Колесная пара

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших факторов роста эффективности производства является улучшение качества выпускаемой  продукции. 
Повышение качества выпускаемой продукции расценивается в настоящее время, как решающее условие её конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках. Конкурентоспособность продукции во многом определяет престиж страны и является решающим фактором увеличения её национального богатства.

Качество понятие многоплановое, обеспечение его требует объединение  творческого потенциала и практического  опыта многих специалистов. Проблема повышения качества может быть решена только при совместных усилиях государства, республиканских органов управления, руководителей и членов трудовых коллективов предприятий. Важную роль в решении этой проблемы играют потребители, диктующие свои требования и запросы  производителям товаров и услуг.

Качество – одна из фундаментальных  категорий, определяющих образ жизни, социальную и экономическую основу для развития человека и общества. Проблема качества не может быть решена без участия ученых. Качество является важным инструментом в борьбе за рынки  и определяется действием многих случайных, местных и субъективных факторов. 
Колесные пары — наиболее ответственные узлы вагонов, от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагона. Поэтому определение уровня их качества является очень важной задачей. Испытание, контроль и безопасность колесных пар является одним из важнейших факторов в определении уровня конкурентоспособности предприятий. Качество - это совокупность характеристик колесных пар, определяющих способность удовлетворять установленные и предполагаемые потребности.

Все вышеприведенные факторы  обуславливают актуальность и значимость тематики работы на современном этапе, направленной на глубокое и всестороннее изучение качества колесных пар. Объект исследования - колесные пары, предметом  исследования выступает испытания  и контроль производства колесных пар. 
Цель данной курсовой работы - рассмотреть методы контроля производства колесных пар и изучить основные проблемы в достижении их качества. 
Актуальность данной темы заключается в том, что повышая уровень качества производимых колесных пар, предприятия создают высокую конкурентоспособную экономику в этой сфере.

Качество колесных пар  зависит от многих факторов. Факторы, непосредственно влияющие на качество при изготовлении колесных пар: 
качество исходного сырья, материалов, комплектующих деталей; 
конструкция, включая дизайн, качество проектирования и моделирования; 
качество технологических процессов, включая качество научно-технической документации, оборудования, качество труда работников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР

 

Колёсная пара — основной элемент ходовой части транспортного средства. Термин применяется, как правило, по отношению к рельсовому транспорту.

Колёсные пары в подавляющем  большинстве являются глухими, то есть оба колеса жёстко насажены на цельную ось. Такая конструкция фактически из одной детали отличается высокой надёжностью. Пробег колёсных пар локомотивов с колёсами бандажного типа может достигать нескольких миллионов км при нагрузке 20–25 тс при сменных бандажах.

Вписывание в кривые больших  радиусов (порядка 500 м и более) осуществляется за счёт разности диаметров колёс  по окружностям катания, возникающей  при смещении колёсной пары поперёк  пути. Эта разность обусловлена тем, что поверхность катания колёс (профиль колеса) — не цилиндрическая, а коническая: радиус обода колеса с внешней стороны меньше, чем с внутренней.

Например: при входе поезда в левый поворот колесная пара смещается (накатывается на колею) вправо →, следовательно: ↓уменьшается↓ радиус катания левого колеса, а правого – ↑увеличивается↑. Отсюда правое колесо как бы обгоняет левое. В этом случае и при вписывании в пологие кривые (с радиусом более 800 метров) обеспечивается устойчивое движение колёс подвижного состава в пути, не сопровождающееся интенсивным изнашиванием колёс и рельсов. В крутых кривых колёсная пара направляется силами, возникающими в контакте внутренней боковой поверхности рельса и гребнем наружного колеса. Силы, действующие в контакте колеса и рельса и направляющие движение подвижного состава, называются силами крипа (от англ. creep – ползти). Они обусловлены тем, что материалы колеса и рельса не есть абсолютно твёрдые тела, а являются упруго-пластическими телами. В контакте наблюдаются микродеформации рельса и колеса, это определяет постепенное нарастание силы крипа с ростом относительного проскальзывания колеса по рельсу. Для поддержания профиля ж.д. колёс, обеспечивающих нормальное движение, применяется обточка колёс, а в случае бандажных колёс – и смена бандажей.Основной геометрический параметр колёсной пары – это расстояние между внутренними поверхностями гребней колёс колёсной пары. Для российских дорог это расстояние равно 1440 мм с допусками ±3 мм (для колеи шириной 1520 и 1524 мм) и 990 мм с допусками ±3 мм (для колеи шириной 1067 мм).

 

Область применения.

Вагонная  колёсная пара

Колёсная пара вагонной тележки  воспринимает нагрузку от вагона и служит для направления движения вагона по рельсам. Колёсная пара состоит из цельнокатаных колёс, напрессованных на ось. На наружные концы оси через буксы и рессоры опирается рама тележки.Цельнокатаное вагонное колесо состоит из ступицы, диска и обода. У обода, обращённого внутрь колеи, имеется выступ, называемый гребнем или ребо́рдой. Гребень предохраняет колёсную пару от выхода из пределов колеи.

