu dầu là bộ phận quang trọng của bộ trục bánh có tác dụng truyền lực thẳng đứng từ trên thùng xe xuống bộ trục bánh Nó có tác dụng giảm chấn khi toa xe đi qua mối nối ray

Tại hệ thống lò xo bầu dầu mỗi lò xo bầu dầu có lắp một giảm chấn thủylực lồng phía trong lò xo bầu dầu làm giảm chấn động theo phơng thẳng đứng

và đồng thời dẫn hớng cho dao động thẳng đứng

Để giảm lực dọc ngang từ thùng xe truyền xuống giá chuyển hớng thì cốichuyển trên và dới có lắp thêm đệm cao su đàn hồi

Bầu dầu ổ lăn sử dụng trong giá chuyển ấ n Độ có nhiều u điểm sau: +) Giảm lực cản chuyển động, dẫn đến giảm tiêu hao nhiên liệucho đầu máy (từ 4 - 10%)

+) Giảm chi phí sửa chữa đầu máy toa xe.

+) Giảm lực cản khi khởi cộng 7 - 10 lần, bầu dầu ổ lăn không phụthuộc vào thời gian ngừng tàu và nhiệt độ môi trờng, cho đến nay cha có trờnghợp nào cháy bầu dầu ổ lăn do tăng tốc độ, do kéo dài thời gian dừng tàu, rútngắn thời gian quay vòng toa xe

+) Giảm công làm dầu và công khám chữa

+)Tiết kiệm kim loại màu (chỉ chế tạo bằng thép, gang …) tiếtkiệm lên, đầu trục, cổ đa …

Thực tế vận dụng toa xe hơn 10 năm qua ta thấy việc bố trí vòng hãm ổ

bi đầu trục theo kiểu ấn Độ ít xảy ra hiện trạng tuôn gai đầu trục nh kiểu bốtrí êcu đầu trục của xe Rumani, hơn nữa bộ trục bánh xe cán liền cũng khắcphục đợc hầu hết nhợc điểm của bánh xe lắp băng đa

Nói chung việc tính toán kết cấu và trang trí các chi tiết của giá chuyển

ấn Độ là khá hợp lý tạo nhiều điều kiện cho công tác kiểm tra, sửa chữa vàthay thế các phụ tùng

Chơng III Thiết kế, tính toán, kiểm nghiệm độ bền giá chuyển hớng toa xe khách

3.1-Thiết kế kỹ thuật giá chuyển hớng.

Giá chuyển hớng toa xe bao gồm rất nhiều các bộ phận và chi tiết ,dới

đây em chỉ xin thiết kế một số chi tiết chính của giá chuyển hớng ,còn các chi tiết khác đợc nhập mới hoặc thay thế từ các giá chuyển hớng khác

3.1.1.Thiết kế khung giá.

Khung giá chuyển hớng là bộ phận xơng sống của giá chuyển hớng nó là

một kết cấu chịu lực tổng hợp từ thùng xe truyền xuống Khung giá chuyển

h-ớng có dạng chữ H bọc kín 2 đầu đợc chế tạo bằng phơng pháp hàn Các xà ngang chính, xà ngang phụ, xà dọc là những tấm thép chữ I, I, U tạo lên 1 khung cứng vững vừa đảm bảo độ bền cao vừa có khối lợng bé dẫn đến giảm nhẹ trọng lợng giá chuyển hớng

Ngoài ra thì khung giá chuyển hớng còn có tác treo hệ thống giằng hãm

và các chi tiết phụ khác

- Bản vẽ kết cấu khung giá:

H×nh 3.1: Khung gi¸ chuyÓn híng.

* Thiết kế kĩ thuật khung giá.

