Loading

Sprzężone drążki skrętne w usprężynowaniu wózków wagonowych .

mgr inż. Aleksander Kębłowski
adiunkt naukowo-badawczy w OBRPS w Poznaniu

mgr inż. Zygmunt Marciniak
st. asystent naukowo-badawczy w OBRPS w Poznaniu

dr ini. Mieczysław Ołierzyński
adiunkt na Politechnice Poznańskiej

 

"Trakcja i Wagony" Nr10-11-12/1981

UKD:629.4.027.26

Drążkami skrętnymi, jako elementami uspręży-nowania pojazdów szynowych, interesowało się wiele firm i zarządów kolejowych. Ponadto powstało wiele konstrukcji wózków, które poddano badaniom i przekazano następnie do eksploatacji. Do najbardziej znanych rozwiązań należą szwajcarskie i francuskie. Kilka typów wózków z usprężynowaniem drugiego stopnia drążkami skrętnymi wyprodukowała szwajcarska firma SIG.
Wśród wielu wózków różnej budowy, poddanych w latach 1956-1957 badaniom przez. ORE [9] na sieci SNCF i DB, znajdował się wózek SIG z drążkami skrętnymi w drugim stopniu usprężynowania (rys. 1).
Wraz z nim był poddany badaniom wózek typu SWS, różniący się budową usprężynowania drugiego stopnia i w którym zamiast drążków skrętnych zastosowano sprężyny śrubowe. Wyniki badań spokojności biegu obu tych wózków były podobne, przy czym wśród całej grupy wózków - poddanych badaniom przez ORE -- wyróżniały się wózki typu SIG i SWS. Nieco później w firmie SIG powstały inne typy wózków z drążkami skrętnymi, które przeznaczono dla ruchu wewnętrznego i do pociągów TEE.

We Francji zbudowano wózek typu Y207, w którym usprężynowanie pierwszego stopnia na drążkach skrętnych jest umieszczone centralnie (rys. 2) Wózek ten przebadano porównawczo z wózkiem Y28, który zasadniczo charakteryzuje się odmienną konstrukcją (rys. 3). Badania te potwierdziły dobre właściwości biegowe obu typów wózków. O wyborze wózka Y28 do powszechnego stosowania zadecydowały mniejsze koszty produkcji.

 

 

 

 

Rys. 1. Wózek CFF SBB typu 54, produkcji SIG, z dwoma drążkami skrętnymi w drugim stopniu usprężynowania

1 - rama wózka,
2 - belka bujakowa,
3 - drążki skrętne,
4 - ramiona drążków skrętnych,
5 - wahliwe wieszaki,
6 - połączenie drążków skrętnych z belką bujakowa,
7 - łożysko drążka skrętnego w belce bujakowej,
8 - miejsce połączenia ramion z drążkami skrętnymi,
9 - cięgła wzdłużne łączące belkę bujakowa z ramą wózka

 

 

 

 

 

Rys. 2. Wózek SNCF typu Y207B

 

1 - rama wózka,
2 - sprężyste oparcie nadwozia na wózku,
3 - belka zawieszenia,
4 - drążki skrętne pierwszego stopnia usprężynowania,
5- ramiona drążków skrętnych,
6- rurowe drążki skrętne stabilizatora kołysania,
7 - wieszaki wahliwe,
8 - tłumik drgań bocznych,
9 - urządzenie pociągowe (łączące belkę zawieszenia z ramą. wózka),
10 -hamulec szynowy

.

