Нетяговый подвижной состав

    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.), 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.

                                            Рис.3.Букса с упругими элементами.

    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.

     Усовершенствованная тележка грузового вагона оснащена буксами (рис.4.) 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.

                                   

            Рис.4. Букса грузового вагона усовершенствованной конструкции.

    Буксы с роликовыми  подшипниками пассажирских вагонов

    Особенность конструкции буксы пассажирского вагона заключается в том, что в нижней части корпуса (рис.5.) 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.

                               Рис.5. Корпус буксы пассажирского вагона.

   

    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 оборудованы опытными буксами (рис. 6.) 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.

                         

                                     Рис.6. Букса скоростного поезда.

   

    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.

    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 развития буксовых узлов

   

    Взамен цилиндрических роликовых подшипников в настоящее время в буксах грузовых и пассажирских вагонов внедряются кассетные подшипники. Такой буксовый узел имеет существенные преимущества перед обычным узлом. В их числе компактность конструкции, уменьшенная масса, возможность реализации скоростей движения более 200 км/ч, повышенная ремонтопригодность, увеличенная эксплуатационная надежность за счет резкого сокращения числа отказов по торцевому креплению, износам и разрушению сепараторов, повышенная гарантийная ответственность изготовителя (до 8—10 лет), сокращение не менее чем в 2 раза площади колесно-роликовых производственных участков и штата обслуживающего персонала.

    Отечественный буксовый узел кассетного типа для грузовых и пассажирских вагонов в габаритах 130 х 230 х 150 мм (130 — диаметр шейки оси, 230 — наружный диаметр, 150 — длина) показан на рис.7.

             

Рис.7. Кассетный буксовый узел: 1- уплотнительный кожух (передний и задний); 2- упорное кольцо (переднее); 3- стопорная шайба; 4- болт; 5- передняя крепительная крышка; 6- внутреннее кольцо; 7- наружное кольцо; 8- сепаратор; 9- дистанционное кольцо; 10- конический ролик; 11- задняя крепительная крышка.

 

    При подкатке в грузовую тележку модели 18-100 колесной пары с напрессованными в холодном состоянии на ее шейки буксовыми узлами кассетного типа необходима специальная деталь — полубукса. Она предназначена воспринимать от боковой рамы тележки радиальные и осевые нагрузки, передавать их на кассетный буксовый узел, а также ограничивать перемещение колесной пары поперек и вдоль вагона.

    В качестве материала полубуксы использован алюминиевый сплав АМгб ГОСТ 4784-65, поскольку к этому времени был выполнен большой комплекс проектно-конструкторских и технологических работ по созданию алюминиевых корпусов букс грузовых вагонов, изготовлены опытно-промышленные их партии, проведены стендовые и длительные эксплуатационные испытания.

    Наружная поверхность полубуксы в верхней ее части выполнена так же, как и в алюминиевых корпусах букс из прессованных труб ТФ-2, ТФ-5 и из штампованной заготовки. Потолок между опорными выступами в поперечном сечении имеет переменную толщину, уменьшающуюся от центральной вертикальной плоскости к опорным выступам.

     Это обеспечивает оптимальную податливость верхней части и способствует более равномерному распределению нагрузки между роликами двухрядного конического подшипника, увеличивая его долговечность. Фактическая масса такой полубуксы составляет 12,7 кг. Одновременно был разработан адаптер (полубукса) из стальной литой заготовки (рис.8.), масса которого равна 32 кг.

                    

        Рис.8. Полубукса (адаптер) кассетного буксового узла тележки грузового вагона.

 

    Колесные пары вагонов нового поколения. Колеса устанавливаются на подступичные части оси методом прессовой посадки, обеспечивающей надежную работу на весь срок службы. Зоны переходов от ступицы к диску и от диска к ободу выполняются без «перегибов» для максимального снижения концентраторов напряжений. Диск упрочняется наклепом дробью, толщина обода обеспечивает возможность многократного восстановления профиля поверхности катания.

    Материал колес обеспечивает повышенную твердость после термообработки до 350— 380 НВ, позволяющую поднять в 1,5-2 раза износостойкость гребня колеса и в 1,5-2 раза снизить выщербинообразование.

