4 Конструкция колёсной пары локомотива
Колесные пары локомотивов являются ведущими, поэтому существуют отличия в их конструкции (рисунок 6).
Рисунок 6 – Схема колёсной пары локомотива и размещения т.э.д.
Колёсная пара локомотива как правило, имеет индивидуальный привод, т.е. на каждой оси имеются тяговый электродвигатель и осевой редуктор. Осевая формула локомотива при этом будет выглядеть, например, 3о–3о.
Колесная пара локомотива, представленная на рисунке 6, имеет следующие элементы конструкции: на оси 1, кроме двух колес 2, имеется ведомое зубчатое колесо осевого редуктора 3, жестко насаженное на ось колёсной пары и подшипники 5 на которые опирается тяговый электродвигатель.
Ведущее зубчатое колесо осевого редуктора 4 насаживается на вал, соединенный через муфту 6 с валом тягового электродвигателя. А так как зубчатые колеса 3 и 4 находятся в зацеплении, то при работе электродвигателя раскручивается ось колесной пары, а следовательно и колёса. Таким образом создаётся сила тяги.
Осевых редукторов может быть два, с обеих сторон электродвигателя и их ведомые зубчатые колёса будут насажены на ось также прочно, как и ходовые колёса.
4.1 Ось
Ось локомотива имеет те же элементы конструкции, что и вагонные оси, но её элементы имеют бóльшие размеры.
4.2 Колёса
Колёса локомотива могут быть цельнокатаными (безбандажными) и составными (бандажными). Диаметр колёс локомотива 1050 мм для маневровых локомотивов и 1250 мм для магистральных.
4.2.1 Цельнокатанное колёсо
Эти колёса имеют такую же конструкцию, что и колеса вагона, одно из которых представленно на рисунке 3. Такие колёса используются на магистральных локомотивах, чъя скорость движения достигает 120 км/ч и более.
4.2.2 Бандажные колёса
Неисправности колёс в основном образуются в месте его контакта с рельсом – на поверхности катания, а значит на бандаже. Как известно допуски по износам ходовой части локомотива всегда меньше, чем вагонов. В этом случае, можно или заменить колесо полностью (как происходит с колёсами вагонов) или, сделав колесо разборным, заменить элемент колеса, находящийся в контакте с рельсом, а именно – бандаж (название съёмного обода). Кроме того, бандаж можно изготовлять из стали повышенной прочности и твёрдости, а колёсный центр – из более дешёвой стали. Колёса в колесных парах локомотивов выполнены составными, т.е. бандажными.
Бандажное колесо (рисунок 7) состоит из четырёх частей: ступицы; колесного центра; съемного бандажа, имеющего все размеры обода; укрепляющего бандаж предохранительного кольца.
Рисунок 7 – Конструкция бандажного колеса
Колесные центры могут быть катанные, литые, кованые, штампованные.
5 Формирование колёсной пары
Безопасность движения поездов во многом зависит от надёжного соединения колес с осью.
Колесные пары формируются в колесном цехе вагоностроительного и вагоноремонтного заводов (ВСЗ и ВРЗ) и вагонных колесных мастерских (ВКМ), оснащенных гидравлическим прессом, станками для обработки осей и колес, мостовым и консольным кранами, стендами для дефектоскопирования осей и др.
Это соединение осуществляется, главным образом, посредством прессовой посадки.
Перед запрессовкой производится обработка сопрягаемых поверхностей ступицы колеса и подступичной части оси. Для плавного захода оси в ступицу колеса при запрессовке наружная часть подступичной зоны оси обтачивается на конус с разностью диаметров не более 1 мм и длиной 7 – 15 мм (запрессовочный конус). Для получения прочного прессового соединения диаметры подступичных частей оси делают на 0,1 – 0,25 мм больше диаметра отверстия ступиц (натяг).
Процесс запрессовки колес на ось выполняется в такой последовательности: подготовленное колесо и ось подвешивают на балке пресса так, чтобы геометрические оси отверстия ступицы и вагонной оси совпадали. Рациональное усилие запрессовки колес на ось принимается 370 – 550 кН (37 – 55 т) на каждые 100 мм диаметра подступичной части оси. Запрессовка производится при нормальной температуре со скоростью не более 2 мм/с.
При прессовой посадке иногда возникают механические повреждения сопрягаемых поверхностей, снижающие усталостную прочность и надёжность колёсной пары, а также сдвиги колёс с оси в процессе эксплуатации вагонов.
С целью устранения перечисленных недостатков проводились исследования по применению тепловой посадки, при которой нагретую ступицу колеса, имеющую предварительный натяг, свободно надевают на ось. После остывания колесо прочно соединяется с осью.
Преимущества такой посадки по сравнению с прессовой: исключаются механические повреждения сопрягаемых поверхностей в процессе напрессовки, что увеличивает усталостную прочность колёсной пары.
Вместе с тем, такое соединение вагонного колеса с осью обладает существенными недостатками: потребность в больших затратах электроэнергии на подогрев колёс перед насадкой на ось и их снятием при переформировании колёсной пары; необходимость в дополнительной площади колёсного цеха, потребной для отстоя колесных пар с целью охлаждения колёсных пар после насадки колёс; усложнение снятия колёс с оси, так как без предварительного подогрева ступицы требуются большие усилия распрессовки и возникают при этом задиры посадочных поверхностей.
По ГОСТу требуется прессовая посадка колёс на оси.
У сформированных колесных пар проверяют:
– расстояние между внутренними гранями ободов колес (рис. 8);
– разницу расстояний от внутренних граней колес до торца оси с обеих сторон колесной пары;
– диаметры колес по кругу катания.
Обработанные колесные пары передаются на участок окраски, где они покрываются краской черного цвета на олифе, лаком или эмалью. Окраске подлежат: средняя часть оси, колеса, за исключением ободов, места соединения лабиринтных колец с предподступичными частями.
Предподступичные части оси между колесом и лабиринтным кольцом у колесных пар для подшипников качения окрашиваются после монтажа буксовых узлов.