2. Назначение и устройство колёсных пар и их неисправности

Колесные пары предназначены для передвижения кузова вагона с тележками по рельсовой колее, направления движения, перевода поезда с одного пути на другой, для передачи нагрузок (веса) от кузова и тележки на рельсовую колею, восприятия (жестко) всех ударов от неровности пути (стыки, кривые участки пути). В тоже время колесная пара сама жестко воздействует на путь.

Рис. Устройство колесной пары

Применяются два типа колесных пар, которые различаются по торцевому креплению буксового узла:

• 1. РУ1-950 - роликовая унифицированная с торцевым креплением корончатой гайкой;

• 2. РУ1Ш-950 - с торцевым креплением тарельчатой шайбой.

Рис. 2.2. Колесная пара РУ1Ш-957 без буксовых узлов ГОСТ 4835-2006 и форма шейки оси. 1-ось, 2 –колесо, 3-шейка, 4-предподступичная часть, 5-подступичная часть, 6-средняя часть, 7-нарезная часть. Колесная пара состоит из оси, двух цельнокатаных колес, двух буксовых узлов. Ось колеса состоит из:

• - средняя часть;

• - подступичная часть - на нее одевается ступица колеса;

• - предподступичная часть - на нее надевается лабиринтное кольцо буксы;

• - шейка оси - на нее надеваются роликовые подшипники буксы;

• - торцовой части - для крепления подшипников буксы.

Вагонные колеса различаются:

• - по конструкции: а) цельнокатаные, б) бандажные;

• - по способу изготовления: а) катаные, б) литые;

• -по диаметру - измеренному по кругу катания 950 мм.

При движении по рельсам на колеса действует ряд сложных нагрузок: контактные; ударные; трение от рельсов и тормозных колодок. В процессе торможения между колесами и колодками создаются силы трения, вызывающие нагрев обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары колес на стыках рельсов могут вызвать появление трещин в ободе. Условия эксплуатации пассажирских вагонов характеризуется частыми и интенсивными торможениями, в результате чего на поверхности катания колес появляются участки с измененной структурой. Вагонное колесо имеет обод, диск и ступицу. Ширина обода--130 мм. На расстоянии 70 мм. от внутренней базовой грани, а на поверхности обода находится круг катания, по которому измеряют прокат, диаметр колеса и толщину обода. Ступица колеса в холодном состоянии прочно запрессована на ось. Переход от ступицы к ободу выполнен в форме диска, расположенного под некоторым углом к этим частям, что придает колесу упругость и снижает воздействия динамических сил. Поверхность катания имеет соответствующий профиль, который соответствует головке рельса.

Для направления при движении по рельсовому пути на колесах имеются гребни. При боковых толчках вагонов и при движении по кривым участкам гребни колес упираются в боковые грани головок рельсов и не допускают схода колесных пар.

В приложении № 5 ПТЭ железных дорог РФ перечислены неисправности колесных пар, при которых не допускается выпускать в эксплуатацию и следованию в поездах железнодорожный подвижной состав. К таким неисправностям относятся трещины в любой части оси колесной пары или трещины в ободе, диске и ступице колеса, при наличии остроконечного наката на гребне колеса, а также при следующих износах и повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава:

1.При скоростях движения свыше 120 км/ч до 140 км/ч:

- прокат по кругу катания у локомотивов, мотор-вагонного железнодорожного подвижного состава, пассажирских вагонов более 5 мм;

- толщина гребня более 33 мм или менее 28 мм у локомотивов при измерении на расстоянии 20 мм от вершины гребня при высоте гребня 30 мм, а у железнодорожного подвижного состава с высотой гребня 28 мм - при измерении на расстоянии 18 мм от вершины гребня; 2. При скоростях движения до 120 км/ч:

-прокат по кругу катания у локомотивов, а также у мотор-вагонного железнодорожного подвижного состава и пассажирских вагонов в поездах дальнего сообщения - более 7 мм, у мотор-вагонного железнодорожного и специального самоходного подвижного состава и пассажирских вагонов в поездах местного и пригородного сообщений - более 8 мм, у вагонов рефрижераторного парка и грузовых вагонов, а также у железнодорожного подвижного состава на железнодорожных путях необщего пользования - более 9 мм;

- толщина гребня более 33 мм или менее 25 мм у локомотивов при измерении на расстоянии 20 мм от вершины гребня при высоте гребня 30 мм, а у железнодорожного подвижного состава с высотой гребня 28 мм - при измерении на расстоянии 18 мм от вершины гребня, у железнодорожного подвижного состава на железнодорожных путях необщего пользования (горнорудных предприятий) - менее 22 мм;

- вертикальный подрез гребня высотой более 18 мм, измеряемый специальным шаблоном;

- ползун (выбоина) на поверхности катания у локомотивов, мотор-вагонного железнодорожного и специального подвижного состава, а также у тендеров паровозов и вагонов с роликовыми буксовыми подшипниками более 1 мм, а у тендеров с подшипниками скольжения более 2 мм.

Основными неисправностями колесных пар являются прокат, ползуны, трещины, подрезы, выщербины и раковины на поверхности катания колес и др. Наиболее опасны трещины в осях и колесах.

Не допускается выпускать в эксплуатацию и к следованию в поездах железнодорожный подвижной состав с трещиной в любой части оси колесной пары или трещиной в ободе, диске и ступице колеса, при наличии остроконечного наката на гребне колеса, а также при следующих износах и повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава:

1. Прокатом колес называют естественный износ поверхности их катания вследствие трения о рельсы. К выпуску в эксплуатацию не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют прокат более, а толщину обода менее размеров, установленных:

U движения		Прокат по кругу катания		Норма
120-140 км/ч	у локомотивов, мотор.-вагонного п.с., пассажирских вагонов		не более 5 мм
до 120 км/ч	у локомотивов, мотор.-вагонного п.с., пассажирских вагонов дальнего сообщения		не более 7 мм
у локомотивов, мотор.-вагонного п.с., пассажирских вагонов в поездах местного и пригородного сообщений		не более 8 мм
у вагонов рефрежераторного парка и грузовых вагонов		не более 9 мм

2. Ползунами (называют стертые места (выбоины) на поверхности катания обода колеса, образующиеся при неправильном торможении, когда колеса, сильно зажатые тормозными колодками, перестают вращаться и ползут по рельсам (идут юзом).

U движения	Ползун (выбоина) на поверхности катания		Норма
До 120, от 120-140 км/ч	У локомотивов, мотор-вагонного п.с., а также у паровозов и вагонов с роликовыми подшипниками	не более 1 мм
у паровозов и вагонов с подшипниками скольжения	не более 2 мм

3. Выщербиной называют небольшое местное углубление на поверхности катания обода колеса, появляющееся вследствие наличия ползуна. Выщербины могут появиться в следствии ползуна или скрытых пороков металлов.

К эксплуатации не допускаются колесные пары, имеющие на поверхности катания колес выщербину следующих размеров.

	глубина	длина
Грузовые вагоны	не более 10 мм.	не более 50 мм.
Пассажирские вагоны	не более 10 мм.	не более 25 мм.

4. Навар, т.е. смещение металла, образующие возвышение на поверхности катания.

Недопустима высота навара более 0,5 мм для колесных пар пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых.

5.Толщину гребня измеряют абсолютным шаблоном на расстоянии 18 мм от его вершины с помощью горизонтального движка шаблона, перемещая его до соприкосновения с гребнем или наложением браковочного выреза шаблона шириной 25 мм.