- Các xà đợc hàn liên kết lại với nhau tạo thành khung giá trên những bệ

gá chuyên dùng ,sau đó dùng biện pháp tôi hoặc ram nhằm loại bỏ ứng

suất d

- Sơn một lớp sơn bảo vệ

- Định vị để hàn các thiết bị liên kết với các bộ phận khác nh : píttông

của giảm chấn thuỷ lực,chốt để treo tay treo,các chốt để treo xà

hãm,chốt để treo các thanh chống lắc ngang cho xà nhún…

- Hàn các tấm tăng cứng

3.1.2.Thiết kế xà nhún

E

E D

Xà nhún trong giá chuyển hớng ấn Độ có vai trò to lớn trong vấn đề an

toàn cũng nh êm dịu cho cả đoàn tầu Vì vậy việc thiết kế xà nhún phải đảm

bảo đợc những chỉ tiêu kĩ thuật đề ra

Xà nhún đợc chế tạo bằng cách hàn các tấm với nhau và hàn các chi tiết

phụ khác

Quy trình công nghệ chế tạo xà nhún toa xe khách

Chế tạo xà nhún toa xe khách người ta thường xuất phát từ bản vẽ thiết kếtổng thể xà nhún , tổng quan toàn bộ các bộ phận chi tiết của xà nhún , các yêu cầu kĩ thuật khi lắp ghép , số lượng các bộ phận chi tiết

Xà nhún giá chuyển hướng toa xe khách thường chề tạo bằng tôn hàn được chế tạo theo các bản vẽ và thường gồm : tấm trên , tấm dưới ,các tấm bên ,cối chuyển , hộp dầu , các tấm gia cường và một số chi tiết phụ khác Các bước công nghệ chế tạo tấm trên ,tấm dưới , các tấm đứng và một sốchi tiết phụ được thực hiện theo thứ tự sau:

+.Kiểm tra bản vẽ chi tiết

+.Cắt tôn trên máy chuyên dùng

+.Làm sạch ba via , vát mép theo bản vẽ

+.Kiểm tra các yêu cầu kĩ thuật và chuyển sang vị trí uốn

+.Uốn trên các máy chuyên dùng hoặc uốn thủ công trên các đồ

2 Đặt các tấm bên lên tấm dưới , định vị để cố định vịtrí.

3 Đặt các tấm gia cường vào đúng vị trí theo bản vẽ

4 Điều chỉnh các tấm đúng vị trí , vam chặt các tấm

đã gá

5 kiểm tra kích thước theo bản vẽ

6 Hàn đính các tấm , các mối hàn cách nhau 120-150 mm

7 Kiểm tra tổng thể kích thước gá lắp và chỉnh theo bản vẽ

8 Hàn các mối hàn phía trong sau đó hàn các mối hàn phía ngoài

14.Kiểm tra đạt yêu cầu

15.Sơn chống rỉ và để khô tự nhiên

16.Tháo thiết bị kẹp chặt

17.Kiểm tra ,hồi tu

18.Lập phiếu kiểm tra xà nhún giá chuyển hướng toa

xe khách

3.1.3 HÖ thèng lß xo trung ¬ng.

- Lß xo trung ¬ng lµ lo¹i lß xo xo¾n -trô trßn.

- Sè lîng : 4 chiÕc / 1 gi¸ chuyÓn híng.

- VËt liÖu: ThÐp 60C2.

- Khèi lîng : 36,5 kg.

3.1.4 HÖ thèng lß xo bÇu dÇu.

- Lò xo bầu dầu cũng là loại lò xo xoắn trụ tròn.

- Số lợng : 8 chiếc /1 giá chuyển hớng.

- Vật liệu : Thép 60C2.

- Khối lợng : 22 kg.

3.2-Tính toán , kiểm nghiệm độ bền khung giá chuyển hớng.

Sau khi thiết kế xong ta tiến hành tính toán ,kiểm ngiệm độ bền của một

số chi tiết chính chiu tải trọng của giá chuyển hớng nh: khung giá , xà nhún ,

bộ quang treo…Nhng do thời gian có hạn nên em chỉ tính toán ,kiểm nghiệm

độ bền của chi tiết chịu tải trọng lớn nhất và quan trọng nhất là khung giá

chuyển hớng

Từ bản vẽ kết cấu khung giá ta có sơ đồ tính độ bền khung giá nh sau:

Hình 3.3: Sơ đồ tính khung giá chuyển hớng.

Các thông số tính toán

Toa xe

yc

i 2 c ci xci

xc

F x x J

J

F ) y y ( J

J

Từ các thông số về hình học ta tính

đợc :

) ( 10

4 6

m J

m J

yc

i 2 c ci xci

xc

F x x J

J

F ) y y ( J

J

Từ các thông số về hình học ta tính

đợc :

) ( 10

4 6

m J

m J

i 2 c ci xci

xc

F x x J

J

F ) y y ( J

J

Từ các thông số về hình học ta tính

đợc :

) ( 10

4 6

m J

m J

I.Các lực tác dụng lên khung giá chuyển hớng.

