Конструкция колёсных пар вагонов Лекция подготовлена доцентом кафедры

Конструкция колёсных пар вагонов Лекция подготовлена доцентом кафедры «ВАГОНЫ» , к. т. н. Кузьменко В. Н.

Содержание • Общие сведения о колесных парах • Конструкция колесных пар Рекомендуемая литература Основная: • • • 1. Лукин В. В. , Шадур Л. А. , Котуранов В. Н. и др. Конструирование и расчёт вагонов. М. , 2000 г. 731 с. (с. 190 -213) 2. Вагоны. Под ред. Л. А. Шадура. М. , Транспорт, 1980 г. , 439 с. (с. 88 -101) 3. Алпысбаев С. А. , Кузьменко В. Н. , Солоненко В. Г. и др. Конструкция вагонов. Алматы. 2007 г. 360 с. (с. 58 -69) Дополнительная: Богданов А. Ф. , Чурсин В. Г. Эксплуатация и ремонт колёсных пар. М. , Транспорт, 1985 г. 270 с

Содержание раздела «Общие сведения о колёсных парах» • • • назначение колесных пар требования, предъявляемые к колесным парам типы колесных пар торцевое крепление основные размеры

Колёсные пары относятся к ходовым частям вагона и являются наиболее ответственными узлами вагонов. Колесные пары должны обеспечивать высокую надежность, т. к. от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагона.

Назначение колёсных пар • Колёсные пары предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути, восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсовый путь и обратно. • Конструкция и состояние колесных пар оказывает влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, а также на величину сопротивления движения.

Требования, предъявляемые к колесным парам Колёсные пары должны удовлетворять определённым требованиям: • обладать достаточной прочностью; • износостойкостью; • иметь по возможности минимальную массу для снижения тары вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути; • обладать некоторой упругостью для уменьшения уровня шума и смягчения толчков, возникающих при движении вагона.

• Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определяются Государственными стандартами, а содержание и ремонт. Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) и Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колёсных пар.

Типы колёсных пар • Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колёс, а также конструкцией подшипника и способом его крепления на оси. • В вагонах магистральных железных дорог широкой колеи, (кроме вагонов электроподвижного состава ), в основном используются два типа колёсных пар РУ 1 -950, РУ 1 Ш-950. РУ 1 -950 РУ 1 Ш-950

Основные типы колёсных пар (ГОСТ 4835 -2006) Тип колесной пары Максимальная статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, к. Н(Т) Тип вагона Конструкционная скорость вагона, км/ч РУ 1 Ш-957 -Г Грузовой 120 230(23, 5) РУ 1 Ш-957 -П Пассажирский 160 176, 6(18) Пример условного обозначения колесной пары грузового вагона с осью типа РУ 1 Ш и колесами диаметром 957 мм с буксовыми узлами: Колесная пара РУ 1 Ш -957 -Г ГОСТ 4835 -2006

Торцевое крепление • В колёсных парах РУ 1 -950, РУ 950 крепление подшипников на шейке оси выполнено при помощи корончатой гайки. 1 -корончатая гайка Корончатая гайка Стопорная планка

Торцевое крепление • В колёсной паре РУ 1 Ш-950 крепление подшипников на шейке оси выполнено при помощи шайбы (буква Ш означает "шайба"). 2 - стопорная шайба

Основные размеры Колёса на ось прочно запрессовывают в холодном состоянии с соблюдением строго определённого расстояния между ними. Расстояние между внутренними гранями колёс составляет: для новых колёсных пар, предназначенных для скоростей движения: до 120 кмч - 1440 +1 -2 мм; свыше 120, но не более 140 кмч – 1440 +2 – 1 мм. Нижнее отклонение уменьшено до минус 1 мм, для уменьшения зазора между гребнем колеса и рельсом, что способствует уменьшению боковых нагрузок и повышению плавности хода. В условиях эксплуатации предусматриваются определённые допуски износа гребней по толщине. Так, для пассажирских вагонов, эксплуатирующихся в поездах со скоростью от 120 до 140 кмч, минимальное значение толщины гребня допускается 28 мм, против альбомного 33 мм. Во избежание неравномерной передачи нагрузки на колёса разность размеров от торца оси до внутренней грани обода допускается для колёсной пары не более 3 мм. Колёса, запрессованные на одну ось, не должны иметь разность по диаметру D более 1 мм.