    При обточке колесной пары при всех видах ремонта не требуется демонтажа элементов торцевого крепления и буксового узла в целом, центр колесотокарного станка проходит через специальное отверстие в передней крышке узла в торец оси.

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Вопрос№ 13. Динамические поездные испытания вагонов.

   

    Динамические поездные (ходовые) испытания являются одним из основных этапов отработки конструкции вагона и оценки его динамических и прочностных качеств. В зависимости от целей они бывают общединамическими и специальными. К общединамическим испытаниям относятся:

— заводские, проводимые заводом-изготовителем. Целью их является проверка работы отдельных узлов вагона и конструкции его в целом; по результатам этих испытаний завод-изготовитель дорабатывает опытный образец вагона;

— приемочные поездные испытания, во время которых  проверяется соответствие динамических качеств вагона требованиям заказчиков вагона и всем действующим нормам расчета и эксплуатации вагонов. При этих испытаниях определяются ходовые  качества вагона (плавность хода, устойчивость против поперечного опрокидывания  вагона в кривых, устойчивость колеса на рельсе), динамические силы, действующие  на элементы вагона и железнодорожного пути, динамические силы, от которых  зависит прочность и надежность вагона в длительной эксплуатации.

    По  результатам приемочных испытаний  устанавливаются пригодность вагона  к эксплуатации на сети железных  дорог России, стран Балтии и  стран СНГ и условия обращения  вагонов на них. В частности,  устанавливается допустимая скорость  движения вагона, при которой  обеспечивается безопасность движения, требуемая прочность, устойчивость  и необходимая плавность хода  вагона (в основном для пассажирского  вагона) на прямых и кривых  участках современной типовой  конструкции верхнего строения  пути, удовлетворяющей установленным  нормам текущего содержания.

    Кроме  общединамических испытаний проводятся также специальные поездные (ходовые) испытания: тормозные по оценке эффективности тормозных систем вагона, на устойчивость вагона против выжимания его из поезда продольными силами в тяжеловесных длинносоставных поездах; длительные для определения величин и характера распределения во времени динамических сил, действующих на вагон за время его длительной эксплуатации; по погрузочно-разгрузочным операциям с определением сил, возникающих в элементах конструкции грузового вагона при погрузке и выгрузке с применением специальных устройств (вагоноопрокидыватели, грузоподъемные краны, вибро-инерционные разгрузочные установки, накладные вибраторы и т.п.).

    Методика  проведения испытаний разрабатывается  в зависимости от поставленной  задачи и определяет порядок  подготовки вагона к испытаниям, виды и объем измерительной  регистрирующей аппаратуры и ее размещение на вагоне, режимы нагружения испытываемого вагона и порядок проведения испытаний, характеристики опытного участка пути, методы автоматической обработки опытных данных и применяемая при этом аппаратура.

     Частоты собственных колебаний вагона и моменты инерции обрессоренной массы испытываемого вагона определяются перед началом динамических (ходовых) испытаний путем свободного перекатывания вагона через подложенные под колеса специальные клинья, устанавливаемые в определенном порядке для имитации подпрыгивания, галопирования и боковой качки кузова вагона. При падении колес с клиньев возникают собственные колебания кузова вагона на рессорном подвешивании, соответствующий анализ кото¬рых позволяет определить частоту, декремент затухания амплитуд колебаний и момент инерции обрессоренной массы вагона.

    При  динамических (ходовых) испытаниях  вагонов измеряются специальными  приборами и регистрируются следующие  величины и процессы:

— вертикальные и поперечные (иногда и продольные) горизонтальные ускорения  кузова вагона в зоне пятника кузова (для пассажирского вагона также  и в средней части кузова) и  на раме тележки;

— динамические напряжения в надрессорной балке и боковых рамах грузовых тележек, в боковых балках рамы и элементах люлечного подвешивания тележки пассажирского вагона, в оси колесной пары и в диске колеса;

—поперечные горизонтальные (рамные) силы, действующие  от колесных пар на раму тележки;

—частоты  и характер колебания вагона и  его узлов (колебания кузова и  рамы тележки, виляние тележки относительно кузова и рельсов в рельсовой  колее, взаимное забегание или обгон боковых рам грузовой тележки).