1.Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên giá chuyển hớng.

Đối với toa xe khách thì việc sắp xếp các thiết bị bên trong toa xe nói chung là không đối xứng đối với mặt cắt ngang chính giữa thùng xe ,tải trọng truyền xuống đờng ray từ các giá chuyển hớng trong một toa xe là không nh nhau Ngoài ra đối với toa xe khách ,tính toán giá chuyển hớng thờng dựa vào trọng lợng thực tế của toa xe

Ta có :

Trọng lợng một bộ trục bánh là:

M1 =1.2 (tấn)Tổng trọng toa xe là

Q0 =39 (tấn)Tải trọng đặt lên một khung giá chuyển hớng là:

Pgc=0.5* Q0 -2*M1 =0.5*39-2*1.2 = 17.1 ( tấn )

Lực thẳng đứng tĩnh là:

Pt= Pgc*g = 17.1*9.81 = 167.75 (KN)

Lực thẳng đứng động:

c vµ d –HÖ sè phô thuéc vËn tèc toa xe:

Víi vËn tèc ®oµn tµu lµ 80 (Km/h) = 22.2 (m/s)

2 22

* 00036 0 1

= 23.76 (KN)

Hình 3.4 : Phân bố tải trọng thẳng đứng tác dụng lên giá chuyển hớng

2 Lực thẳng đứng phụ thêm do lực ngang sờn gây ra.

Lực ngang sờn bao gồm lực ly tâm khi toa xe đi qua đờng cong, lực gió tác dụng vào ngang sờn của toa xe

a- Ta tính lực ngang s ờn do lực ly tâm gây ra là:

Hlt= Q0*(

s

h g R

Hlt : lực ly tâm khi toa xe vào đờng cong (KN)

Q0: tổng trọng toa xe (tấn)

R: bán kính cong của đờng ray (m)

Trong bài toán tính toán cụ thể và khi tính toán thì ta tính với bán kính cong nhỏ nhất, theo thực tế ta lấy R= 100 (m)

V: vận tốc toa xe khi vào đờng cong (m/s)

Vận tốc toa xe khi vào đờng cong đợc tính theo công thức

V= 3.5* R= 3.5* 100 =35 (km/h) = 9.72 (m/s) (2.5)

g : gia tốc trọng trờng (m/s2)

Thông thờng ta lấy g= 9.81 (m/s2)

hr : độ siêu cao giữa hai ray

độ siêu cao đợc tính theo công thức:

hr=

R

v2

* 6

6 =

100

72 9

* 6

= 6.24 (mm)2s : khoảng cách giữa hai mặt lăn bánh xe

2s= 1070 (mm)khi đó ta tính đợc lực ly tâm là

1070

24 6 81 9

* 100

72 9 (

*

39 2  *9.81 = 34.62 (KN)

b- Lực ngang s ờn do gió gây ra

Hgi = w*h0*2L (KN) (2.6)Trong đó :

w : áp lực gió tác dụng trên một m2 thành xe thông thờng ngời ta lấy 0.5 (KN/

m2)

h0: chiều cao thành xe : 3.9 (m)

2L: chiều dài thành xe theo bài ta lấy : 20 (m)

đ-Theo điều kiện cân bằng thì khi toa xe chịu tác dụng của lực ly tâm và lực ngang sờn, xuất hiện phản lực truyền từ cổ trục thông qua lò xo bầu dầu lên giá chuyển hớng.

Ta có thể xác định theo công thức gần đúng nh sau:

P2=Hth*

n b

h tt

*

2 (KN) (2.8)Trong đó ta có :

P2: Phản lực từ trục tác dụng lên khung giá chuyển hớng (KN)

Hth: Lực tổng hợp do lực ngang sờn và lực ly tâm gây ra

htt: Khoảng cách từ trọng tâm thùng xe đến tâm trục bánh

Ta lấy: htt=1.6 (m)

2b: Khoảng cách hai tâm cổ trục bánh (m): 2b = 1.570 (m)

n: số trục bánh trong một toa xe thông thờng thì một toa xe có 4 trục

Vậy ta có :

P2 = 73.62*

4

* 570 1

6 1

= 18.76 (KN)

Sơ đồ phân bố lực nh hình vẽ:

Hình 3.5 : Phân bố tải trọng thẳng đứng do lực ngang sờn gây ra tác dụng lên

giá chuyển hớng

3 Lực tác dụng lên giá chuyển hớng do tác dụng của lực ngang sờn và lực

ray-bánh xe gây ra.

