| Вариант | Габариты | ||||||||
| Тип | подшипника | Условные | Типы вагонов, | ||||||
| вместе | обозначения | в которых исполь- | |||||||
| буксы | |||||||||
| с втулками, | подшипников | зованы буксы | |||||||
| мм | |||||||||
| С | двумя | цилинд- | 130 × 250 × 80 | 30-42726 ЛМ | Все современные | ||||
| рическими | под- | (задний) | грузовые вагоны с | ||||||
| шипниками на го- | 30-232726 Л1М | нагрузкой от ко- | |||||||
| рячей посадке | (передний) | лесной пары на | |||||||
| рельсы до 235 кН | |||||||||
| и пассажирские | |||||||||
| вагоны | |||||||||
| С | двумя | цилинд- | 140 × 260 × 80 | 30-42728 ЛМ | Грузовые вагоны с | ||||
| рическими | под- | (задний) | нагрузкой от ко- | ||||||
| шипниками на го- | 30-232728 ЛМ | лесной пары на | |||||||
| рячей посадке | (передний) | рельсы 245 кН | |||||||
| С | передним | ци- | 135 × 280 × 93 | 73727 (задний) | Цельнометалличе- | ||||
| линдрическим и | 72727 Л2 | ские пассажирские | |||||||
| задним | сфериче- | (передний) | (ЦМВ) и грузовые | ||||||
| ским | подшипни- | вагоны прежних | |||||||
| ками | на | втулоч- | лет постройки | ||||||
| ной посадке | (старотипные) |
| Окончание таблицы | ||||||||
| Вариант | Габариты | |||||||
| Тип | подшипника | Условные | Типы вагонов, в | |||||
| вместе | обозначения | которых исполь- | ||||||
| буксы | ||||||||
| с втулками, | подшипников | зованы буксы | ||||||
| мм | ||||||||
| С двумя | сфери- | 135×280×93 | ЦМВ и грузовые | |||||
| ческими | подшип- | (задний | вагоны прежних | |||||
| никами | на | вту- | и передний) | лет постройки | ||||
| лочной посадке | (старотипные) |
Рис. 4.3. Букса грузового вагона с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками
Корпус буксы грузовых вагонов может изготавливаться из ста-ли или алюминиевого сплава. Масса стального корпуса составляет 45 кг. В 1980 г. испытан корпус буксы из алюминиевого сплава, ко-торый почти в 3 раза легче стального, что позволяет снизить дей-ствие высокочастотных колебаний. В результате повышается дол-говечность подшипников, улучшается взаимодействие вагона и вер-хнего строения пути, снижается уровень шума. По своей конструк-ции алюминиевый корпус имеет большое сходство со стальным.
В эксплуатации имеются буксы с подшипниками на горячей по-садке, в которых между внутренними и наружными кольцами мож-но устанавливать дистанционные кольца.
Особенность конструкции буксы пассажирского вагона заклю-чается в том, что в нижней части корпуса отлиты заодно с корпу-
сом кронштейны с отверстиями для пропуска шпинтонов, укреплен-ных на раме тележки. Кронштейны предназначены для размещения пружин буксового подвешивания. Передняя часть корпуса позволя-ет устанавливать редукторно-карданный привод подвагонного ге-нератора. В потолке корпуса буксы имеется несквозное отверстие с резьбой М16 × 1,5 мм, служащее для крепления термодатчика конт-роля за состоянием буксы при движении вагона. Задняя часть корпу-са буксы выполнена как одно целое с лабиринтной частью.
| Буксы вагонов скоростных | |
| поездов отличаются от обыч- | |
| ных наличием упорного шари- | |
| кового подшипника, восприни- | |
| мающего повышенные осевые | |
| нагрузки, возникающие при | |
| высокой скорости движения до | |
| 200 км/ч и более. Скоростные | |
| поезда «Аврора» были обору- | |
| дованы опытными буксами | |
| (рис. 4.4) с двумя цилиндричес- | |
| кими подшипниками 2 и 3 и ра- | |
| диальным шариковым 4 , вос- | |
| принимающим осевые нагруз- | |
| ки. В целях взаимозаменяемос- | |
| ти применен корпус серийного | |
| Рис. 4.4. Букса скоростного поезда | производства, букса монтиру- |
| «Аврора» | ется на стандартную ось. Кон- |
| структивной переработке под- |
вергнута осевая гайка 6 , детали ее стопорения и основная крыш-ка 5 . Благодаря большому зазору между гайкой и внутренним кольцом шариковый подшипник не должен воспринимать ра-диальные нагрузки. Наружное кольцо шарикового подшипни-ка насажено по скользящей посадке в корпус буксы 1 и в основ-ную крышку, которая прижимает подшипник к наружному коль-цу цилиндрического подшипника.
К эксплуатации не допускаются вагоны, у которых буксы имеют следующие основные неисправности: перекос, при кото-ром букса соприкасается с осью; излом заплечиков для вклады-ша или ребер, удерживающих подшипник в нормальном поло-
жении; откол задней стенки паза буксы, если оставшаяся часть стенки не удерживает пылевую шайбу; откол или трещину в ниж-ней части буксы; трещину в боковой стенке буксы длиной бо-лее 100 мм у четырехосных вагонов; трещину в боковой стенке меньших размеров, если через нее вытекает осевое масло; тре-щину в потолке буксы; излом прилива для валика буксовой крышки.
Запрещается постановка в поезд и следование в нем вагонов, у кото-рых буксовый узел имеет хотя бы одну из следующих неисправностей:
Ослабление болта крепления смотровой или крепительной крышки буксы;
Повышенный нагрев верхней части корпуса буксы. Температура верхней части букс по всему составу должна быть
примерно одинаковой. Сравнение температуры букс должно про-изводиться с одной стороны вагона или состава. Осмотрщик при движении пассажирских и грузовых вагонов, а также на стоян-ках по внешним признакам выявляет неисправные буксовые узлы, температура которых может и не отличаться от температуры ис-правных (температура определяется приборами бесконтактного обнаружения перегретых букс).
Порядок технического обслуживания буксы:
Проверка состояния колесной пары;
Осмотр корпуса буксы, лабиринтного кольца, проверка нагрева буксы и сравнение его с другими буксами этого же вагона;
Путем обстукивания смотровой крышки ниже ее центра определение исправности торцевого крепления.
На выкаченные из-под вагона колесные пары с неисправными буксовыми узлами, обнаруженными визуально, по внешним при-знакам, на внутренней поверхности диска колеса необходимо чет-ко нанести меловую надпись «По внешним признакам», а при об-наружении нагрева букс приборами ДИСК (ПОНАБ) наносится надпись «Аварийная - ДИСК (ПОНАБ)». Результаты ремонта колесных пар с неисправными буксовыми узлами, забракованны-ми работниками ПТО, доводятся до сведения осмотрщиков вагонов данного ПТО.
По всем неисправностям, выявленным по внешним признакам нагрева букс, осмотрщик должен принять решение о ремонте ко-
лесной пары. При невозможности установить причину нагрева бук-сы колесная пара должна быть заменена и направлена в вагонное депо для ремонта.
Для всех букс с роликовыми подшипниками установлены два вида ревизии: полная и промежуточная. Полная ревизия производится при полном освидетельствовании колесных пар, а также при неисправности буксового узла. Она выполняется на вагоноремонтных заводах, в мас-терских или депо, имеющих цеха для ремонта роликовых подшипников.
Промежуточную ревизию букс проводят при обточке поверхно-сти катания колес (без снятия букс), при полном освидетельствова-нии колесных пар и единой технической ревизии пассажирских ва-гонов, а также как профилактическую по указаниям МПС.
4.4. Рессорное подвешивание
Общие требования. Рессорное подвешивание является одним изважнейших элементов ходовых частей, от которого зависит плав-ность хода при движении вагона, в особенности при прохождении стыковых соединений и продольных неровностей рельсов, кресто-вин и др. Для обеспечения плавности хода, повышения безопаснос-ти движения поездов, создания комфортных условий для пассажи-ров, сохранения качества грузов при перевозках применяют специ-альное устройство (рессорное подвешивание) в ходовых частях ва-гонов, обеспечивающее снижение ускорений колебательного дви-жения и уменьшение воздействия динамических сил на элементы вагона, создавая плавный ход подвижного состава в процессе дли-тельной эксплуатации. Рессоры и пружины предназначены для по-глощения ударов и уменьшения их действия на детали вагонов.
Упругие элементы. Упругие элементы,являясь основной состав-ной частью рессорного подвешивания, смягчают толчки и удары, дей-ствующие на движущийся вагон от рельсового пути. Рассмотрим не-которые виды упругих элементов. Рессорой называют упругий эле-мент, собранный из отдельных полос, тарелей или колец. К рессорам также относят торсионы, резиновые и пневматические устройства. Пружина -упругий элемент,изготовленный завивкой.
Листовые рессоры. Листовые рессоры различаются числом листови их сечением, что определяется типом вагонов и их грузоподъемнос-
тью. Листовые рессоры собирают из нескольких постепенно укорачи-вающихся, наложенных друг на друга и изогнутых по дуге стальных листов из желобчатой или плоской стали. Посередине листы соединя-ют шпилькой-заклепкой и прочно посаженным на них хомутом.
Рессора, состоящая из нескольких рядов листов, обращенных вогнутой стороной одна к другой и соединенных по концам спе-
циальными на-конечниками, называется эл-липтической. Самой распрост-раненной и про-стой в изготов-лении является эллиптическая рессора Галахо-
ва (рис. 4.5), состоящая из коренного листа 1 , набора листов 2 , хо-мута 3 , верхнего 4 и нижнего 5 наконечников.
Трение между листами эллиптических рессор уменьшает амп-литуды вынужденных колебаний. Под действием нагрузки про-исходит выпрямление рессоры. Величина ее прогиба под грузом называется стрелой прогиба, разность между фабричной стрелой
и стрелой прогиба - прогибом рессоры. Такие рессоры приме-няют преимущественно в тележках грузовых вагонов, пассажир-ских старой постройки и изотермических.
Упругие свойства рессор и пружин оценивают силовыми характери-стиками - коэффициентом жесткости или коэффициентом гибкости.
Коэффициент жесткости рессоры численно равен силе(в ньютонах),
вызывающей прогиб рессоры, равный 1 м. Чем больше жесткость рес-соры или пружины, тем больший груз необходимо приложить для по-лучения одного и того же прогиба. Коэффициент гибкости рессоры
и пружины численно равен ее прогибу под действием силы в 1 Н. Гибкость -понятие,обратное жесткости;она зависит от длины рессо-ры, числа листов и размеров их поперечного сечения. Для пружины она зависит от высоты, диаметров пружины и прутка, числа витков.
В последнее время получают распространение пневматические,
резинометаллические, торсионные и другие типы рессор.
Пневматические рессоры ,являющиеся наиболее прогрессивны-ми упругими элементами ходовых частей, применяют в тележках пассажирских вагонов скоростных поездов. Основным преимуще-ством их перед другими типами упругих элементов является спо-собность поддержания положения кузова на определенном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки, что обеспечивается автоматическим регулированием давления воз-духа внутри рессоры. Кроме того, они обладают хорошими вибро-и шумогасящими свойствами, что обеспечивает комфорт пассажи-рам. Пневматические рессоры имеют также меньшую массу.
Получили распространение пневматические рессоры баллонного (рис. 4.6, а ), диафрагменного (рис. 4.6, б ) и смешанного (рис. 4.6, в ) ти-пов. Наиболее широко применяются рессоры диафрагменного типа. На пневморессору опирается надрессорная балка 1 (рис. 4.7, б ), которая со-единяется с диафрагменным баллоном 2 , прикрепленным к корпусу 3 .
Резиновые и резинометаллические упругие элементы находят при-
менение в тележках, так как они обладают хорошими амортизиру-ющими свойствами, а также способностью гасить вибрационные и звуковые колебания. Резиновые элементы чаще всего используют в тележках отечественных вагонов в виде прокладок в буксовом под-вешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний
Рис. 4.6. Пневматические рессоры типов:
а -балонного: 1 -патрубок для подвода воздуха; 2 -резинокордная оболочка; 3 -опоясывающее кольцо; 4 -нижняя опора; б -диафрагменного: 1 -надрес-сорная; 2 - диафрагма; 3 - корпус; 4 - ограничитель; в - смешанного типа
и уменьшения шума, а также в шкворневых узлах тележек скорост-ных вагонов и вагонов электропоездов и дизель-поездов.
Торсионные рессоры применяют в подвешивании вагонов.Такаярессора представляет собой прямой стальной стержень (торсион) 4 (рис. 4.7, а ), один конец которого закреплен в кронштейне 5 , а дру-гой жестко связан с рычагом 1 , который шарнирно соединяется с об-рессоренной частью вагона (надрессорная балка, например). Второй опорой служит подшипник 2 , установленный в кронштейне 3 , при-чем в подшипнике может быть создано необходимое трение, способ-ствующее затуханию колебаний вагона. Кронштейны могут быть ук-реплены на раме тележки. Торсион, изготавливаемый из специаль-ной хромоникельмолибденовой термически обработанной стали, по концам крепится жестко (с помощью шлицевых соединений). Подоб-ные торсионные устройства применяют в полувагонах отечествен-ной постройки для облегчения поднимания крышек люков после раз-грузки кузова (один конец торсиона прикреплен к крышке люка, а другой к рычагу, шарнирно связанному с хребтовой балкой рамы). Тарельчатая рессора (рис. 4.7, б )состоит из набора упругих сталь-ных тарелей, имеющих вид усеченного конуса и соединенных в сек-ции по две, четыре и т.д. штук в каждой. Тарельчатые рессоры в ва-гоностроении применяют редко. Кольцевая рессора (рис. 4.7, в ) состо-ит из наружных 1 и внутренних 2 стальных колец, опирающихся друг на друга своими конусными поверхностями. Кольцевые рессоры об-ладают очень высокой амортизационной способностью, достигаю-щей 60-70 % воспринимаемой ими работы. Они могут восприни-мать большие нагрузки, применяться в рессорном подвешивании тя-желовесных вагонов и ударно-тяговых приборах.
Рис. 4.7. Типы рессор:
а - торсионная; б - тарельчатая; в - кольцевая
Не допускаются к постановке в поезда и следованию с ними вагоны,
у которых рессоры имеют хотя бы одну из следующих неисправностей:
Излом хомута или листа рессоры или отсутствие хотя бы од-ной пружины;
Трещины хомута, листа рессоры или пружины;
Сдвиг или перекос эллиптической рессоры, листа эллиптичес-кой рессоры, планок и пружин рессорного комплекта;
Смыкание витков пружин; излом или трещина наконечника эллиптической рессоры;
Излом или трещина в надбуксовой пружине, серьге и пружине центрального люлечного подвешивания;
Проседание рессоры, вызывающее перекос кузова или удар частей рамы о ходовые части вагона и т. д.
Глава 5. Тележки вагонов
5.1. Назначение и классификация тележек вагонов
Тележки служат для обеспечения направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок на путь, а также восприятия тяговых и тормозных сил, обеспечения необходимой плавности хода. Назначение тележек и их необходи-мые ходовые качества для обеспечения безопасности движения дол-жны учитывать: устойчивость против схода с рельсов, плавность при вписывании в кривые участки пути, минимальную величину вер-тикальных и горизонтальных динамических сил и ускорений при конструкционной скорости движения, требуемые показатели плав-ности хода вагона, гарантированную прочность и надежность в экс-плуатации.
В эксплуатации используется огромный и весьма разнообразный парк тележек, имеющий многочисленные конструктивные особеннос-ти. По назначению тележки бывают грузовые (для грузовых вагонов) и
пассажирские (для пассажирских вагонов). По числу колесных пар те-
лежки подразделяют на двухосные, трех-, четырех- и многоосные. По системе подвешивания наиболее распространены тележки с
одинарным (рис. 5.1, а , б ) и двойным (рис. 5.1, в ) подвешиванием. Реже встречаются тележки с тройным и даже с четверным рессор-ным подвешиванием.
Рис. 5.3. Схемы рессорного подвешивания в тележках вагонов:
а -буксовое; б -центральное; в -люлечнос; г -безлюлечное: 1 -буксовыйузел; 2 - рама тележки; 3 - надрессорная балка; 4 - люлька; 5 - шкворневая балка (связь); 6 - упругий элемент центрального подвешивания; 7 - упругий элемент буксового подвешивания
связью (рис. 5.4, в ); с поводково-бесчелюстной связью (рис. 5.4, г ); с ры-чажно-бесчелюстной связью (рис. 5.4, д ).
По технологии изготовления тележки бывают с литыми,штампован-ными или штампосварными боковыми рамами, надрессорными и со-единительными балками или сварными рамами. Кроме того, тележки
Рис. 5.4. Способы связи рамы тележки с буксовыми узлами колесных пар: а -непосредственная без подрессоривания; б -упруго-челюстная балансир-ная; в - бесчелюстная; г - поводково-бесчелюстная; д - рычажно-бесчелюст-ная: 1 - буксовый узел; 2 - рама тележки; 3 - упругий элемент; 4 - балансир; 5 -букса-балансир; 6 -поводки; 7 -рычаг корпуса буксы
различают по системе взаимодействия отдельных элементов сборочных единиц и деталей, а также другим конструктивным особенностям.
Основными технико-экономическими параметрами тележек ва-гонов являются: собственная масса -тара; база -расстояние меж-
ду центрами осей крайних колес (у двух- и трехосных тележек) и между серединами рессорных комплектов сочлененных тележек
(у четырехосной конструкции); тип и параметры рессорного подве-шивания ; высота от уровня головок рельсов до плоскости опорного узла тележки ; рессорная база -расстояние между серединами уп-ругих элементов, расположенных в продольном направлении; тип и конструкция тормоза ; конструкционная скорость .
5.2. Тележки грузовых вагонов
Современные грузовые вагоны магистрального и промышлен-ного транспорта имеют двух-, трех-, четырех- и многоосные тележ-ки. Последние используются в специальных вагонах-транспортерах большой грузоподъемности. В основном применяют двухосные те-лежки.
Тележка вагона обычно состоит из следующих частей: колесных
пар, букс, рамы или боковин, объединяющих колесные пары, рессор-ного подвешивания, надрессорной балки с опорами (подпятником и скользунами), тормозного оборудования. Тележки грузовых вагонов выполняют с одинарным подвешиванием (обычно центральным).
Тележка модели 18-100 (рис. 5.5),рассчитанная на конструкцион-ную скорость движения 120 км/ч, предназначена для грузовых ваго-нов (тележка типа ЦНИИ-Х3-О - ЦНИИ - прежнее название ВНИ-ИЖТ, разработавшего конструкцию, Х - первая буква фамилии ав-тора - Ханина, 3 - третий вариант, О - облегченная по результа-там исследований МИИТ). Боковая рама 1 ее выполнена литой. В сред-ней части тележки имеется проем, в котором размещают рессорный комплект, состоящий из нескольких двухрядных пружин 2 и клино-вых фрикционных гасителей колебаний 3 . Клиновые гасители колеба-ний устанавливают в гнездах надрессорной балки 5 , вертикальными гранями они соприкасаются со сменными фрикционными планками, укрепленными на колонках боковин. По концам боковин имеются про-емы для букс 4 . Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, каждый из которых имеет пять, шесть или семь двухрядных цилинд-
Рис. 5.5. Тележка ЦНИИ-Х3-О (модель 18-100)
рических пружин и два фрикционных клиновых гасителя колебаний. Пять пружин устанавливают в тележки грузовых вагонов грузоподъ-емностью до 50 т, шесть -до 60 т и 7 - более 60 т.
