Колесные пары вагонов. Назначение и конструкция буксового узла

Лекция 6 Колесные пары вагонов. Назначение и конструкция буксового узла 1. Колесные пары вагонов 2. Назначение и конструкция буксового узла 3. Основные неисправности колесных пар и буксы 1. Колесные пары вагонов 1.1. Типы колесных пар. ГОСТ 4835-2013. Колёсная пара – элемент вагонной тележки подвижного состава, состоящий из цельнокатаных колёс, напрессованных в холодном состоянии на ось, и буксовых узлов, воспринимающий и передающий статическую и динамическую нагрузку от вагона на рельсы, и служащий для направления его движения по рельсовому пути. Типы и основные параметры серийных колёсных вагонов согласно ГОСТ 4835-2013 Колесные пары железнодорожных вагонов. Технические условия приведены в табл. 6.1. Таблица 6.1 Тип колесной пары Тип вагона Конструкционная скорость вагона, км/ч РУ1Ш-957-П* РУ1Ш-957-Г* РВ2Ш-957-Г* РВ2Ш-957-Э* Пассажирский 160 Грузовой 120 Немоторный электропоезда Немоторный дизель-поезда Грузовой 130 Максимальная расчетная статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс) 176,6 (18,0) 230,5 (23,5) 245,2 (25,0) 186,4 (19,0) 120 186,4 (19,0) 120 245,2 (25,0) РУ1Ш-957-Д РВ2Ш-957-Г В обозначении типов колесных пар принято: РУ1 - роликовая универсальная единица 1-го типа, РВ2 - роликовая вагонная 2-го типа, Ш - торцевое крепление внутренних подшипников приставной шайбой, 957 - номинальный диаметр колеса, мм, Г - тип вагона "грузовой", П - тип вагона "пассажирский", Э - тип вагона "немоторный электропоезда", Д - тип вагона "немоторный дизель-поезда". ** Обозначение "Б" включают в условное обозначение колесной пары с буксовым узлом. При эксплуатации грузовых вагонов допускается по согласованию с разработчиком повышение расчётных статических нагрузок от колёсной пары на рельсы, не более: 235, 4 кН для типа РУ1Ш-957-Г при скоростях движения до 80 км/ч и 264,9 кН для типа РВ2Ш-957-Г при скоростях движения до 90 км/ч. Согласно ГОСТ, колесная пара с неподвижными колесами, установленными на оси это cборочная единица, состоящая из оси, неподвижно закрепленных двух колес, дисковых тормозов (при наличии), буксовых узлов и других деталей, которые не могут быть демонтированы без расформирования колесной пары. Колесная пара с неподвижно закрепленными колесами (рис. 6.1, 6.2) должна состоять из: - оси (сплошной или полой): а) с шейками под буксовые подшипники; б) с предподступичными частями; в) с подступичными частями; г) со средней цилиндрической или конической частью; - двух колес с дополнительно установленными на дисковой части колеса тормозными дисками, если это предусмотрено конструкцией колеса; - буксовых узлов; - тормозных дисков, редуктора для привода подвагонного генератора и других деталей, расположенных на оси между колесами, если они предусмотрены конструкцией колесной пары; - дополнительно установленных на дисковой части колеса тормозных дисков, ведущего шкива, установленного на шейке оси, если это предусмотрено конструкцией колесной пары. Рис. 6.1.Колесная пара с неподвижно закрепленными колесами без тормозных дисков А - расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес; В - ширина обода колеса; С - расстояние между упорным торцом предподступичной части оси и внутренним торцом обода колеса; D - диаметр колес по кругу катания; E - допуск радиального биения круга катания колеса; F - допуск торцевого биения внутренней боковой поверхности обода колеса; G геометрическая ось колесной пары Рисунок 2 - Колесная пара с неподвижно закрепленными колесами с тормозными дисками: А - расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес; В - ширина обода колеса; C - расстояние между упорным торцем предподступичной части оси и внутренним торцем обода колеса; D - диаметр колес по кругу катания; E - допуск радиального биения круга катания колеса; F - допуск торцевого биения внутренней боковой поверхности обода колеса; G геометрическая ось колесной пары; H - допуск торцевого биения внутреннего торца тормозного диска Согласно ГОСТ, колесная пара с подвижными колесами, установленными на оси это сборочная единица, состоящая из оси, подвижных в осевом направлении двух колес, дисковых тормозов (при наличии), замковых механизмов для фиксации колес на оси, буксовых узлов и других деталей, которые не могут быть демонтированы без расформирования колесной пары. Колесная пара с подвижными колесами (рис. 6.3) должна состоять из: - оси (сплошной или полой): а) с шейками под буксовые подшипники; б) с предподступичными частями; в) с подступичными частями; г) со средней гладкой частью; - двух колес цельных (катаных или штампованных); - буксовых узлов; - замкового механизма для передвижения и фиксации колеса в осевом направлении. Рис. 6.3. Колесная пара с подвижными колесами: А - расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес; B - ширина обода колеса; C - расстояние между упорным торцем предподступичной части оси и внутренним торцем обода колеса; D - диаметр колес по кругу катания; E - допуск радиального биения круга катания колеса; F - допуск торцевого биения внутреннего торца обода колеса; G - геометрическая ось колесной пары Колесный узел (рис. 6. 