1.3 Характеристика колесной пары

Колесная пара – одна из ответственных частей вагона. Она направляет движение вагона по железнодорожному пути и воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на путь и обратно. Безопасность движения поездов во многом зависит от конструкции, материала, технологии изготовления и ремонта, а также от качества осмотра колесных пар. Конструкция колесных пар оказывает влияние на плавность хода, сопротивление движению и величину сил при взаимодействии вагона и пути. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление определяются государственными стандартами, а содержание и ремонт – «Правилами технической эксплуатации железных дорог» и ЦВ 3429 «Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар».

Типы колесных пар определяются типом оси и диаметром колес, в соответствии с таблицей 1. Колеса насаживаются на ось на равных расстояниях от ее середины так, чтобы расстояние между их внутренними гранями было в установленных пределах. Правильное положение колес и прочное соединение их с осью - важные условия обеспечения безопасности движения подвижного состава по рельсовому пути. Проверка колесных пар на соответствие этим условиям осуществляется в процессе эксплуатации вагонов постоянно.

У внутренней грани колеса имеется гребень высотой 28 мм. Такая высота

достаточна для предотвращения схода подвижного состава с рельсов и вместе с тем исключает возможность повреждения деталей рельсовых скреплений и стрелочных переводов. Толщина гребня, измеряемая на расстоянии 18 мм от вершины, у новых и обточенных колес составляет 33 мм. Вследствие трения гребня о головку рельса в эксплуатации эта величина уменьшается, поэтому установлены предельные нормы износа.

Для безопасного движения вагона по рельсовому пути, в соответствии с рисунком 1, на ось 1 прочно закрепляется колесо 2 с соблюдением строго определенных размеров.

Таблица 1 - Типы колесных пар и их основные размеры

Тип колесной пары	Тип оси	Назначение оси	Диаметр колес, мм	Используются для вагонов
РУ1-950	РУ1	Для роликовых на горячей посадке с торцевым креплением гайкой	950	Грузовых и пассажирских
РУ1Ш-950	РУ1Ш	Для роликовых на горячей посадке с торцевым креплением шайбой	950	Грузовых
РУ-950	РУ	Для роликовых на втулочной посадке с торцевым креплением гайкой	950	Грузовых и пассажирских

Расстояние между внутренними гранями колёс L составляет: для новых колёсных пар, предназначенных для вагонов, обращающихся со скоростью до 120 км/ч, свыше 120 км/ч, но не более 160 км/ч. Во избежание неравномерной передачи нагрузки на колеса и рельсы разность размеров от торца оси до внутренней грани обода l допускается для колёсной пары не более 3 мм. Колеса, укрепленные на одной оси, не должны иметь разность по диаметру более 1 мм,

что предотвращает односторонний износ гребней и не допускает повышение сопротивления движения. С целью снижения инерционных усилий, колёсные пары скоростных вагонов подвергаются динамической балансировке: для скоростей от 140 до 160 км/ч допускается дисбаланс не более 6 Н*м; для скоростей от 160 до 200 км/ч – не более 3 Н*м.

На железных дорогах Российской Федерации используются различные по конструкции колес – цельнокатаные и бандажные, по способу изготовления катаные и литые, по диаметру круга катания – 957 мм. Стандартный профиль колеса имеет гребень, коническую поверхность и фаску. Гребень колеса направляет движение и предохраняет колесную пару от схода с рельсов.

1 - ось, 2 – цельнокатаное колесо; L - расстояние между внутренними гранями колёс; l - размеры от торца оси до внутренней грани обода

Рисунок 1 – Основные элементы и размеры колесной пары

Стальное цельнокатаное колесо в соответствии с рисунком 2 состоит из обода 1, диска 2 и ступицы 3. Рабочая часть колеса представляет собой поверхность катания 4. Номинальный размер ширины обода составляет 130 мм.

На расстоянии 70 мм от внутренней грани и обода, являющейся базовой, расположен воображаемый круг катания, используемый для измерения специальными инструментами диаметра колеса, толщины обода и проката.

Противоположная грань б называется наружной. Ступица 3 с ободом 7 объединены диском 2, расположенным под некоторым углом к плоскости круга катания, что придает колесу упругость и способствует снижению уровня динамических сил во время движения вагона. Ступица служит для посадки колеса

на подступичной части оси. Поверхность катания 4 обрабатывается по стандартному профилю. Наиболее нагруженным элементом колесной пары я вляется шейка оси.

1 – обод; 2 – диск; 3 – ступица; 4 – поверхность катания; а – внутренняя грань; б – наружная грань

Рисунок 2 – Стальное цельнокатаное колесо в разрезе

Как показывает опыт эксплуатации, среди всех колесных пар наиболее нагруженной является первая по ходу движения вагона. Связано это с тем, что при вписывании подвижного состава в кривой участок пути кроме вертикальной, статической и динамической нагрузок на шейку передается направляющая сила рельса. При этом соответствующая реакция на поверхности катания колеса приложена в месте контакта с рельсом.

Колёса должны быть изготовлены из спокойной стали, полученной мартеновским, кислородно-конвертерным или электросталеплавильным способом. Сталь должна быть подвергнута внепечной обработке инертным газом. Сталь может подвергаться вакуумированию.

Примечания:

- В стали допускается отклонение от массовой доли углерода плюс минус 0,02 процента;

- Массовая доля никеля, хрома и меди не должна быть более 0,30 процентов каждого элемента. Молибдена – более 0,08 процентов;

Таблица 123 – Химический состав стали колес