КОНСПЕКТ № 6 ТЕМА: БУКСОВЫЙ УЗЕЛ С РОЛИКОВЫМИ ПОДШИПНИКАМИ.

Назначение и конструкция буксового узла.

Буксы служат для передачи нагрузок на шейки осей колесных пар через рамы тележек от вагонов.

Надежная работа буксовых узлов с роликовыми подшипниками обеспе­чивается проведением полных и промежуточных ревизий букс, а также наблю­дением за ними в эксплуатации.

Основным типом буксового узла является вариант размещения в буксе двух цилиндрических роликовых подшипников на горячей посадке.

В буксах пассажирских и грузовых вагонов применяются роликовые подшипники:

а) с короткими цилиндрическими роликами однорядные с однобортовым внутренним кольцом.

б) с короткими цилиндрическими роликами однорядные с 6e36opfбвым внутренним кольцом и плоским упорным кольцом.

Посадка внутренних колец на шейку оси осуществляется методом прес­сования, заключающегося в нагреве внутренних колец (при этом происходит их объемное расширение), их постановке на шейку оси, остывании, после которо­го обеспечивается необходимая прочность прессового соединения колец с осью.

У цилиндрических подшипников, имеющих массивные беззаклепочные латунные сепараторы, ролики удерживаются в гнездах расчеканкой перемычек, а у полиамидных сепараторов - на перемычках имеются специальные утолще­ния. Размеры подшипников 250 х 80 х 130 (мм):

где D = 250 - диаметр наружного кольца, 80 - ширина подшипника, 130- диа­метр внутреннего кольца (диаметр шейки)

Подшипники с латунным сепаратором имеют 14 роликов, а подшипники с полиамидным сепаратором - 15 роликов. Диаметр ролика - 32 мм, длина 52 мм, вес подшипника 19 кг.

Подшипники (кольца и ролики) изготавливаются из хромистой стали ма­рок ШХ-15, ШХ-15 СГ, ШХ-4.

В буксах вагонов применяют глухую подшипниковую посадку, при кото­рой внутреннее кольцо подшипника непосредственно устанавливается на шей­ку оси. В буксах грузовых и пассажирских вагонов устанавливают два цилинд­рических подшипника вплотную друг к другу, при этом подшипник, располо­женный у гантели шейки оси, называют задним, а у ее торца - передним.

Буксы с двумя цилиндрическими подшипниками могут иметь торцевое крепление корончатой гайкой М 110x4 или тарельчатой шайбой с четырьмя болтами М 20, или тарельчатой шайбой с тремя болтами М 20.

Рис. Букса грузового вагона с двумя цилиндрическими подшипниками с торцевым креплением гайкой Ml 10

Букса грузового вагона с двумя цилиндрическими подшипниками с торцевым креплением тарельчатой шайбой и четырьмя болтами

Корпус буксы грузового вагона имеет на боковых стенках направляющие пазы, в которые входят челюсти боковой рамы тележки, а у переднего торца -приливы с отверстиями для болтов крепления крышки. Внутренняя поверх­ность корпуса является посадочной для наружных колец подшипников. Её рас­тачивают на станке с достаточной точностью, диаметр расточки должен соот­ветствовать с определенными допусками наружному диаметру наружных колец применяемых подшипников (250 мм). С наружной стороны на задней стенке предусмотрены пазы, в которые входят выступы лабиринтного кольца. В верх­ней наружной части (опорной) корпуса буксы размещены ребра жесткости, ко-

торые служат для восприятия дополнительных нагрузок при колебаниях рамы тележки и передачи их равномерно на подшипники.

Положение внутреннего кольца заднего подшипника фиксируется лаби­ринтным кольцом, а наружного кольца - лабиринтом корпуса буксы. Лаби­ринтное кольцо прочно закрепляется на предподступичной части оси и не мо­жет перемещаться по ней. Внутренний диаметр цилиндрической части лаби­ринтного кольца должен отличаться от диаметра предподступичной части на величину установленного натяга. От точности размещения кольца зависит пра­вильное положение буксы на шейке оси и относительно середины оси, а следо­вательно, и надежность работы буксового узла.

Макет буксы в разрезе СМАЗКА ДЛЯ РОЛИКОВОЙ БУКСЫ

Для букс вагонов с роликовыми подшипниками применяют железнодо­рожную смазку ЛЗ-ЦНИИ, представляющую собой однородную мазь от свет­ло-желтого до темно-желтого цвета. Температура каплепадения: норма по ГОСТ - 125°, не ниже; норма по ТУ - 130 °, не ниже.

В настоящее время осуществляется эксплуатация вагонных букс с роли­ковыми подшипниками на смазке БУКСОЛ. Норма закладки смазки БУКСОЛ и норма добавления смазки при промежуточных ревизиях соответствует нор­мам, предусмотренным инструктивными указаниями № 3-ЦВРК, как и смазки ЛЗ-ЦНИИ, Л-ЗЦНИИ(у).

Внешний вид смазки БУКСОЛ: однородная мазь от светло - до темно -коричневого цвета. В отличии от смазки ЛЗ-ЦНИИ, ЛЗ-ЦНИИ (у), смазка БУКСОЛ не растворяется в воде.

Смазка БУКСОЛ применяется при температурах окружающей среды от минус 60 ° С до плюс 60 ° С. Допускается использование смазки при темпера­туре в объеме узла трения до плюс 120 ° С.

Смешение смазки пластичной БУКСОЛ со смазками ЛЗ-ЦНИИ и ЛЗ-ЦНИИ (у) - не допускается.

Для обеспечения приборами контроля типа КТСМ функции распо­знания типа букс при выявлении нагрева вагонных букс с различными видами

з

применяемых смазок и роликовых подшипников, при смене колесной пары на специализированных путях СПТО и участке ТОР должно быть обеспечено укомплектование вагона колесными парами с буксовыми узлами, оборудован­ными одним типом смазки буксовых подшипников.

Отличительные признаки роликовых букс, заправленных смазкой БУКСОЛ.

На смотровых крышках буксовых узлов, заправленных смазкой БУКСОЛ наносится трафарет «БУКСОЛ», а на левом верхнем болту крепительной крышки левой шейки оси устанавливается бирка, на которой выбита марки­ровка «БУКСОЛ». Наблюдение и уход за буксами с роликовыми подшипника­ми на смазке БУКСОЛ производится в соответствии с требованиями инструк­тивных указаний 3-ЦВРК от 01 г.

Надежность работы роликовых подшипников зависит от точности изго­товления и ремонта колесной пары, букс и ее деталей, правильности монтажа букс и ухода за ними в эксплуатации.

Сварочные работы на вагонах и тележках, оборудованных колесными па­рами с буксами на роликовых подшипниках, должны выполняться так, чтобы подшипники не были включены в сварочную цепь. При этом запрещается ис­пользовать рельсы в качестве обратного провода.

Подвод тока должен осуществляться по двухпроводной системе с при­соединением обратного провода от источника питания дуги и непосредственно вблизи места сварки так, чтобы сварочная цепь не замыкалась через буксы, ав­тосцепку, редукторы и другие разъемные соединения. Сварочные машины и трансформаторы должны быть тщательно изолированы от ремонтных путей.

При сварочных работах на вагоне или тележке с нарушением изложенных выше требований колесные пары должны быть выкачены из-под вагона или те­лежки и подвергнуты полному освидетельствованию со снятием внутренних и лабиринтных колец с шеек осей.

4

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Буксовых узлов

Опыт эксплуатации отечественного подвижного состава свидетельствует о том, что ежегодно на сети дорог имеют место случаи внезапных отказов бук­совых узлов вагонов с роликовыми подшипниками, проявляющиеся в недопус­тимом их нагреве, изломах шеек осей создания аварийной ситуации и, тем са­мым, оказывающие непосредственное влияние на безопасность движения поез­дов. Каждый из случаев отказов буксовых узлов в эксплуатации следует рас­сматривать как ЧП. При проведении специальных исследований по определе­нию времени, в течение которого разрушается буксовый узел с поврежденны­ми подшипниками на горячей посадке, было выявлено несколько характерных особенностей, которые заключаются в следующем.

С некоторыми дефектами подшипников (ослабление натяга посадки внутреннего кольца, разрыв внутреннего кольца, износ центрирующей поверх­ности сепаратора и его излом, ступенчатый и полный откол борта внутреннего кольца), а также дефектами торцевого крепления буксы (ослабление гайки, из­лом головок болтов М 20 крепления торцевой шайбы), букса может работать без чрезмерного нагрева несколько сотен, а иногда и тысяч км.

Установлено, что процесс окончательного разрушения подшипника стре­мительно ускоряется в том случае, если в буксе прекращается процесс качения и возникает сухое трение скольжения (например, роликов по дорожке качения внутреннего кольца, внутреннего кольца по шейки оси). При этом темп нарас­тания температуры буксового узла может достичь 20°С в минуту. Зачастую, при расследованиях на местах случаев изломов шеек осей или чрезмерного на­грева буксовых узлов, не удается установить истинную причину отказа узла в эксплуатации.

Практика показала, что относительно легко причину разрушения можно установить в его начальной стадии, когда в буксе сохранена смазка и ее детали (включая детали подшипников) не успели прийти в полную непригодность. Такого рода отказы букс в эксплуатации выявляются с помощью напольных устройств (ДИСК, КТСМ), а также осмотрщиками вагонов по внешним при­знакам неисправностей, непосредственно при встрече поезда сходу и при тех­ническом обслуживании на станции. К числу основных причин, вызывающих разрушение буксового узла с подшипниками на горячей посадке и приводящих к излому шейки оси следует отнести:

1. ослабление торцевого крепления буксы;

2. проворот внутреннего кольца на шейки оси (потеря посадочного натяга)

3. усталостное разрушение сепаратора

4. обводнение смазки, потеря ее служебных свойств и разработка се­ паратора;

5. разрыв внутреннего кольца;

6. скол борта внутреннего кольца;

7. заклинивание роликов между бортами наружного кольца.

5

I. Ослабление торцевого крепления буксы на шейки оси (или срыв резьбы деталей крепежного узла) встречается в основном в буксах грузовых ва­гонов, где действуют повышенные боковые горизонтальные усилия, и значи­тельно реже — в буксах пассажирских вагонов.

Эта неисправность является следствием ряда факторов: некачественного изготовления резьбы и нарушения технологии заворачивания гайки на ВРЗ и в депо, а также повреждения резьбы при расформировании колесных пар.

Грение буксового узла из-за разрушения торцевого крепления, нарушения тех­нологии проведения ревизии буксового узла.

На основании опыта работы передовых осмотрщиков вагонов выявлен основной признак, по которому без каких-либо затруднений можно определить повреждение торцевого крепления буксы — сдвиг ее по шейке оси относительно лабиринтного кольца на величину более 1,5 мм.

Такое смещение буксы обусловлено увеличением осевого разбега буксы на шейке за счет повреждения или ослабления затяжки торцевой гайки Ml 10 или болтов М20 крепления шайбы.

Излом сепаратора, обрыв болтов М20 крепления шайбы

Бывают случаи, когда на гайке и резьбе шейки оси нет повреждений, од­нако гайка отвернута. Можно отметить, что одна из гаек в движущемся вагоне стремится отворачиваться, а другая - заворачиваться.

В пунктах формирования и оборота поездов вагоны не разворачиваются, поэтому при движении колесной пары в обратном направлении гайка, которая отворачивалась, начинает работать на заворачивание и наоборот.

Если гайка недовернута при монтаже, то в самом начале эксплуатации она начинает отвинчиваться до соприкосновения грани шлица с хвостовиком стопорной планки. Длительный процесс контакта шлица с планкой вызывает ступенчатый износ обеих соприкасающихся поверхностей.

Дальнейшее отворачивание гайки приводит сначала к развитию трещины в хвостовике у основания или по отверстию близлежащего болта крепления, а затем - к усталостному излому хвостовика. Характер повреждений хвостовика стопорной планки и шлицев гайки свидетельствует о некачественном выполне­нии монтажных работ при ревизии буксы.

Излом хвостовика Излом стопорной планки

стопорной планки с обрывом болта М12

Окончательному свинчиванию гайки мешает смотровая крышка. Насту­пает момент, когда на крышке с внешней стороны появляются визуально на­блюдаемые выпуклости, а иногда и протертости от длительного трения по ней гайки.

Отвалившаяся часть стопорной планки (а иногда и вся планка) падает в буксу, располагаясь вблизи смотровой крышки, зачастую контактируя с ней, при движении вагона может пробить смотровую крышку.

В таких случаях при легком ударе молотком по нижней кромке смотро­вой крышки, слышен дребезжащий звук от контакта ее с деталями торцевого крепления (внешних признаков разрушения на смотровой крышке может не быть).

7

Разрушение торцевого крепления, откручивание торцевой гайки

Торцевая гайка Ml 10 Разрушение буксового узла

с повреждением резьбы с повреждением резьбы шейки оси

В эксплуатации имеют место случаи, когда резьба на шейке оси практи­чески отсутствует, отдельные витки только угадываются, но гайка отворачива­ется с большими трудностями. Хвостовик стопорной планки и поверхность ме­жду шлицами имеют ступенчатый износ.

При некачественно выполненной резьбе шейки оси усилия затяжки рас­пределяются неравномерно, поэтому при движении гайка стремится перемес­титься по оси колесной пары. Вначале гайка повреждает резьбу, затем доходит до упора с хвостовиком стопорной планки, которая некоторое время удержива­ет гайку, отсюда и износ стопорной планки.

Следующий этап - излом хвостовика стопорной планки, а иногда изгиб хвостовика таким образом, что дает возможность гайке сойти с шейки оси. Ча­ще всего излом стопорной планки происходит в самом слабом сечении — в зоне отверстия под болт Ml2. Наблюдаются такие случаи, когда стопорная планка как бы выдергивает из торца шейки оси ближайший к хвостовику болт Ml2, (см. фото слева) либо отрывает у него головку (см. фото справа).

Разрушение буксового узла

Таким образом, наступает момент, когда букса уже ничем не удерживает­ся на шейке оси (торцевого крепления нет). Однако буксовый узел еще дли­тельное время может быть работоспособным благодаря особенностям конст­рукций тележек грузовых и пассажирских вагонов.

Наибольшее сползание буксы с оси колесной пары возможно наблюдать в тележке грузового вагона (оно может составить 40 мм и более).

Сдвиг буксы из-за разрушения: переднего и заднего подшипников, торцевого крепления

9

Ролики переднего подшипника сдвигаются более чем на половину длины, повисая в воздухе и обезгруживаются, под радиальной нагрузкой оказывается их другая половина. Ролики заднего подшипника повисают над скосом своего внутреннего кольца, а в худшем случае могут упереться при дальнейшем пере­мещении в скос внутреннего кольца переднего подшипника. В этом положении появляются повреждения подшипников вследствие их загружения, могут воз­никнуть отколы сразу у многих роликов заднего подшипника, а у переднего подшипника могут сохраниться, так как они были обезгружены (и висели в воздухе).

Конечная стадия при разрушении подшипников - излом шейки оси.

Поврежденные ролики Излом шейки оси

II. Проворот внутреннего кольца на шейке оси (потеря посадочного натяга) является следствием неправильного подбора величины посадочного на­тяга. На ряде ремонтных предприятий качество ремонта и монтажа роликовых подшипников находится на низком уровне.

Не соблюдаются требования температурного режима, замеры шеек про­изводятся несоответствующим инструментом, в результате чего величина натя­га может быть недостаточной или чрезмерной.

Разрушение буксового узла из-за проворота внутреннего кольца

ю

Кроме того, опыт эксплуатации вагонов свидетельствует о том, что про-ворот внутренних колец также возможен в случае ослабления гайки М110 тор­цевого крепления буксы. В этом случае первым начинает вращаться на шейке оси внутреннее кольцо переднего подшипника.

Длительное проворачивание кольца вызывает ступенчатый износ шейки, причем поверхности трения, как у кольца, так и у шейки могут быть гладкими, зеркальными, по причине работы внутреннего кольца как подшипника сколь­жения, когда обе трущиеся поверхности разделяет слой смазки. За счет образо­вавшегося ступенчатого износа шейки оси, букса наклоняется, и соответствен­но перегружаются ролики и дорожки качения внутреннего и наружного колец рядом расположенного подшипника. Если внутреннее кольцо вращается на шейке оси в условиях сухого трения, то процесс разрушения происходит стре­мительно, подшипники теряют начальную форму, оплавляются латунью, по­крываются окалиной.

Усталостное разрушение массивного латунного сепаратора является характерным для букс пассажирских вагонов. Часто это бывает в зимний пери­од, когда существенно возрастают динамические усилия, действующие на хо­довые части подвижного состава и особенно, наличие каких—либо геометриче­ских неровностей на поверхность катания. В этих экстремальных условиях экс­плуатации проявляется недостаточная усталостная прочность сепараторов, обу­словленная возможным наличием трещин в них (как правило, в перемычках), а затем происходит излом. Изломавшаяся перемычка может быть выброшена из подшипника в полость буксы, иногда в виде отдельных округленных кусков, с присутствием большого количества латуни в распыленном виде.

Разрушение сепаратора, Латунные включения в смазке

излом стопорной планки