4) должен состоять из: - оси (сплошной или полой): а) с шейками под буксовые подшипники; б) с предподступичными частями; в) с подступичной частью; - колеса цельного; - тормозных дисков; - буксовых узлов (наружного и внутреннего). Рис. 6.4. Колесный узел колесного блока B - ширина обода колеса; D - диаметр колес по кругу катания; E - допуск радиального биения круга катания колеса; F - допуск торцевого биения внутреннего торца обода колеса; G - геометрическая ось колесной пары ГОСТом также установлены требования к качеству изготовления КП железнодорожных вагонов, такие, как: - параметры шероховатости поверхности (отверстия ступицы колеса и ступицы тормозного диска, наружных поверхностей ступицы и диска колеса, профиля поверхности обода колеса, приободной зоны диска колеса колесных пар); - допуски формы поверхности отверстия ступиц колеса и тормозного диска; - минимальная толщина обода колеса подвижного состава; - расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес; - разность расстояний между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес; - допускаемые отклонения от номинального значения диаметра по кругу катания колес; - отклонение от соосности круга катания колес относительно оси шеек под буксовые подшипники; - допуск радиального биения круга катания колес; - разность расстояний от внутренних боковых поверхностей ободьев колес до торцов предподступичных частей оси; - допускаемый остаточный динамический дисбаланс колесной пары; - правила окраски выпускаемых колесных пар; - допускаемые коэффициенты запаса сопротивления усталости колесной пары с учетом действия технологических и эксплуатационных нагрузок; - допускаемые коэффициенты запаса статической прочности колесной пары при создании ее новой конструкции. 1.2. Элементы колесной пары. Колесо цельнокатаное (рис. 6.5) – элемент колёсной пары, состоящий из ступицы, диска и обода, передающий статические и динамические нагрузки от вагона на рельсы и обеспечивающий движение подвижного состава. Рис. 6.1. Колесо цельнокатаное: 1 – обод; 2 – диск; 3 – ступица; 4 – поверхность катания обода Ступица – часть цельнокатаного колеса с отверстием для установки его на оси его, на оси прессовым методом. Диск – часть целькатанного колеса, соединяющую ступицу с ободом. Различают плоскоконический и криволинейный диск, представленный на рис. 6.2. а) б) Рис. 6.2. Диск колеса: а – плоскоконический; б – криволинейный Отличительная особенность колес с криволинейным диском – увеличение статической нагрузки на ось с 23,5 до 25 тс. Колёсные пары типа РВ2Ш-957-Г имеют криволинейный диск колеса. Предел выносливости дисков, увеличен более чем в 1,5 раза по сравнению с колесами с плоскоконическим диском. Обод – изнашиваемая часть цельнокатаного колеса, контактирующая с рельсом при движении подвижного состава. Поверхность специального профиля, обеспечивающая устойчивое положение колёсной пары на рельсовой колее и определяющая направление движения подвижного состава называется поверхностью катания, а часть обода колеса, удерживающая колёсную пару от схода с рельсовой колеи – гребнем. Согласно ГОСТ 10791-2011 различают два профиля обода колеса (рис. 6.3): стандартный – для грузовых и пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов электро- и дизель-поездов; объединенный – для колёсных пар тележек пассажирских вагонов с конструкционной скоростью более 160 км/ч. а) б) Рис. 6.3. Профили ободьев колес: а – стандартный; б – объединенный Поверхность катания колеса имеет конусность. Конусность – это отношение разности диаметров двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними (или тангенс угла наклона, условное обозначение конусности показывает соотношение катетов). Конусность обеспечивает центрирование колесной пары при движении ее на прямом участке пути, улучшает прохождение кривых участков пути и стрелочных переводов. Колесная ось - это элемент колесной пары, на котором укрепляются колеса. Она представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине, поперечного сечения. Ось состоит из следующих частей: шейка; предступичная часть; подступичная часть; средняя часть оси (рис. 6.4). На сети железных дорог эксплуатируется три типа оси РУ1, РУ1Ш и РВ2Ш. а) б) Рис. 6.4. Ось колёсных пар вагонов: а – ось типа РУ1Ш; б – ось типа РУ11; 1 – шейка; 2 – предступичная часть; 3 – подступичная часть; 4 – средняя часть 1 Ось типа РУ1 эксплуатируется на сети железных дорог, но не производится. Ось РВ2Ш имеет увеличенные диаметры по сравнению с осями РУ1 и РУ1Ш, что позволило повысить осевую нагрузку с 23,5 тс до 25 тс. Шейки осей выполнены цилиндрической формы для размещения на них подшипников. Предподступичные части оси – это переходные зоны от шеек к подступичным частям. Средняя часть оси имеет конический переход от подступичных частей. Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров на оси сделаны плавные переходы – галтели, выполненные определенным радиусом. Оси колесных пар вагонов, оборудованных дисковыми тормозами, а также оси, на которых смонтирован привод подвагонного генератора, имеют посадочные поверхности для установки тормозных дисков или деталей редуктора. 1.3. Соединение колес с осью – формирование колесных пар Безопасность движения поездов во многом зависит от надёжного соединения колеса с осью. Это соединение осуществляется, главным образом, посредством прессовой посадки. При этом способе колёса, посаженные на ось, удерживаются на ней благодаря натягу, образующемуся за счёт несколько большего диаметра подступичной части оси по сравнению с диаметром ступицы колеса. Кроме того, на надёжность соединения колеса с осью влияет точность обработки посадочных поверхностей и процесс запрессовки. Поэтому размеры прессового соединения колеса с осью и технология запрессовки должны строго соответствовать ГОСТ 4835 и другим указанным в нём стандартам, а также требованиям нормативно-технической документации ОАО «РЖД», в которых установлены также нормы контроля прочности посадки и способы устранения неисправностей, возникающих в процессе запрессовки. Колесные пары формируются в колесном цехе вагоностроительного и вагоноремонтного заводов (ВСЗ и ВРЗ) и вагонных колесных мастерских (ВКМ), оснащенных гидравлическим прессом, станками для обработки осей и колес, мостовым и консольным кранами, стендами для дефектоскопирования осей и др. Перед запрессовкой производится обработка сопрягаемых поверхностей ступицы колеса и подступичной части оси с соблюдением требований натяга, шероховатости, овальности, волнистости. Схема пресса для формирования колесных пар приведена на рис. 6.5. Рис. 6.5. Схема пресса для формирования КП вагонов Для плавного захода оси в ступицу колеса при запрессовке наружная часть подступичной зоны оси обтачивается на конус с разностью диаметров не более 1 мм и длиной 7 - 15 мм (запрессовочный конус). Середина оси намечается кернером, относительно которой симметрично устанавливают колеса при запрессовке. Подобранное по размерам колесо подается краном на карусельный станок, где производится расточка отверстия ступицы. Во избежание задиров в процессе запрессовки и снижения концентрации напряжений в оси внутренние кромки отверстия ступицы выполняют с закруглением радиусом 4 - 5 мм. Для получения прочного прессового соединения диаметры подступичных частей оси делают на 0,1-0,25 мм больше диаметра отверстия ступиц (натяг). Сопрягаемые поверхности отверстий ступиц колес и подступичных частей оси обрабатывают с шероховатостью Rz 320. Процесс запрессовки колес на ось выполняется в такой последовательности: подготовленное колесо и ось подвешивают на балке пресса так, чтобы геометрические оси отверстия ступицы, плунжера пресса и вагонной оси совпадали. Рациональное усилие запрессовки колес на ось принимается 370- 550 кН на каждые 100 мм диаметра подступичной части оси. Запрессовка производится при нормальной температуре со скоростью не более 2 мм/с. 1.4. Маркировка и клеймение колесных пар. На оси колесной пары должны быть четко поставлены знаки и клейма о времени и месте формирования, освидетельствования и приемки. На правом торце оси наносят знаки и клейма, указывающие время и место изготовления оси и формирования колесной пары (рис. 6.6). На торце левой стороны шейки оси ставят клейма предприятия, производившего последний средний ремонт колёсной пары (полное освидетельствование). Рис. 6.6. Маркировка и клеймение колесных пар На боковой поверхности обода, с наружной стороны колеса, на расстоянии 5-10 мм от кромки внутренней поверхности до основания знаков (цифр) маркировки, должны быть выбиты в горячем состоянии знаки (цифры) высотой 10-12 мм и глубиной до 4 мм. При отсутствии клейм о формировании и ремонте (освидетельствовании) или приемочных клейм МПС (ОАО «РЖД») колесная пара должна быть выкачена для производства среднего ремонта (полного освидетельствования). Перед клеймом предприятия-изготовителя, на расстоянии 50-100 мм шрифтом № 10 проставляются клейма принадлежности государству СНГ. РОССИЯ - 20 При изготовлении цельнокатаных колес повышенного качества и твердости на ободе колеса наносится марка стали - буква "Т", а при формировании и производстве ремонта (освидетельствования) наносится белой краской с наружной стороны диска установленный трафарет «Т» на расстоянии 200 мм от центра оси. 2. Назначение