Oprócz przedstawionych wyżej konstrukcji, koncepcje usprężynowania drążkami skrętnymi są znane z opisów patentowych kilku krajów. Dużo pomysłów pojawiło się w Stanach Zjednoczonych. Większość z nich dotyczyła usprężynowania przyosiowego, w którym drążki skrętne były usytuowane wzdłużnie. Niektóre rozwiązania zostały zrealizowane i poddane badaniom. Wykonane dotąd wózki usprężynowane drążkami skrętnymi zostały omówione w wielu publikacjach [1, 5, 6, 8].
Mimo przeprowadzonych doświadczeń, drążki skrętne nie stanowią jeszcze uniwersalnego sposobu usprężynowania pojazdów szynowych. Przyczyną tego są m. in. trudności przy doborze drążków skrętnych, tak aby przy ograniczeniach gabarytowych uzyskać odpowiednią sztywność usprężynowania. Dotyczy to jednak przede wszystkim klasycznego układu konstrukcyjnego, w którym właściwy drążek skrętny jest obciążony momentem skręcającym za pośrednictwem pojedynczego ramienia, umieszczonego na jednym z końców, przy jednoczesnym skrępowaniu drążka na przeciwnym końcu (rys. 4).
Znaczny postęp w dziedzinie technologii produkcji i obsługi drążków skrętnych oraz łożysk, zwłaszcza łożysk z tworzyw sztucznych nie wymagających dcsmarowywania, skłania do szukania udoskonaleń konstrukcyjnych, umożliwiających stosowanie drążków skrętnych przy spełnieniu wszystkich wymagań dotyczących sprężystego zawieszenia pojazdu.
W artykule przedstawiono nową koncepcję tzw. sprzężonych drążków skrętnych, jej zasadnicze właściwości, które rzutują na przydatność drążków skrętnych w usprężynowaniu pojazdu szynowego oraz przykład zastosowania [2, 3, 4,7]
Układ sprzężonych drążków skrętnych jest tematem patentu w kilku krajach. Podstawą jego koncepcji jest sprężysty mechanizm różnicowy obejmujący drążek skrętny, który jest osadzony obrotowo w jednym z elementów sprężyście ze sobą połączonych i zaopatrzony na obu końcach w ramiona.różnej długości (rys. 5). Identyczne przemieszczenia końców obu ramion powodują różne ich kątowe wychylenia, a tym samym odkształcenie skrętne drążka o kąt stanowiący różnicę wychyleń obu ramion.
W usprężynowaniu pojazdu szynowego szczególnie przydatny może być układ dwóch drążków skrętnych odpowiednio sprzężonych ze sobą. Schemat takiego układu przedstawiono na rysunku 6. Naprzemianlegle usytuowane ramiona obu drążków stykają się wzajemnie swymi zakończeniami w sposób pośredni albo za pośrednictwem jakiegoś elementu w taki sposób, że dłuższe ramię jednego drążka współpracuje z krótszym ramieniem drugiego drążka. Obciążenie układu oddziałuje na dłuższe ramiona w osi symetrii między obu drążkami. Na rysunku 6 przedstawiono zasadę pracy dwóch wariantów układu w warunkach symetrycznego a i asymetrycznego b obciążenia obu stron układu. Przy poprzecznym usytuowaniu drążków skrętnych, względem osi wzdłużnej pojazdu, obciążenie symetryczne a odpowiada przemieszczeniom pionowym nadwozia, a obciążenie asymetryczne b - przemieszczeniom kątowym nadwozia wokół jego osi wzdłużnej. W pierwszym wypadku odkształcenie skrętne każdego z drążków jest równe różnicy wychyleń kątowych obu ramion, natomiast w drugim wypadku jest równe sumie wychyleń kątowych ramion. Układ taki różni się od innych systemów usprężynowania tym, że zawiera w sobie jednocześnie element stabilizujący.

 

 

 

 

 

Rys. 3. Wózek SNCF typu Y28

l - konsola nadwozia wagonu,
2 - wieszak,
3 - rama wózka,
4 - belka poprzeczna zawieszenia,
5 - rolki prowadnic belki zawieszenia,
6- stabilizator drgań poprzecznych (kołysania) - drążek skrętny,
7 - tłumik drgań poprzecznych,
8- płoza hamulca szynowego,
9 - zawieszenie płozy hamulca szynowego,
10 - wzdłużne cięgło łączące ramę wózka z nadwoziem wagonu

Rys. 4. Schemat usprężynowania drążkami skrętnymi w układzie klasycznym

 

Rys. 5. Sprężysty mechanizm różnicowy wykonany za pomocą drążka skrętnego z ramionami o różnej długości

