1.4.5. Уплотнения корпуса

Уплотнения предупреждают утечку смазки из корпуса подшипникового узла и защищают его от внешних воздействий (проникновение пыли, грязи влаги извне). Это особенно важно для вагонов - систем, работающих на открытом воздухе и в соседстве с агрессивными средами.

В поисках надежных решений конструкторы разработали большое количество разнообразных систем уплотнений. Все это разнообразие можно разделить на уплотнения неподвижных и подвижных соединений.

Уплотнения неподвижных соединений построены на использовании различного рода прокладок из пластичных, упругих материалов различной природы и формы, герметизирующих составов, на создании различного рода конструктивных решений соединений, на использовании новых уплотняющих материалов.

Уплотнения подвижных соединений бывают контактные, бесконтактные и смешанные.

У контактных уплотнений происходит соприкосновение подвижной и неподвижной частей. К ним относятся: сальники, манжеты, разрезные пружинные кольца, торцовые уплотнения и т.д. Контактные уплотнения обеспечивают более высокую герметичность соединений. Их недостатки (ограниченность допустимых скоростей относительного движения, изнашиваемость и потеря уплотнительных свойств с износом) устраняют регулирование силы прижатия контактирующих поверхностей, рациональным выбором материала трущихся поверхностей, компенсацией износа с помощью упругих устройств.

У бесконтактных систем контакт между частями уплотнений отсутствует. Уплотнительный эффект достигается с помощью использования центробежных сил, гидродинамических явлений и пр. К числу таких уплотнений относят лабиринтные уплотнения, отгонные резьбы, отражательные диски, ловушки разнообразных типов и т.д. Бесконтактные уплотнения не имеют пределов по скоростям относительного движения; срок службы их не ограничен. Однако уплотнительные свойства их ниже, чем у контактных уплотнений; полной герметизации можно добиться лишь с применением дополнительных устройств.

Мы уже упоминали (см.п. 1.4.1), что корпус буксы нужно уплотнять спереди, с внешней стороны колесной пары и сзади, со стороны колеса. С внешней стороны у буксы используются уплотнения неподвижных соединений: смотровой крышки и зеркала корпуса буксы с подшипниками скольжения (рис. 1.36), смотровой крышки и передней крепительной крышки + передней крепительной крышки с корпусом для букс с подшипниками качения (рис. 1.32, 1.41, 1.42).

Для надежного прилегания смотровой крышки буксы с подшипниками скольжения служит пружина в петле ее крепления к корпусу, а герметизацию должна была обеспечивать прокладка из мягкой резины, привулканизованная к крышке. При этом эта крышка должна плотно прилегать к корпусу во время движения и легко открываться для осмотра рабочего состояния и добавления в буксу при необходимости смазки. Однако полной и надежной герметизации у такой буксы добиться не удалось.

Осматривают и контролируют работу подшипникового узла у букс с подшипниками качения не часто (ревизия производится раз в полгода) поэтому и открывают смотровую крышку реже. Неподвижное уплотнение не одноразового использования между смотровой крышкой и крепительной крышкой выполняется из листового прокладочного материала типа прессшпан, полихлорвинила, политрифторэтилена, прокладочного картона и др. Из этих же материалов изготавливаются прокладки между передней крепительной крышкой и корпусом буксы. Это соединение разбирается еще реже, только при демонтаже буксы. Поэтому эти уплотнения у букс с подшипниками качения работают хорошо и неисправностей по этой части не так много.

Шейка оси колесной пары входит в корпус буксы сзади. Поэтому встает задача уплотнения подвижного соединения между вращающейся осью и неподвижной буксой.

В буксах с подшипниками скольжения эту роль уплотнения подвижного соединения выполняла так называемая «пылевая» шайба (см. 4 рис.1.36). Она вставлялась в паз корпуса буксы, которая после этого надвигалась на консольную часть оси. При этом отверстие в пылевой шайбе охватывало предподступичную часть оси. Шайба изготавливалась многослойной из фанеры с войлоком, из войлока, мешковины и кожи (сукна), выполнялась полностью из войлока или из специальной резины. Однако такое уплотнение не предохраняло корпус от попадания в него пыли и влаги и от выплескивания из него смазки.

В буксах с подшипниками качения в качестве заднего уплотняющего элемента используется лабиринтное уплотнение. Оно представляет собой кольца

Рис. 1.44. Лабиринтное уплотнение корпуса буксы с роликовыми подшипниками

с круговыми канавками, вставленными одно в другое (рис.1.44). Лабиринтное кольцо (изображено желтым цветом) насажено на ось и вращается вместе с ней. Лабиринт корпуса буксы неподвижен. Грязь не может проникнуть внутрь корпуса, так для этого ей нужно преодолеть сложный (показанный стрелками на рис. 1.44) к тому же заполненный консистентной смазкой путь.

Лабиринтное кольцо и лабиринтная часть корпуса, образуют четырех-камерное безконтактное уплотнение. Оно препятствует вытеканию смазки из буксы и попаданию в нее механических примесей. Кроме этого лабиринтное кольцо фиксирует положения корпуса буксы на шейке оси и внутреннее кольцо заднего роликового подшипника.

Кольцо насаживают на предподступичную часть оси в горячем состоянии при температуре 125-150°С. После остывания кольцо удерживается на оси за счет натяга 80-150 мкм.

Для герметизации кассетных подшипников используют специальные уплотнительные кожуха (передний и задний) с упругими сальниками (рис.1.45) и комбинированные лабиринтно-сальниковые уплотнения (рис.1.46).

Рис.1.46. Букса с лабиринтно-сальниковыми уплотненниями: 1,9 - крепительные крышки; 2 - задняя крышка; 3 - уплотнительное кольцо; 4 - кожух; 5 - корпус буксы; 6 - подшипник; 7 - передняя крышка; 8 - уплотнительное кольцо; 10 - резиновая прокладка; 11 - смотровая крышка: 12 - болт М20; 13 - стопорная шайба; 14 - болт М12 с шайбой; 15 - болт М20 с шайбой

Рис.1.45. Букса с кожухами и упруго-сальниковыми уплотне-ниями

Все большее применение получают подшипники закрытого типа с встроенными уплотнениями. Уплотнения обеспечивают защиту подшипника от попадания инородных тел на дорожки и тела качения, а так же служат для удержания закладываемой на весь срок службы подшипника смазки, в том случае, когда повторное смазывание подшипника не предусмотрено. В настоящее время производятся подшипники с защитными металлическими шайбами, металло-полимерные и высокоинтегрированные уплотнениями (рис. 1.47)

Рис. 1.47. Подшипники закрытого типа с встроенными уплотнениями.