Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Вагоны Минимаркер Устройство колесных пар

Устройство колесных пар

Страница 1 из 12

Колесная пара является одной из главных и ответственных частей вагона. Они несут на себе массу вагона, направляют его движение по рельсовому пути и воспринимают жестко все удары от неровностей пути и в свою очередь жестко воздействуют на путь. В связи с этим вагонная колесная пара должна обладать достаточной прочностью и износостойкостью, обеспечивающими безопасность движения, иметь возможно меньшую массу для понижения тары вагона, а также уменьшения влияния необрессоренной массы колес на рельсовый путь и кузов вагона при прохождении неровностей пути, обладать упругостью для уменьшения шума и смягчения толчков, испытываемых вагоном при движении по рельсовому пути. От исправного состояния, конструкции, материала, технологии изготовления и ремонта колесных пар, а также качества их осмотра, прежде всего зависит безопасность движения поезда.

Типы, основные размеры и технические условия на изготовление определяются государственными стандартами, а содержание и ремонт – Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) железных дорог и специальной инструкцией по освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар.

Колесная пара (рис. 1) состоит из оси (1) и двух укрепленных на ней колес (2).

Колесная пара

Рис. 1 – Колесная пара

Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес. В вагонах магистральных железных дорог широкой колеи, кроме моторных и прицепных вагонов электросекций, а также вагонов дизель-поездов, имеются колесные пары пяти типов (таблица 1). Согласно ГОСТ 4835–71 колесные пары, предназначенные для букс с подшипниками качения, изготовляют только двух типов – РУ1-950 и РУ1Ш-950 вагонов.

Таблица 1 – Типы колесных пар

11042014_f1

Оси III типа предназначены для подшипников скольжения, а оси типов РУ, РУ1 и РУ1Ш – для роликовых (РУ – роликовая унифицированная, т. е. предназначенная для пассажирских и грузовых вагонов; Ш – крепление подшипников шайбой).

Профиль поверхности катания (рис. 2, а) соответствует профилю головки рельса. Его форма и размеры обеспечивают наиболее рациональное взаимодействие колеса с рельсом. У внутреннего края обода имеется гребень, предохраняющий колесную пару от схода с рельсов. Гребень вагонных колес имеет высоту 28 мм и толщину, измеренную на расстоянии 18 мм от вершины, равную 34 мм. Начиная от гребня, поверхность катания колеса делается слегка конической вначале с уклоном 1:20, а затем – 1:7 и оканчивается на краю обода фаской под углом 45°. Такая форма поверхности катания колес обеспечивает равномерный износ ее и свободный проход вагоном кривых участков пути, так как в этом случае колеса по наружному рельсу катятся большей окружностью, а по внутреннему – меньшей, причем оба колеса одной и той же оси вращаются с одинаковым числом оборотов за одно и то же время.

Кроме того, при движении по прямому участку пути конусная поверхность катания колесных пар сохраняет среднее положение колесных пар относительно оси пути, препятствуя всякому отклонению от этого положения. Такая устойчивость колесных пар повышает безопасность движения.

Конусность 1:7 и фаска обеспечивают беспрепятственный проход колесной парой стрелочных переводов при наличии проката (износа) на поверхности катания колес. Для увеличения срока службы колес и рельсов радиус у основания гребня (радиус сопряжения образующей гребня с образующей поверхности катания) делается равным радиусу головки рельса.

Профили поверхности катания колеса

Рис. 2 – Профили поверхности катания колеса: а – стандартный; б – новый профиль вагонного колеса

Новый профиль вагонного колеса показан на (рис. 2, б). Увеличение угла наклона наружной грани гребня до 65° в новом профиле обеспечивает значительно меньший износ гребня колеса и повышает устойчивость колесной пары на рельсах. Опыты показали, что при движении поезда со скоростью 55 м/с (200 км/ч) коэффициент безопасности от схода с рельсов увеличивается на 30%. В соответствии с конусностью обода рельсы укладываются с некоторым уклоном внутрь колеи так, чтобы нагрузка от колес передавалась по вертикальной оси рельса.

Для безопасного движения вагона по рельсовому пути, и особенно по стрелочным переводам, колеса укрепляются на оси так, чтобы расстояние между внутренними вертикальными граням и ободьев находилось в определенных пределах. У вагонов широкой колеи железных дорог это расстояние 2bгр = 1440 ±3 мм, если скорость движения не превышает 33 м/с (120 км/ч). У пассажирских вагонов, предназначенных для движения с более высокими скоростями, 2bгр = 1440+3–1 мм. Сокращение нижнего допуска уменьшает зазор между гребнем колеса и головкой рельса, а следовательно, и поперечные перемещения колесных пар относительно рельсов. Более подробные нормы допусков для колесных пар приведены в ПТЭ.