Тележка модели 18-115 (рис. 5.6),используемая в специализирован-ных грузовых вагонах, обращающихся со скоростями до 140 км/ч, имеет улучшенные динамические качества.
Одной из ее конструктивных особенностей является использо-вание более совершенной схемы опирания кузова - часть нагруз-ки передается на подпятник 7 , а часть - через упруго-фрикцион-ные скользуны 8 (рис. 5.6). Применяемая конструкция упруго-фрик-ционных скользунов обеспечивает снижение действующих нагру-зок на шкворневые узлы вагона, повышение плавности хода ваго-
Рис. 5.6. Тележка модели 18-115:
1 -колесная пара; 2 -боковая рама; 3 -рессорный комплект; 4 -надрессорнаябалка; 5 - буксовый узел; 6 - тормозная колодка; 7 - плоскость подпятника; 8 -упруго-фрикционный скользун
на и уменьшение динамических нагрузок, возникающих при виля-нии тележки во время движения. В конструкции буксового узла тележки модели 18-115 используется переменной толщины рези-новая прокладка, которая фиксируется специальными буртами. Буксовые узлы оснащены цилиндрическими роликовыми подшип-никами 5 .
Рессорное подвешивание тележки модели 18-115 - центральное. Оно состоит из двух комплектов, устанавливаемых в средних про-емах литых боковых рам и включающих в себя 7 тройных (двой-ных) пружин. В качестве гасителя колебаний использован усечен-ный фрикционный клин, наклонная площадка которого разверну-та под углом 60 ° к продольной оси тележки, что обеспечивает луч-шую его связь с боковыми рамами, чем клин тележки 18-100.
Для грузовых вагонов с нагрузкой от колесной пары на рельсы
25 т разработаны усиленные двухосные тележки моделей 18-120 и 18-755 .В их конструкции применены нетиповые колесные пары сусиленными осями, шейки которых имеют диаметр 140 мм. Поэто-му буксовые узлы оборудованы цилиндрическими подшипниками с увеличенными размерами. Боковые рамы усиленных тележек опи-раются на буксы через резиновые прокладки.
В тележке модели 18-120 кузов вагона через пятник опирается на подпятник надрессорной балки, а в тележке 18-755, кроме того, - через упруго-фрикционные скользуны. Литые боковые рамы и над-рессорные балки тележек усилены. По своим прочностным и ходо-
Рис. 5.7. Тележка типа КВЗ-И2:
1 -рама; 2 -буксовый узел; 3 -центральное люлечное подвешивание; 4 -тормозное оборудование; 5 - колесная пара; 6 - буксовое подвешивание
вым качествам тележки отвечают требованиям, обеспечивающим эксплуатацию со скоростями движения до 120 км/ч.
Тележка КВЗ-И2 (рис. 5.7)предназначена для рефрижераторныхвагонов, эксплуатирующихся в поездах со скоростями 120 км/ч. Ее рама 1 опирается на буксовые узлы 2 колесных пар 5 , проходя две ступени рессорного подвешивания (центральное 3 и буксо-вое 6 ). Тормозное оборудование 4 - с двухсторонним нажатием колодок. Рама сварена из двух продольных, двух средних и двух концевых поперечных, а также четырех вспомогательных про-дольных балок.
Буксовое рессорное подвешивание тележки КВЗ-И2 - цент-ральное, люлечное, состоящее из двух эллиптических рессор сис-темы Галахова, уложенных на штампованную подрессорную связь. Она опирается на подлюлечные балки, подвешенные шарнирно к раме. На эллиптических рессорах расположена надрессорная бал-ка, на которую через подпятник опирается кузов вагона. Для обес-печения постоянства уровня автосцепки вагонов с различной мас-сой кузова изготавливают тележки КВЗ-И2 четырех групп: I, II, III и IV. Тележки I и II групп подкатывают под кузова грузовых рефрижераторных вагонов, a III и IV, обладающие более жестким рессорным подвешиванием и большей высотой, чем тележки I и II групп, - под кузова вагонов с машинным отделением, имеющим повышенную массу.
Трехосные тележки. Разработаны для шестиосных вагонов иприменяются в основном на путях промышленного транспорта.
| Тележка типа УВЗ-9м (рис. 5.8) | ||
| признана лучшей из трехосных | ||
| конструкций (конструкция Ураль- | ||
| ского вагоностроительного заво- | ||
| да, девятый модернизированный | ||
| вариант). В ней четыре литые бо- | ||
| ковые рамы 2 своими крайними | ||
| концами опираются непосред- | ||
| ственно на роликовые буксы 1 , а | ||
| средними - через балансиры 4 . | ||
| При такой конструкции общая на- | ||
| грузка, передаваемая от кузова на | ||
| Рис. 5.8. Трехосная тележка типа | тележку, распределяется поровну | |
| между тремя колесными парами | ||
| УВЗ-9м | типа РУ-950. На четыре рессорных | |
комплекта 3 центрального подвешивания опираются две литые надрессорные балки 6 , на которых размещена шкворневая балка 5 ,имеющая форму в виде Н-образной отливки.Исполнительнаячасть тормозного оборудования 7 , подвешенного к боковым ра-мам, имеет двухстороннее нажатие тормозных колодок на сред-нюю и одностороннее нажатие на крайние колесные пары.
Каждый из четырех комплектов рессорного подвешивания со-стоит из четырех двухрядных цилиндрических пружин и одного пру-жинно-фрикционного гасителя колебаний. Пружины взаимозаме-няемые с пружинами тележки модели 18-100.
Четырехосные тележки применяются в большегрузных восьмиосныхполувагонах и цистернах, а также транспортерах. Они состоят из двух типовых двухосных тележек, объединенных соединительной балкой.
Тележка модели 18-101 (рис. 5.9)имеет две двухосные тележки моде-ли 18-100, связанные между собой соединительной балкой 4 , которая выполнена в виде литой или штампосварной конструкции вместе с пят-никами. По концам нижней части ее расположены пятники 1 и 3 , сколь-зуны, которыми она опирается на подпятники, и скользуны надрессор-ной балки двухосных тележек. Сверху в средней части соединительной балки расположен подпятник 2 со шкворневым отверстием и скользу-ны. Центральный подпятник имеет длинный шкворень, а крайние пят-ники центрируются короткими шкворнями с буртом в средней части.
Рис. 5.9. Четырехосная тележка (модель 18-101)
Наиболее рациональная конструкция, по сравнению с литой, - штампосварной вариант соединительной балки (рис. 5.10) - со-стоит из двух штампованных элементов: верхнего 1 из листа
толщиной 16 мм и нижнего 2 толщиной 20 мм, подкрепленных продольными 3 и поперечными 7 ребрами жесткости. Снизу по концам балки вварены крайние пятники 4 , которыми она опирается на подпятники двухосных тележек, а сверху - цен-тральный подпятник 8, посредством которого нагрузка от ку-зова передается на четыре-хосную тележку. К специ-альным крыльям 6 по кон-цам балки снизу приваре-ны крайние скользуны 5 , которые располагаются над скользунами двухос-ных тележек. В средней ча-сти также на крыльях раз-мещены центральные скользуны, над которыми
Основные технические характеристики тележек грузовых ваго-нов приведены в табл. 5.1.
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.
