Расчет подшипниковых узлов транспортных средств. Учебно-методическое пособие

Конструкция радиальных роликовых двухрядных сферических подшипников (рисунок 1.2) соответствует условиям для воприятия больших радиальных нагрузок и осевых нагрузок, не привышающих 25% неисползованной допустимой радиальной нагрузки. Основное уникальное приемущество сферического подшипника заключается в возможности самоустановки и способности сохранять работоспособность при изменении продольной оси симметрии наружного кольца по отношению продольной осисимметрии внутреннего кольца.

Рисунок 1.2 Конструкция радиального роликового двухрядного сферического подшипникав

Сферические подшипники широко применятся в опорах кинеметических модулей, в которых возможны перекосы посадочного отверстия коруса и поверхности вала вызванные погрешностями изготовления или деформации от действия нагрузок.

- 11 -

Конструкция радиально-упорных подшипников с коническими роликами (рисунок 1.3) соответствует условиям для воприятия радиальных и осевых нагрузок. Величина воспринимаемой осевой нагрузки зависить от угла конусности роликов и угла наклона оси их вращения относительно продольной оси симметрии подшипника.

Рисунок 1.3 Конструкция радиально-упорного двухрядного подшипника с коническими роликами

При действии на конический радиально-упорный подшипник даже относительно не больших осевых нагрузок происходит интенсивное нагружение направляющего бурта внутреннего кольца и образование постоянно действующего момента сил сопротивления вращению.

- 12 -

Допустимая частота вращения конических радиальноупорных подшипников по сравнению с радиальными подшипниками с короткими цилиндрическими роликами значительно ниже.

Применение двухрядных сферических и конических роликоподшипников в тяжело нагруженных опорах качения является распространенным конструкторским приемом Эти (многорядные) подшипники имеют большую

стоимость, так как для равномерного распределения нагрузки между рядами тел качения нужна большая точность изготовления деталей.

Конструкция радиального шарикого однорядного подшипника (рисунок 1.4) соответствует условиям для воприятия радиальных силы, при которой углы контакта шариков с дорошками качения колец равны нулю. При восприятии только осевой нагрузки применяют шарикоподшипники с увеличенным радиальным зазором между шариками и дородками качения колец.

Радиальные шариковые однорядные подшипники работают в опорах кинематических модулей с минимальными потерями на трение и допускают наибольшие частоты их вращения

- 13 -

Рисунок 1.4 Конструкция радиального шарикого однорядного подшипника

Эти подшипники устанавливают на жестких опорах валов, прогиб которых под действием внешних сил не должен вызывать допустимого углового смещения оси вала относительно оси посадочного отверстия. При этом соосность посадочных мест под радиальные шариковые однорядные подшипники должна быть выдержана в таких пределах, чтобы перекос наружных колец относительно внутренних не превышал нормативного даже при увеличеном зазоре в подшипнике.

- 14 -

1.3 Буксовый узел с однорядными радиальными подшипниками с короткими цилиндрическими роликами

Буксовые узлы являются важнейшими из элементов конструкции ходовых частей вагонов. Работая в сложных условиях эксплуатации, при постоянно меняющихся температурных и погодных условиях окружающей среды, буксы должны обеспечивать высокую надежность работы и безопасность движения на железнодорожном транспорте.

В типовых буксовых узлах грузовых вагонов применяют радиальные подшипники с цилиндрическими короткими роликами двух типов:

–с однобортовым внутренним кольцом;

–с безребортовым внутренним кольцом, в замен которого применяют приставное упорное кольцо.

Конструкция цилиндрических роликовых подшипников обеспечивает надежность работоспособности типовых букс под действием только радиальной нагрузки. При движении вагонов образуются поперечные силы, что обусловливает образование действующих на радиальные подшипники типовых буксовых узлов осевых нагрузок.

Осевая нагрузка на подшипник передается через корпус буксы на наружные кольца и через торцы цилиндрических роликов на бортик внутреннего кольца,

-15 -

жестко закрепленного на шейке оси колесной пары вагона. При такой схеме передачи через элементы буксового узла осевой нагрузки образуются высокие контактные давления, что приводить к пластической деформации бортиков колец подшипника и заклиниванию роликов.

