Колісні пари

Колісні пари електровозів призначені для сприйняття і передачі на рейки вага кузова і візків. При русі електровоза колісна пара взаємодіє з рейковою колією, сприймає удари від нерівностей шляху і, в свою чергу, сама жорстко впливає на шлях. Через колісну пару передається обертаючий момент ТЕД, а в місці контакту коліс з рейками в тяговому і гальмівному режимі, з'являються сили тяги або гальмування.

В залежності від конструкції колісного центру прийнята наступна класифікація колісних пар:

• спицеві - (електровози ВЛ19, ВЛ22М,ВЛ80);

• Дискові литі - (електровози ВЛ23, ВЛ8, ВЛ60, ВЛ80);

• Дискові катані - (електровози К, Ф і Фп);

• суцільнокатаних.

На конструкцію колісної пари впливає спосіб монтажу зубчастих коліс. Розрізняють колісні пари двох типів: з зубчастими колесами насадженими на вісь колісної пари (тип I) і на подовжену маточину колісного центру (рис.1) або прикріпленими болтами до колісного центру (тип II).

За кількістю і типом зубчастих передач класифікуються: з однобічною прямозубой зубчастою передачею; із двосторонньою косозубой зубчастою передачею.

Конструкція колісної пари

Рис.1

Колісна пара електровоза складається з осі, двох рушійних коліс і пристроїв для передачі обертаючого моменту від ТЕД. Конструкція колісної пари визначається видом тягової передачі, типом підвішування ТЕД і типом колісних центрів. При опорно-осьовому підвішуванні ТЕД на колісну пару жорстко зміцнюють одне або два зубчастих колеса. Розглянемо уніфіковану колісну пару (рис.1). Вона складається з осі, двох рушійних коліс, що складаються з колісних центрів і бандажів. Зубчасті колеса насаджені на

подовжені втулки колісних центрів. Діаметр коліс по колу катання у електровозів пасажирських - 1200 мм, вантажних - 1250 мм. Колісний центр з бандажем і зубчастим колесом напресовують на вісь із зусиллям 1080 - 1470 кН. Від міцності з'єднання колеса з віссю залежить безпека руху поїздів, тому запрессовка кожного колеса контролюється, і сила при запресовування реєструється приладами. Діаграми запресовування коліс прикладаються до паспорта на колісну пару. Для зменшення зусилля розпресування колісного центру при ремонтах, в маточинах передбачені отвори для підведення масла під тиском між посадочними поверхностямі.Колесная пара електровоза повинна задовольняти вимогам ГОСТ 11018 - 87. Повністю сформовані колісні пари обточують по поверхнях катання і внутрішніх гранях бандажів.

Колісна пара має відповідати вимогам-це радіальне биття бандажів по колу катання не більше 0,75 мм; овальність не більше 0,5 мм; різниця в

діаметрах бандажів по колу катання для однієї і всіх колісних пар одного комотива 1мм.

Осі колісних пар

Рис. 2

Вісь колісної пари: 1 - дві буксові шийки; 2 - предпоступічние частини; 3 - подступічной частини; 4 - шийки моторно-осьових підшипників

Вісь уніфікованої колісної пари електровозів ВЛ10, ВЛ60, ВЛ80 має дві буксові шийки 1 (вони служать для монтажу роликових підшипників букси), предпоступічние частини 2 (на них насаджуються лабіринтові кільця осьової букси), подступічной частини 3 (на них напресовують колісні центри), шийки моторно-осьових підшипників (МОП) 4 і середню часть.У осей

колісних пар при рамному підвішуванні ТЕД немає шийок для МОП. У конструкціях з приводом II класу на осі закріплені зубчасті колеса, в разі привода класу III вони відсутні і обертаючий момент передається безпосередньо колісному центру.Во уникнення концентрації напружень, всі переходи з одного діаметра осі на інший виконуються плавними кривими, пару називається перехідними галтелямі.Осі колісних пар піддаються дії вертикальних і горизонтальних сил і скручуванню. Важкі

умови роботи висувають високі вимоги до матеріалу осей, особливо до в'язкості, і способам обробки. Для вітчизняних електровозів застосовується сталь марки ОСЛ.

На зовнішній поверхні заготовок не повинно бути тріщин, розшарувань, во лосовин, та інших недоліків; торцеві поверхні не повинні мати слідів усадочноюраковини і різниці: в металі не допускаються флок, міхури, ліквації, розшарування і тріщини.

   Осі виготовляються куванням і піддаються подальшій нормалізації з

додатковою відпусткою, причому термічні операції повинні проводитися при автоматичної реєстрації заданих режимів. Правка осей повинна проводитися в гарячому стані і температурі кінця правки не нижче 600 ˚ С. Правку можна проводити після нормалізації або після окремого нагріву до температури не більше 700 ˚ С без подальшої термообработкі.После грубої обточування осі піддаються чистової обточуванні; предподступічние, подступічной частини і шийки накочуються і шліфуються. Якість обробки поверхні осі має велике значення для підвищення межі втоми матеріалу. Посадка маточини колеса і внутрішніх коліс підшипників знижує втомну міцність металу при циклічному навантаженні. Накатка поверхні осі підвищує втомну міцність осі в 1,5-2 рази і робить вісь менш чутливою до концентрації напружень. У торцях осей висвердлюють отвори для нарізки різьблення під болти, що кріплять торцеві шайби, якими кріпляться роликопідшипники на осях.Оброблена вісь перевіряється дефектоскопом. При наявності поперечних або косих тріщин, а також полон на поверхні вісь бракується. На придатної осі ставлять клейма.Колесная пара є безпружинних елементом тому для зменшення сил взаємодії з верхнім будовою шляху в ряді випадків у пасажирських електровозів осі виготовляються з легованої сталі, що дозволяє зменшити їх діаметр або роблять порожнистими по всій довжині (діаметр отвору 30-70 мм ). Це дозволяє знизити вагу осі на 20-25%.

Колісні центри

Рис. 3

Колісний центр уніфікованої колісної пари електровозів ВЛ60, ВЛ80 та ВЛ10.

На вітчизняних електровозах застосовуються розбірні колеса, що складаються з колісного центру і бандажа.

На колісний центр діють сили від посадки бандажа і запресовування осі колісної пари; він також передає вертикальні і горизонтальні повздовжні і поперечні сили, що діють між бандажем і віссю колісної пари.

Колісний центр складається з трьох частин: ступиці, напресовують на подступічной

частина осі колісної пари; обода, на який кріпиться знімний бандаж, і проміжної частини, виконуваної у вигляді литого диска (дискові центри) або спиць (спицеві центри).

Спицеві колісні центри складаються з обода, подовженої маточини з обробленою по зовнішньому діаметру посадочної поверхнею для насадки зубчастого колеса, і спиць. Переважно непарне число спиць в колесі під уникнення їх розриву.Підставою для відмови від спицевих колісних центрів послужило різке зміна жорсткості колеса в місцях примикання спиць до обода, що викликає підвищене динамічний вплив коліс на шлях, особливо при проходженні стиків і стрілочних переводів. Крім того, значне зосередження металу в окремих частинах колісного центру, особливо у колісної маточини, створює великі внутрішні напруги, викликають при охолодженні тріщини в маточинах.

У електровозів ВЛ80, ВЛ60 між маточиною і ободом є два диски з овальними отворами для полегшення центру, а

між дисками зроблені перемички для підвищення міцності центра.Колесние центри виконуються литими і катаними. Відливаються зі сталі особливої ​​якості 20Л або 25Л групи III. Відлиті центри для отримання однорідної і дрібнозернистої структури металу і зняття внутрішніх напружень піддається відпалу.

На вантажних і пасажирських вагонах і високошвидкісному рухомому складі застосовують суцільнокатані дискові безбандажние колеса. Вони в порівнянні з бандажними мають меншу масу, і у них

відсутня ослаблення бандажів. Використання суцільнокатаних коліс зменшує вартість виготовлення колісних пар. При цьому маса колісних пар знижується на 400 - 500 кг. Однак зносостійкість їх значно менше, ніж бандажних, вони частіше виходять з ладу із - за пошкодження поверхні катання. Разом з тим, з міркувань безпеки на високошвидкісному рухомому складі застосовують, як правило, безбандажние. Первісна товщина обода такого колеса 70 мм. У міру освіти прокату колеса обточують. Після граничного зносу суцільнокатані колеса перетачівают на дискові і насаджують на них окремі бандажі.