Rys. 6. Schemat działania układu sprzężonych drążków skrętnych

a - przy obciążeniu symetrycznym,
b - przy obciążeniu asymetrycznym

Oddzielne zagadnienie stanowi sposób połączenia wzajemnego obu ramion sprzężonych-drążkami skrętnymi. Jeżeli jedno z ramion zostanie wyposażone w pryzmatyczny element ślizgowy, który będzie się stykał punktowo z powierzchnią ślizgową drugiego ramienia, to' charakterystyka usprężynowania - wyrażająca zależność siły od ugięcia - będzie nieliniowa. Może to być charakterystyka miękka lub twarda - zależnie od tego, na którym z ramion znajdzie się element ślizgowy. Chcąc zmniejszyć opory tarcia należy zastosować element toczny. Odpowiednim wyprofilowaniem,] powierzchni ślizgowych obu współpracujących] ramion można zapewnić, przynajmniej w pew-j nym zakresie, uzyskanie pożądanych charakte-j rystyk sprężystych. Można też, w razie potrze-1 by, zapewnić płynną regulację sztywności,:) wprowadzając między współpracujące ramiona] nastawny element pośredni. Elementy takie mogą - dzięki odpowiedniemu indywidualne mu sterowaniu - wywoływać sztuczną przechyłkę nadwozia na torze zakrzywionym, co praktycznie pozwala na zwiększenie prędkości jazdy na łuku. 
Zastosowanie układu sprzężonych drążków skrętnych (SDS) w pojazdach szynowych jest możliwe zarówno w pierwszym, jak i w drugim stopniu usprężynowania, przede wszystkim w wagonach osobowych i ewentualnie w wagonach napędnych, Również w pojazdach drogowych układ SDS może znaleźć zastosowanie. Dotyczy to szczególnie zawieszeń pojazdów o zmiennym - w dużych granicach - obciążeniu użytecznym, gdzie płynna regulacja sztywności oraz możliwości stabilizacji poprzecznej pojazdu dzięki wywołaniu sztucznej przechyłki powinny, umożliwić uzyskanie korzystnych właściwości dynamiczno-ruchowych [7].

Układ SDS charakteryzuje się wieloma szczególnymi cechami, które określimy porównując taki układ z drążkami klasycznymi lub sprężynami śrubowymi. Istotną zaletą układu SDS jest to, że przy stałych gabarytach układu, określanych rozstawem drążków skrętnych i ich długością, można przez dobór współczynnika e - zależny tylko od położenia punktu styku współpracujących ramion - wpływać na sztywność usprężynowania. Cechę tę obrazują graficznie wykresy na rysunku 7. Sztywność pionową k i kątową % oraz średnicę drążków skrętnych układu klasycznego (np. w wózku SIG) przyjęto za jednostkowe.
Widoczną jest zmienność sztywności w dużych granicach, która teoretycznie wynosi, zależnie od układu, od 0 do ?nieskończoności lub od 0 do 1 w wypadku sztywności pionowej i od około 5,6 do nieskończoności lub od 1 do nieskończoności w wypadku sztywności kątowej. W układach klasycznych usprężynowania sztywność przy danych gabarytach oraz przy danych naprężeniach, odpowiadających zadanemu obciążeniu, jest wielkością stałą, która nie podlega swobodnemu doborowi.

Odpowiedni dobór sztywności pionowej k i kątowej % - które dla rozpatrywanego układu sprzężonych drążków skrętnych wyrażają się wzorami:

gdzie:

d - średnica drążka skrętnego,
l- długość części roboczej drążka skrętnego,
2a ,- rozstaw drążków skrętnych,

współczynnik charakterystyczny układu- umożliwia osiągnięcie wymaganych kryteriów konstrukcyjno-dynamicznych. Aby ułatwić dobór poszczególnych parametrów konstrukcyjnych układu SDS, można stosować nomogramy siatkowe. Zakładając wielkości sztywności fc, % oraz znając dopuszczalne na-" prężenia' materiału drążka skrętnego, można odczytać z nomogramów parametry konstrukcyjne układu SDS, jakimi śą wyżej wspomniane parametry l, 2a, d, e.
W układzie SDS bardzo istotny dla ich charakterystyki jest sposób konstrukcyjnego rozwiązania, w którym współpracują ramiona obu drążków skrętnych. W najprostszych rozwiązaniach gdy na jednym z ramion znajduje się element pryzmatyczny, ślizgający się po bieżni umieszczonej na drugim z ramion - charakterystyka usprężynowania jest nieliniowa.
Zależnie od tego, na którym z ramion znajduje się pryzmatyczny element, charakterystyka siły w funkcji ugięcia jest twarda lub miękka. Można oczywiście inaczej rozwiązać rozpatrywany węzeł konstrukcyjny i w ten sposób wpływać na kształt charakterystyki. Wygodne może być zastosowanie elementów gumowych lub gumowo-metalowych. Istnieje też możliwość wykorzystania tarcia na styku obu ramion do tłumienia drgań pojazdu. Trzeba jednak każdorazowo przeanalizować wpływ rozwiązania na charakterystykę i ewentualnie inne właściwości.