Вас также может заинтересовать:
3.1 Основные элементы конструкции кузова вагона
3.1.1 Особенности конструкции кузова пассажирского вагона
3.1.2 Особенности конструкции кузова грузового крытого вагона
3.1.3 Особенности конструкции кузова полувагона
3.1.4 Особенности конструкции кузова платформы
3.1.5 Особенности конструкции кузова цистерны
Буксы служат для передачи нагрузки от подрессоренных масс кузова и тележек на шейки осей колесных пар. В процессе движения они должны обеспечивать возможность вращения шеек осей с минимальным сопротивлением. Это возможно только при подшипниках качения. Поэтому на локомотивах применяют исключительно роликовые буксы. Роликовые подшипники состоят из наружного (с буртами) и безбуртового внутреннего колец, роликов и латунного сепаратора. Сепаратор служит для дистанционного распределения роликов по периметру подшипника. На торцах роликовых подшипников имеются клеима, указывающие условное обозначение подшипника, завод-изготовитель, год изготовления, комплектовочный номер и месяц выпуска подшипника, обеспечиваемого буквами алфавита по порядку. Для смазывания роликовых подшипников применяется консистентная смазка. Общее количество смазки, заправляемой в буксу, 3 кг. Различаются буксы способом восприятия роликами вертикальных нагрузок, способами передачи тяговых усилий к раме тележки и усилий, возникающих между колесными парами и тележкой в поперечном направлении. На тепловозах приме-
Рис. 200. Роликовая букса тепловоза ТЭМ2:
1 опора балансира; 2 - арка; 3 - кольцо лабиринтное; 4 ~ крышка задняя; 5, 6 - кольца дистанционные: 7 роликоподшипник; 8 - корпус буксы; 9 - фитиль; 10 - крышка: 11 - регулировочные прокладки- 12 -■- осевой упругий упор няююя главным образом два типа букс челюстные и бесчелюстные
Челюстные буксы. Применяемые на тепловозах 2ТЭ10Л, ТЭМ2 и др буксы (рис 200) имеют стальной литой корпус, две плоские стороны которого служат в качестве направляющих в буксовых челюстях рамы тележки Для передачи осевых усилий к раме тележки на боковых поверхностях буксы выполнены приливы, к которым через приваренные подкладки прикреплены винтами сменные на личники К боковым поверхностям буксы также приварены наличники из износостойкой стали 60Г К наличникам поступает масло из ванн, находя щихся в верхней части корпуса
В расточку корпуса 8 на легкопрессовой посадке установлены два цилиндрических роликовых подшипни ка 7, разделенных дистанционными кольцами 5, 6 Корпус буксы сзади и спереди закрыт крышками 4, 10 на болтах В задней крышке 4 выполнена кольцевая расточка, в которую захо шт лабиринтное кольио 3, защищаю щее полость буксы от попадания пыли и грязи В переднюю крышку вставлен осевой упор 12 с бронзовой или капроновой наделкой, в которую упирается ось колесной палы при поперечных перемещениях Для смазывания трущихся поверхностей торца оси и упора предусмотрен войлочный фитиль, укрепленный на пластинчатой пружине упора Конец фитиля опущен в масляную ванну крышки, образованную ее корпусом и вваренной в крышку разделительной перегородкой Для слива масла предусмотрена пробка Буксы крайних колесных пар имеют пружину, расположенную меж-ту упором и его крышкой Пружина предварительно сжата усилием 15 000 Н и допускает упругое поперечное перемещение упора на 10- 11 мм Упругие упоры уменьшают рамные динамические усилия при движении тепловоза в кривой
Средние оси имеют жесткие упоры, и букса может свободно перемещаться на оси на ±14 мм от среднего положения Это перемещение обеспечивается за счет зазоров между упором и торцом оси, а также между дном кольцевой выточки в задней крышке и лабиринтным кольцом. При этом ролики подшипников проскальзывают в осевом направлении по внутренним кольцам подшипников. Осевой упор смазывается дизельным маслом, заливаемым в полость, ограниченную задней крышкой и перегородкой в буксе. Уровень масла определяется нижней кромкой заправочного отверстия. Для смазки роликовых подшипников применяют консистентную смазку ЖРО (ТУ 32-ЦТ-520-77). Ею заполняют пространство между роликами и полость лабиринтного кольца. Количество смазки на одну буксу 1,4 кг. Вертикальная нагрузка на буксу передается через специальную арку (рис. 201, а), опирающуюся на каблучки корпуса, удаленные от вертикальной оси буксы на некоторое расстояние. Такое нагружение буксы позволяет за счет упругой деформации корпуса нагружать не только верхний центральный ролик, но и часть соседних с ним, что значительно уменьшает максимальные нагрузки на ролики. В буксе же тепловоза ТЭЗ предусмотрено центральное нагружение подшипников (рис. 201, б), при котором верхний ролик один воспринимает почти всю нагрузку, действующую на подшипник. На арку буксы нагрузка передается через опоры 1 (см. рис. 200) балансиров с закругленными головками.
Буксы бесчелюстные. Связь с рамой тележки у этих букс осуществля-
ется буксовыми поводками с резино-металлическими амортизаторами. Такие поводки дают возможность упругого перемещения буксы в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях. Конструкции бесчелюстных букс различных тепловозов отличаются друг от друга главным образом формой корпуса и его посадочных гнезд для пружин. В отличие от челюстных в бесчелюстных буксах крайних осей колесных пар вместо скользящих осевых упоров применены упорные шариковые подшипники, воспринимающие осевые нагрузки. Применение упорного подшипника в качестве осевого упора позволило сократить габаритные размеры буксы, Исключить осевое трение и упоры скольжения, взамен двух видов смазки применить только консистентную смазку.
Корпус бесчелюстной буксы тепловозов 2ТЭ10В(М) представляет собой фасонную отливку из стали 25ЛП с кронштейнами для установки пружин рессорного подвешивания. Внутренняя часть корпуса 7 (рис. 202, а) расточена под наружные кольца роликовых подшипников 6. В приливах корпуса выфрезерованы клиновидные пазы для крепления двух поводков, связывающих буксу с рамой 1 слежки.
В расточке корпуса буксы установлены с помощью легкопрессовой посадки два наружных кольца подшипников вместе с роликами и сепараторами. Внутренние кольца подшипников горячей посадкой монтируются на шейке оси Между кольцами обоих
Рис. 201. Схема нагружения подшипников букс:
а - арочное: б - централа нос
Рис. 202. Бесчелюстные буксы тепловозов 2ТЭ10В(М) и 2ТЭ116 (а), ТЭП70 (б):
1 -- стопорная планка: 2 лабиринтное кольцо; 3 - задняя крышка; 4, 5 - дистанционные кольца; 6 - роликоподшипник; 7 - корпус буксы; 3 - передняя крышка буксы с кронштейнами; 9 - упорные шарикоподшипники; 10 - упор; 11 амортизатор; 12 - пружина; 13, 14 - стопорные кольца; 15 - уплотнение; 16 - пробка для заправки смазки; 17 уплотнения: 18 - гайка; 19 -- стопорная торцовая шайба подшипников установлены дистанционные кольца 4 и 5. Для предотвращения сползания внутренних колец подшипников на шейке установлено стопорное кольцо 14. Корпус буксы с обеих сторон закрыт крышками 3 и 8. Задняя крышка 3 вместе с кольцом 2 образует лабиринтное уплотнение, препятствующее проникновению пыли и грязи в полость подшипников. Лабиринтное уплотнение заполнено смазкой.
В передней крышке 8 буксы смонтирован осевой упор, состоящий из шарикоподшипника 9, одно кольцо которого укреплено на корпусе упора 10, а второе - на проточке шейки оси резинового амортизатора 11 и пружины 12. От выпадания из крышки (при демонтаже) осевой упор удерживается стопорным кольцом 13. При сборке между корпусом буксы и крышками прокладывают уплотнение 15 в виде шелкового шнура.
У букс средних колесных пар амортизатор вынут из своего гнезда, что позволило обеспечить свободный разбег оси ±14 мм. Разбег крайних колесных пар, обеспечиваемый за счет сжатия резиновых амортизаторов, составляет ±1,5-2 мм.
На задних крышках букс двумя болтами укреплена стопорная планка 1, предохраняющая сползание букс с шеек оси при отсоединенных от рамы тележки буксовых поводках. Для крепления гасителя на передних крышках приварен специальный кронштейн. Так как внешние признаки отличия букс от средних отсутствуют, то на них наносят маркировку КР - для крайних или СР - для средних. При сборке буксы заправляют смазкой ЖРО в количестве 2,5 кг. Для заправки смазки служит отверстие, закрываемое пробкой 16.
Конструкция бесчелюстной буксы тепловоза ТЭП70 представлена на рис. 202, б. У этой буксы упорный подшипник 8Н232 смонтирован непосредственно на шейке оси. Наружное кольцо подшипника удерживается от перемещения крышкой буксы, а внутреннее - специальной гайкой 18, навернутой на конец оси и застопоренной торцовой шайбой 19. В буксе средней оси шарикоподшипник отсутствует, вместо него на шейке оси установлена специальная проставка. Для ограничения перемещений буксы на оси (±14 мм) между проставкой и внутренними кольцами переднего подшипника, между задней крышкой и задним подшипником установлены упорные кольца.
Поводки букс. Основные размеры буксовых поводков (рис. 203) для всех тепловозов унифицированы. Стальной
литой корпус 5 поводка имеет головки, в расточки которых запрессованы с натягом 0,06-0,16 мм длинный и короткий амортизаторы. Длинный амортизатор имеет две резинометалличес-кие втулки 9, 10, напрессованные с двух сторон на валик. Между резино-металлическими втулками установлены дистанционные полукольца 6. Короткий амортизатор имеет одну рези-нометаллическую втулку. Резиновые втулки специальным приспособлением с конической насадкой запрессовывают сначала в металлические втулки, а затем через конусную насадку резинометаллические втулки напрессовывают на валики 1 и 7. При запрессовке все соприкасающиеся поверхности резины и металла смазывают смесью касторового масла (30%) и этилового спирта (70%). Степень радиального поджатия (отношение разности толщин втулки до и после запрессовки к толщине втулки в запрессованном состоянии) равно 0,45- 0,46. Предварительное сжатие резины оказывает положительное влияние на долговечность амортизаторов.
Валики 1 и 7 имеют трапециевидные хвостовики, которыми они устанавливаются в соответствующие пазы кронштейнов рамы и проушин букс. С торцовых сторон головок поводка на валиках установлены четыре торцовых амортизатора 3, состоящих из наружной и внутренней шайб, к которым привулканизировано резиновое кольцо из резины 2959 или 120С толщиной 16 мм. При сборке на поводке амортизаторы сжимаются на 3 мм каждый и это положение фиксируется стопорными полукольцами 2, входящими в кольцевые проточки валиков и приваренными в трех точках к наружным шайбам. На головках поводка торцовые амортизаторы фиксируются четырьмя штифтами диаметром 6 мм. Штифты предотвращают проскальзывание амортизаторов относительно корпуса при колебаниях подрессоренных масс. Поводки устанавливают при опущенном на тележку кузове, поэтому в статическом состоянии резиновые амортизаторы не нагружены.
Вертикальные перемещения букс вызывают коаксиальное закручивание резиновых втулок и торсионное скручивание торцовых амортизаторов. На это закручивание требуется определенная сила, и при колебаниях динамический прогиб пружин с включенными буксовыми поводками будет значительно (на 20-25%) меньше, чем если бы система не имела поводков. В поперечном направлении перемещение букс осуществляется за счет деформации осевого сдвига, сжатия и перекоса резиновых элементов. Упругое поперечное перемещение буксы относительно рамы тележки дает возможность снизить динамические рамные усилия при движении в кривой. Кроме этого отсутствие металлических сопряжений в конструкции связи буксы с рамой тележки значительно упрощает уход и снижает стоимость ремонта буксового узла, так как у бесчелюстных букс отсутствуют такие быстроизнашивающиеся детали, как наличники букс и челюстей.
Буксы с роликовыми подшипниками (подшипниками качения)Буксы с роликовыми подшипниками (подшипниками качения)
Страница 2 из 6
Опыт эксплуатации грузовых и пассажирских вагонов, оборудованных роликовыми подшипниками (подшипниками качения), показал техническую и экономическую целесообразность перехода от подшипников скольжения к роликовым подшипникам.
В комплект буксы с роликовыми подшипниками (рис. 1) входят: корпус буксы с лабиринтной частью, передний и задний подшипники качения, торцовая гайка со стопорной планкой, крепительная и смотровая крышки, а также крепящие их болты. Роликовые подшипники размещаются внутри корпуса буксы на шейке вагонной оси таким образом, что внутреннее кольцо подшипника крепится неподвижно на шейке и вращается вместе с ней, а наружное сопрягается с внутренними стенками неподвижного корпуса буксы. Поворачиваясь вместе с осью, внутреннее кольцо увлекает за собой ролики, каждый из которых вращается вокруг своей оси, и перекатывается по дорожкам качения между наружным и внутренним кольцами. Корпус букс для подшипников качения отливают из мартеновской стали (или электростали) марок 15Л, 20Л, 25Л или стали I группы, предназначенной для изготовления автосцепок. При отливке корпусов из стали марки 25Л1 содержание углерода в ней не должно превышать 0,27%. Все отливки термически обрабатывают для получения мелкозернистой структуры металла и устранения внутренних напряжений.
Рис. 1 - Букса пассажирского цельнометаллического вагона: 1 - лабиринтное кольцо; 2 - корпус буксы; 3 - резиновое кольцо; 4 - резиновая прокладка; 5 - пружинная шайба: 6 - болт смотровой крышки; 7 - проволока; 8 - болт стопорной планки; 5 - стопорная планка; 10 - торцовая гайка; 11 - смотровая крышка; 12 - крепительная крышка; 13 - передний подшипник; 14 - задний подшипник
Основные преимущества роликовых подшипников по сравнению с подшипниками скольжения следующие:
- снижение удельного сопротивления движению и, как следствие, снижение расхода топлива или электроэнергии локомотивами (на 4-11% в зависимости от типа подшипников) или возможность увеличения скорости движения или массы поезда, что обеспечивает повышение пропускной и провозной способности дорог, снижение расходов на ремонт локомотивов;
- снижение сопротивления движению при трогании с места в 7-10 раз; при этом величина сопротивления не зависит от времени стоянки и температуры наружного воздуха;
- практически полное отсутствие случаев нагрева букс при повышении скоростей движения, удлинении безостановочных пробегов и ускорении оборота вагона;
- резкое сокращение объема работ по обслуживанию букс в эксплуатации, что позволяет значительно сократить штат слесарей и осмотрщиков на пунктах технического обслуживания (ПТО), ликвидировать штат станционных смазчиков, уменьшить количество ПТО на сети дорог;
- значительное или даже полное сокращение расхода цветных металлов (при изготовлении сепараторов роликовых подшипников из стали, специального чугуна или полимерных материалов);
- большая экономия смазочных материалов, а также полное исключение расхода подбивочных материалов и необходимости сезонной смены смазки.
Буксы с роликовыми подшипниками классифицируются по типу роликовых подшипников, способу их посадки на шейки оси и конструкции корпуса буксы
Типы букс с подшипниками качения
В зависимости от роликовых подшипников буксы бывают :
- с цилиндрическими подшипниками без дистанционного кольца (рис. 2, а) и с дистанционным кольцом (рис. 2, б);
- со сферическими подшипниками (рис. 2, в)
- с одним сферическим и одним цилиндрическим подшипниками (рис. 2, г).
Рис. 2 - Основные типы букс с роликовыми подшипниками
Наиболее распространены подшипники с цилиндрическими роликами (особенно в Европе).
В пассажирских вагонах применяют бесчелюстные буксы (рис. 3), а в грузовых - буксы с направляющими пазами (рис. 4) для установки их в буксовые проемы рамы тележки. Корпуса букс пассажирских и грузовых вагонов могут быть цельными, с впрессованной лабиринтной частью или отъемной задней крышкой.
Рис. 3 - Корпус бесчелюстной буксы с роликовыми подшипниками
Корпус буксы цельнометаллических пассажирских вагонов (см. рис. 3) имеет два кронштейна, на которые опираются пружины буксового подвешивания; через отверстия кронштейнов проходят шпинтоны рамы тележки. Свод корпуса буксы утолщен. Это позволяет снизить на 12% нагрузку на центральные ролики против ее расчетного значения, увеличить долговечность подшипников. Передняя часть корпуса закрывается крышками (крепительной и смотровой).
Рис. 4 - Корпус буксы с роликовыми подшипниками грузового вагона
Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса растачивается и шлифуется для установки наружных колец подшипников. Диаметр посадочного отверстия 250 +0,070 +0,022 мм. Овальность и конусность допускаются до 0,02 мм. Глубина посадочного места 193 +0,1 -0,05 мм (см. рис. 4).
Задняя (лабиринтная) часть корпуса (узел I на рис. 4) соответствует по форме лабиринтному кольцу, вследствие чего образуется уплотнение. В лабиринтной части корпуса имеются канавки: одна для уплотнительного фетрового кольца и две - жировые. Фетровое кольцо обеспечивает герметичность корпуса буксы, но непродолжительное время. Уплотнение может быть также без фетрового кольца.
Лабиринтное кольцо (рис. 5, а, б) изготовляется из стали марки Ст5 и обрабатывается по 2-3-му классу точности. Оно насаживается в горячем состоянии на предподступичную часть оси и служит упором для внутреннего кольца заднего подшипника, являясь промежуточной деталью между вращающейся осью и неподвижным корпусом буксы. Лабиринтное кольцо, соприкасаясь с лабиринтной частью корпуса, препятствует вытеканию смазки из буксы и попаданию в нее грязи. В буксах, имеющих лабиринтную часть фетрового уплотнения, применяется лабиринтное кольцо, показанное на (рис. 2, а), а с фетровым уплотнением - на (рис. 2, б).
Рис. 5 - Лабиринтные кольца и крышки буксы
Крепительную крышку (см. рис. 5, б) изготовляют из стали марки 25Л1.
Смотровая крышка (рис. 5, в) может быть изготовлена штамповкой из стали марки 10кп или из алюминия марки АЛ9. Крышка позволяет производить промежуточную ревизию букс и обточку колес без демонтажа букс. Смотровая крышка крепится к крепительной четырьмя болтами М12.
Торцовая гайка и стопорная планка служат для закрепления подшипников в осевом направлении. Для подшипников серийного производства принята шестигранная гайка с пазами для установки в них стопорной планки. В эксплуатации имеются круглые торцовые гайки с пазами и стопорным кольцом, а также торцовые шайбы, прикрепляемые тремя болтами к торцу шейки оси.
Подшипники качения в зависимости от формы тел качения (шарики, ролики) разделяются на шарикоподшипники и роликоподшипники . Ролики бывают цилиндрические, сферические, игольчатые и конические. В вагонных буксах применяют подшипники с цилиндрическими роликами, расположенными параллельно оси (рис. 6, а, б) и со сферическими бочкообразными (рис. 6, в), ось вращения которых наклонена к поверхности шейки оси. Первые подшипники принято называть цилиндрическими , а вторые - сферическими .
Рис. 6 - Роликовые подшипники: а, б - однорядные соответствено с беззаклепочным и клепаным сепаратором; в - двухрядный; 1 - наружное кольцо; 2 - ролик; 3 - внутреннее кольцо; 4 - сепаратор; 5 - заклепка; 6 - шайба
По способности иметь нагрузку подшипники качения различают:
- радиальные , рассчитанные на усилия, действующие перпендикулярнооси;
- упорные , предназначенные только для осевых (направленных вдоль оси) усилий;
- радиально-упорные , воспринимающие как радиальные, так и осевые нагрузки.
Подшипники качения могут быть однорядные и двухрядные . У первых тела качения расположены в один ряд (см. рис. 6, а, б), а у вторых - в два ряда (см. рис. 6, в).
Каждый подшипник качения состоит из наружного (1) (рис. 7) и внутреннего (4) колец, между которыми помещаются ролики (3), удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором (2). Кольца подшипника имеют наружные и внутренние поверхности. У наружного кольца наружная цилиндрическая поверхность является посадочной, а внутренняя представляет собой дорожки качения. У внутреннего кольца наружная поверхность - это дорожки качения, а внутренняя - посадочное отверстие.
Рис. 7 - Цилиндрические и сферические роликовые подшипники на горячей (а) и втулочной (б, в) посадках
При изготовлении и эксплуатации подшипников особое внимание обращается на создание определенных зазоров, обеспечивающих нормальную их работу. Под зазорами в подшипниках качения понимают внутренние зазоры между кольцами и роликами, которые позволяют кольцам подшипника перемещаться относительно друг друга.
Различают три вида зазоров :
- начальный - до монтажа подшипника в буксу;
- посадочный - после установки подшипника в буксу и на ось;
- рабочий , существующий в подшипнике при установленном режиме работы.
Посадочный зазор меньше начального, так как в результате посадки размеры дорожек качения колец изменяются. Рабочий зазор зависит от величины и характера нагрузок и от температуры подшипника во время его работы. Зазоры бывают радиальные и осевые . Радиальный зазор, измеряемый в радиальном направлении, представляет собой сумму зазоров между дорожками качения колец и роликами. Осевым зазором называется величина, на которую могут взаимно смещаться наружные и внутренние кольца подшипника вдоль его оси. Он определяется суммой зазоров между торцами ролика и внутренними поверхностями бортов колец и измеряется перед монтажом только у подшипников с цилиндрическими роликами, воспринимающими осевые нагрузки.
В процессе работы буксовые роликовые подшипники испытывают статические и динамические нагрузки, которые могут быть как радиальные (вертикальные), так и осевые (горизонтальные). Радиальные нагрузки обусловлены весом вагона, ударами колес на стыках и других неровностях пути. Эти нагрузки действуют перпендикулярно оси вращения подшипника. Осевые нагрузки действуют вдоль оси вращения буксового подшипника и возникают при прохождении вагона по кривым участкам пути, стрелочным переводам, крестовинам и т. п.
Цилиндрический подшипник представляет собой разъемную конструкцию, у которой одно из колец (внутреннее или наружное), сепаратор и ролики соединены в один неразъемный блок. Такие подшипники бывают закрытого, полузакрытого и открытого видов . Подшипники закрытого вида имеют борта на внутреннем и наружном кольцах, чем ограничивается их взаимное перемещение и соответственно перемещение оси и корпуса буксы в пределах осевого зазора. Подшипники полузакрытого вида имеют на одном из колец только один борт или плоское упорное кольцо и воспринимают осевые нагрузки, действующие только в одном направлении. Подшипники открытого вида на одном из колец бортов не имеют, поэтому не ограничивают взаимного перемещения наружного и внутреннего колец, а также оси и корпуса буксы.
Ролики цилиндрического подшипника имеют форму цилиндра (рис. 8, а), образующая поверхности качения роликов является прямой, параллельной оси вращения подшипника и перпендикулярной радиальной нагрузке. Она воспринимается поверхностью качения, а осевая - торцами роликов.
Рис. 8 - Ролики подшипников
В двухрядных сферических подшипниках каждый ряд роликов, размещенный в отдельных сепараторах, работает самостоятельно, имеет общую сферическую дорожку в наружном кольце, вследствие чего подшипник является самоустанавливающимся. На внутреннем кольце расположены две дорожки качения, разделенные средним направляющим бортом, который может быть выполнен за одно целое с кольцом или отдельно (плавающий борт).
Ролики сферических подшипников (рис. 8, б) изготовляют в виде несимметричной (конусной) и симметричной бочек. Ролики в форме несимметричной бочки сужены в сторону от среднего борта внутреннего кольца, т. е. диаметр торца, обращенный к среднему борту, больше диаметра торца, обращенного наружу. Ролики в форме симметричной бочки имеют одинаковые диаметры по торцам. Радиус образующей ролика равен радиусу образующей беговой дорожки внутреннего кольца. Таким образом, теоретически по всей образующей ролика между ним и внутренним кольцом имеется контакт. Радиус сферы наружного кольца несколько больше радиуса образующей ролика, поэтому теоретически ролик с наружным кольцом должен контактировать в одной точке. В действительных условиях вследствие упругости материала контактная поверхность ролика с наружным кольцом подшипника представляет собой полоску, а с внутренним кольцом - площадку, очерченную эллипсом.
Вследствие способности сферических подшипников самоустанавливаться деформация шейки оси мало отражается на их работе, в то время как в цилиндрических подшипниках такая деформация приводит к повышенным контактным напряжениям по концам роликов и вызывает выкрашивание металла по их кромкам. Для снижения этих напряжений концам цилиндрических роликов (рис. 8, а) придается форма усеченных конусов. Ролики цилиндрических подшипников изготовлялись со скосами, как показано на (рис. 8, в), а с 1965 г. ролики подшипников 42726 и 232726 изготовляются с рациональным контактом - бомбиной (рис. 8, а).
Цилиндрические подшипники проще в изготовлении, однако при сборке по сравнению со сферическими требуют большей точности и тщательной подборки по радиальным зазорам. Долговечность цилиндрических подшипников, как показал опыт, в 6-8 раз выше, чем сферических при равных габаритных размерах.
Беззаклепочный сепаратор (рис. 9) имеет рамную конструкцию с гнездами для роликов. Чтобы ролики удерживались в сепараторе, его продольные или находящиеся у торцов роликов перемычки (указаны стрелками) расчеканиваются. Беззаклепочные сепараторы повышают работоспособность подшипников и улучшают условия смазывания трущихся поверхностей.
Рис. 9 - Сепараторы подшипников
У цилиндрических подшипников, имеющих массивные беззаклепочные сепараторы, ролики удерживаются в гнездах расчеканкой перемычек (рис. 9, а). У части подшипников, имеющих облегченные беззаклепочные сеператоры, расчеканка осуществляется по перемычкам (рис. 9, б) или со стороны торцов роликов (рис. 9, в).
Сепаратор двухрядных сферических подшипников состоит из двух полусепараторов с гнездами для роликов.
Кольца и ролики подшипника изготовляются из хромистой стали марок. ШХ15 и ШХ15СГ. Сталь марки ШХ15 имеет следующий химический состав: углерода 0,95-1,1%; марганца 0,2-0,4%; кремния 0,17-0,37%; хрома 1,3-1,65%; серы и фосфора не более 0,02-0,27%. Сталь марки ШХ15СГ отличается от стали ШХ15 только тем, что марганца в ней содержится 0,9-1,2%, а кремния 0,4-0,65%. Кроме этих сталей, кольца и ролики подшипников изготовляют из стали типа ШХ4РП, допускающей применение методов поверхностного упрочнения.
При изготовлении роликовых подшипников отдельно изготовляют кольца, ролики, сепараторы, а затем их собирают. Наиболее трудоемкие детали - кольца подшипников - куют в горячем состоянии, а затем раскатывают на специальном станке, придавая им размеры и форму, близкие к окончательным (рис. 10). Так как охлажденные на воздухе кольца обладают высокой твердостью, их перед механической обработкой отжигают в электропечах с автоматическим регулированием температуры.
Рис. 10 - Схема горячей раскатки колец: 1 - подвижной нажимной валок; 2 - раскатываемое кольцо подшипника; 3 - направляющий ролик; 4 - центральный раскатывающий ролик; 5 - фиксирующий ролик; 6 - отключатель; 7 - клапан; 8 - опорная планка
Кольца и ролики подвергают тщательной механической обработке на токарных станках-автоматах с высоким классом точности, а затем закаливают в масле с последующим отпуском до твердости колец (HRC 60-63) и роликов HRC 61-64. Сепараторы изготовляют из стали 30, бронзы, латуни или специального литья. При изготовлении подшипников необходимо обеспечить точность основных размеров и легкость вращения. Для отличия подшипника одного типоразмера от другого каждый подшипник имеет свое условное обозначение, состоящее из цифр и букв. Цифрами обозначаются: внутренний диаметр подшипника или закрепительной втулки, тип, серия и конструктивные особенности подшипника, буквами - класс точности.
При выборе посадок подшипников на шейку и в корпус буксы учитывают условия их работы в буксовом узле, величину нагрузок, скорость движения, конструкцию подшипника, материал и его обработку, производственные условия, частоту сборки и разборки подшипников и др. Для буксовых роликовых подшипников применяют горячую и втулочную посадки.
Посадка подшипников качения на шейки осей
Существуют два основных типа посадки роликовых подшипников (подшипников качения) на шейки осей:
- на конической закрепительной втулке (втулочная посадка);
- непосредственно (безвтулочная, или так называемая горячая посадка).
Втулочная посадка позволяет расширить поле допусков на монтажные размеры шейки оси (80 мкм против 27 мкм при горячей посадке) и отверстия внутреннего кольца роликового подшипника, что упрощает технологию их изготовления. Кроме того, практика показала, что при втулочной посадке диаметр шейки оси может быть меньше номинального, например, на 0,2 мм и это не препятствует надежному закреплению подшипника при помощи типовой втулки (она лишь глубже входит между шейкой и подшипником). Втулочная посадка не требует индивидуального подбора подшипников к шейке оси по натягу. Для неразъемных сферических роликовых подшипников втулочная посадка наиболее технологична.
При втулочной посадке подшипник на шейке оси закрепляется конусной разрезной втулкой, устанавливаемой между шейкой оси и внутренним кольцом подшипника. Внутренняя поверхность втулки цилиндрическая, а наружная имеет конусность 1:12. Внутреннее кольцо подшипника имеет посадочную поверхность такой же конусности. В результате продольного разреза на втулке по мере ее продвижения между шейкой оси и подшипником она стремится расширить внутреннее кольцо подшипника и одновременно плотнее обхватывает шейку. Надежность закрепления подшипника при втулочной посадке обеспечивается усилием запрессовки. В процессе посадки контролируются величина давления и продвижение втулки.
Однако втулочная посадка обладает и существенными недостатками. Прежде всего втулка, являясь дополнительной деталью, повышает стоимость подшипника. Изготовить внутреннее кольцо с конусным отверстием более сложно, чем с цилиндрическим, особенно если учесть требование строгого совпадения конусности кольца и втулки. Наличие второй дополнительной пары сопрягаемых поверхностей вызывает необходимость более тугой посадки, что приводит к повышенным напряжениям в кольце подшипника и шейке оси.
Из-за конической формы закрепительной втулки поперечное сечение внутреннего кольца оказывается переменным и, следовательно, переменной оказывается его жесткость. Вследствие этого даже при идеальной точности сопряжения втулки с поверхностью внутреннего кольца его менее жесткая часть получает большее расширение и первоначальная точность образующей изменяется. Степень такого изменения возрастает при увеличении натяга и неточности изготовления. Искажение формы поверхности качения увеличивает скольжение и износ, а неравномерное распределение контактных давлений приводит к ускоренному образованию очагов усталостного повреждения металла.