Стандартный профиль поверхности катания образован гребнем, скруглением 15мм, коническую поверхность 1:20, 1:7 и фаску 6мм под углом 45 градусов. Конусность 1:20 обеспечивает центрирование к/п при движении еѐ на прямом пути, улучшает прохождение кривых участков пути. Конусность 1:7 и фаска 6мм х45 градусов приподнимает наружную грань колеса над головкой рельса, что улучшает прохождение стрелочных переводов. У современных конструкций пути головке рельсов придается выпуклая форма, чтобы колесо катилось по ее середине. Рельсы устанавливаются с уклоном внутрь колеи, равным коничности поверхности катания колеса 1/20, благодаря чему давление от колеса на подошву рельса передается по вертикальной оси рельса, проходящей через его центр тяжести. Ступица служит для посадки колеса на подступичной части оси.

Конструкция подшипников качения на горячей посадке, их назначение.

Внутренние кольца подшипников неподвижно посажены на шейку оси и вращаются вместе с ней, а наружные свободно установлены в корпусе буксы и удерживаются крепительной крышкой. Неподвижность крепления внутренних колец на шейке оси достигается за счет натяга, равного 40 - 70 мкм.

П оэтому монтаж и демонтаж внутренних колец производятся в горячем состоянии при температуре 100 - 120°С, при котором внутренний диаметр кольца становится больше диаметра шейки. Такое закрепление остывших внутренних колец на шейках оси с натягом по классу «тугая подшипниковая» Тп или глухая подшипниковая Гп посадка обычно относится ко всему подшипнику и называется «буксовым узлом с подшипниками на горячей посадке».

Рис. 2.3. Подшипник качения на горячей посадке 1 - наружное кольцо; 2 - ролик; 3 - внутреннее кольцо; 4 – сепаратор.

Ролики цилиндрического подшипника имеют форму цилиндра, образующая которого представляет прямую линию, параллельную оси вращения подшипника и перпендикулярную радиальной нагрузке. Поэтому радиальная нагрузка распределяется по длине и хорошо воспринимается цилиндрической поверхностью тел качения, а осевая - лишь торцами роликов. Для предупреждения вредного влияния перекоса буксы и прогиба шейки оси на работу цилиндрических подшипников ролики стали изготавливать со скосами "бомбиной".

Сепаратор представляет собой кольцо, изготовленное из латуни ЛЦ400Мц3Ж с наличием окон для установки роликов. Для удержания роликов от выпадания из сепаратора производится расчеканка его перемычек.

Буксовые узлы с подшипниками качения делятся на узлы с цилиндрическими и сферическими роликовыми подшипниками. На железных дорогах применяются буксовые узлы только с цилиндрическими и сферическими роликовыми подшипниками.

Основной буксовый узел современного вагона - это буксовый узел с цилиндрическими роликовыми подшипниками на горячей посадке, которыми оснащаются все типы пассажирских и грузовых вагонов. Весь пассажирский и 80% грузового вагонного парка переведены на буксовые узлы с роликовыми подшипниками.

Рис. 2.4. Буксовый узел грузового вагона

1 - корпус, 2 - передний и 3-задний подшипники, 4 и 5 - лабиринтные уплотнители, 6 - крепежный болт, 7 - уплотнительное кольцо, 8 - крепительная крышка, 9 - шайба, 10 - смотровая крышка, 11- корончатая гайка, 12 - болты крепления, 13 - стопорная планка.

Кроме этого, при роликовых подшипниках возможно увеличение скоростей движения поездов и длины безостановочных участков, что приводит к повышению пропускной способности железных дорог и сокращению объема работы по обслуживанию поездов.

Буксовые узлы на подшипниках качения обладают лучшими техническими качествами, чем буксовые узлы на подшипниках скольжения.

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.

Корпус буксы предназначен для передачи нагрузки от массы вагона на шейку оси, ограничения перемещений колесной пары вдоль и поперек относительно рамы тележки и размещения подшипников.

В корпус буксы закладывают смазку. Конструкция корпуса буксы определяется схемой опоры рамы тележки на буксовый узел и конструкцией лабиринтной части.