и конструкция буксового узла 2.1. Назначение и конструкция буксового узла. Требования к буксовому узлу. Буксовый узел – элемент колёсной пары, предназначенный для соединения вращающихся и неподвижных частей. Колесные пары вагонов соединяются с тележками при помощи подшипников. Внутренние кольца закрепляются на шейках оси колесной пары, а наружные – неподвижны относительно рамы тележки. Подшипники должны работать в смазке, причем смазка должна быть чистой. Поэтому во всех технических устройствах подшипники размещают в какой-то полости или коробке, которая заполнена смазкой и герметично отделена от окружающей среды. Такие коробки с подшипниками и смазкой и называются вагонными буксами. Кроме функции соединения вращающихся и неподвижных частей, буксовые узлы выполняют еще следующие функции. Они обеспечивают передачу нагрузки от кузова вагона на шейки осей и ограничивают продольные и поперечные перемещения колесной пары относительно тележки. Вместе с колесными парами они являются наиболее ответственными элементами ходовых частей вагона. Буксовый узел неподрессорен и жестко воспринимает динамические нагрузки от рельсового пути, возникающие при движении вагона. Кроме постоянно действующих нагрузок от массы брутто, буксовый узел испытывает значительные удары при прохождении колес по стыкам рельсов, от толчков во время торможения поезда или наезда колес на башмак при роспуске вагонов с горки, от действия центробежной силы при прохождении кривых участков пути и др. Основными требованиями, предъявляемыми к буксовым узлам, являются: - безотказность и долговечность работы в существующих условиях эксплуатации в течение установленных сроков службы; - небольшая собственная масса; - взаимозаменяемость и унификация деталей; - простота выполнения монтажа и демонтажа узлов при ремонте и хорошая герметизация буксового узла. В мировой практике вагоностроения применялись буксовые узлы на подшипниках качения и подшипниках скольжения. Буксовые узлы отечественных вагонов, а также современных конструкций зарубежных вагонов, оборудованы исключительно подшипниками качения (роликовыми подшипниками). Это обусловлено тем, что роликовые подшипники обеспечивают реализацию высоких скоростей движения и осевых нагрузок, а также более надежны и экономичны в эксплуатации. Используются три основных типа роликовых подшипников: с цилиндрическими роликами (отношение длины к диаметру меньше или равно 2,5), со сферическими роликами (сферические самоустанавливающиеся двухрядные), рис. 6.7, и с коническими роликами (конические одно- и двухрядные). Наиболее распространены подшипники с цилиндрическими роликами. Рис. 6.7. Подшипники с цилиндрическими и со сферическими роликами: 1 – наружное кольцо; 2 – ролики; 3 – сепаратор; 4 – внутреннее кольцо Общая конструкция буксового узла приведена на рис. 6.8. Рис. 6.8. Общая конструкция буксового узла 2.2. Буксовый узел с подшипниками роликовыми цилиндрическими, приведенный на рис. 6.9, применяется в тележках грузовых вагонов. Подшипник – опора или направляющая, которая определяет положение движущихся частей по отношению к другим частям механизма. В буксах вагонов применяют глухую подшипниковую посадку, при которой внутренне кольцо подшипника непосредственно устанавливают на шейку оси. В буксах грузовых и пассажирских вагонов устанавливают два цилиндрических подшипника вплотную друг к другу, при этом подшипник, расположенный у галтели шейки оси, называют задним, а у ее торца – передним. Размер каждого из подшипников 130х250х80 мм. Подшипник состоит из внутреннего и наружного кольца, сепаратора и роликов. Для обеспечения нормальной работы – подшипник имеет осевой и радиальный зазор. а) б) Рис. 6.9. Буксовый узел с двумя цилиндрическими подшипниками: а – узел соединения букса-шейка оси; б – конструкция буксы; 1 – передний подшипник; 2 – задний подшипник; 3 – корпус буксы; 4 – лабиринтное кольцо; 5 – отъемный лабиринт корпуса буксы; 6 – кольцо уплотнительное; 7 – крепительная крышка; 8 – прокладка; 9 – торцевая шайба; 10 – смотровая крышка; 11 – болт М20 для крепления торцевой шайбы; 12 – стопорная шайба; 13 – болт М 12 с пружинной шайбой для крепления смотровой крышки Радиальный зазор ненагруженного подшипника – среднее арифметическое значение расстояний по радиусу, на которое одно из колец может быть смещено относительно другого из одного эксцентричного крайнего положения в диаметрально противоположное крайнее положение, при различных угловых направлениях и с приложением внешней нагрузки, не вызывающей деформацию. Осевой внутренний зазор ненагруженного подшипника – среднее арифметическое значение смещений вдоль оси подшипника одного из колец относительно другого при различных угловых положениях колец и тел качения с приложением внешней нагрузки, не вызывающей деформацию. Корпус буксы – деталь, предназначенная для размещения подшипника или подшипников, элементов торцевого крепления, уплотнений и смазки. В настоящее время в типовом корпусе буксы применяется и конический двухрядный подшипник в габарите 130х250х160 мм. Кольцо лабиринтное – элемент уплотнения буксового узла, размещаемый на предподступичной части оси колёсной пары и предотвращающий проникновение в корпус буксы, воды, пыли и грязи. Лабиринтная часть корпуса – элемент уплотнения буксового узла, размещаемый в задней торцевой части корпуса буксы и предотвращающий проникновение в корпус буксы воды, пыли и грязи. Выполняется в двух вариантах – единое целое с корпусом буксы или отдельная (отъемная) деталь, впрессованная в корпус буксы. Прокладка и кольцо уплотнительное – элементы буксового узла, устанавливаемые между крепительной и смотровой крышками, а также между крепительной крышкой и корпусом буксы для предотвращения проникновения в корпус буксы воды, пыли и грязи. Торцевая шайба – элемент торцевого крепления подшипников на шейки оси для передачи усилия затяжки болтов на внутренние кольца подшипников. Типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками может иметь крепление подшипника и корончатой гайкой. Крышка смотровая – элемент буксового узла, устанавливаемый в торцевую часть крепительной крышки и закрепляемый болтами М12 для предотвращения проникновения в корпус буксы воды, пыли и грязи и фиксации плоского резинового уплотнения. Принципиальное отличие корпуса буксы грузового вагона от буксы пассажирского вагона заключается в отсутствии кронштейнов для установки фрикционных гасителей колебаний. Корпус буксы тележки (люлечной) пассажирского вагона приведен на рис. 6.10. Рис. 6.10. Корпус букс тележки пассажирского вагона 2.3. Буксовый узел с подшипником сдвоенного типа производства украинского ООО «Харп» характеризуется повышенной износостойкостью. Применяется в тележках грузовых вагонов. Сдвоенный подшипник – состоит из двух подобранных однорядных подшипников соединенных крепежным кольцом (при этом подшипник представляет собой единое целое). Буксовый узел с двоенным подшипником приведен на рис. 6.8. Подшипник сдвоенный устанавливается в корпус буксы вместе с корпусом буксы и кольцом лабиринтным запрессовывается на ось колесной пары. Крепление подшипника сдвоенного на шейки оси колёсной пары типа РУ1Ш-957-Г осуществляется при помощи шайбы тарельчатой и четырех (или трех) болтов М20. Корпус буксы закрывается крышками крепительной и смотровой. Рис. 6.11. Буксовый узел с подшипником сдвоенного типа: 1 – корпус буксы; 2 – лабиринт отъёмный; 3 – кольцо лабиринтное; 4 – подшипник; 5 – кольцо крепежное; 6 – шайба защитная; 7 – шайба тарельчатая; 8 – крышка смотровая; 9 – болт М20; 10 – болт М12; 11– крышка крепительная 2.4. Буксовый узел с подшипником кассетного типа разработки Brenco (рис. 6.12). В настоящее время нас сети железных дорог широко эксплуатируются и буксовые узлы кассетного типа с двухрядными подшипниками конического типа разработки Brenco (США) и SKF (Швеция). Такие буксовые узлы обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками, могут применяться в пассажирских (со скоростью движения до 200 км/ч) и грузовых вагонах (с осевой нагрузкой до 27 тс). Буксовые узлы с подшипниками марки Brenco и SKF исполнены в двух вариантах: подшипник кассетного типа устанавливается в серийный корпус буксы; с адаптером. Так как конструкции букс этих фирм схожи, далее вкратце рассмотрим устройство такого узла на примере буксы кассетного типа фирмы Brenco. Рис. 6.12. Буксовый узел с подшипником кассетного типа: 1 – корпус буксы; 2 – лабиринт отъёмный; 3 – кольцо лабиринтное; 4 – кольцо компенсационное; 5 – уплотнение; 6 – подшипник; 7 – крышка передняя; 8 – крышка крепительная; 9 – крышка смотровая; 10 – болт М20; 11 – болт М12; 12 – уплотнения резиновые Кассетный подшипник – самостоятельная сборочная единица, изделие, базирующаяся на двухрядных конических роликовых подшипниках с заложенной смазкой, с отрегулированным осевым зазором, встроенными уплотнениями и деталями торцевого крепления. Подшипник кассетного типа в габаритах 130х250х160 мм устанавливается в серийный корпус буксы и вместе с корпусом буксы и лабиринтом запрессовывается на шейку оси колёсной пары (см. рис. 6.12). Крепление подшипника на оси осуществляется при помощи крышки передней и четырех болтов М20. Корпус буксы закрывается крышками крепительной и смотровой. Другим вариантом буксы с подшипником кассетного типа фирмы Brenco, является бескорпусная конструкция узла с адаптером (рис. 6.13). Кассетный буксовый узел представляет собой готовую к установке конструкцию, отрегулированную на заводеизготовителе, заправленную смазкой и снабженную внутренними уплотнениями. Он имеет меньшие размеры и массу (55 кг), чем типовой буксовый узел (105 кг), а также требует