Лабораторная работа Тема: колесные пары подвижного состава

1 Цель работы

Целью выполнения работы является ознакомление с конструкцией колес­ных пар вагонов и локомотивов, с возможными неисправностями и дефектами элементов колесных пар, с мероприятиями по контролю за техническим состоя­нием колесных пар. Приобретение навыков визуального обнаружения неисправ­нос­тей и измерения их размеров при помощи измерительных устройств (шабло­нов).

2 Общие сведения

Колёсные пары являются элементами ходовой части подвижного состава и определяют его осность. В процес­се движения колеса постоянно находятся в контакте с рельсовым путём. Ось связана с рамой тележки или экипажной частью локомотива через две буксы, которые опираются на шейки этой оси. При торможении колеса вступают в контакт с тормозными колод­ками.

Работая в сложных условиях загружения и экстремальных условиях окружающей среды, колесные пары:

1. Несут на себе вес подвижного состава и груза.

2. Направляют движение подвижного состава по рель­совому пути.

3. Воспринимают жесткие и разнообразные по направлению удары от неровностей пути.

4. Обладают достаточной прочностью.

5. Обладают некоторой упругостью, обеспечивающей снижение уровня шума и смягчение толчков, возникающих при движении подвижного состава по рельсовому пути.

6. Совместно с буксовыми узлами обеспечивают возможно меньшее сопротивление при движении подвижного состава.

Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определены Государственными стандартами, а содержание и ремонт «Правилами технической эксплуатации железных дорог» (ПТЭ) и «Инструкция по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар ЦВ/3429», а также другими нормативными документами при проектировании, изготовлении и содержании.

Колесные пары воспринимают два вида нагрузки:

– статическую (во время стоянок). Вагонная колёсная пара – от веса вагона и груза в его кузове, вагонная пара локомотива – веса локомотива, локомотивной бригады, топлива, песка, воды, масла;

– динамическую (во время движения). Эта нагрузка разнообразна по про­должительности и направлению действия. В основном она создаётся от контакта с рельсами и взаимодействия с воздушной средой.

К основным внешним нагрузкам, с которыми связана работа колесных пар, относятся:

– ветровая – на поверхности подвижного состава;

– центробежная – при движении вагона или локомотива по криволинейному участку пути;

– от колебаний обрессорных масс (элементы конструкции вагона, находящиеся выше тележки);

– ударные – от неровностей рельсов (стыки, износы) и колеса (ползуны, выщерблины);

– от торможения вагонов;

– от взаимного перемещения вагонов при движении поезда;

– нагрузки, вызванные движением геометрически неправильной колесной пары (овальность обода и колеса, выбоины бандажа, искривление оси и т. д.).

Динамическая нагрузка всегда действует в комбинации со статической.

3 Конструкция колесной пары вагона

Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес. Согласно ГОСТ 4835-2006^ устанавливаются типы колесных пар для грузовых вагонов с осями РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм. Номинальный диаметр колеса – 950 мм, но при изготовлении, для более длительного использования, колёса делают с диаметром 957 мм, с учетом дальнейшего максимального проката поверхности катания.(таблица 1).

Колесная пара вагона состоит из оси 1 и двух колес 2, как показано на рисунке 1, жестко насаженных на эту ось прессовкой.

Таблица 1 – Типы колесных пар

Тип колесной пары	Тип вагона	Диаметр шейки оси, мм	Диаметр подступичной части оси, мм	Диаметр средней части оси, мм	Длина оси по торцам шеек, мм	Максимальная расчетная статистическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс)
РУ1Ш–957–Г	Грузовой	110	155	140	2216	230,5 (23,5)
РВ2Ш–957–Г		120	165	145	2390	245,2 (25,0)
Примечание: Р – оси для насадки роликовых подшипников; У – универсальные оси, т.к. могут быть использованы на грузовых и пассажирских вагонах; В – только для грузовых вагонов; 1,2 – тип; Ш – в креплении подшипника использована приставная шайба; 957 – диаметр нового колеса; буквы – тип вагона.

Рисунок 1 – Общий вид колёсной пары грузового вагона

3.1 Ось

Ось колесной пары, представленная на рисунке 2, имеет:

– шейки 1 для установки под­шипников качения, благодаря которым колёсная пара имеет возможность свободно вращаться;

– предподступиничные части 2, являющиеся ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служащие для установки задних уплотняющих деталей букс (лабиринтных колец), которые предотвращают попадание грязи и пыли в буксы со стороны колес;

Рисунок 2 – Конструкция оси колёсной пары вагона

– подступиничные (от слова «ступица» – часть колеса, которым оно насаживается на ось) части 3 для насаживания колес;

– среднюю часть 4.

Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров оси сделаны плавные переходы – галтели 5.

На торцах шеек оси делаются нарезные отверстия в количестве трёх или четырёх для болтов, закрепляющих приставную шайбу. Такие оси маркируются РУ– I Ш.

Рисунок 3 – Конструкция торца шейки оси

Оси различаются:

– в настоящее время, оси со сплошным поперечным сечением практически полностью заменены на полые оси. Целесообразность замены осей обу­славливается тем, что напряжения изгиба достигают наибольшей величины в на­ружных волокнах металла, не задействуя внутренние волокна. Кроме того, достигается снижение массы оси на 100 кг или 25 %, что дает экономию металла, уменьше­ние веса тары вагона и соответственно возможное увеличение грузоподъемности;

– по технологии изготовления. Оси колесных пар изготавливают ковкой (с целью упрочения) под молотом или прессом из стальных заготовок. Для повышения прочности используются на­катка оси валиками и термообработка (закаливание);

– по размерам, в зависимости от заданной назрузки (таблица 1)

Для монтажа колес, буксовых узлов, определенные участки оси шлифуют и наносят на них противокоррозийное покрытие.

3.2 Колеса

Именно колеса воспринимают все удары от неровностей пути. От конст­рукции колеса зависит плавность хода подвижного состава и его вписываемость в криволинейные участки пути.

На вагонах используются цельнокатаные (безбандажные) колеса. Такие колёса изготавливают из стальной заготовки путём последовательной её обработки прессом и на прокатном стане до получения необходимой формы или при помощи литья. Затем колеса подлежат закаливанию. Цельнокатаные стальные колеса обладают высокой эксплуатационной на­дёжностью и в большей степени, чем составные, обеспечивают безопасность движения поездов.

Колесо, изображенное на рисуноке 4, имеет следующие элементы: ступицу, диск и обод.

Ступица – это часть колеса, которым оно на­саживается на ось.

Обод имеет коническую поверхность для лучшего вписывания подвижного состава в кривые; внутреннюю и наружную грани; гребень.

Та часть обода, что входит в со­прикосновение с рельсом, называется поверхностью катания. По поверхности ка­тания, а именно на расстоянии 70 мм от внутренней грани, измеряется диаметр колеса. Эта окружность называется кругом катания. Она показана на рисунке 5.

Рисунок 4 – Общий вид колёсной пары с цельнокатаными колёсами

Гребнем называется выступающая над поверхностью катания часть обода. Гребень находится внутри железнодорожной колеи и предохраняет подвижной состав от схода с рельсов.

Рисунок 5 – Место определения диаметра колеса