Конструкция оси колесной пары

Вагонная ось это элемент колесной пары, на котором укрепляются колеса. Она представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. Вагонные оси различаются по способу торцевого крепления подшипников качения — корончатой гайкой или шайбой. Кроме этих признаков, определяющих конструкцию, оси классифицируются: по материалу, способу изготовления.

У вагонной оси (рис. 2.) имеются две шейки 1, предподступичные 2 и подступичные 3 части, а также средняя часть 4 оси. Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров оси делают плавные переходы — галтели, выполненные определенным радиусом (рис.3). Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой деталей подшипников качения, достигается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси

Рис. 2. Оси для роликовых подшипников по концам шеек имеют нарезную часть К (рис. 4.) для навинчивания корончатой гайки. Кроме того, на каждом торце таких осей имеется паз с двумя отверстиями, в которых выполнена нарезка. Паз дает возможность поставить стопорную планку, которая крепится двумя болтами.

Рис. 4. Рис. 3

В вагонных осях с креплением подшипников качения при помощи шайбы в торцах осей делаются отверстия с нарезкой. Такое крепление может быть выполнено в двух вариантах: при помощи трех или четырех болтов. В центре торцов всех типов вагонных осей сделаны отверстия для установки и закрепления оси или сформированной колесной пары при обработке на станках.

Шейки вагонных осей- выполняют цилиндрической формы для размещения на них подшипников.

Предподступичные части оси— это переходные зоны от шеек к подступичным частям. На предподступичных частях размещаются задние уплотнения буксовых узлов - лабиринтные кольца.

Подступичные части оси- на них запрессовывают в холодном состоянии колеса.

Средняя часть оси- имеет конический переход от подступичных частей. 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.

Нестационарный режим нагружений при вращении колесной пары вызывает в оси знакопеременные напряжения с амплитудами изменяющейся величины, что требует применения специальных мер, повышающих предел выносливости осевой стали. К таким мерам относятся, обточка средней части оси и упрочнение всей поверхности оси путем накатки роликами, а также

контроль оси ультразвуком или другими методами дефектоскопии.

Уменьшение допускаемых нагрузок для осей пассажирских вагонов по сравнению с осями грузовых вагонов обосновано более высокими скоростями движения пассажирских поездов и повышенными требованиями безопасности движения.

Оси РУ1 и РУ1Ш, оборудуются подшипниками с наружным диаметром 250 мм.

Параметры шероховатости после обработки для поверхностей оси установлены Государственным стандартом.

В качестве материала для изготовления вагонных осей применяется: для вагонов основных типов сталь ОсВ, для вагонов электропоездов — сталь Ос Л.

Гарантийный срок эксплуатации чистовых осей установлен 8,5 лет со дня ввода в эксплуатацию колесной пары, при переформировании колесной пары гарантийная ответственность по под ступичной части прекращается. Средний срок службы чистовых осей 15 лет. Срок службы оси до предельного состояния определяют по статистическим данным предприятий.

Коды принадлежности государств собственников вагонов

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Правой стороной колесной пары и оси считается сторона, на торце шейки которой нанесены знаки и клейма, относящиеся к изготовлению оси.

2. Клеймо «Ш 945-04»наносится со стороны восстановленных шеек осей у колесных пар типа РУ1-950 - в пазу для стопорной планки; У колесных пар типа РУ 1Ш-950 - на торце оси в пределах окружности диаметром 90 мм.

3. Клейма «FOB», «10В»- колесная пара сформирована в Румынии;

4. Клейма «ТGТ», «48», «ТАSКО», «Т/74», «70»- колесная пара сформирована в Польше.

5. С торца восстановленной резьбовой части оси на дне паза для стопорной планки должны быть выбиты клейма: «Н 626-04»,где 626 -условный номер предприятия, 04 - две последние цифры года.

Конструкция колес

Вагонные колеса различают: по конструкции — цельнокатаные и бандажные (для вагонов электропоездов), состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца; по способу изготовления — катаные и литые; по диаметру, измеренному по кругу катания 950 мм.

При качении колес по рельсам они испытывают сложные виды нагружений: контактные и ударные нагрузки, трение от соприкосновения с рельсами и тормозными колодками. Соприкасаясь с рельсом малой поверхностью, колесо передает ему значительные статические и динамические нагрузки. В результате этого в зонах соприкосновения колес с рельсами возникают большие контактные напряжения. В процессе торможения между колесами и колодками создаются большие силы трения, вызывающие нагрев обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары колес на стыках рельсов могут вызвать появление трещин в ободе.

Раньше колеса грузовых и пассажирских вагонов изготавливались из одной марки стали. Стандартом введено дифференцирование марок стали колес для грузовых и пассажирских вагонов. Обоснование этого изменения выполнено с учетом реальных условий эксплуатации колес.

Условия эксплуатации пассажирских вагонов характеризуется частыми и интенсивными торможениями, в результате чего на поверхности катания колес появляются участки с измененной структурой. Для таких колес предусмотрена низколегированная сталь 45ГСФ (марка 1 по ГОСТ 10791—81), обладающая более высоким сопротивлением хрупкому разрушению.

Колеса грузовых вагонов работают в условиях более высоких напряжений в контакте колеса и рельса, поэтому сталь для таких колес должна обладать повышенной износостойкостью и контактной прочностью, что достигается увеличением содержания углерода до 0,55—0,65% (марка 2 по ГОСТ 10791—81).

Цельнокатаное колесо (рис. 1) имеет обод 1, диск 2 и ступицу 3. Ширина обода—130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней базовой грани а 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.

Для рационального взаимодействия колес с рельсами важное значение имеет профиль поверхности катания колес.

Стандартный профиль (рис. 6) колеса имеет, коническую поверхность 1:20, 1:7 и фаску 6 мм х 45°.

Гребень колеса направляет движение и предохраняет колесную пару от схода с рельсов. Он имеет высоту 28 мм и толщину 33 мм, измеренную на высоте 18 мм.

Рис.6

Раньше при изготовлении колесных пар конусность на поверхности катания отсутствовала и после выработки поверхности катания колесо не вписывалось в кривую.

Конусность 1:20 обеспечивает центрирование колесной пары при движении ее на прямом участке пути, предотвращая образование неравномерного проката по ширине обода, и улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с этим конусность 1:20 создает условия для извилистого движения колесной пары, что неблагоприятно сказывается на плавности хода вагона. Конусность 1:7 и фаска 6 мм х 45° приподнимают наружную грань б колеса над головкой рельса, что улучшает прохождение стрелочных переводов, особенно при наличии проката и других дефектов поверхности катания колес.

Толщина обода нового колеса 70 мм. и более. Диск колеса конусный, толщина - у ступицы 24 мм., у обода 17 мм.