Шилер-9.75

У осей колесных пар колесные центры соединяют с осью запрессовкой оси в центр в холодном состоянии. Процесс запрессовки контролируется инди-

жей колес должно быть расстояние, соответствующее значению колесной колеи согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ), – 1440 ± 3 мм; в конце запрессовки значение силы запрессовки должно быть в интервале значений 1050 ÷ 1155 кН. При невыполнении указанных требований колесная пара не допускается к эксплуатации.

Зубчатые колеса напрессовывают на втулку колесного центра с усилием 500 – 800 кН. Допускается насадка в нагретом состоянии с натягом 0,20 – 0,28 мм при температуре 200 – 250 °С.

Посадку проверяют контрольным усилием, равным 300 – 400 кН.

1.3. Колесный центр

Колесный центр по всему внешнему периметру подвергается сжатию при остывании напрессованного на него бандажа. Во время запрессовки оси в ступицу происходит ее расширение, и средняя часть колесного центра оказывается сжатой. На колесный центр передаются также удары при прохождении колеса по поверхности пути. Колесный центр должен иметь достаточные прочность и жесткость.

На локомотивах применяют спицевые и дисковые (преимущественно литые) колесные центры. Спицевые колесные центры состоят из обода, спиц и ступицы. Применялись они на электровозах ВЛ19, ВЛ22м (11 спиц) (рис. 1.7) и

11

ЧС2 и ЧС4 (12 спиц). Во избежание разрыва спицевых колесных центров предпочтительнее выбирать нечетное количество спиц.

Рис. 1.7. Схема спицевого колесного центра электровоза ВЛ19

12

давлением подается масло. В соответствии с ГОСТ 4491-86 колесные центры отливают из стали 20Л и 25Л. Для снятия внутренних напряжений колесные центры подвергают отжигу.

1.4. Бандажи

На бандажи действуют нагрузки от вертикальных и горизонтальных сил взаимодействия колес и рельсов. Напряжения, связанные с действием этих сил в зоне контакта колеса и рельса, могут быть достаточно большими.

При прохождении неровностей пути эти силы имеют ударный характер. Поэтому материал, из которого изготовлен бандаж, должен обладать высокой прочностью при растяжении и сжатии, должен быть достаточно износостойким и вязким, чтобы противостоять ударным нагрузкам. Бандажи изготавливают из мартеновской стали с введением легирующих добавок и подвергают специальной термообработке (закалка и отпуск).

Ширина локомотивных бандажей – 140 мм, толщина новых бандажей на электровозах – 90 мм. Для уменьшения неподрессоренной массы колесной пары целесообразно уменьшать толщину бандажа. Однако при периодических обточках это снижает срок службы бандажа.

Профиль бандажа (рис. 1.9) определяется ГОСТ 11018-00. Средняя часть наружной поверхности бандажа (поверхность катания) имеет коничность 1/10, что способствует центрированию колесной пары в рельсовой колее и облегчает прохождение кривых. Внешняя часть бандажа имеет коничность 1/3,5 и фаску, которые облегчают прохождение стрелочных переводов. Гребень, угол наклона которого к горизонтали составляет 70 °, ограничивает поперечные перемещения колесной пары относительно рельсовой колеи.

С целью уменьшения износа гребней бандажей, рельсов и улучшения ходовых качеств локомотивов предложены и другие профили, которые подвергаются эксплуатационным испытаниям. Унифицированный профиль для колес локомотивов и вагонов, разработанный ВНИИЖТом, приведен на рис. 1.10.

13

Так как от состояния колесных пар зависит безопасность движения, требования к колесным парам регламентируются ПТЭ и инструкцией по формированию и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм.

Рис. 1.9. Профиль бандажа

Рис. 1.10. Унифицированный профиль бандажа, разработанный ВНИИЖТом

14

1.5.Содержание отчета

Вотчет по практическому занятию должно быть включено следующее:

– описание условий работы и классификация колесных пар;

– чертеж и описание устройства колесных пар электровозов ВЛ10, ВЛ80 и

ЧС2 и электропоездов ЭР;

–назначение, описание условий работы осей колесных пар и способов их изготовления;

–чертеж и описание устройства унифицированных колесных пар электровозов ВЛ10, ВЛ60, ВЛ80;

–описание условий работы и нагрузок, которым подвергается колесный центр;

–чертеж и описание колесного центра электровозов ВЛ10, ВЛ80;

–чертеж и описание основных параметров, технологии изготовления и профиля бандажа.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ (практическое занятие 3)

Ц е л ь з а н я т и я: изучить методику расчета колесной пары.

2.1. Краткие теоретические сведения

Ось колесной пары рассчитывают на прочность и сопротивление усталости. При расчете на прочность в качестве неблагоприятного режима рассматривают движение в кривой при максимальной скорости. При этом принимают во внимание статические и динамические нагрузки от подрессоренной части, непогашенную центробежную силу, ветровую нагрузку, горизонтальные поперечные силы взаимодействия колесной пары с рельсами и рамой тележки, силы, связанные с работой тяговых двигателей, и силы инерции неподрессоренных масс.

Схема нагрузок, приложенных к оси при опорном подвешивании тяговых электродвигателей и двухсторонней зубчатой передаче, представлена на рис. 2.1.

15

l0 2136

2520

Рис. 2.1. Расчетная схема нагружения оси колесной пары

Нагрузки на внешнюю Р и на внутреннюю Р шейки оси колесной пары по отношению к кривой определяются по формулам:

где kдв – коэффициент динамической составляющей вертикальных сил, kдв = 14;

P , P – нагрузки на буксовые шейки от действия ветра и непогашенной

W c

центробежной силы,

16

Направление силы Р2 зависит от направления движения локомотива. Более неблагоприятным является случай, когда сила направлена вверх, а колесная пара находится впереди тягового двигателя.

Сила, действующая на ось через моторно-осевые подшипники,

17

где RA – составляющая реакции, передающейся от зубчатого колеса ведущей шестерне;

Р3 , Р3 –составляющая веса и силы инерции тягового двигателя соответственно, кН,

где L – расстояние от оси колесной пары до оси подвешивания тягового двигателя, м.

Боковое давление рельса набегающего колеса

где Пст – нагрузка от колесной пары на рельсы, кН; kh – коэффициент рамной силы, kh = 0,3 ÷ 0,6.

Поперечная сила инерции колесной пары, возникающая при прохождении горизонтальных неровностей пути,

где fтр – коэффициент трения колеса о рельсы, fтр = 0,15 ÷ 0,25.

Вертикальная реакция наружного рельса определяется из условий равновесия колесной пары.

18

В горизонтальной плоскости ось испытывает изгиб от действия силы тяги, которая создается в опорных точках движущих колес на рельсы и передается на ось в плоскости движущих колес. Кроме того, на ось действуют реакции со стороны рамы, приложенные к серединам буксовых шеек.

Максимальное значение силы тяги по условиям сцепления определяется по формуле:

Для оценки статической несущей способности оси принимают допускаемое напряжение [σ] = 110 120 мПа либо находят коэффициент запаса прочности:

2.2.Содержание отчета

Вотчет по практическому занятию должны быть включены расчетная схема колесной пары и описание методики расчета колесной пары.

19