в 2 раза меньшее количество смазки на заправку узла. Буксовый узел состоит из двухрядного подшипника, включающего два ряда внутренних колец, двух комплектов конических роликов, двух сепараторов и единого наружного кольца, выполняющего роль корпуса буксы. Положение подшипника на шейке оси фиксируется передней и задней крепительными крышками. Задняя крепительная крышка за счет натяга имеет тугую посадку на шейке оси, а передняя крепится к торцу оси тремя болтами, которые фиксируются от самопроизвольного отворачивания стопорной шайбой. Герметизация подшипника от проникновения пыли и влаги обеспечивается уплотнительными кожухами с упругими сальниками. Адаптер выполняет роль верхней части обычного корпуса буксы, т. е. перераспределяет нагрузки от боковой рамы тележки на подшипники и имеет приливы для ограничения продольных, поперечных и угловых смещений колесной пары относительно рамы тележки. а) б) Рис. 6.13. Кассетный буксовый узел с адаптером: а – общий вид буксы; б – конструкция буксы; 1 – адаптер; 2 – кольцо упорное заднее; 3 – кольцо компенсационное; 4 – уплотнение; 5 – подшипник; 6 – крышка передняя; 7 – пробка; 8 – болт М24; 9 – шайба стопорная 3. Основные неисправности колесных пар и буксы 3.1. Неисправности колесных пар. Колесные пары являются наиболее ответственными узлами вагонов, от исправного состояния которых во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагонов. Поэтому они должны удовлетворять определенным требованиям: обладать достаточной прочностью, износостойкостью, иметь небольшую массу для снижения тары вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути, а также обладать некоторой упругостью для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона. Основные неисправности колесных пар и причины их возникновения приведены в табл. 6.2. Таблица 6.2 Наименование (характерные Обозн. особенности) и схематическое неиспр. изображение неисправностей Равномерный прокат более допускаемого 10 Основные причины возникновения Нормы браковки в эксплуатации Естественный износ за счет деформации металла, истирания поверхности катания при взаимодействии колеса с рельсом, а также истирания от действия на колесо тормозных колодок Не более 9 мм Неравномерный прокат (неодинаковый прокат в сечениях I-I и II-II с разницей более допускаемой) Результат развития поверхностных дефектов и неоднородности свойств материала 11 Круговой наплыв металла на фаску, выходящий за наружную грань обода 12 Кольцевые выработки (углубление от воздействия тормозных колодок) 13 Тонкий гребень 14 Не более 2 мм Направленная деформация от круга катания на фаску (увеличивается с возрастанием проката, захватывает фаску и затем распространяется на участки наружной грани обода) При отсутствии в нем трещин и отколов не бракуются Воздействие неметаллических тормозных колодок в условиях повышенной влажности и склонности материала колодок к наволакиванию продуктов износа колеса При ширине 15 мм: у гребня не более 1мм, у фаски не более 2 мм Неправильная установка кп в тележке, значительная разница диаметров колес на одной оси, длительная работа колесной пары на участке пути с крутыми кривыми, изгиб оси, перекос рамы тележки, неправильная посадка колес на ось Измеряется на расст. 18 мм от вершины гребня. Не менее 25 мм Наименование (характерные Обозн. особенности) и схематическое неиспр. изображение неисправностей Основные причины возникновения Вертикальный подрез гребня 15 //--// Продолжение Остроконечный накат гребня (выступ на сопряжении подрезанной части гребня с вершиной) 16 Не допускается, если вертикальная грань движка соприкасается с подрезанной поверхностью гребня на высоте 18 мм или в месте расположения риски //--// Сопровождается пластической деформацией металла в сторону вершины из-за высокого давления в месте взаимодействия с головкой рельса Не допускается Износ в процессе эксплуатации и потери металла при обточках поверхности катания Грузовые вагоны - не менее 22 мм, пассажирские: V до 120 км/ч – не менее 30 мм, V=120÷140 км/ч – не менее 35 мм, V свыше 140 км/ч – 40 мм Обточка внутренней грани обода Не менее 126 мм Скольжение (юз) колеса по рельсу. Плохая работа тормозов. Не более 1 мм Тонкий обод 17 Нормы браковки в эксплуатации Ширина обода менее допускаемой 18 20 Ползун (плоское место) глубиной более допускаемой Наименование (характерные Обозн. особенности) и схематическое неиспр. изображение неисправностей Основные причины возникновения Нормы браковки в эксплуатации Работа съемного башмака на сортировочной горке «Навар» (смещение металла на поверхности обода колеса высотой более допускаемой) 21 Интенсивная пластическая деформация металла при кратковременном заклинивании колес (юзе). Появление на ободе колеса чередующихся сдвигов Vобразной формы, сопровождается значительным нагревом металла, что приводит к закалке поверхности из-за быстрого охлаждения 22 Грузовые – не более 10 мм 1 тип – (22-1) выкрашивание глубиной или твердых участков поверхности не более 50 катания, в месте мм длиной. кратковременного скольжения Пассажирские заклиненных колесных пар по - не более 10 рельсам; мм глубиной 2 тип – (22-2) – усталостное или не более разрушение поверхностных слоев 25 мм длиной. металла, под действием Трещины в многократно повторяющихся выщербине контактных нагрузок. Развиваются или из небольших трещин, расслоение, образующихся в сильно идущее вглубь деформированном слое колеса; металла, не 3 тип – (22-3) - выкрашивание допускаются, участков поверхности катания, на кп с которых имеются поперечные выщербинами термотрещины, возникающие глубиной до 1 вследствие нагрева тормозами мм не колодок. браковать, независимо от их длины. 25 Выщербины (выкрашивание участка поверхности катания более допускаемых размеров или с наличием в них трещин или расслоений, идущих в глубь металла): 3 группы: 1 – по светлым пятнам, ползунам, наварам; 2 – по усталостным трещинам; 3 – по сетке термотрещин Местное уширение - раздавливание обода (местный наплыв в зоне фаски более допускаемого) Грузовые –не более 1мм, пассажирские – не более 0,5 мм Наличие внутренних дефектов металлургического Не более 5 мм происхождения (расслоение металла на определенной глубине) Наименование (характерные Обозн. особенности) и схематическое неиспр. изображение неисправностей Поверхностный откол у наружной грани обода более допускаемых размеров Продолжение 26 Основные причины возникновения Нормы браковки в эксплуатации Развитие усталостных трещин от внутренних дефектов металлургического происхождения Не допускаются отколы глубиной (по R) более 10 мм, или если ширина оставшейся части обода в месте откола менее 120 мм Откол кругового наплыва более допускаемых размеров Отрыв кругового наплыва горочными замедлителями при роспуске вагонов на механизированных горках 27 Протертость на средней части оси 46 //--// Несоблюдение требований по содержанию тормозной рычажной передачи в эксплуатации Не допускается, если глубина протертости на средней части оси более 2,5 мм Нарушение технологии формирования Колесные пары изымают из эксплуатации Неправильная установка колесной Не более 1 мм Признаки ослабления ступицы 71 73 Разность диаметров колес более Наименование (характерные Обозн. особенности) и схематическое неиспр. изображение неисправностей допускаемых Основные причины возникновения пары в тележке, значительная разница диаметров колес на одной оси, длительная работа колесной пары на участке пути с крутыми кривыми, изгиб оси, перекос рамы тележки, неправильная посадка колес на ось Расстояние между внутренними гранями колес не соответствует допускаемому 74 Нормы браковки в эксплуатации Сдвиг колеса на оси или результат обточек внутренних граней колес при обработке на колесотокарном станке Грузовые и пассажирские с V до 120 км/ч – 14371443 мм V cвыше 120 км/ч – 14391443 мм 3.2. Неисправности буксы Основными неисправностями буксовых узлов на подшипниках качения являются: разрушение деталей крепления подшипников, обводнение смазки, ослабление натяга внутренних и лабиринтных колец, изломы и разрывы внутренних и упорных колей подшипников. Износ и разрушение сепараторов, как правило, происходят из-за обводнения или недостаточного количества смазки в подшипниках, а также из-за механических повреждений сепараторов, не выявленных при полной ревизии буксы. Анализ неисправностей роликовых букс показал, что неисправности деталей крепления подшипников на оси РУ1 происходят в несколько раз чаще, чем на оси РУ1Ш. Одной из самых распространенных причин трения букс является неудовлетворительное качество и состояние смазки. Причинами попадания влаги в смазку являются неправильное хранение и нарушения технических требований к монтажу буксы. Не разрешается хранить смазку под открытым небом, не защищенную от попадания атмосферных осадков. Во избежание попадания влаги в буксу, не разрешается промывка колесных пар, подлежащих промежуточной ревизии, без специальной защиты буксового узла. При монтаже следует закладывать смазку в лабиринтное кольцо равномерно по всей окружности; необходимо своевременно заменять резиновые прокладки и кольца на новые и следить за прочностью болтовых креплений крышек. Основная причина разрушения торцевого крепления подшипников на шейке осинарушение требований монтажа букс: завышение зазоров между кольцами, неправильный подбор и установка гайки М110. Следует тщательно контролировать состояние резьбы гаек и шеек осей. Проворот колец происходит из-за нарушения температурных режимов при монтаже букс, применение несовершенных или неправильной настройки измерительных приборов и инструментов. Допускается разница температур измеряемых деталей и инструмента – не более 3° С. Отдельные неисправности буксового узла проще выявить при встрече поезда с ходу. При этом следует обращать внимание на поведение и состояние колесных пар, корпусов букс, рам тележек и рычажной передачи, на наличие посторонних ударов, стуков, дыма, искр, запаха горелой смазки. Другие признаки неисправностей букс более заметны при осмотре вагонов во время стоянки поезда, когда особое внимание следует обращать проверке степени нагрева корпуса, состоянию смотровых и крепительных крышек, лабиринтных колец, положению корпуса буксы по отношению к лабиринтному кольцу. Возможные неисправности буксовых узлов с подшипниками качения и их внешние признаки приведены в табл. 6.3. Таблица 6.3 Признаки неисправностей буксового узла При встрече поезда с ходу Наличие дыма, специфического запаха горелой смазки, пощелкивание в буксе, Движение юзом одной из колесных пар при отжатых колодках Дребезжащий стук колеса о рельс, наличие на колесной паре нескольких ползунов Возможные неисправности Разрушен подшипник Заклинивание разрушенного подшипника Разрушен подшипник, ролики периодически заклиниваются Проворот внутреннего кольца или разрушение Выброс искр со стороны лабиринтной части заднего подшипника Проворот внутреннего кольца или разрушение Выброс искр со стороны лабиринтной части заднего подшипника Повреждено торцевое крепление подшипников Перемещение буксы вдоль оси, черный цвет крышки в на шейке. Оборваны болты М20 или излом зимнее время, наличие на смотровой крышке вмятин, стопорной планки, гайка М110 сошла с резьбы, цвета побежалости разрушен подшипник Резкий стук рычажной передачи, вертикальные Разрушение сепаратора перемещения буксы Наличие искр между колесной парой и буксой, а также между буксой и рамой пассажирской тележки, слышен Излом шейки оси скрежет При осмотре буксового узла во время стоянки поезда Выброс смазки через лабиринтное уплотнение на Разрушен подшипник, обводнение смазки, детали тележки и кузов. Наличие в смазке проворот внутреннего кольца, заклинивание металлических включений. Потеки смазки через роликов, излишнее количество смазки. крышки Повышенный нагрев корпуса буксы в сравнении с Излишнее количество смазки, начало другими буксами разрушения буксы Двойные удары или дребезжащие звуки при Повреждено торцевое крепление подшипников обстукивании смотровой крышки ниже ее середины Наличие на смотровой крышке пробоин, выпуклостей, Повреждение торцевого крепления потертостей, окалины подшипников Разрушен задний подшипник или нет зазора Задняя часть корпуса нагрета больше передней между лабиринтной частью корпуса буксы и лабиринтным кольцом. Передняя часть корпуса буксы нагрета больше задней Разрушен передний подшипник Разность зазоров между корпусом буксы и лабиринтным кольцом в верхней и нижней частях буксы более 1 мм при измерении специальным шаблоном. Смещение корпуса буксы относительно лабиринтного кольца более 1.4 мм Выделение дыма, наличие запаха из буксы ( при проверке с ходу и после остановки поезда) Излом надбуксовой пружины, наличие ржавчины на пружинах буксового и центрального подвешивания пассажирской тележки Зазор между рамой тележки и потолком буксы более 56мм Разрушение одного из подшипников, проворот внутреннего кольца на шейке оси. Повреждение торцевого крепления Разрушение полиамидного сепаратора Разрушение одного или обоих подшипников Полное разрушение подшипников Контрольные вопросы 1. Поясните конструкцию и назначение колесных пар. 2. Назовите основные типы колесных пар, особенности их применения. Что такое конструктивная скорость вагона? 3. Что понимается под номинальным диаметром вагонного колеса? Что такое допуск и какова его допустимая величина? 4. Поясните назначение галтели в оси колёсной пары. 5. Поясните, что показывает конусность поверхности катания. 6. Поясните, каким способом осуществляется посадка колеса на ось колесной пары. 7. Поясните назначение гребня колеса. 8. Поясните назначение оси колесной пары, конструкцию и приведите технические требования к оси. 9. Поясните, как маркируются колесные пары. 10. Поясните действия работников при обнаружении отсутствия клейма о формировании и ремонте колесной пары. 11. Поясните назначение и конструкцию буксового узла колесной пары. 12. Назовите основные типы буксовых узлов. 13. Что понимается под осевым зазором подшипника? 14. Из каких элементов состоит сдвоенный подшипник буксового узла? 15. Назовите достоинства буксовых узлов с кассетными подшипниками. 16. Перечислите конструкционные варианты кассетных подшипников, эксплуатируемых на сети железных дорог. 17. Поясните назначение адаптера в буксовом узле с кассетным подшипником. 18. Назовите основные неисправности колесных пар вагонов, поясните причины их появления. 19. Назовите основные неисправности буксовых узлов и укажите внешние признаки их наличия.