Гидравлические гасители колебаний являются составной частью рессорного подвешивания тележек, у которого листовые рессоры заменены цилиндрическими пружинами. В отечественном вагоностроении гасители колебаний впервые применены на тележках КВЗ-5. Основными частями гидравлического гасителя колебаний являются: рабочий цилиндр, уплотненный сверху грундбуксой, поршень со штоком, верхний и нижний клапаны и резервуар.
Принцип действия гасителя колебаний заключается в следующем. В рабочем цилиндре, наполненном маслом, движется поршень 1 (рис. 96, а). При ходе его вниз (ход сжатия) верхний клапан 2 приподнимается и масло из поршневой полости 5 свободно перетекает в надпоршневую 4. В то же время часть масла с большим сопротивлением протекает через дроссельное отверстие нижнего клапана 6 в резервуар 7. При ходе поршня 1 (рис. 96, б) вверх (ход растяжения) верхний клапан закрывается, давление масла в надпоршневой полости 4 цилиндра повышается и часть его начинает перетекать с большим сопротивлением через дроссельное отверстие клапана 2 в подпоршневую полость 5. Одновременно в этой полости наступает разряжение, которое происходит потому, что объем масла, перетекаемого из полости 4, меньше объема полости 5. Вследствие этого клапан 6 приподнимается и часть масла засасывается в полость 5 из резервуара 7, заполняя освобожденное штоком пространство. Резервуар 7 служит не только емкостью для масла, вытесняемого штоком из полости 4 рабочего цилиндра, но и сборником для масла, просачивающегося через кольцевой зазор между штоком и направляющей. Вследствие того что обычно площадь сечения штока 3 равна половине площади поршня, объемы дросселируемого масла при сжатии и растяжении равны.
Рис. 95. Ограничители тяги люлечной подвески
Рис. 96. Схемы работы гидравлического гасителя колебаний
Это дает возможность иметь одинаковые клапаны в поршне и днище цилиндра, а гаситель колебания — двустороннего действия с равными силами сопротивления при сжатии и растяжении.
На тележках КВЗ-5 установлены гасители колебаний типа КВЗ с ходом поршня 140 мм, ВНР· — 145 мм, ГДР — 150 мм. На большинстве тележек КВЗ-5 установлены гидравлические унифицированные гасители колебаний Калининского завода с ходом поршня 190 мм.
На рис. 97, а показана конструкция гидравлического гасителя колебаний центрального рессорного подвешивания тележки КВЗ-5. В нижнюю головку 1, приваренную к нижнему кожуху 3, вставлен цилиндр 8 с запрессованным в нем клапаном 4. В цилиндре находится поршень 5 с чугунным уплотнительным кольцом 6, который изготовлен за одно целое со штоком 9. В центре поршня размещен комплект верхнего клапана 7, подобный комплекту клапана 4. Сверху в цилиндр вставлена направляющая движение штока головка 12. К ней кольцевой гайкой 14 прижимается самоуплотняющий сальник 13 штока. Кольцевая гайка с сальником одновременно закрывает сверху нижний кожух. Для предохранения от самопроизвольного развинчивания этих деталей поставлены стопорные планки 15.
Сверху шток поршня соединен верхней головкой 18 и закреплен штифтом 17. Для защиты гидравлического гасителя колебаний на головку 18 навинчивается верхний кожух 16, который закрепляется болтом 20. Верхняя головка 18 болтом 19 шарнирно соединена с продольной балкой рамы тележки, а нижняя головка 1 болтом 2 — с надрессорной балкой тележки. Таким образом, гаситель колебаний состоит из двух узлов: верхнего и нижнего, которые смещаются относительно друг друга в противоположные стороны.
В кольцевое пространство 10 между нижним кожухом 3 и цилиндром 8 залито приборное масло МВП (ГОСТ 1805—51), которое через выемки в нижней головке 1 и нижнем клапане 4 перетекает в под поршневую полость. Таким же маслом заполнена надпоршневая полость 11, соединенная с подпоршневой через клапан 7 и четыре радиальных отверстия в штоке поршня.
Нижний клапан (клапан цилиндра) представляет собой комплект, состоящий из корпуса 4 (рис. 97,б), внутрь которого помещены стальной диск 25, диафрагма 21, направляющее 23 и ограничительное 24 кольца. Все детали удерживаются в корпусе 4 кольцевой гайкой 22. В центре диафрагмы имеется отверстие диаметром 1,3 мм. Подъем диафрагмы осуществляется за счет зазора между ограничительным кольцом 24 и диском 25. Последний имеет в центре отверстие диаметром 14 мм, вокруг которого симметрично расположено еще восемь отверстий диаметром 5 мм.
