Расчет подшипниковых узлов транспортных средств. Учебно-методическое пособие

Рисунок 1.8 Букса кассетного типа с радиально-упорными двухрядными коническими подшипниками:

1-крышка задняя; 2-кольцо уплотнительное; 3 и 6-внутренние кольца двухрядного конического подшипника; 4-наружное кольцо двухрядного конического подшипника; 5-дистанционное кольцо;7-конический ролик подшипника; 8-крышка передняя; 9-упорное кольцо; 10-болт упорного кольца.

- 21 -

При движении вагонов весь спектр образующиеся нагрузок действует на элементы буксового узла (типового и кассетного типа), интенсивность взаимодействия которых проявляется через контактные напряжения, деформацию сопрягаемых поверхностей и величиной моментов сил сопротивления вращению роликов при качении и скольжении. Все эти факторы являются определяющими при разработке конструкции буксового узла вагона и выборе эффективных для применения типов подшипников качения.

В рассмотренных конструкциях букс кассетного типа осевые и радиальные нагрузки в соответствии геометрической формы конических роликов и при их взаимодействии с наружным и внутренним кольцами преобразуются в силы трения качения и при взаимодействии торцов роликов с бортом внутреннего кольца подшипника в силы трения скольжения.

Независимо от того осевая или радиальная нагрузка действует на буксу кассетного типа в подшипнике одновременно образуются и действуют постоянно при движении вагона силы трения качения и силы трения скольжения. При одновременном воздействии на буксовый узел больших радиальных и осевых нагрузок возможна высокая температура его нагрева, проскальзывание и заклинивание роликов.

- 22 -

Образование в буксовом узле с подшипниками качения сил трения скольжения свидетельствуют о не совершенстве ее конструкции, влияющих на надежность и эффективность практического применения в ходовых частях вагонов железнодорожного транспорта.

При разработке новых конструкции буксовых узлов особое внимание уделяется расчету их технических параметров с учетом условий эксплуатации, которые регламентируют характеристики вагонов, параметры железнодорожного пути и допустимая скорость движения поездов.

1.5 Геометрические размеры подшипников качения буксовых узлов вагонов

Вбуксовых узлах вагонов применяются радиальные подшипники качения с цилиндрическими короткими роликами и радиально-упорные конические двухрядные подшипники [11; 14]. Конструкция этих подшипников разработана с учетом обеспечения технологичности и надежности их установки на шейки осей колесных пар.

Втиповой буксе вагона на горячей посадке применяются подшипники (рисунок 1.9) различных конструкций, основные размеры которых приведены в таблице 1.1. Основное их отличие состоит в том, что на внутреннем кольце подшипника 232726 вместо упорного борта на внутреннем подшипнике при монтаже буксового узла устанавливают приставное кольцо.

-23 -

Рисунок 1.9 Конструкция радиальных подшипников с короткими цилиндрическими роликами типовой буксы грузового вагона:

а) подшипник 232726; б) подшипник 42726

Таблица 1.1

Размеры для выполнения расчета эксплуатационных показателей радиального подшипника с короткими цилиндрическими роликами типовой буксы вагона

Условное обозначение подшипника: 232726; 42726

- 24 -

Конструкция радиально-упорного двухрядного подшипника с коническими роликами (рисунок 1.10) кассетной буксы отличается тем, что в нем предусмотрено одно наружное и два внутренних кольца. Вместе с тем внутренняя поверхность наружного кольца имеет коническую форму, обеспечивающую без применения каких–либо крепежных элементов четко фиксировать его на роликах с возможностью микроскопического перемещения в осевом направлении.

Геометрические размеры подшипников (таблица 1.2) и (таблица 1.3) буксы кассетного типа установлены в соответствии с размерами сопрягаемых с ними поверхностей элементов типовых ходовых частей вагона.

Рисунок 1.10 Конструкция радиально-упорного двухрядного подшипника с коническими роликами буксы кассетного типа

- 25 -

Таблица 1.2

Основные размеры радиально-упорного конического двухрядного подшипника буксы кассетного типа

Рисунок 1.11 Конструкция и основные размеры ролика радиально-упорного конического двухрядного подшипника буксы кассетного типа

- 26 -

Таблица 1.3

Размеры для выполнения расчета эксплуатационных показателей радиально-упорного конического двухрядного подшипника буксы кассетного типа

Условное обозначение подшипника изготовителя:

мммм мм мм град мм мм мм град

Геометрические размеры тел качения радиальноупорного конического двухрядного подшипника, необходимые для расчета технических характеристик, определяются по следующим формулам:

– средний диаметр конического ролика, мм

– длина опорной поверхности конического ролика, мм

– средний диаметр подшипника по оси вращения

Конструкция и геометрические размеры подшипников качения являются основными техническими характеристиками, в соответствии с которыми разрабатываются требования по их применению в подшипниковых узлах транспортных средств.

2 ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНСТРУКЦИЙ БУКСОВЫХ УЗЛОВ ВАГОНА

2.1 Расчет сил нагружения буксового узла

Для оценки работоспособности буксовых узлов вагонов необходимо определить действующие на них радиальные Р1, Р2 и осевые Hа силы (рисунок 2.1), наиболее неблагоприятное сочетание которых наблюдается при движении вагона со скоростью ʋ по кривым участкам пути с радиусом R.

- 28 -

Рисунок 2.1 Схема сил, действующих на вагон при движении по кривым участкам пути

В соответствии с расчетной схемой определим результирующие радиальные силы P1 и P2, действующие на буксовые узлы вагона:

где mо – количество колесных пар вагона (осность вагона);

Pст – вертикальная статическая нагрузка, H;

Pд – вертикальная динамическая нагрузка, H;

Pц – вертикальная нагрузка от действия центробежной силы, H;

Pв – нагрузка от давления ветра на вагон, H. Рассмотрим отдельно расчет сил, которые являются

составляющими формул (2.1), (2.2).

где Нц – центробежная сила, Н;

hц – высота от центра тяжести загруженного вагона, измеряемая от продольной оси колесной пары, м;

- 30 -