Конструкция колесных пар

Содержание раздела «Конструкция колёсных пар» • Классификация осей • Элементы вагонной оси • Стандартные типы осей • Материалы для вагонных осей • Колеса. Устройство и основные размеры • Профиль колеса

Классификация осей Вагонная ось это элемент колесной пары, на котором, укрепляются колеса. Она представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. Вагонные оси по конструкции различаются: размерами основных элементов– в зависимости от значения воспринимаемой нагрузки; формой шейки оси – скольжения; для подшипников качения и подшипников формой поперечного сечения – сплошные или полые. Кроме этих признаков, определяющих конструкцию, оси классифицируются: по материалу, способу изготовления, способу торцевого крепления подшипников качения (корончатой гайкой или шайбой).

Элементы вагонной оси У вагонной оси имеются: две шейки; две предподступичные части; две подступичные части; средняя часть оси. • • Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров оси делают плавные переходы – галтели, выполненные определенным радиусом. Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой деталей подшипников качения, достигается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси. Ось типа РУ 1 галтели Ось типа РУ 1 Ш

Элементы вагонной оси • Шейки вагонных осей выполняют цилиндрической формы для размещения на них подшипников. Предподступич ные части оси - это переходные зоны от шеек к подступичным частям. На предподступичных частях размещаются задние уплотнения буксовых узловлабиринтные кольца.

Элементы вагонной оси • Подступичные части оси предназначены для размещения колес. Средняя часть оси имеет конический переход от подступичных частей.

Центровые отверстия осей • В центре торцов всех типов вагонных осей сделаны отверстия для установки и закрепления оси или сформированной колёсной пары при обработке на станках. Форма и размеры центровых отверстий установлены стандартом. Центровое отверстие оси типа РУ 1 Ш

Стандартные типы осей вагонов • Оси РУ 1 Ш, оборудующиеся подшипниками с наружным диаметром 250 мм, имеют меньшие размеры шеек по сравнению с осью РУ, которая применяется для подшипников диаметром 280 мм.

Материал для вагонных осей В качестве материала для изготовления вагонных осей применяется сталь Ос. В • Химический состав: • углерода 0, 40 0, 48; марганца 0, 55 0, 85; кремния 0, 15 0, 35; • фосфора не более 0, 04; • серы не более 0, 045; • хрома не более 0, 3; • меди не более 0, 25 %.

Колеса Вагонные колеса различают: • по конструкции - цельнокатаные и бандажные, состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца; • по изготовлению - катаные и литые; • по диаметру, измеренному по кругу катания - 950 и 1050 мм. При качении колес по рельсам они испытывают сложные виды нагружения: • контактные нагрузки. Соприкасаясь с рельсом малой поверхностью, колесо передает ему значительные статические и динамические нагрузки; • ударные нагрузки. Удары колес на стыках рельсов могут вызвать появление трещин в ободе; • трение от соприкосновения с рельсами и тормозными колодками. В процессе торможения между колесами и колодками создаются большие силы трения, вызывающие нагрев обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов.

Цельнокатаное колесо • Цельнокатаное колесо имеет: обод Ширина обода – 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней базовой грани поверхности обода находится так называемый круг катания, по которому измеряют прокат, диаметр колеса и толщину обода. обод диск ступицу Ступица колеса в холодном состоянии прочно запрессована на ось. диск Переход от ступицы к ободу выполнен в форме диска, расположенного под некоторым углом к этим частям, что придает колесу упругость и снижает воздействие динамических сил. cтупица

Профиль колеса Для рационального взаимодействия колес с рельсами важное значение имеет профиль поверхности катания колес. Гребень Стандартный профиль колеса имеет: 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. Конусность поверхности 1: 10 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: 10 создает условия для извилистого движения колесной пары, что неблагоприятно сказывается на плавности хода вагона. Конусность поверхности 1: 3, 5 и фаска 6 х45° приподнимают наружную грань колеса над головкой рельса, что улучшает прохождение стрелочных переводов, особенно при наличии проката и других дефектов поверхности катания колес.

Фрагмент колесной пары