Корпусом для верхнего клапана служит поршень 5 (рис. 97, в); в нем диска нет. Подъем диафрагмы на 1 мм осуществляется за счет разности между высотой направляющего кольца и суммарной высотой диафрагмы с ограничительным кольцом.
Во время хода поршня гасителя вниз масло под давлением поршня из подпоршневой полости дросселируется через нижний клапан в пространство 11 (см. рис. 97, а) между цилиндром и нижним кожухом, а вследствие разряжения в надпоршневой полости 11 рабочая жидкость через верхний клапан перепускается в эту полость. При движении поршня вверх рабочая жидкость в надпоршневой полости 11 сжимается и под давлением через отверстие в диафрагме верхнего клапана дросселируется в подпоршневую полость.
Так как процесс сжатия в полости 11 опережает вытекание из нее масла, то в подпоршневой камере возникает разряжение, за счет чего будет перетекать масло из полости 10 через нижний клапан.
Рис. 97. Гидравлический гаситель колебаний центрального рессорного подвешивания тележки
На тележках КВЗ-5, построенных в ПНР, ГДР, ВНР, кроме гидравлических гасителей колебаний, изготовленных по чертежам Калининского завода, имеется некоторое количество приборов других конструкций.
Рис. 98. Клапан гидравлического гасителя колебаний конструкции ГДР: а — при движении поршня вниз; б — при движении поршня вверх
Гидравлические гасители колебаний производства заводов ПНР выполняются по чертежам Калининского вагоностроительного завода, поэтому одинаковы с описанными. Гаситель колебаний постройки заводов ГДР отличается от прибора Калининского завода устройством клапана. На рис. 98 показана нижняя часть гасителя колебаний, состоящая из верхнего и нижнего клапанов. В этих клапанах имеются наборы тонких пластин 11, прижатых к корпусу 10 винтом 9. У второй и четвертой от головки винта пластин сделаны дроссельные вырезы, расположенные симметрично по окружности. С обратной стороны к корпусу 10 прилегает перепускной клапан, состоящий из диска 8, пластины 7 и пружины 6.
Нижний клапан вмонтирован в основание 13, а верхний — внутрь поршня 4 и закреплен в нем гайкой 12. Поршень отъемный и крепится к штоку 1 резьбой. Шток имеет два компрессионных кольца 5, чем создается лучшее уплотнение между поршнем и цилиндром 2. Наружный кожух 3 сваривается с нижней головкой 14 прибора.
Существенное отличие клапана гасителя колебаний ГДР от клапана прибора Калининского завода заключается в том, что при нерабочем положении дроссельные вырезы клапана в при
боре ГДР закрыты, а надпоршневое и подпоршневое, а также подпоршневые и межцилиндровые пространства разобщены. Дроссельные вырезы начинают открываться постепенно по мере повышения давления в гасителе колебаний. При максимальном давлении перетекаемое масло начинает отжимать пластины 11 от корпуса 10 клапана. Чем выше давление масла, тем больше отжимаются пластины и пропускают большее количество жидкости.
Такая конструкция клапана дает гасителю колебаний следующие преимущества: сопротивление прибора возникает уже при минимальной амплитуде колебаний, обеспечивается ступенчатость работы в зависимости от нагрузки и создается эластичность действия разгрузочного устройства (предохранительного клапана).
Рис. 99. Переходное приспособление для крепления гасителя колебаний конструкции ВНР
Благодаря этому улучшается режим и повышается эффективность работы гасителя колебаний.
Гаситель колебаний постройки ГДР взаимозаменяем с прибором Калининского завода: при постановке требуются только некоторые работы по подгонке мест крепления прибора к кронштейнам тележки. Гаситель колебаний постройки ВНР отличается от прибора КВЗ конструкцией клапанов, установкой сальников и узлом крепления. Диаметр отверстия в головках гасителя колебаний, выпускаемого заводами ВНР, меньше, чем у гасителя КВЗ. Поэтому при установке гасителя постройки ВНР на тележку применяется переходное приспособление, которое состоит из двух Металлических фасонных шайб 1 (рис. 99), помещаемых в кронштейнах тележки, и специального валика 5. В головке гасителя устанавливаются две резиновые конические втулки 4, через которые продета металлическая втулка 3. Втулки 4 схватываются с боков шайбами 2, также насаженными на втулку 3, которая по концам развальцовывается. Таким образом, узел головки гасителя колебаний, выпускаемого заводами ВНР, неразъемный.