Повышение надежности и безотказности буксового узла требует системного подхода при конструировании, расчете, проектировании и разработке технических требований на эксплуатацию и ремонт.

На шейке оси колесной пары внутренние кольца подшипника монтируют на горячей посадке с последующим закреплением от осевого сдвига корончатой гайкой (рисунок 1.5) или тарельчатой шайбой (рисунок 1.6).

Крепительная крышка буксы при болтовом соединении с корпусом обеспечивает сжатие наружных колец подшипников, что исключает возможность их перемещения и вращения относительно внутренней поверхности корпуса.

Внутренняя полость буксы заполняется консистентной смазкой, обеспечивающей надежную работу подшипников.

Герметичность буксовых узлов обеспечивается за счет применения в конструкции специальных лабиринтных колец.

- 16 -

Рисунок 1.5 Конструкция типовой буксы грузовых вагонов с креплением радиальных роликоподшипников на шейке оси колесной пары корончатой гайкой:

1-корпус буксы; 2-болт стопорной планки; 3-стопорная планка; 4-корончатая гайка; 5-крышка смотровая 6-пружинная шайба; 7-болт смотровой крышки; 8-резиновая прокладка; 9-резиновое кольцо; 10-крышка крепительная; 11-приставное кольцо; 12-подшипник 232726 с цилиндрическими роликами; 13-подшипник 42726 с цилиндрическими роликами; 14-лабиринтное кольцо (неподвижное); 15-лабиринтное кольцо (подвижное).

- 17 -

Рисунок 1.6 Конструкция типовой буксы грузового вагона с креплением радиальных роликоподшипников на шейке оси колесной пары тарельчатой шайбой:

1-корпус буксы; 2-болт тарельчатой шайбы; 3-тарельчатая шайба; 4-крышка смотровая; 5-пружинная шайба; 6- болт крышки смотровой; 7-резиновая прокладка; 8-резиновое кольцо; 9- крышка крепительная; 10-приставное кольцо; 11-подшипник 232726 с цилиндрическими роликами; 12-подшипник 42726 с цилиндрическими роликами; 13-лабиринтное кольцо (неподвижное); 14-лабиринтное кольцо (подвижное).

- 18 -

В настоящее время особое внимание уделяется вопросам создания новых конструкций буксовых узлов вагонов с гарантированной надежностью и долговечностью в эксплуатации, отвечающих экономическим принципам сокращения затрат на техническое обслуживание и требованиям безопасности движения поездов в широком диапазоне скоростей и нагрузок при поездной и маневровой работе.

1.4 Буксовый узел с радиально упорными коническими подшипниками

На железнодорожном транспорте многих стран мира применяются буксы кассетного типа с радиально-упорными коническими двухрядными подшипниками. Конструктивное исполнение таких букс отличается технологичностью монтажа и закрепления их на оси колесной пары вагона. В сравнение с типовыми буксовыми узлами буксы кассетного типа монтируют на ось колесной пары методом запрессовки внутренних колец на шейку оси.

Букса кассетного типа с радиально-упорными коническими двухрядными подшипниками отличается универсальностью конструкции, которая заключается в возможности технического исполнения конструкции в корпусе (рисунок 1.7) и без корпуса (рисунок 1.8), вместо которого применяется адаптер (полубукса).

- 19 -

Рисунок 1.7 Конструкция буксы с радиально-упорными коническими двухрядными подшипниками в стандартном корпусе:

1-корпус буксы; 2-тарельчатая шайба (вкладыш); 3-заглушка; 4-болт тарельчатой шайбы; 5-крышка передняя; 6-крышка смотровая; 7-пружинная шайба; 8-болт крышки смотровой; 9-резиновая прокладка; 10-резиновое кольцо; 11-крышка крепительная; 12-наружное кольцо двухрядного конического подшипника; 13 и 15-внутренние кольца двухрядного конического подшипника; 14-дистанционное кольцо; 16-кольцо уплотнительное; 17-крышка задняя; 18-лабиринт отъемный (неподвижный); 19-лабиринт.

- 20 -