В результате этого уменьшаются боковые силы, передаваемые от колес на рельсы, износ колес и элементов пути, сопротивление движению, повышается устойчивость колесной пары от схода с рельсов, улучшается плавность хода вагона.

Уменьшение зазора между колесом и рельсом достигается также увеличением толщины гребня и сокращением расстояния между рельсами (ширины колеи). Поэтому для вагонов, обращающихся со скоростями более 33 м/с, но не выше 39 м/с, минимальная толщина гребня колеса составляет 28 мм, а при скоростях 39–44 м/с она равна 30 мм (вместо 25 мм при скоростях движения не более 33 м/с). Для этих же целей и осуществляется переход на ширину колеи 1520 мм (вместо 1524 мм), увеличено допустимое отклонение ширины колеи в сторону уменьшения (сужение) до – 4 мм (вместо – 2 мм).

Поскольку при ремонте приходится обтачивать внутренние грани ободов колес, необходимо предусмотреть припуск на такую обточку. Поэтому у вновь формируемых колесных пар 2bгр = 1440+1–2 мм для вагонов, обращающихся в поездах со скоростями до 33 м/с, и 2bгр = 1440+2–1 мм при больших скоростях движения.

Колеса, укрепленные на одной оси, должны иметь минимальную разность диаметров поверхностей катания (не более 1 мм). Это необходимо для предупреждения перекосов и скольжений колесной пары, повышающих сопротивление движению, вызывающих неравномерный и увеличенный износ поверхностей катания колес и скручивание оси.

Одним из требований, предъявляемых к колесной паре, является ограничение ее неуравновешенности.

Неуравновешенность (дисбаланс) колесных пар вызывает дополнительные напряжения в элементах железнодорожного пути, в колесах, осях и других деталях вагона, а также дополнительный износ ходовых частей, ухудшение устойчивости колесной пары на рельсах. Поскольку обусловленные дисбалансом силы инерции пропорциональны квадрату скорости движения, ГОСТ 4835–71 предусматривает для колесных пар, эксплуатирующихся со скоростями 39–44 м/с, динамическую балансировку; дисбаланс в плоскости каждого колеса относительно оси, проходящей через центры кругов, катания колес, должен быть не более 0.6 кг∙м.

По данным ВНИИВ у 95% колесных пар дисбаланс не превышает 0,6 кг м, но иногда он достигает 1,57 кг∙м в плоскости колеса. По рекомендации этого института дисбаланс в плоскости колеса новых колесных пар, предназначенных для движения со скоростями 44–55 м/с (160–200 км/ч), не должен превышать 0,3 кг∙м, а со скоростями 36–44 м/с (130–160 км/ч) – 0,6 кг∙м. Эти нормы учитывают возможное увеличение дисбаланса в процессе эксплуатации колесных пар.

Допустимый дисбаланс колесных пар в США равен 0,65 кг∙м, в ФРГ – 0,25 кг∙м, а во Франции – еще меньше.

Следует, однако, учитывать, что приведенные нормы допустимой неуравновешенности являются несопоставимыми, поскольку достигаются они разными методами балансировки: в одних странах осуществляется статическая балансировка, а в других – динамическая, преимущественно относительно оси, проходящей через центры шеек оси колесной пары.

Исследованиями В. А. Щепитильникова доказано, что колесная пара должна подвергаться динамической балансировке относительно оси, проходящей через геометрические центры кругов катания колес.

Согласно ГОСТ 22061–76, соответствующему международному стандарту МС 1940, колесные пары балансируются по 6-му классу точности, для которого допустимое смещение es центра массы должно определяться в зависимости от частоты вращения n, т. es от конструкционной скорости движения вагона.

Допустимая неуравновешенность Ds колесной пары в плоскости, проходящей через центр ее массы перпендикулярно оси вращения колесной пары, должен удовлетворять условию

mesminDs ≤ mesmax

где m – масса колесной пары;

esmin и esmax – соответственно наименьшее и наибольшее значения величины es. В таблице 2 приведены регламентированные ГОСТ 22061–76 величины es и вычисленные значения допустимой неуравновешенности для колесной пары массой m = 1200 кг с диаметром колес 950 мм. Следует иметь в виду, что неуравновешенность в плоскости колеса равна половине величины Ds, указанной в таблице 2.

Таблица 2

11042014_f2


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика