41 Пути совершенствования конструкции колесных пар грузовых вагонов

– повышение твердости поверхности катания; улучшение профиля поверхности катания; внедрение S – образного диска ; применение касетных подшипников; изменение требований к обточке по толщине гребня; предварительная мех.обработка дефектного участка перед обточкой ( колесо ) ; Отжиг поверхности катания ( установка твч ); накатка оси роликами ( повешение твердости поверхностного слоя на 22 %, улучшение требований по шероховатости ); применение полой оси.

В эксплуатации ось работает при нестационарном режиме нагружения при вращении колёсной пары. Поэтому она испытывает знакопеременные напряжения с амплитудами переменной величины. Такой нестационарный режим требует применения мер по повышению предела выносливости осевой стали. Специфика работы оси заключается в том, что при нагружении она испытывает изгибные напряжения, которые по площади поперечного сечения распределяются неравномерно, достигая наибольших значений в наружных и наименьших - во внутренних волокнах. Это обстоятельство ставит проблему замены сплошного сечения оси полым, не вызывая заметного увеличения габаритных размеров, но способствующее уменьшению массы на 100...110 кг по сравнению с осью сплошного сечения. Поэтому разрабатываются конструкции и технология изготовления полых осей методом поперечно-винтовой прокатки (рис. 3). Опыт применения колёсных пар с полыми осями показывает, что при их создании особое внимание следует уделять обеспечению надежного соединения колеса с осью, так как в эксплуатации ослабевает их посадка - усилия распрессовки колёс оказываются ниже усилий напрессовки. Это может быть объяснено возникновением остаточных деформаций полой оси и действием других факторов, определение которых требует специальных исследований.  Рис. Полая вагонная ось

42. Отличия в проектировании отечественных и зарубежных конструкций грузовых и пассажирских вагонов с использованием габаритов подвижного состава и ширины колеи.

Для безопасного движения поездов необходимо, чтобы локомотивы, вагоны и грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств и сооружений, расположенных вблизи пути, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава. Это требование обеспечивается габаритом приближения строений и габаритом подвижного состава.  Габаритом приближения строений называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны входить никакие части сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устройства, которые предназначены для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления, поворачивающаяся часть колонки при наборе воды и др.). Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как груженый, так и порожний подвижной состав, расположенный на прямом горизонтальном пути.  Габарит приближения строений С применяется при строительстве новых линий, постройке вторых путей, электрификации железных дорог и других видах реконструкции общей сети и подъездных путей (от станции их примыкания до территории предприятия).

Габаритные расстояния по высоте измеряют от уровня верха головки рельса, горизонтальные расстояния — от оси пути. Очертание I—II—III установлено для перегонов и путей на станциях (в пределах искусственных сооружений), на которых не предусматривается стоянка подвижного состава, очертание Iа—IIа—IIIа—IVa — для остальных путей станций. Высота габарита указана на рисунке дробью: числитель — для контактной подвески с несущим тросом, знаменатель — без него. Ширина габарита приближения строений С составляет 4900 мм.  В габарите для перегонов на расстоянии от оси пути 1745 мм предусмотрен скос высотой 1070 мм от уровня верха головки рельса для перил на мостах, эстакадах и других искусственных сооружениях. Расстояние от оси пути до линии приближения строений (вновь строящиеся здания, заборы, опоры контактной сети и линий связи) составляет 3100 мм. Государственным стандартом установлен также габарит Сп, отличающийся от габарита С отдельными размерами (например, высота для габарита Сп равна 5500 мм). Требованиям этого габарита должны удовлетворять сооружения и устройства депо, мастерских, грузовых районов, складов, портов, промышленных предприятий, а также между территориями этих предприятий, т. е. там, где скорости движения сравнительно невысоки.

Подвижной состав габарита 1-Т допускается к обращению по всем путям общей сети железных дорог, подъездным путям и путям промышленных предприятий, а подвижной состав габарита Т — по путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных предприятий, сооружения и устрой-ства на которых отвечают требованиям габаритов С (с очертанием верхней части для неэлектрифицированных линий) и Сп.  Габариты 1-ВМ, 0-ВМ, 02-ВМ и 03-ВМ установлены для подвижного состава, допускаемого к обращению по железным дорогам колеи как 1520 (1524), так и 1435 мм.

Расстояния между осями смежных путей определяются условиями обеспечения безопасности движения поездов и личной безопасности людей, находящихся на междупутьях. При этом учитываются соответствующие размеры габаритов подвижного состава и приближения строений. Согласно ПТЭ расстояния, мм, между осями путей на прямых участках должны быть не менее указанных:

• На перегонах двухпутных линий....................................................................................................4100

• На трех- и четырехпутных линиях между осями второго и третьего путей.......................................5000

• На станциях между осями смежных путей.....................................................................................4800

• На путях второстепенных и грузовых районов................................................................................4500

Расстояния между осями путей на прямых участках перегона Расстояние между осями второго и третьего путей 5000 мм позволяет оставить в междупутье инвентарь и инструмент для ремонта пути при следовании поездов по этим путям.  Между осями путей, предназначенных для непосредственной перегрузки грузов из вагонов в вагон, может быть допущено расстояние 3600 мм. В кривых участках размеры междупутья, а также расстояние между осью пути и габаритом приближения строений, зависящие от радиуса кривой, скорости движения, месторасположения пути (перегон или станция) и других факторов, устанавливаются согласно нормам, приведенным в указаниях по применению габаритов приближения строений. Железные дороги принимают к перевозке и негабаритные грузы, которые, будучи погружены на открытый подвижной состав, выходят за пределы габарита погрузки.

Габаритом погрузки называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен размещаться груз (с учетом упаковки и крепления) на открытом подвижном составе при нахождении его на прямом горизонтальном пути.  Негабаритные грузы могут быть перевезены при принятии специальных мер предосторожности. Для проверки габаритности грузов, погруженных на открытый подвижной состав, их пропускают через габаритные ворота. Габаритные ворота представляют собой раму, внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укреплены планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет ворота, не касаясь планок, то габарит не нарушен. Изменение положения планки укажет на место, не соответствующее габариту. В зависимости от высоты, на которой груз выходит за габарит погрузки, установлены зоны нижней, боковой и верхней негабаритности. Кроме того, для более точного определения условий пропуска грузов при наличии верхнейнегабаритности на двухпутных линиях дополнительно введена зона совместной боковой и верхней негабаритности. Порядок определения негабаритности грузов, приема их к перевозке и погрузке, отправления и следования поездов изложен в Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов по железным дорогам колеи 1520 мм.

Парк пассажирских вагонов зарубежных железных дорог чрезвычайно разнообразен. Это объясняется различными климатическими условиями, территориальными особенностями, общественным и экономическим укладом, характером размещения населения, традициями, сложившимися в той или иной стране, и другими причинами. Многообразие конструкций вагонов и их оборудования вызвано конкурентной борьбой между вагоностроительными и железнодорожными компаниями, а также между железнодорожными компаниями, авиационными и автомобильными.  В технически развитых странах обычные скорости движения пассажирских поездов достигают 44 м/с (160 км/ч); есть линии, на которых скорость составляет 55 м/с (200 км/ч) и выше. Для движения со скоростью 55 м/с (200 км/ч) и выше требуется существенная модернизация подвижного состава, улучшение железнодорожного пути и сигнализации. Переход на более высокие скорости требует не только специального подвижного состава и контактной сети, но и коренной реконструкции пути, внедрения автоматики и новой организации системы перевозок. В странах Америки и Европы приняты различные исходные положения для проектирования пассажирских вагонов. Вагоны локомотивной тяги США, относящиеся к пассажирскому парку, разделены на следующие пять классов: Р — пассажирские вагоны; Д — вагоны-рестораны; С — вагоны смешанного типа; В — багажные вагоны; М — почтовые вагоны. В класс Р входят вагоны пригородного сообщения с местами для сидения, вагоны с куполом для обозрения местности и местами для сидения, вагоны-гостиные, вагоны-бары и комбинированные пассажирские вагоны со спальным отделением и буфетом. Вагоны открытого типа с креслами для сидения составляют более 80% всего пассажирского парка США, а спальные вагоны — только 10%. Это объясняется тем, что в США около 76% составляют пассажирские перевозки на короткие расстояния (менее 320 км). ! Пассажирские вагоны в США в основном строят фирмы «Бадд» и «Пульман Стандарт». Стандартом Ассоциации железных дорог США (AAR) установлены следующие геометрические параметры пассажирских вагонов (в мм): длина 25900; база 18 135; ширина 3048; высота от головки рельса 4115; высота пола от головки рельса 1238; высота фартука от головки рельса 559. Согласно нормам расчетная продольная сжимающая нагрузка для пассажирского вагона достигает 3,6 МН (360 тс) и выше, поэтому вес тары типовых вагонов США относительно высок и составляет, как правило, 60—67 тс. В Европе из-за разногласий между компаниями железных дорог отдельных стран Международным Союзом железных дорог (МСЖД) рекомендованы пассажирские вагоны двух типов : тип X — длина 26,4 м, ширина 2,825 м; тип У — длина 24,5 м, ширина 2,883 м.

1. Классификация и особенности устройства вагонных букс   Буксы являются важнейшими элементами ходовых частей вагона, от надежности которых во многом зависит безопасность движения поездов. Буксы располагаются на шейках оси и преобразуют вращательное движение колесных пар, обеспечивая продвижение вагона с необходимыми скоростями. Буксы воспринимают и передают колесным парам силы тяжести груженого кузова, а также динамические нагрузки, возникающие при движении вагона. Буксы предохраняют шейки оси от загрязнения и повреждения, являясь резервуаром для смазки и местом размещения подшипников, они ограничивают продольные и поперечные перемещения колесных пар относительно рамы тележки.   Работая в таких сложных условиях нагружения и изменяющихся температурных и погодных условий окружающей среды, буксы должны обеспечивать минимальное сопротивление вращению колесных пар, высокую надежность и безопасность движения вагона. Поэтому к их конструкции, техническому обслуживанию и ремонту предъявляют высокие требования, в особенности при повышении скорости движения поездов и росте нагрузок от колесных пар вагонов.   В практике вагоностроения получило распространение большое количество типов и конструкций букс, которые можно объединить в отдельные группы. В зависимости от типа вагона их подразделяют на буксы грузовых и пассажирских вагонов, предназначенных для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов. По типу подшипников их подразделяют на буксы с подшипниками качения и с подшипниками скольжения. По способу посадки внутреннего кольца роликового подшипника на шейку оси применяют буксы на горячей и на втулочной посадке. По типу торцевого крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси — с креплением гайкой или шайбой, а некоторые из них оснащаются упругими элементами. По количеству роликовых подшипников на шейке применяют буксы с одним или двумя роликовыми, а для скоростных и высокоскоростных вагонов—с дополнительным упорным шариковым подшипниками. Существуют буксы с корпусом и бескорпусные, кассетного типа с коническими подшипниками, а также буксы с упругими элементами, смягчающими удары и поглощающими шумовые колебания.   Буксы с подшипниками скольжения подразделяют в зависимости от типа подшипника — с двух- и трехслойным подшипником. По типу смазывающих устройств — на подбивочные, польстерные и с механическими устройствами, имеющими нижнюю или верхнюю систему подачи смазки к шейке оси. По конструкции корпуса буксы применяют с цельным, разъемным корпусом и бескорпусные, а по типу крышки — с откидывающейся на шарнире или глухой крышкой, укрепляемой на корпусе на болтах. Недостатки букс с подшипниками скольжения, приводящие к массовым задержкам поездов из-за перегрева букс, повышению затрат по техническому обслуживанию и ремонту вагона, нарушению безопасности движения поездов послужили причинами перевода пассажирских и грузовых вагонов на буксы с подшипниками качения. С 1960 г. все пассажирские, а с 1983 г. все грузовые вагоны выпускают только на роликовых подшипниках. Оснащение вагонов буксами с подшипниками качения обеспечивает важные преимущества по сравнению с буксами, оборудованными подшипниками скольжения. Основными из них являются: снижение отказов примерно в 10 раз в связи с резким снижением случаев перегрева букс, в результате чего увеличиваются скорости движения поездов и ускоряется оборот вагонов; уменьшается сопротивление движению на 20 % при скоростях 60—70 км/ч, а при трогании с места — в 7—10 раз; сопротивление движению не зависит от времени стоянки поезда и низкой температуры окружающей среды; сокращается расход топлива и электроэнергии локомотивами до 10 %, расход смазки уменьшается примерно в 5 раз; исключается расход подбивочных материалов и баббита; отпадает необходимость в штате станционных смазчиков и в сезонных перезаправках букс, сокращается штат слесарей и осмотрщиков, а также количество пунктов технического обслуживания вагонов; ликвидируется буксосмазочное хозяйство и обслуживающий его персонал и др. Важным преимуществом перевода вагонов на роликовые подшипники является улучшение экологии и социальных условий работников вагонного хозяйства. В настоящее время в России почти 100 % грузового вагонного парка и все пассажирские вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения. Основными требованиями, предъявляемыми к буксам, являются: обеспечение надежности, безотказности и долговечности работы в экстремальных условиях эксплуатации в течение установленного срока службы; простота выполнения операций по монтажу и демонтажу буксовых узлов при ремонте; надежная герметизация буксового узла от попадания пыли и влаги; обеспечение взаимозаменяемости и унификации деталей и др. Буксы проектируют так, чтобы равнодействующая нагрузка проходила через середину шейки оси. Благодаря этому не возникает дополнительных напряжений в расчетных сечениях оси.   Типовая букса с горячей (глухой подшипниковой) посадкой внутреннего кольца цилиндрических роликовых подшипников на шейку оси применяется в современных грузовых и пассажирских вагонах. При горячей посадке внутреннее кольцо подшипника, имея определенный натяг, нагревается и свободно одевается на шейку оси, а после остывания прочно охватывает шейку. В буксах современных вагонов применяют радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами двух типов: однорядные с цилиндрическими роликами и однобортовым внутренним кольцом (рис. 3.17, а); однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом.   В буксах вагонов прежних лет постройки использовали двухрядные сферические роликовые подшипники на втулочной посадке (рис. 3.17, б). Подшипники состоят из наружного 1 и внутреннего 3 колец, роликов 2 и сепараторов 4. Кольца и ролики изготавливаются из сталей марок ШХ4, ШХ15 и ШХ15СГ

  Сталь марки ШХ4 регламентируемой прокаливаемости обладает более высокой твердостью поверхностного слоя и достаточной вязкостью внутренних волокон, что обеспечивает более высокую устойчивость хрупкому разрушению по сравнению со сталями марок ШХ15 и ШХ15СГ. Цилиндрические подшипники просты в изготовлении, стоимость их ниже других типов, но по сравнению со сферическими они требуют большей точности сборки и тщательной подборки по радиальным зазорам. Радиальная нагрузка, приходящаяся на цилиндрический ролик, распределяется равномерно по всей его рабочей длине, а у сферических подшипников неравномерно, что вызывает повышенные контактные напряжения в месте соприкосновения роликов и дорожек качения колец. В результате сравнения статистических данных эксплуатации долговечность цилиндрических роликовых подшипников в 6—8 раз выше, чем сферических, при равных габаритах и одинаковой радиальной нагрузке Ролики цилиндрического подшипника имеют сфаски на торцах. Для подшипников на горячей посадке ролики с 1973 г. изготавливаются с рациональным контактом с поверхностью дорожек качения колец — так называемой «бомбиной». Конические роликовые подшипники на железных дорогах находят применение в кассетных буксах. В буксах грузовых и пассажирских вагонов применяют подшипники на глухой посадке, а небольшое количество подшипников в буксах грузовых вагонов прежних лет — на втулочной (табл. 3.5).   Преимуществами букс на глухой подшипниковой посадке являются: снижение массы буксы вследствие отсутствия втулки и уменьшения габаритных размеров подшипника; сокращение почти в 5 раз затрат труда на монтаж и демонтаж подшипников, а в связи с этим в два с половиной раза снижение эксплуатационных затрат на ремонт букс. Однако при таком способе посадки нередко наблюдается потеря натяга и для успешного его применения требуется соблюдение некоторых условий: обеспечения стабильности размеров внутренних колец; применения повышенных натягов; обеспечения длительной эксплуатации букс без снятия внутренних колец с шеек оси; применения нагревателей, обеспечивающих снятие внутренних колец с шеек оси без перегрева и повреждения шеек.   Втулочная посадка позволяет расширить поле допусков на размеры шейки оси и отверстия внутреннего кольца, что упрощает технологию монтажа буксы; она не требует индивидуального подбора подшипников к шейке оси по натягу. Между тем, втулочная посадка обладает существенными недостатками: втулка, являясь дополнительной деталью, повышает стоимость подшипника, так как изготовить внутреннее кольцо с конусным отверстием более сложно, особенно если учесть требование строгого совпадения конусности кольца и закрепительной втулки. На железных дорогах России получили наибольшее распространение буксы на горячей посадке подшипников вследствие их преимуществ.

2. Буксы с роликовыми подшипниками грузовых вагонов

  Современная типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для любого типа грузового вагона может иметь два вида торцевого крепления внутренних колец от продольного сдвига — торцовой корончатой гайкой или тарельчатой шайбой.   Букса с торцевым креплением гайкой (рис. 3.18, а, б) имеет корпус 1 с челюстями 15, в котором размещены передний 2 и задний 3 подшипники с короткими цилиндрическими роликами. Со стороны колеса корпус закрыт лабиринтным уплотнением 4 (съемный лабиринт) и 5 (лабиринтное кольцо), а впереди — крепительной 8 и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9. Крепительная крышка из стали или алюминиевого сплава прочно удерживает наружные кольца роликовых подшипников 2 и 3 в буксе, не позволяя им проворачиваться и перемещаться вдоль оси при вращении колесной пары.   Внутренние кольца подшипников закреплены на шейке оси с торца корончатой гайкой 77, стопорной планкой 13 и болтами 12. Между корпусом буксы 7 и крепительной крышкой 8 с крепительными болтами 16 установлено уплотнительное кольцо 7, обеспечивающее герметизацию буксового узла.   Внутренняя полость буксы заполнена консистентной смазкой, обеспечивающей надежную работу подшипников в сложных условиях их нагружения. Другой вариант торцевого крепления внутренних колец подшипников отличается следующими особенностями (см. рис. 3.18, в). К торцу шейки оси тремя или четырьмя (варианты) болтами 21 крепится тарельчатая шайба 17, которая своими выступающими краями нажимает на приставное кольцо 18 и прочно закрепляет внутренние кольца подшипников 19 и 20 на шейке оси 14, удерживая их от продольного сдвига при действии осевых нагрузок. Такое крепление обладает повышенной надежностью в эксплуатации.

Корпус буксы в грузовых вагонах может изготавливаться из стали или алюминиевого сплава. Стальной корпус буксы представляет собой отливку из стали марок 20ФЛ, 20ГЛ. С целью получения мелкозернистой структуры отливки корпуса подвергаются термической обработке. На Уралвагонзаводе разработана букса с упругими элементами (рис. 3.19), включающая резиновые прокладки для смягчения радиальных 1 и осевых 2 нагрузок. Нижняя часть корпуса отсутствует, поэтому связь лабиринтной части 6 и крепительной крышки 3 снизу осуществлено болтом 5. Герметизация внутренней полости буксы достигнута с помощью уплотнительных прокладок 4, на верхнюю часть корпуса 7 опирается рама тележки.

В потолке корпуса буксы имеется несквозное отверстие с резьбой М16 х 1,5 мм, служащее для крепления термодатчика контроля за состоянием буксы при движении вагона. Задняя часть корпуса буксы выполнена как одно целое с лабиринтной частью. Буксы вагонов скоростных поездов отличаются от обычных наличием упорного шарикового подшипника, воспринимающего повышенные осевые нагрузки, возникающие при высокой скорости движения до 200 км/ч и более. Подобными буксами оснащаются вагоны скоростных поездов отечественных и зарубежных железных дорог. Например, скоростные поезда «Аврора» оборудованы опытными буксами (рис. 3.22) с двумя цилиндрическими подшипниками 2 и 3 и радиальным шариковым 4. Усовершенствованная тележка грузового вагона оснащена буксами (рис. 3.20) с цилиндрическими роликовыми подшипниками 5 размером 130 х 250 х 80 мм и корпусами букс 1 цилиндрической формы. На верхнюю часть корпуса буксы 1 уложена резиновая прокладка 4 переменной толщины, способствующая более равномерному нагружению роликов подшипника и повышению надежности работы буксового узла. Закрепление резиновой прокладки осуществлено специальными буртами 6 корпуса буксы 1. На буксу сверху опирается рама тележки 2, буксовые проемы которой выполнены таким образом, что позволяют устанавливать съемные седла 3. Центрирование и фиксация седла в буксовом проеме рамы 2 тележки осуществлено благодаря специальным выступам 7, входящим в выемки, выполненные на челюстях рамы. Через эти съемные седла рама непосредственно опирается через резиновые прокладки 4 на корпус буксы 1. Приведенные выше конструкции букс с упругими элементами позволяют повысить динамические качества вагона и улучшить взаимодействие ходовых частей и железнодорожного пути.

3. Буксы с роликовыми подшипниками пассажирских вагонов

 Особенность конструкции буксы пассажирского вагона заключается в том, что в нижней части корпуса (рис. 3.21) отлиты заодно с ним кронштейны 1 с отверстиями 2 для пропуска шпинтонов, укрепленных на раме тележки. Кронштейны предназначены для размещения пружин буксового подвешивания. Свод корпуса буксы имеет переменное сечение для рационального распределения нагрузок на ролики цилиндрических подшипников. Передняя часть корпуса позволяет устанавливать редукторно-карданный привод подвагонного генератора.

  В потолке корпуса буксы имеется несквозное отверстие с резьбой М16 х 1,5 мм, служащее для крепления термодатчика контроля за состоянием буксы при движении вагона. Задняя часть корпуса буксы выполнена как одно целое с лабиринтной частью.   Буксы вагонов скоростных поездов отличаются от обычных наличием упорного шарикового подшипника, воспринимающего повышенные осевые нагрузки, возникающие при высокой скорости движения до 200 км/ч и более. Подобными буксами оснащаются вагоны скоростных поездов отечественных и зарубежных железных дорог.

  Например, скоростные поезда «Аврора» оборудованы опытными буксами (рис. 3.22) с двумя цилиндрическими подшипниками 2 и 3 и радиальным шариковым 4, воспринимающим осевые нагрузки. В целях взаимозаменяемости применен корпус серийного производства, букса монтируется на стандартную ось. Конструктивной переработке подвергнуты осевая гайка 6, детали ее стопорения и основная крышка 5. Благодаря большому зазору между гайкой и внутренним кольцом шариковый подшипник не должен воспринимать радиальные нагрузки. Наружное кольцо шарикового подшипника 4 посажено по скользящей посадке в корпус буксы 7 и в специальную крышку 5, которая прижимает подшипник 4 к наружному кольцу цилиндрического подшипника 3.