Rys. 7. Porównanie charakterystyk sztywności k, x oraz średnicy drążka skrętnego d. dla układu klasycznego i układu sprzężonych drążków skrętnych

 

Z analizy właściwości układu SDS oraz z pewnych rozważań, dotyczących klasycznego układu drążków skrętnych i tradycyjnego usprężynowania sprężynami śrubowymi, wynikają wnioski zachęcające raczej do praktycznego zrealizowania proponowanej koncepcji usprężynowania SDS. Zależnie od okoliczności . jej zastosowania może ona charakteryzować się niektórymi spośród następujących zalet:
- możliwością zapewnienia znacznych ugięć efektywnych usprężynowania, przy stosunkowo małych odkształceniach sprężystych drążków skrętnych, a tym samym przy mniejszych gabarytach układu usprężynowania niż na przykład w wypadku drążków skrętnych w układzie klasycznym,
- możliwością zapewnienia stabilizacji kołysania nadwozia,
- mniejszą liczbą elementów sprężystych i ich asortymentu (np. w wypadku usprężynowania drugiego stopnia zamiast 12÷18 sprężyn śrubowych w 2÷3 asortymentach, 2 drążki skrętne w jednym asortymencie),
- mniejszą liczbą elementów zawieszenia (w drugim stopniu usprężynowania nie jest konieczne zastosowanie kołysek, tłumików drgań pionowych, a nawet belki bujakowej; mniej jest wieszaków; można zrezygnować z innych elementów koniecznych w zawieszeniu ze sprężynami śrubowymi, chociaż dodatkowo występują ramiona osadzone na końcach drążków skrętnych),
- mniejszą masą wózka z wszelkimi konsekwencjami ekonomicznymi oraz dla dynamiki pojazdu,
- mniejszym kosztem produkcji (oszczędno-' ści materiałowe, mniejsza pracochłonność),
-możliwością korekty charakterystyki usprężynowania wagonu przez wymianę ramion lub specjalną ich konstrukcję umożliwiającą zmianę współczynnika e,
-możliwością sterowanej lub samoczynnej regulacji charakterystyki usprężynowania przez odpowiednie zaprojektowanie elementu pośredniczącego we współpracy ramion,
- możliwością unifikacji elementów sprężystych dla określonego asortymentu pojazdów, przy różnicowaniu charakterystyk przez zmianę długości ramion,
- możliwością realizacji sztucznej przechyłki na łuku toru [7].

Korzystne właściwości tego układu usprężynowania wymagały potwierdzenia, które uzyskano przez badania modelu doświadczalnego układu usprężynowania SDS. Ze względu na to, że układ ten wywiera zasadniczy wpływ na właściwości dynamiczne pojazdu szynowego, w którym jest zastosowany, zdecydowano się zamiast badać wyizolowany układ modelowy, badać go w skali naturalnej na zrekonstruowanej belce bujakowej seryjnego wózka wagonu osobowego (rys. 8 - w położeniu odwróconym).

Rys. 8. Zrekonstruowana belka skrętowa z doświadczalnym układem usprężynowania (położenie odwrócone)

 

W ten sposób zostanie umożliwione ewentualne wypróbowanie w późniejszym terminie nowego układu usprężynowania na wózku. Przy wyborze takiego sposobu postępowania kierowano się przyspieszeniem realizacji oraz obniżeniem kosztów. Osiągnięto to przez wprowadzenie minimum zmian konstrukcyjnych oraz możliwie prostą technologię wykonania. Dodatkowym założeniem było wykazanie możliwości realizacji układu usprężynowania SDS na istniejącym wózku (rys. 9), bez wprowadzenia zmian koncepcyjnych w innych zespołach wózka. Na tak wykonanym modelu przeprowadzono ocenę właściwości statycznych oraz dynamicznych - wraz ze sprawdzeniem funkcjonalności układu SDS i badaniem zużyć w nowo opracowanych węzłach ciernych. Charakterystyczną cechą tego zespołu konstrukcyjnego jest jego zwartość.
Docelowo przewiduje się możliwość zastosowania układu SDS na wózku bezbujakowym nowej konstrukcji, który umożliwi wykazanie wszystkich zalet tego układu usprężynowania.
Niezwykle istotnym węzłem układu SDS jest łożyskowanie drążków skrętnych. W eksperymentalnych badaniach modelowego układu SDS, wykonanego w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym Pojazdów Szynowych w Poznaniu, wiele uwagi poświęcono problemowi doboru materiału i warunkom smarowania w łożyskowaniu. Spośród wielu możliwych do realizacji wariantów łożyskowania przyjęto - jako najprostsze - łożyskowanie ślizgowe.