Некоторые типы вагонов используют дисковые тормоза + МРТ(магнитно-рельсовый тормоз). Колёсные пары таких вагонов оборудованы тормозными дисками. На ось между колёсами напрессовываются два (четыре поверхности трения) или три (шесть поверхностей трения) тормозных диска

Локомотивная  колёсная пара

Локомотивная колёсная пара, кроме функций, выполняемых колёсной парой вагона, должна обеспечивать реализацию силы тяги локомотива. Для этого колёсная пара имеет зубчатое колесо, через которое передаётся крутящий момент от тягового электродвигателя или гидропередачи.Колёсные пары локомотивов как правило выполняются с бандажом. При износе профиля колеса по кругу катания и по выкружке гребня производится обточка колеса на токарном или токарно-фрезерном станке. После проведения нескольких обточек (от 3 до 5) бандаж колеса достигает минимальной величины, нормируемой по условиям прочности. Бандаж срезается и заменяется новым. Тем самым продлевается срок службы колёсной пары.

Конструкция

Локомотивной  колёсной пары

Состоит из:

• ось;
• колёсный центр;
• бандаж;
• зубчатое колесо.

Вагонной  колёсной пары

Состоит из:

• ось;
• цельнокатанное колесо.
• бандажное колесо

Основные повреждения  и износы колеса.

Вагонная  колёсная пара

1. Трещина. Не допускается ни в какой части колёсной пары.
2. Навар — смещение металла на поверхности катания (не более 0,5 мм)
3. Ползун — площадка на поверхности катания, образовавшаяся в результате юза.
4. Прокат — контактирующая поверхность колеса по кругу катания с головкой рельсы. Износ по прокату допускается:
• в скорых поездах (свыше 120 км/ч) — до 5 мм
• в дальних поездах (до 120 км/ч) — до 7 мм
• в пригородных и местных — до 8 мм
• в грузовых — до 9 мм

 

5. Вертикальный подрез гребня. Прогрессивно образуется в результате некачественной:
• сборки тележки;
• либо обточки (нарушение допустимых геометрических параметров колёсной пары);
• либо сборки дорожной клети и укладки дорожного полотна с нарушением угловых скоростей на участках дороги, где движения поезда ограничивается (нарушается) по скорости при прохождении поезда в кривые (см. выше колёсная пара).

Вертикальный  подрез гребня — допуски и способы  ремонта

Измеряется вертикальный подрез гребня шаблоном на расстоянии 18 мм (20 мм локомотивы) от основания  гребня. Рабочая толщина гребня должна быть 25-33 мм для вагонов, 23–33 мм для  локомотивов. Если толщина гребня достигает  минимального значения колёсную пару бракуют, или отправляют на ремонт где  производят восстановление — наплавку (+обточка) полуавтоматической сварочной  установкой (при скорости движения поезда до 60 км/ч) изношенной (как правило внутренней) части гребня+обточка на специализированном станке КЖ20, КЖ20ТФ1, 1836, либо формируют (прессуют и обтачивают) новую колесную пару с соблюдением геометрических размеров (меняют: вагоны — колёса (цельнокатанные), оси; локомотивы — колёсные центра, оси, бандажи, зубчатые колеса — при скорости движения поезда до 180 км/ч).

 

Классификация колесных пар.

Колёсная пара (рисунок 1) состоит из оси 1 и двух укрепленных на ней колёс 2. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определены Государственными стандартами, а содержание и ремонт «Правилами технической эксплуатации железных дорог» (ПТЭ) и «Инструкция по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар», а также другими нормативными документами при проектировании, изготовлении и содержании. Конструкция и техническое состояние колёсных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению.

1 - ось; 2 - колесо; 3 - шейка; 4 - предподступичная часть; 
5 - подступичная часть; 6 - средняя часть; 7 - нарезная часть

Рисунок 1 - Колесная пара и форма шейки оси.

Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес (таблица 1).Согласно ГОСТ 4835-2006 устанавливают пять типов колесных пар с осями типов РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм в зависимости от типа вагона и максимальной расчетной статической нагрузки от колесной пары на рельсы. 

Таблица 1 - Типы колесных пар вагонов.

Тип колесной пары	Тип вагона	Конструкционная скорость вагона, км/час	Максимальная расчетная  статистическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс)
РУ1Ш-957-Г	Грузовой	120	230,5 (23,5)
РУ1Ш-957-П	Пассажирский	160	176,6 (18,0)
РУ1Ш-957-Э	Немоторный электропоезда	130	186,4 (19,0)
РУ1Ш-957-Д	Немоторный дизель поезда

 

 

2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР 
   

Процесс изготовления колесных включает в себя

• изготовление заготовок осей.
• механическую обработку заготовок осей
• изготовление (прокатку) колес
• механическую обработку колес
• формирование колесных пар

 

 Технология  изготовления  осей.

Заготовки осей получают свободной  ковкой, радиально-ковочной обработкой или поперечно-винтовой прокаткой. Изготовление заготовок свободной  ковкой на молотах - процесс малопроизводительный. Заготовки имеют большие припуски на обработку, что увеличивает расход металла и повышает трудоемкость последующей механической обработки.

На Нижнетагильском вагоностроительном заводе заготовки получают на радиально-ковочной ротационной машине. Внедрение радиально-ковочной обработки позволяет повысить производительность труда на заготовительных операциях  в 4 - 5 раз, значительно уменьшить  припуск на  обработку. Допуски на размеры заготовки  уменьшаются до ±1 мм. На Днепропетровском  металлургическом комбинате внедрен стан 250  для поперечно-винтовой  прокатки заготовок осей. В настоящее время это один из наиболее производительных и точных способов получения  заготовок осей.

Оборудование для поперечно-винтовой прокатки позволяет получать заготовки, как для сплошных, так и для полых осей.

Заготовки подвергают термообработке (нормализации), очищают от окалины и контролируют. От каждой партии поковок одну заготовку берут для механических испытаний.