Для цилиндрических роликовых подшипников (разъемных), у которых внутреннее кольцо может устанавливаться на шейку оси и сниматься с нее отдельно от других деталей подшипника - наружного кольца, роликов и сепаратора, представляющих в собранном виде так называемый блок подшипника, - втулочная посадка не является технологически оправданной.
В таблице 1 приведены обозначения и конструктивные размеры основных типов роликовых подшипников, работающих в вагонных буксах.
Таблица 1
Горячая посадка широко применяется при монтаже цилиндрических подшипников. Надежность посадки обеспечивается разностью диаметров отверстия внутреннего кольца (изготовляется с минусовым допуском) и диаметра шейки оси (изготовляется с плюсовым допуском). При горячей посадке почти в 5 раз сокращаются затраты труда на монтаж и демонтаж подшипников в буксе и в связи с этим в 2,5 раза снижаются эксплуатационные расходы на ремонт букс.
При горячей посадке подшипника на ось его внутреннее, кольцо, имеющее несколько меньший диаметр отверстия, чем диаметр шейки оси, нагревают до температуры 100-120°С, в результате чего кольцо расширяется и свободно надевается на шейку. Остывая, оно сжимается, плотно обхватывает шейку и прочно удерживается на ней. Закрепление кольца подшипника на шейке оси обеспечивается за счет натяга (разность диаметров шейки оси и внутреннего кольца подшипника), равного 0,04-0,06 мм.
Однако практика применения горячей посадки подшипников в прошлом имела неудовлетворительные результаты. Нередко наблюдаемая потеря натяга приводила к значительному осложнению эксплуатации подвижного состава с роликовыми подшипниками. Было установлено, что горячая посадка может успешно применяться лишь при соблюдении следующих условий:
- обеспечении стабильности размеров внутренних колец;
- применении повышенных натягов, исключающих появление коррозии трения на посадочных поверхностях колец и шеек осей (величина необходимого натяга определяется с учетом нагрузки и размеров внутренних колец);
- обеспечении длительной эксплуатации букс без снятия внутренних колец подшипников с шеек осей (до повреждения кольца или до расформирования колесной пары);
- применении индукционных нагревателей, обеспечивающих снятие внутренних колец с шеек осей без перегрева колец и повреждения шеек.
В процессе массового внедрения подшипников качения на железных дорогах в буксовых узлах пассажирских и грузовых вагонов испытывались различные конструкции и варианты установки роликовых подшипников. Так, например, при втулочной посадке в корпусе буксы размещались один сферический и один цилиндрический подшипники или два сферических, при горячей посадке - два цилиндрических подшипника. Были и другие варианты. В настоящее время для оборудования грузовых и пассажирских вагонов в качестве типового принят буксовый узел с установкой двух цилиндрических роликовых подшипников (см. рис. 1 и 11) с габаритными размерами 130×250×80 мм (где 130 - диаметр шейки оси, 250 - наружный диаметр подшипника и 80 - ширина подшипника) на горячей подсадке. Подшипник, расположенный у галтели шейки оси, называется задним, а у ее торца - передним.
Рис. 11 - Букса с двумя цилиндрическими подшипниками на горячей посадке для грузовых вагонов: 1 - пружинная шайба; 2 - болт М12 стопорной планки; 3 - проволока; 4 - стопорная планка; 5 - смотровая крышка; 6 - торцовая гайка; 7 - крепительная крышка; 8 - корпус буксы; 9 - лабиринтное кольцо; 10 - резиновая прокладка; 11 - резиновые кольца; 12 - передний подшипник; 13 - задний подшипник; 14 - лабаринт корпуса буксы; 15 - бирка; 16 - проволока; 17 -болт смотровой крышки; 18 - болт крепительной крышки
В этой буксе введена более напряженная глухая посадка (Гп вместо Тп); за счет подбора внутренних колец к шейкам оси обеспечивается посадочный натяг в пределах 0,04-0,06 мм. Ограничение нижнего предела натяга величиной 0,04 мм, чего нельзя было осуществить при применявшейся ранее тугой посадке, гарантирует прочное крепление колец на шейке оси. Такой натяг исключает образование коррозии трения, вследствие чего улучшаются условия работы шейки оси и повышается ее надежность.
Посадка цилиндрических подшипников осуществлена вплотную без дистанционных колец. Это позволило укоротить шейку оси, повысить ее прочность и уменьшить массу всего буксового узла. Лабиринтное уплотнение выполнено без фетрового кольца. При введении горячей посадки подшипников, чтобы облегчить проверку шейки оси ультразвуковым дефектоскопом без снятия внутренних колец, глубину α кольцевой канавки на торце шейки увеличили до 20 мм, а ширину - до 8 мм. Корпус буксы грузового вагона имеет впрессованную лабиринтную часть, а у пассажирского вагона - цельнокорпусная. Оба подшипника - полузакрытые. Задний подшипник (42726Л) имеет однобортное внутреннее кольцо, у переднего подшипника (2322726Л1) роль борта играет плоское приставное упорное кольцо. Блоки подшипников (пара подшипников, подобранная для одной буксы) взаимозаменяемы.
Смазка букс с роликовыми подшипниками применяется консистентная марок ЛЗ-ЦНИИ. Она уменьшает трение скольжения между роликами и сепаратором, между бортами колец и торцами роликов, между роликами и дорожками качения. Кроме того, смазка предохраняет металл от коррозии, а также способствует отводу и равномерному распределению во всех частях подшипника, возникающего от трения тепла.
Монтаж букс с роликовыми подшипниками
Буксы с роликовыми подшипниками должны монтироваться в чистом и светлом помещении. Детали букс, подлежащие монтажу, промывают в специальных ваннах горячим щелочным раствором, а подшипники - мыльной эмульсией. Колесные пары, поданные в монтажное отделение, должны быть также чистыми. Особенно тщательно очищают части колес, обращенные к осевым шейкам.
Перед монтажом буксовых узлов тщательно проверяют основные размеры подшипников, осевых шеек и деталей монтируемых букс. Неточность допущенная при изготовлении одной какой-либо детали, вызывает нарушение исправной работы не только этой детали, но и буксы в целом. Большое значение имеют предварительная проверка состояния собираемых деталей и качественная сборка их в буксовый узел.
Количество операций по монтажу букс с роликовыми подшипниками и их последовательность зависят от способа посадки подшипников, на ось. Рассмотрим некоторые особенности монтажа букс с роликовыми подшипниками при различных способах посадки.
При монтаже букс с роликовыми подшипниками на горячей посадке на шейку оси устанавливаются два цилиндрических подшипника (см. рис. 11). У подобранных для монтажа двух подшипников с разностью радиальных зазоров не более 0,02 мм проверяют размеры и на специальной плите определяют осевой разбег, который должен быть в пределах 0,4-1,1 мм. Регулируется осевой разбег установкой большого дистанционного кольца, если оно предусмотрено по конструкции, за счет допусков на его толщину. Осевой разбег при монтаже двух цилиндрических подшипников диаметром 250 мм не измеряется, он предусмотрен конструктивно в пределах 0,68-1,38 мм.
Наружный диаметр внутреннего кольца у переднего подшипника должен быть меньше, чем у заднего подшипника, в противном случае при установке корпуса буксы на шейку оси не будет обеспечен проход наружного кольца с роликами заднего подшипника через внутреннее кольцо переднего подшипника. Диаметры отверстий внутренних колец до нагрева должны быть меньше диаметра шейки оси на величину натяга.
После предварительной подготовки деталей сборка их (рис. 12, а) начинается с постановки лабиринтного кольца (12), подбираемого по натягу, который создается за счет разности внутреннего диаметра кольца и предподступичной части оси.
На ось (13) устанавливается лабиринтное кольцо, предварительно нагретое в ванне с трансформаторным маслом или в электропечи до температуры 125-150°С. Если кольцо было нагрето в электропечи, то предподступичная часть оси покрывается тонким слоем веретенного АУ, индустриального или трансформаторного масла. Надевая кольцо, следят за тем, чтобы оно дошло до упора в торец предподступичной части оси.
После полного остывания шейки оси и лабиринтного кольца специальным прибором или лекальным угольником проверяют перпендикулярность поверхности кольца к посадочной поверхности шейки. В случае применения угольника проверку производят в четырех диаметрально противоположных точках, лежащих во взаимно перпендикулярных плоскостях. Угольник устанавливают на шейку оси и подводят к плоскости кольца. Щупом измеряют зазор между поверхностью лабиринтного кольца и угольником, при этом пластина щупа толщиной 0,05 мм не должна проходить в зазор. Той же пластиной проверяют прилегание кольца к торцу предподступичной части (щуп не должен проходить). Перед установкой буксы на шейку оси в лабиринт закладывают смазку.
Рис. 12 - Схема сборки буксы с цилиндрическими роликовыми подшипниками на горячей посадке
Затем на резьбовую часть шейки оси навинчивают направляющий стакан, предохраняющий поверхность шейки от повреждений, и через него последовательно надевают детали. Сначала устанавливают предварительно нагретое внутреннее кольцо (11) заднего подшипника и при помощи монтажной втулки придвигают его вплотную к лабиринтному кольцу. После этого вручную ставят малое дистанционное кольцо, если оно предусмотрено конструкцией, и предварительно нагретое внутреннее кольцо (10) переднего подшипника. Кольцо нагревают в электропечи или в трансформаторном масле до температуры 100-120°С с обязательным ее контролем.
Сняв направляющий стакан, надевают на шейку упорное кольцо (5) и при помощи торцовой гайки (4) детали, надетые на шейку оси, затягивают в осевом направлении. По мере остывания колец торцовую гайку подтягивают ключом. Прилегание торцовых поверхностей малого дистанционного кольца, если оно имеется, к внутренним кольцам подшипников и кольца подшипника к лабиринтному кольцу проверяют щупом, пластина которого толщиной 0,05 мм не должна проходить по всей окружности. После того как внутренние кольца полностью остынут, торцовая гайка отвинчивается и снимается упорное кольцо.
Одновременно в корпус (8) буксы последовательно устанавливают наружное кольцо (7) заднего подшипника вместе с роликами так, чтобы маркировкой оно было обращено к лабиринтной части (9), большое дистанционное кольцо, если оно предусмотрено по конструкции, и наружное кольцо (6) переднего подшипника с роликами, при этом его торец с маркировкой должен быть обращен к передней части корпуса. Пространство между роликами и наружными кольцами заполняется смазкой, последняя закладывается и в лабиринтное кольцо. Внутренние кольца, надетые на ось, также слегка покрываются смазкой. Подготовленный таким образом корпус надвигается на ось по внутренним кольцам подшипников вплотную к лабиринтному кольцу. Если корпус буксы будет перемещаться туго, это значит, что в подборе радиальных зазоров были допущены неточности или перепутаны наружные кольца; в этом случае необходимо выяснить причину и устранить ее. Постановка корпуса с приложением усилия запрещается, так как это может привести к повреждению роликов или колец.
При надевании корпуса буксы (рис. 12, б) на внутренние кольца подшипников, имеющих беззаклепочные сепараторы, необходимо предварительно вставить втулку (15) и раздвинуть ролики (14). При надвигании корпуса (8) (рис. 12, в) втулка (15) выйдет из буксы.
После установки корпуса буксы на шейку оси надевают упорное кольцо (5) (см. рис. 12, а) и на резьбовую часть оси навинчивают и туго закрепляют торцовую гайку. Затем в паз оси устанавливают планку (3) и после тщательного осмотра деталей подшипника крепят ее болтами (2). Хвостовик планки должен входить в одну из прорезей (шлицы) гайки. Установив под болты пружинные шайбы, связывают их (болты) вязальной проволокой диаметром 1,2-2 мм, пропущенной через раззенкованные отверстия в их головках. Одна треть свободного пространства передней части буксы заполняется смазкой, и корпус буксы закрывается крепительной и смотровой (1) крышками, которые крепят к корпусу болтами с пружинными шайбами. Затяжка всех болтов должна быть равномерной и надежной. Между крышками устанавливают резиновую или прессшпановую прокладку, пропитанную олифой. Между торцом корпуса и фланцем крышки прокладывают кольцо из резины шириной 3-4 мм или пеньковый жгут, пропитанный олифой.
После сборки измеряют зазор, который должен быть равен 0,5-2,1 мм, между фланцем крепительной крышки и торцом корпуса, а также проверяют легкость вращения буксы относительно шейки оси. Причинами затруднительного вращения могут быть чрезмерное заполнение буксы смазкой и случайное попадание внутрь буксы посторонних тел (песок, тряпки и т. п.), что особенно опасно. Все эти причины должны быть немедленно выяснены и устранены.
Смонтированную буксу покрывают черной краской. Тщательно должны быть окрашены места соединения лабиринтного кольца с предподступичной частью оси, а также предподступичная часть между лабиринтным кольцом и колесным центром во избежание коррозии. Данные монтажа букс на колесную пару заносятся в журнал формы ВУ-90.
Монтаж буксы с цилиндрическим и сферическим подшипниками на втулочной посадке начинается с комплектования подшипников, которое сводится к подбору двух подшипников на одну шейку оси по радиальным зазорам, измеренным в свободном состоянии на столе. Разность радиальных зазоров у двух паровых подшипников (цилиндрического и сферического) не должна превышать 0,03 мм. Радиальные зазоры измеряются щупом, а у цилиндрических подшипников могут определяться также на плите-люфтомере.
Лабиринтное кольцо (2) (рис. 13) устанавливается на предподступичную часть оси (1) в той же последовательности, что и при горячей посадке подшипников. Затем в корпус (3) буксы устанавливают задний сферический подшипник (4) без закрепительной втулки основанием конуса в сторону крышки. Предварительно между роликами заднего ряда со стороны, обращенной к лабиринту буксы, закладывают смазку. Подшипник должен войти в буксу без усилия и дойти до упорного буртика. Потом в буксу устанавливают дистанционное кольцо (5), которое должно упереться в наружное кольцо заднего подшипника, после этого наружное кольцо (6) цилиндрического переднего подшипника доводят до упора в дистанционное кольцо.
Рис. 13 - Схема сборки буксы со сферическим и цилиндрическим роликовыми подшипниками на втулочной посадке
На резьбовую часть шейки оси навинчивают направляющий стакан, в лабиринтную часть закладывают смазку, корпус буксы осторожно надевают на шейку оси и продвигают до упора внутреннего кольца заднего подшипника в лабиринтное кольцо. После установки буксы на ось снимают направляющий стакан и в коническое отверстие между шейкой и внутренним кольцом поставленного заднего подшипника вручную устанавливают закрепительную втулку (7), предварительно покрытую снаружи и внутри тонким слоем веретенного АУ, индустриального или трансформаторного масла.
С помощью монтажной втулки, навинчиваемой на резьбовую часть шейки оси, обеспечивается плотное прилегание внутреннего кольца заднего подшипника к торцу лабиринтного кольца. После уплотнения монтажную втулку снимают и окончательно запрессовывают закрепительную втулку.
Чтобы запрессовать закрепительную втулку, на резьбовую часть шейки оси навертывают переходную оправку, на которую надевают большую индикаторную втулку (23) (рис. 13, б), навинчивают гидравлический пресс (20), закрепляют его гайкой (22) и производят вначале предварительную, а затем окончательную допрессовку закрепительной втулки. В результате повышения давления в рабочей камере пресса корпус его, упираясь в шайбу и гайку, остается на месте, а плунжер (21) перемещается вперед и через индикаторную втулку (23) передает давление на закрепительную втулку, продвигая ее на установленное расстояние между внутренним кольцом подшипника и шейкой оси. Усилие запрессовки контролируется по манометру, а продвижение закрепительной втулки - по большой стрелке индикатора, закрепленного на этой втулке. Усилие запрессовки в сочетании с продвижением закрепительной втулки характеризует правильность прилегания сопрягаемых поверхностей втулки, шейки и внутреннего кольца подшипника.
После запрессовки втулки снимают пресс, большую индикаторную втулку и переходную оправку. Затем на шейку оси надевают предохранительный стакан, в пространство между роликами подшипника закладывают смазку и стакан снимают с шейки. Наполнив буксу смазкой, устанавливают передний цилиндрический подшипник. Для этого на резьбовую часть оси навинчивают направляющий стакан и вручную надевают на шейку внутреннее кольцо (8) (см. рис. 13, а) переднего цилиндрического подшипника с роликами. Основание конуса кольца должно быть обращено к торцу шейки. При этом следят, чтобы внутреннее кольцо продвинулось по шейке до соприкосновения с закрепительной втулкой заднего подшипника. При установке в буксу подшипников с беззаклепочным сепаратором ролики, имеющие более свободное перемещение в его гнездах, предварительно плотно обжимаются специальным кольцом. После этого подшипник устанавливается на шейку и по мере ввода роликов в наружное кольцо обжимающее кольцо удаляется.
Установив передний подшипник и сняв с шейки стакан, в коническое отверстие внутреннего кольца переднего подшипника вручную вводят закрепительную втулку (9), смазанную маслом. Для свободного ввода втулки переднюю часть буксы слегка приподнимают. На резьбовую часть шейки навертывают монтажную втулку, которая продвигает внутреннее кольцо подшипника до упора в закрепительную втулку заднего подшипника, после этого снимают монтажную втулку с шейки оси.
Для запрессовки закрепительной втулки переднего подшипника на резьбовую часть шейки оси навертывают переходную оправку, надевают малую индикаторную втулку (24) (рис. 13, в), устанавливают гидравлический пресс (20), закрепляют его гайкой (22) и действуют, как при запрессовке втулки заднего подшипника. Сняв затем гидропресс, индикаторную втулку и переходную оправку, на резьбовую часть шейки оси навертывают торцовую гайку (10) (см. рис. 13, а). Установив стопорную планку (11), болты (12), связывают их проволокой (13).
Переднюю часть корпуса буксы заполняют смазкой, ставят крепительную крышку (14), болты (18), прессшпановую прокладку (15), смотровую крышку (16), болты (17) с упругими шайбами и связывают их проволокой (19).
Правильность сборки буксы проверяют по, наличию зазора между фланцевой поверхностью крепительной крышки и торцовой поверхностью буксы, который должен быть в пределах 0,5-2 мм, а также по легкости вращения буксы на шейке оси. Буксы после монтажа подшипников окрашивают так же, как было описано выше.
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.
Вас также может заинтересовать:
3.1 Основные элементы конструкции кузова вагона
3.1.1 Особенности конструкции кузова пассажирского вагона
3.1.2 Особенности конструкции кузова грузового крытого вагона
3.1.3 Особенности конструкции кузова полувагона
3.1.4 Особенности конструкции кузова платформы
3.1.5 Особенности конструкции кузова цистерны
3.2 Классификация и особенности устройства колесных пар
3.2.1 Классификация и основные элементы вагонных осей
3.2.2 Классификация и основные элементы вагонных колес
3.2.3 Соединение колеса с осью
3.3 Классификация и особенности устройства вагонных букс
3.3.2 Буксы с роликовыми подшипниками пассажирских вагонов
3.3.3 Смазочные материалы, применяемые в буксах
3.4 Классификация и особенности конструкции рессорного подвешивания вагонов
3.4.1 Упругие элементы рессорного подвешивания