 

Rys. 9. Doświadczalny układ usprężynowania zamontowany na wózku seryjnym

W łożyskowaniu tym parę ślizgową tworzy stal i brąz B1010. Przeprowadzone pomiary charakterystyk usprężynowania wykazały jednak zbyt dużą histerezę, do czego przyczyniły się dość niekorzystne warunki smarowania łożysk. Hi-stereza ta wyniosła 13% obciążenia statycznego dla kompletnego układu usprężynowania SDS, co z punktu widzenia wymagań dynamicznych dla "pojazdów szynowych było niekorzystne. Według różnych źródeł oraz metod cceny - wymagania dotyczące intensywności tłumienia tarciem suchym wahają się od 3 do 8% obciążenia statycznego układu usprężynowania.

 

Rys. 10. Schemat elementarnego stanowiska badawczego

 

1 - badane łożysko ślizgowe,
2 - siłownik hydrauliczny,
3 - czujnik przemieszczeń,
4 - czujnik siły,
5 - wzmacniacz pomiarowy,
6- jednostka rejestrująca charakterystykę. P = F(f),
7 - pulsator,
8 - agregat zasilający

Możliwości zmniejszenia histerezy do tych granic poszukiwano w zastosowaniu tworzyw sztucznych na wykładziny łożysk ślizgowych. Charakteryzują się one mniejszym współczynnikiem tarcia, zwiększonymi naciskami dopuszczalnymi oraz łagodniejszymi wymaganiami w zakresie smarowania.
Do badań użyto następujących tworzyw udostępnionych przez firmę SHAMBAN-EURO-PA w Danii: Turcite 5 (z dodatkiem włókna szklanego), Turcite 10 (z dodatkiem grafitu) i Turcite B (z dodatkiem brązu) oraz tworzyw wyprodukowanych w Polsce: Tarflenu czystego i Tarflenu z dodatkiem brązu. Badania dotyczyły określenia zależności między parami ślizgowymi w łożyskach a charakterystyką usprężynowania. W cęłu wytypowania tworzywa najodpowiedniejszego ze względu na współczynnik tarcia, przeprowadzono badania charakterystyk wszystkich wyżej podanych pięciu tworzyw na elementarnym układzie pomiarowym (rys. 10). Przeprowadzono również badania charakterystyk usprężynowania wózka w układzie SDS dla dwóch tworzyw wytypowanych w pierwszym etapie.
Na podstawie wykreślonej przez pisak 6 (rys. 10) charakterystyki wyznaczono pozorny współczynnik tarcia w łożysku oraz wielkość histerezy tarciowej układu. Pozorny współczynnik tarcia Określono z zależności:

 

natomiast histerezę tarciową układu z zależności:

Badania prowadzono przy różnych stanach powierzchni współpracujących: na sucho, smarowanych olejem 26Z - przed dotarciem, na sucho, smarowanych olejem 26Z i MN15 oraz smarem stałym ŁT41 - po dotarciu.
Badania doświadczalnego układu usprężynowania SDS - z wytypowanym w wyniku poprzedniego etapu badań tworzywem - przeprowadzono na stanowisku, którego schemat przedstawia rysunek 11. Charakterystyka tarciowa układu 2P = F(f) była wykreślana pisakiem x-y jednostki rejestrującej 8 (rys. 11), . przy czym siła obciążająca 2P stanowiła, sumę sił obciążających każdą stronę układu SDS, a ugięcie pionowe f - średnie ugięcie układu.
Uzyskane wyniki badań tworzyw sztucznych zastosowanych na Wykładziny ślizgowe i przeprowadzonych na elementarnym układzie pomiarowym (rys. 10) przedstawiają się następująco:
- wszystkie badane, tworzywa charakteryzują się spadkiem współczynnika tarcia wraz ze wzrostem nacisku jednostkowego, co widoczne jest na wykresach przedstawionych na rysunku 12. Wniosek ten jest słuszny zarówno dla powierzchni dotartych, jak i nie dotartych oraz dla powierzchni suchych i smarowanych. Wszystkie badane tworzywa charakteryzują się mniejszym współczynnikiem tarcia przy skojarzeniu z czopem stalowym niż brąz cy-nowo-cłowiowy B1010, użyty w porównawczej parze ślizgowej. Tarflen czysty i Turcite 5 wskazują tendencję do ustalenia się krzywej współczynnika tarcia powyżej nacisku 20 daN/ /cm2, natomiast Turcite B wykazuje dość znaczny spadek również przy naciskach powyżej 25 daN/cm2;
-największe wartości współczynnika tarcia uzyskano dla oleju o najmniejszej lepkości - 26Z, mniejsze dla oleju MN15, a najmniejsze dla smaru stałego ŁT41. Największy wpływ smarowania na obniżenie współczynnika tarcia stwierdzono w wypadku Tarflenu z dodatkiem brązu i Turcite B. Pozostałe tworzywa charakteryzowały się niewielką zależnością współczynnika tarcia od rodzaju smaru;
- zmiana wartości współczynnika tarcia po dotarciu przy pracy na sucho była w wypadku Tarflenu czystego oraz Turcite 5 nieznaczna. Pozostałe tworzywa wykazały wzrost współczynnika tarcia po dotarciu;
-do dalszych badań charakterystyk usprężynowania wózka w układzie SDS wytypowano dwa tworzywa: Turcite 5 oraz Turcite B, charakteryzujące się dość znacznym spadtkiem współczynnika tarcia. Pozostałe tworzywa nie gwarantowały uzyskania zalecanej histerezy tarciowej bądź ze względu na duży współczynnik tarcia, bądź ze względu na duże zużycie

 

Rys. 11. Schemat stanowiska badawczego układu usprężynowania

- 1 - badany układ skrętny,
2 - siłownik hydrauliczny,
3 - czujnik przemieszczeń,
4 - czujnik siły,
5 - wzmacniacz pomiarowy,
6, .7 - sumatory,
8 - jednostka rejestrująca charakterystykę 2P = F(f),
9 - pulsator,
10 - agregat zasilający

 

 

Rys. 12. Zmiana współczynnika tarcia w zależności od nacisku oraz wykładzin ślizgowych

a - dla powierzchni ślizgowej suchej przed dotarciem,
b - dla powierzchni ślizgowej smarowanej olejem 26Z przed dotarciem,
c - dla powierzchni ślizgowej smarowanej olejem 26Z bezpośrednio po dotarciu,
d - dla powierzchni ślizgowej suchej po dotarciu,
e - dla powierzchni ślizgowej smarowanej olejem MN15 po dotarciu,
f- dla powierzchni ślizgowej smarowanej smarem stałym ŁT41 po dotarciu,
1 - Tarflen czysty,
2 - Tarflen z dodatkiem brązu,
3 - Turcite
5, 4 - Turcite
10, 5- Turcite
B, 6 - brąz B1010

 

 

 

Rys. 13. Charakterystyka tarciowa kompletnego układu usprężynowania sprzężonymi drążkami skrętnymi z łożyskami stal/Turcite 5 uzyskana po: 1 - 100 tys. cykli pracy, 2 - 200 tys. cykli pracy

 

 

 

 

Rys.14 Zmiana wspolczynnika tarcia a i histerezy ukladu b w czasie dla f = 20 mm i p = 40 daN/cm2

dla tworzyw:
1-Turcite B
2-Turcite 5 ,smarowanych smarem stalym LT4S-2

Wyniki badań układu SDS przeprowadzone na układzie pomiarowym (rys. 11) - z tymi dwoma tworzywami łożyskowymi - przedstawiają się następująco:
-charakterystyka tarciowa dia tworzywa Turcite 5, uzyskana po 100 i 800 tys. cykli docierania, jest pokazana na rysunku 13. Wartość współczynnika tarcia i histerezy tarciowej co 100 tys. cykli pracy, wyznaczona na podstawie tej charakterystyki tarciowej, widoczna jest na rysunku 14. Wynika z niej, że do około 300 tys. cykli pracy współczynnik tarcia wyraźnie zmniejszał się w wypadku Turcite 5, po czym stabilizował się. Odpowiada to 5 -4-5,6% histerezy tarciowej. Ze wzrostem czasu pracy Turcite B współczynnik tarcia wzrastał od 0,08 do 0,15, co uniemożliwia zastosowanie tego tworzywa w łożyskowaniu układu SDS;

