Унифицированные колесные пары

Колесные пары магистральных тепловозов с электрической переда­чей (2ТЭ10В, 2ТЭ116 и др.) имеют составные (бандажные) колеса. В такой конструкции (рис. 13.) на ось 1 напрессованы колесные, центры 2, а на последние в горячем сос­тоянии насажены кольцевые банда­жи 3. Между колесами размещается ведомое зубчатое колесо 5. Такая конструкция специфична для всех тепловозов с так называемым опор­но-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей.

Оси тепловозов вытачивают из специальных кованых осевых загото­вок углеродистой стали Ос.Л. Ось имеет круглое поперечное сечение с различными диаметрами по длине (см. рис. 13.) в зависимости от назначения ее частей. Наружные кон­цевые шейки а служат для разме­щения на них буксовых подшипни­ков. Наибольший диаметр имеют подступичные части в, на которые нап­рессованы колесные центры, и г, где сидит зубчатое колесо 5. Внутренние шейки д служат опорой для моторно-осевых подшипников тягового

электродвигателя. Между наружны­ми шейками и подступичными частя­ми находятся промежуточные предподступичные части б, обеспе­чивающие постепенный переход от диаметра шейки (160 мм) к диамет­ру подступичной части (235 мм).

На ось в эксплуатации действуют знакопеременные нагрузки, и ее ма­териал работает на усталость. Поэто­му плавность переходов (галтелей) от одного диаметра к другому имеет большое значение, чтобы избежать концентрации напряжений и возмож­ности появления так называемых усталостных трещин. Цилиндричес­кие поверхности оси (кроме средней части е ) и их галтели упрочняются накаткой стальными закаленными роликами при нажатии на ролик 30—40 кН.

Поверхности шеек оси после накат­ки шлифуют под посадку буксовых подшипников. По торцам оси в про­цессе обработки засверливаются центровые отверстия, в одно из кото­рых затем вставляется втулка при­вода валика скоростемера. Оси различных тепловозов отличаются разными длинами шеек и предподступичных частей и исполнением тор­цовых частей шеек.

Колесные центры отливают из мар­теновской стали 25 Л III центро­бежным способом. Наружная часть колесного центра — обод — и внут­ренняя — ступица — подвергаются механической обработке для сопря­жения в последующем соответствен­но с бандажом и осью. Конструк­ции колес и колесных центров раз­личаются по исполнению части, соединяющей обод и ступицу в одно целое. Обычно это диск — плоский или с небольшой конусностью (см. рис. 1.). Такие колеса называют дисковыми. При большом диаметре дисковое колесо оказывается чрез­мерно тяжелым. На тепловозе 2ТЭ121 применены спицевые колеса, в которых обод и ступица колес­ного центра соединены спицами.

Бандажи прокатываются из спе­циальной бандажной стали. Новым бандажам в процессе изготовления после механической обработки при­дается определенная форма наруж­ной поверхности — поверхности ка­тания, имеющей важное значение для рационального взаимодействия коле­са и рельсового пути. Стандартный профиль (сечение) бандажа (рис. 14.) состоит из гребня а и двух конических поверхностей: основ­ной— с конусностью 1:10 (уклон 1:20) и боковой — с конусностью 1:3,5 (уклон — 1:7), а также торцо­вой фаски под углом 45°.Внутренняя поверхность бандажа цилиндрическая с буртиком б для упора обода колесного центра и па­зом в для пружинного кольца 4 (см. рис. 13.), фиксирующего бандаж на ободе.

Рис. 13. Колесная пара тепловозов Рис. 14. Профиль бандажей колесных

с электрической пе­редачей пар тепловозов

Стандартная ширина тепловозных бандажей 140 мм, толщина ново­го бандажа 75 мм, планируется применение бандажей толщиной 85 мм.

Гребень (реборда) направляет движение колеса по рельсовой колее и предохраняет колесную пару от схода с рельсов.

