1.3.3. Формирование колесных пар

При формировании колесных пар колеса закрепляются на оси. Их соединение должно обеспечивать безусловную неподвижность колеса от любых смещений его на оси. Сейчас это достигается использованием прессовой и тепловой посадок.

Прессовое соединение или натяг осуществляется на специальном прессе путем надвигания колеса на подступичную часть оси, диаметр которой на 0,1- 0,25 мм больше диаметра ступицы. Усилие запрессовки составляет 370 - 550 кН на каждые 100 мм диаметра подступичной части оси. Запрессовка производится при нормальной температуре со скоростью не более 2 мм/с.

Под воздействием усилия пресса происходит надвижка колеса на ось. Весь процесс записывается на диаграмму. Нормальный процесс запрессовки характеризуется плавным нарастанием усилия при перемещении колеса по подступичной части оси. Кривая запрессовки несколько выпуклая сначала, с почти горизонтальным участком на конце. Каждое колесо формируемой колёсной пары имеет свою диаграмму запрессовки.

Благодаря натягу сопрягаемые поверхности деформируются под действием силы прес-са Р, преодолевая силы сопротивления деформации оси Р₁ и ступицы колеса Р₂ а также силу трения Р_т. Причём, сила трения по мере продвижения оси относительно ступицы колеса возрастает по закону, близкому к прямолинейному, а сила для её преодоления - по линии Оа.

Рис. 1.29. Формирование колесной пары: а – распределение усилий при натяге; б – теоретическая кривая запрессовки; в – реальная диаграмма запрессовки; Р_зк – конечное усилие запрессовки; 2. 3 – кривые запрессовки по отношению нормативной кривой 1

После запрессовки на бланк диаграммы наносят данные о дате запрессовки, типу колесной пары, диаметру подступичной части оси и отверстия ступицы (с точностью до 0,01 мм), номеру оси, натягу, длине ступицы, конечному усилию запрессовки, маркировке цельнокатаного колеса, правого (со стороны маркировки на торце оси) или левого. Диаграммы, как ответственный документ, сохраняется 20 лет.

После формирования в холодном состоянии на торец шейки с правой стороны наносят: знак формирования; клеймо ОТК; условный номер предприятия, сформировавшего колесную пару; приемочные клейма РЖД; дату формирования; клейма, относящиеся к изготовлению оси.

Одним из важнейших преимуществ запрессовки колёс является возможность контроля качества путём анализа индикаторных диаграмм. Однако при напрессовке встречается неполадки, связанных с несоответствием нормам конечных усилий, с механические повреждениями сопрягаемых поверхностей, со сдвигами колёс в процессе эксплуатации вагонов и пр. 

Для устранения перечисленных недостатков попытались использовать тепловую посадку, при которой предварительно нагретую колесо (ступицу) свободно надевали на ось. После остывания колесо прочно соединялось с осью. Этот способ позволяет: исключить механические повреждения сопрягаемых поверхностей, увеличить усталостную прочность колёсной пары, а по усилию распрессовки оценивать надёжность соединения.

Однако, при использовании этого способа нет контроля прочности посадки; немалые энергозатраты на нагрев колёс при насадке и снятии; большие усилия распрессовки в холодном состоянии и пр.