2.5 Формирование колесных пар

Формированием колесных пар называется процесс их сборки из новых элементов. Он включает в себя насадку бандажа на колесный центр (для бандажных колес), колесного центра на ось колесной пары и зубчатого ко­леса на ось или удлиненную втулку колесного центра.

Насадка бандажа на колесный центр производится тепловым способом. Для обеспечения необходимой плотности насадки (натяга) внутренний диаметр бандажа должен быть меньше диаметра обода центра на 1,2—1,6 мм на каждые 1000 мм диаметра обода. Чтобы износ был равномерным, твер­дость бандажей колесной пары не должна различаться более чем на 20 еди­ниц по Бринеллю.

В установленный горизонтально и нагретый до температуры 250— 320 °С бандаж заводят колесный центр до упора в бурт бандажа. В канавку бандажа заводится бандажное кольцо, предотвращающее его сползание с колесного центра. Температура бандажа при этом должна быть не меньше 200 °С, а концы заведенного кольца должны примыкать один к другому без зазора. Прижимной бурт бандажа для плотной установки кольца в ка­навке обжимают роликом на специальном станке с усилием на ролик не более 50 · 10⁴ Н. Плотность насадки бандажа после его остывания проверяют, нанося удары молотком: при плотной посадке возникает чистый метал­лический звук.

Оси, зубчатые колеса и бандажи до формирования колесных пар долж­ны быть подвергнуты магнитной или ультразвуковой дефектоскопии.

Колесные центры с осью соединяют запрессовкой в холодном состоянии или тепловым способом.

При тепловом способе формирования колесных пар для получения неразъемного соединения колесо нагревают до температуры 240-260°C. После колесо свободно находит на посадочное место оси и после полного остывания прочно на ней удерживается.

В настоящее время тепловой способ формирования колесных пар используется редко из-за ряда недостатков: увеличивается себестоимость (большие затраты на нагрев колес); усложняется процесс распрессовки колес при расформировании колесных пар; отсутствует эффективный способ контроля надежности соединения; отсутствует эффективный способ защиты в зоне контакта колеса и оси от фретинг-коррозии.

Холодная запрессовка производится на гидравлическом прессе, оборудованном манометром самопишущем прибором (Рисунок 2.7). Колесо и ось подбирают так, чтобы диаметр подступичной части оси превышал диаметр внутренней поверхности ступицы цент­ра на 0,25—0,35 мм для колесной пары электровозов. Посадочные поверхности колес и оси тщательно очи­щают, обезжиривают, протирают насухо и смазывают ровным слоем натуральной олифы по ГОСТ 7931 или термически обработанного растительного масла.

Рисунок 2.7 - Гидравлический пресс для формирования колесных пар способом холодной запрессовке.

Качество запрессовки контролируется по параметрам индикаторной диаграммы (величины конечных усилий, длине сопряжения и форме кривой) и по величине запрессовочного усилия. Последнее определяется по формуле:

P = π·f·d·L·p, (1)

где f - коэффициент трения на контактной поверхности;

d — номинальный диаметр сопряжения;

L — длина сопряжения;

р — контактное давление.

Наибольшие усилия в конце запрессовки на каждые 100 мм диаметра оси должны быть: при насаженном бандаже на центр 44,1 · 10⁴ Н — 63,6 · 10⁴ Н, без бандажа 39,2 · 10⁴ Н— 58,8 · 10⁴ Н.

Диаграмма запрессовки считается удовлетворительной, если она имеет вид плавно нарастающей выпуклой кривой. (рисунок 2.8, б). Резкие колебания усилия свидетельствуют о наличии неровностей на посадочных поверхностях, ко­торые являются концентраторами напряжений и могут привести к излому оси

Таблица 2.3 – Наиболее популярные отклонения на диаграмме запрессовки колеса на ось колесной пары.

Характер отклонения реальной формы от теоретической	Причина отклонения	Вид отклонения на диаграмме	Оценка пригодности прессового соединения
Скачок давления в конце запрессовки	Замедленное рекращение поступления масла в ци­линдр пресса при окончании процесса запрессовки		Соединение годное. Величи­на Р3 определяется уровнем точки кривой, расположен­ной перед скачком
Резкий скачок давления в начале запрессовки на лю­бую величину	Неправильное выполнение запрессовочного конуса на подступнчной части оси или радиуса на кромке ступицы колеса		Соединение подлежит бра­ковке
Вогнутость на линии запрессовки	Наличие попутных конусов или впадин на сопрягаемых поверхностях оси и колеса		Соединение подлежит бра­ковке
Горизонтальная линия в конце диаграммы	Наличие впадин на поса­дочных поверхностях с на­ружной стороны ступицы колеса или с внутренней стороны подступнчной ча­сти оси		Соединение подлежит бра­ковке, если длина сопряже­ния менее допустимой
Наклонная линия в конце диаграммы	Наличие впадин на поса­дочных поверхностях с на­ружной стороны ступицы колеса или с внутренней стороны подступнчной ча­сти оси		Соединение подлежит бра­ковке, если длина сопряже­ния менее допустимой

(рисунок 2.8, а). При такой диаграмме колесная пара бракуется. Характер прочих некоторых отклонений на диаграмме и причины их возникновения приведены в таблице 2.3.

а б

Рисунок 2.8 – Диаграмма запрессовки колес на ось колесной пары