Конусность поверхности катания способствует центрированию колес­ной пары в рельсовой колее и облег­чает прохождение кривых участков пути. Колесо, бегущее по наружному рельсу, катится по нему окружностью большего диаметра, чем внутреннее колесо, и, следовательно, проходит несколько больший путь по дуге большего радиуса. В результате ко­лесная пара устанавливается при движении в кривой по ее радиусу, что способствует движению без про­скальзывания и повышенного изно­са. Конусность внешней части банда­жа (конусность 1:3,5) и фаска облег­чают прохождение стрелочных переводов.

Бандаж является наиболее изна­шиваемой частью колесной пары. Основным видом его износа являет­ся прокат поверхности катания, т. е. потеря правильной формы ее профи­ля, а также износ (подрез) гребня.

В связи, с коничностью поверх­ности катания колеса его диаметр и толщину бандажа, а также и ве­личину проката измеряют в условной средней плоскости — по так назы­ваемому кругу катания — на рас­стоянии 70 мм от внутренней грани бандажа. Расстояние между кругами катания двух колес составляет 1580 мм (с допусками +1,—3 мм).

По мере износа и достижения предельных значений проката и тол­щины гребня колесные пары подвер­гаются обточке бандажей, при кото­рой восстанавливается их первона­чальный профиль. При этом, естест­венно, уменьшается толщина банда­жей и диаметр круга катания ко­лес. Предельные нормы износа и толщины бандажей установлены ПТЭ. Достигшие предельной толщины бандажи заменяются новыми, что продляет срок службы всей колесной пары. На маневровых тепловозах ТГМ3А, поездных ТГ16 и дизель-поездах ДР1 колесные пары имеют безбан­дажные цельнокатаные колеса, поверхность катания которых состав­ляет одно целое с колесным центром. Такая конструкция позволяет умень­шить массу колесной пары и снизить трудоемкость ее изготовления. Одна­ко по достижении предельной тол­щины обода такая колесная пара должна сниматься с эксплуатации.

Зубчатое колесо 5 колесной пары (см. рис. 13) является ведомым, оно входит в зацепление с ведущей шестерней, находящейся на валу тягового электродвигателя. Ведомое зубчатое колесо колесных пар всех серий отечественных тепловозов из­готовлено из хромо никелевой стали 45ХН. Оно состоит из ступицы, дис­ка и обода, выполненного в виде зубчатого венца, имеющего 75 пря­мых зубьев модуля 10 мм. Отверстие в ступице шестерни имеет со сто­роны колесного центра на длине 20 мм расточку с конусностью 1:20, облегчающую посадку зубчато­го колеса на ось и способствую­щую уменьшению концентрации напряжений. На посадочной поверх­ности в середине имеется кольце­вая канавка шириной 10 мм, предназ­наченная для облегчения демонтажа зубчатого колеса. Канавка сообща­ется с резьбовым отверстием в теле ступицы, через которое под ступицу нагнетается масло под давлением при спрессовке зубчатого колеса. Аналогичные устройства, облегчаю­щие монтаж и демонтаж, имеют и колесные центры.

Со стороны средней части оси ступица имеет выточку, в которую запрессовано штампованное масло-отбойное кольцо, предотвращаю­щее попадание смазки из кожуха зубчатой передачи в моторно-осевые подшипники тягового электродвига­теля.

Рабочая поверхность зубьев коле­са закаливается токами высокой частоты, впадины зубьев упрочняют­ся накаткой. На тепловозах 2ТЭ10В (а также на 2ТЭ116) применяются колесные пары с упругими зубчатыми колесами. Такое колесо (рис. 15.) имеет слож­ную конструкцию и состоит из многих деталей. Основные из них: зубчатый венец 9, ступица 14, тарелки 3 и упругие резинометаллические ком­плекты. Тарелки 3 присоединены к диску ступицы 14 при помощи восьми втулок 12 на тугой посадке и стянуты болтами 1 с гайками 13 и шайбамиЗубчатый венец 9 соединен с та­релками 3 шестнадцатью резинометаллическими комплектами I и II, равномерно и поочередно располо­женными по окружности. Упругий комплект представляет со­бой стальной палец с насаженными на него резиновыми втулками-амор­тизаторами, на которые в свою оче­редь напрессованы стальные втулки. Таким образом каждый резиновый амортизатор находится между дву­мя металлическими деталями: паль­цем и втулкой.

Рис. 15. Упругое зубча­тое колесо