- Khi toa xe chạy trên đờng cong ,có thêm các lực sau đây đặt lên giá chuyển hớng

 Lực ngang sờn đặt lên cối chuyển hớng

 Phản lực nằm ngang của ray

 Lực ma sát giữa ray và bánh xe

- Khi to axe vào đờng cong ,ở một dảI vận tốc chạy tàu bình thờng nhiều công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng giá chuyển hầu nh ở vào vị trí trung gian

- Chuyển động trên đờng con của giá chuyển hớng đợc coi nh tổ hợp của hai chuyển động thành phần ,đó là:

 Chuyển động song phẳng theo phơng đờng tim trục của đờng sắt

 Chuyển động quay quanh tâm quay O nằm trên đờng tim trục

- Giả thiết khi xác định lực tác dụng lên khung giá:

 TảI trọng thẳng đứng từ các bánh xe đặt lên đờng ray là nh nhau

 Các lực nằm ngang nằm trên cùng một mặt phẳng

- Lực ma sát gia bánh xe và đờng ray:

Fms= *N (2.9)Trong đó :

= 36.81 (KN)

- Ta xét trờng hợp bất lợi nhất của toa xe khi đi vào đờng cong đó là khi lực li tâm và lực gió có cùng chiều tác dụng.

- Sơ đồ tính lực tác dụng lên giá chuyển hớng của toa xe khi vào đờng cong ở vị trí trung gian

Hình 3.6 : Lực đặt lên giá chuyển khi toa xe vào đờng cong.

- Tính bán kính quay của giá chuyển hớng

Ta có :

95 11

* 4

81 36

Dựa vào công thức sau ta tính toán lực dẫn hớng:

gc gc

gc gc

gc

H l

a s

l a l

a s

1

* 2

99 , 0 635 0 99 , 0 635 0 535 0

1

* 2

99 , 0 635

535 , 0 )

(

sin

2 2

2 2

s



cos1= 1  0 , 311 2 = 0.95

83 , 0 ) 99 , 0 635 , 0 ( 535 , 0

535 , 0 )

(

sin

2 2

2 2

* 95 11 cos

.

).

( 35 11 95 0

* 95 11 cos

.

).

( 92 9 83 , 0

* 95 11 sin

.

).

( 72 3 311 , 0

* 95 11 sin

.

2 2

1 1

2 2

1 1

kN F

F

kN F

F

kN F

F

kN F

F

ms y

ms y

ms x

ms x

* 2 89 45

* 2

535 , 0

* 72 , 3

2 1

b

s F

696 , 0

535 , 0

* 92 , 9

2 2

b

s F

Theo điều kiện cân bằng ta tính đợc

2

0 3

* 2

* 2

*

b

Z H

P  (2.15)

Trong đó:

P3 : Lực thẳng đứng do thanh treo xà liên kết tác dụng lên khung giá

Z0 : Khoảng cách từ tâm trục bánh đến mặt phẳng khung giá

Dới tải trọng tính nh trên ta lấy Z0 = 240 (mm)

H = H1 + H2 : tải trọng ngang sờn tác dụng lên 1 khung giá chuyên hớng.H= 23.19 + 13.38 = 36.57 (KN)

2b2 : khoảng cách giữa hai mặt lăn bánh xe

Thay số ta tính đợc: P3 =

535 0

* 2

* 2

24 , 0

* 57 , 36

= 4.1 (KN)

Hình 3.7 : Lực tác dụng lên giá chuyển hớng do tác dụng của lực ngang

s-ờn và lực ray-bánh xe gây ra

4 Lực sinh ra khi hãm đặt lên giá chuyển hớng

Xác định lực quán tính hãm tác dụng lên thùng xe

Khi hãm thì phát sinh lực quán tính tác dụng lên thùng xe là Tth xác dịnh theo công thức

Tth =

0 0

Qth - trọng lợng riêng thùng xe : (KN)

Qth = Q0 – 2*Qgc = 39 – 2*4.3 = 30.4 (tấn) = 30.4*9.81 = 298.22 (KN)

Q0 - trọng lợng toàn thể của toa xe: (KN)

T0 - lực quán tính toa xe tính theo công thức