Rys. .15. Charakterystyka siły w funkcji ugięcia dla kompletnego układu skrętnego (przedstawionego na rysunku 11)

l - charakterystyka teoretyczna,
2 - charakterystyka rzeczywista

- średnie zużycie liniowe tworzywa Turcite 5 po 1 milionie cykli pracy- wyniosło 0,09 mm, dla tworzywa Turcite B zaś - 0,11 mm;
- tworzywo Turcite 5 okazało się odporniejsze na docieranie powierzchni wykładzin. Po pełnym okresie badań tworzywa Turcite B, stwierdzono na powierzchniach panewek lokalne skupiska sproszkowanego brązu stanowiącego składnik tworzywa. Wystąpiły również mechaniczne uszkodzenia powierzchni wykładzin. W rezultacie następował wzrost oporów ruchu i pozornego współczynnika tarcia.
Na rysunku 15 przedstawiono charakterystykę siły w funkcji ugięcia 2P = F(f) dla kompletnego układu usprężynowania SDS. Charakterystyka ta odnosi się do zastosowanego w ułożyskowaniu drążków skrętnych tworzywa Turcite 5, które spełnia najlepiej wymagania dotyczące tłumienia drgań pojazdu. Została ona sporządzona dla stanu ustabilizowanych właściwości układu po około milionie cykli pracy. Dla porównania, linią przerywaną zaznaczono charakterystykę teoretyczną układu SDS.
Przeprowadzone rozważania teoretyczne, zaprojektowanie modelu doświadczalnego układu usprężynowania SDS oraz jego przebadanie stanowiskowe - połączone z doborem tworzyw łożyskowych - pozwoliły na zwrócenie uwagi konstruktorów wózków wagonowych na realność nowego, dotąd nie stosowanego, rozwiązania usprężynowania drugiego Stopnia, wykazującego wiele zalet zarówno konstrukcyjnych, jak i eksploatacyjnych.

Bibliografia:

[1] Bruhat. L.: ?volution des bogies des voitures et tranąuilitś de marche. Techniqv.es et rćalites. Revue de 1'Associatión Francaise des Amis des Chemins de Fer 1966 nr 6
[2] Kębłowski A., Ofierzyński M., Sobczak M.: Ab-federungssystem mit gekoppelten Torsionsstdben fur Reisezugwagen-Drehgestelle. Schweizer Ma-schinenmarkt 1980 nr 13
[3] Kębłowski A., Ofierzyński M., Sobczak M.:^Auf-hangung des Drehgestellrahmens mit gekoppelten Torsionsstdben. Technik in Polen 1980 nr 2
[4] Kębłowski A., Marciniak Z., Ofierzyński M.: Cou-pled Torsion Bars in Raił Vehicle Suspension. Raił. Eng. Int. Vol. 5 No. 6 Nov./Dez. 1980
[5] Koffman J. L.: The torsion bar spring. Raił. Eng. Intern. 1973 luty
[6] Ofierzyński M., Sobczak M., Sypka M.: Torsions-stdbe ais Federungssystem in Schienenfahrzeu-gen. DET - Die Eisenbahntechnik 1978 nr 12
[7] Onyszkiewicz T., Ofierzyński M., Michnikowski P.: Gekoppelte Drehstabfeder mit regulierbarer Stei-figkeit ais Aufhdngungssystem in Kraftfahrzeu-gen. XVIII Intern. Congress FISITA Hamburg 1980 maj
[8] Robert J.: Amćlioration des ąualitćs de roulement des voitures d incorporer dans les trains d grand confort circulant d des -viteses ćlevśes. Bpgies, modernes. Evolutions techniąues possibles, Buli. de l'a I. du Congr. des Chem. de Fer 1968 nr 3
[9] UIC - ORE Frage B6, Rp. 1: Laufruhe der Dreh-gestelle. Teilbericht Utrecht 1958