4. Смазочные материалы, применяемые в буксах

  Надежность работы буксы во многом зависит от качества смазывания подшипников. С 1973 г. для буксовых узлов с роликовыми подшипниками применяется консистентная смазка ЛЗ-ЦНИИ, обеспечивающая противоизносные, противокоррозионные и противозадирные явления в процессе интенсивного нагружения подшипников в эксплуатации.   Однако при попадании в буксу воды до 5% качество смазки ухудшается, что снижает работоспособность подшипников, т.к. происходит схватывание торцов роликов с бортами колец, износ центрирующей поверхности сепаратора, а также наблюдаются коррозионные повреждения и др. В связи с этим испытаны новые смазки для роликовых подшипников со специальными химически активными присадками, обладающие более высокой стабильностью свойств в процессе работы буксового узла. Этим требованиям отвечает модифицированная универсальная смазка на литиевой основе под условным названием «Литол», разработанная во ВНИИЖТе.   Для повышения надежности вагонных букс с 1995 г. организован выпуск роликовых подшипников с сепаратором из полиамида, масса которого в 10 раз меньше латунного, что, наряду с заменой меди, обеспечивает снижение инерционных нагрузок, действующих на его узлы. В результате появилась возможность выполнить более тонкой перемычку сепаратора и разместить в подшипнике 15 роликов вместо 14, что позволит увеличить его долговечность почти на 20%, а несущую радиальную и осевую грузоподъемность на 9—10%. Применение полиамидных сепараторов способствует повышению класса шероховатости поверхностей скольжения (торцов роликов) подшипников, что приводит к значительному росту несущей их способности при действии аксиальных нагрузок. Кроме того, повышается ресурс работы смазки благодаря уменьшению скорости ее окисления в процессе эксплуатации

Перспективы :

Вагонный парк начинает оснащаться корпусами букс из алюминиевого сплава АМгб, что позволяет снизить массу необрессоренных элементов и улучшить взаимодействие вагонов с верхним строением пути. Корпус роликовой буксы из алюминиевого сплава АМгб по своей конструкции имеет большое сходство с корпусом, изготовленным из стали. Корпус буксы из сплава АМгб имеет массу 15,3 кг, что почти в 3 раза легче стального. Крепительные крышки и корпуса букс из алюминиевого сплава соединяют стандартными болтами и пружинными шайбами. Как показали результаты наблюдений, корпус из сплава АМгб удов­летворяет условиям прочности для современных и перспективных условий эксплуатации подвижного состава. Его достоинство — стабильность механических параметров в течение длительного времени, а также улучшение взаимодействия вагона и пути.

БУКСЫ С КАССЕТНЫМИ ПОДШИПНИКАМИ

В высокоскоростных поездах TGV (Франция), ICE (Германия) и Talgo (Испания), эксплуатируемых со скоростями 200-350 км/ч, используются буксовые узлы с двухрядными коническими роликовыми подшипниками.  Конические двухрядные роликовые кассетные подшипники получили широкое распространение в ходовых частях высокоскоростного подвижного состава в силу следующих достоинств:

• приспособленности к комбинированномунагружению высокого уровня, что гарантирует большие пробеги и эксплуатацию подвижного состава в пределах установленной периодичности его технического обслуживания;

• соответствия геометрических характеристик подшипников условиям высокоскоростного движения;

• компактного конструктивного исполнения;

• кассетного конструктивного принципа, обеспечивающего значительные преимущества при организации экономически эффективного централизованного технического обслуживания.

В отечественных тележках нового поколения для скоростей движения до 200 км/ч устанавливают буксовые узлы, показанные на рисунке.

1,9 - крепительные крышки; 2 - задняя крышка; 3 - уплотнительное кольцо; 4 - кожух; 5 - корпус буксы; 6 - подшипник; 7 - передняя крышка; 8 - уплотнительное кольцо; 10 - резиновая прокладка; 11 - смотровая крышка: 12 - болт М20; 13 - стопорная шайба; 14 -болт М12 с шайбой; 15 - болт М20 с шайбой;

Подшипники конические двухрядные кассетного типа напрессовываются на шейки осей колесных пар типа РУ1Ш-950 в холодном состоянии.  Подшипники имеют встроенные уплотнения, заправлены смазкой и отрегулированы по зазорам на заводе-изготовителе, в процессе эксплуатации добавление смазки не производится. Все наружные поверхности подшипников имеют антикоррозионное покрытие - фосфатирование. Торцевое крепление подшипников осуществляется при помощи вкладыша и четырех болтов М20. Корпуса букс закрываются крепительными и смотровыми крышками.  Маркировка подшипников состоит из условного обозначения предприятия - изготовителя, двух арабских цифр месяца выпуска, двух последних цифр года выпуска, порядкового номера подшипника. Маркировка располагается на поверхности центральной цилиндрической выточки наружных колец.

• Подшипник типа TBU 130 устанавливается в специальный корпус буксы на тележки моделей 68-4075, 68-4076, 68-4095 и 68-4096. 1. Подшипник напрессовывается на шейку оси, затем устанавливается корпус буксы и болтами М20 к нему монтируется отъемная задняя крышка.

• Подшипник типа TBU 130x250 устанавливается в серийный корпус буксы пассажирских вагонов на тележках моделей 68-4065, 68-4066, 68-875 и 68-876. Подшипник напрессовывается на шейку оси вместе с корпусом буксы и дополнительным уплотнением - "лабиринтом".

Внешними отличительными признаками буксового узла с кассетными подшипниками являются:

• наличие на лабиринте выступающей у основания цилиндрической выточки шириной 4 мм;

• буква "К" высотой 100-150 мм, нанесенная белой краской на смотровую крышку каждого буксового узла;

• дополнительное клеймо "К" высотой 10 мм и шириной 5 мм на бирке, установленной под левым верхним болтом М20 крепительной крышки правого буксового узла.

Гарантийный срок эксплуатации подшипников кассетного типа в подшипниковых узлах пассажирских вагонов при соблюдении правил, транспортирования, хранения, монтажа, применения и эксплуатации равен не менее 8 лет с момента монтажа и истекает при первом демонтаже подшипника и после пробега до 1 млн. 200 тыс. км.  На ремонтных предприятиях ОАО "РЖД" при проведении обыкновенного и полного освидетельствования колесных пар разборка и ремонт подшипников не производятся. Разборка и ремонт подшипников производятся в специальных сервисных центрах предприятий-изготовителей подшипников.

Кассетный буксовый узел (без копрпуса буксы)

Специалистами компании Вгепсо (США) и МГТС России разработан двухрядный конический роликовый подшипник для работы на железных дорогах России в пассажирских вагонах со скоростью движения до 200 км/ч и в грузовых с увеличенными осевыми нагрузками (до 27 тс/ось). Кассетный буксовый узел представляет собой готовую к установке конструкцию, отрегулированную на заводе-изготовителе, заправленную смазкой и снабженную внутренними уплотнениями. Он имеет меньшие размеры и массу (55 кг), чем типовой буксовый узел (105 кг), а также требует в 2 раза меньшее количество смазки на заправку узла. Для монтажа двух подшипников на колесную пару требуется 2 минуты.

Буксовый узел состоит из двухрядного подшипника, включающего два ряда внутренних колец, двух комплектов конических роликов, двух сепараторов и единого наружного кольца, выполняющего роль корпуса буксы. Положение подшипника на шейке оси фиксируется передней и задней крепительными крышками, а также тремя упорными кольцами  передним, средним дистанционным и задним. Задняя крепительная крышка за счет натяга имеет тугую посадку на шейке оси, а передняя крепится к торцу оси тремя болтами, которые фиксируются от самопроизвольного отворачивания стопорной шайбой. Герметизация подшипника от проникновения пыли и влаги обеспечивается уплотнительными кожухами (передним и задним) с упругими сальниками.

Сущность кассетного буксового узла состоит в том, что он выполняется из нескольких частей: адаптера; полимерной износостойкой вставки на адаптер и кассетного подшипникового узла.Полимерная износостойкая вставка взаимодействует с опорной поверхностью боковой рамы тележки и предохраняет адаптер от чрезмерных износов.

1 — уплотнительный кожух с упругими сальниками; 2 — упорное кольцо; 3 — стопорная шайба; 4 — крепительные болты; 5 — передняя крепительная крышка; 6 — внутреннее кольцо; 7 — наружное кольцо; 8 — сепаратор; 9 — среднее дистанционное кольцо; 10 — комплект конических роликов; 11 — задняя крепительная крышка.

Адаптер выполняет роль верхней части обычного корпуса буксы, т. е. перераспределяет нагрузки от боковой рамы тележки на подшипники и имеет приливы для ограничения продольных, поперечных и угловых смещений колесной пары относительно рамы тележки.