Конструирование и расчет вагонов

Оно имеет наружный диаметр 250 мм, плотно (хотя и с небольшим зазором) входит в корпус буксы. Его внутрення поверхность имеет канавку или желобок, по которой перекатываются ролики. Края канавки не позволяют роликам сместиться ни вправо, ни влево. Кстати, на этой картиночке, которую мы не сами рисовали, а позаимствовали - явный "косяк": с одной стороны бортик нарисован, а с другой нет. 
Внутреннее кольцо переднего и заднего подшипников неодинаковы. Задний подшипник выполнен с однобортовым внутренним кольцом, а передний — с безбортовым внутренним кольцом.  
Подшипники, имеющие один упорный борт на внутреннем кольце или оборудованные одним приставным кольцом, называются полузакрытыми. Они хорошо воспринимают радиальную нагрузку (направленную перпендикулярно оси вращения подшипников), а осевую — ограниченной величины — только со стороны борта или приставного кольца. 
Передний подшипник имеет условное обозначение 232726 ГОСТ 18752, а задний — 42726 ГОСТ 18752. По этим обозначениям можно судить о размерах подшипника и его конструктивных разновидностях. Задний подшипник это тот, который ближе к колесу.

Внутреннее кольцо подшипника устанавливается  на шейку оси с натягом, а наружное в корпус буксы — свободно. Вращение шейки оси вместе с внутренним кольцом подшипника вызывает вращение роликов вокруг своих осей и перекатывание  по дорожкам качения между наружным и внутренним кольцами. Свободное  перемещение роликов обеспечивается наличием радиального и осевого  зазоров. 
Радиальный зазор измеряется в свободном от нагрузки подшипнике и представляет собой сумму зазоров между дорожками качения колец и роликом. Осевой зазор измеряется между торцами роликов и бортами колец. Для новых подшипников на горячей посадке радиальный зазор 115-170 мкм, а осевой зазор 70-150 мкм. Причем меньшие значения зазоров рекомендуются для грузовых вагонов, а большие — для пассажирских. 
Сепаратор представляет собой кольцо, изготовленное из полиамида.Их важнейшие преимущества — незначительная масса, хорошие антифрикционные качества, возможность изготовления методом литья или под давлением с незначительными затратами. При недостаточной смазке пластмассовые сепараторы проявляют свои аварийные ходовые качества.В настоящее время разработана и принята к серийному производству рамная конструкция отечественного сепаратора из стеклонаполненного полиамида,обеспечивающая существенное повышение надежности работы буксового узла за счет устранения износов сепаратора по центрирующей поверхности и перемычкам. При этом устраняются окисление смазки, задиры торцов роликов и бортовых колец, исключается заклинивание подшипников из-за разрушения сепаратора. Новая конструкция сепаратора позволила повысить живучесть буксового узла в аварийном режиме и снизить необрессоренную массу подшипника.

Рисунок 3.2-Полиамидный сепаратор

Для изготовления колец и роликов  применяется сталь марки ШХ4. Раньше кольца и ролики подшипников изготавливались из стали марки ШХ15СГ электрошлакового переплава. В процессе эксплуатации подшипников, изготовленных из таких сталей, проявлялась склонность к хрупкому излому особенно внутренних колец вследствие больших напряжений, возникающих от посадки колец на шейку оси при воздействии радиальной и осевой нагрузок при движении вагона. Исследования показали, что новая сталь марки ШХ4 регламентируемой прокаливаемости обладает высокой твердостью поверхностного слоя и достаточной вязкостью внутренних волокон, что обеспечивает высокую устойчивость хрупкому разрушению по сравнению со сталью ШХ15СГ.

Цилиндрические подшипники, применяемые в вагонах, выполнены разъемными: наружное кольцо, сепаратор, ролики образуют отдельный блок, который свободно снимается и надевается на внутреннее кольцо. Это хорошо видно на картинке. Такая конструкция упрощает технологию монтажа и демонтажа буксового узла, поэтому она находит широкое применение в вагоностроении. 
Размер роликового подшипника для вагонных букс 130 х 250 х 80. Это - внутренний (посадочный) диаметр внутреннего кольца х наружный (посадочный) диаметр наружного кольца х ширина колец подшипника

 

3.1Расчет подшипника на долговечность

 

 

В колесных парах грузовых вагонов  рекомендуется применять типовой  буксовый узел с установкой в нем  двух цилиндрических роликовых подшипников  при консистентной смазке.

 

Долговечность роликовых подшипников в километрах пробега  вагона для типового буксового  узла

 

^3,33·π;                                   (3.1)   

 

где      

L_p-динамическая радиальная грузоподъемность подшипников    ;определяется по ГОСТ  18855 либо по каталогу;

D_k-диаметр круга катания среднеизношенного колеса: при номинальном диаметре колеса 0,95 м принимается равным 0,9 м;

Р_э- эквивалентная динамическая сила на один подшипник.

                Эквивалентная динамическая сила на один подшипник           

 

                             (3.2)

 

где Р_ст – вертикальная статическая сила ,действующая на один подшипник в эксплуатации ,Н

 

 

 

                                                                                                               (3.3)

 

 

где m_бр- масса вагона брутто;

      m_кп- масса колесной пары;

      m₀ – число колесных пар в вагоне;

      n_п – число подшипников в одной буксе, воспринимающих

      радиальные  нагрузки: для типовой  буксы равно 2;

      К_д – коэффициент, учитывающий динамичность приложения

      нагрузки в эксплуатации:для грузовых вагонов равен 1,3;

      грузоподъемность динамическая: 554 кН(для подшипника 42726).

 

 

Рассчитаем:

 

 

 

 

 

                            

 

 

^3,33·3,14·=   13,046 млн.км                             

 

 

 

 

 

С 1982 г. все новые вагоны выпускаются только на роликовых  подшипниках. Объясняется это тем, что вагоны на роликовых подшипниках  более надежны в эксплуатации, чем на подшипниках скольжения. Отцепки  вагонов и задержки поездов по грению букс на роликовых подшипниках в несколько раз меньше, чем на подшипниках скольжения.

Удельное сопротивление  поездов при трогании с места снижается в 7—10 раз, а расход топлива или электроэнергии локомотивами — на 10%.

Кроме этого, при роликовых  подшипниках возможно увеличение скоростей  движения поездов и длины безостановочных  участков, что приводит к повышению  пропускной способности железных дорог  и сокращению объема работы по обслуживанию поездов.

В буксовых узлах с подшипниками качения меньше расходуется цветных  металлов и смазочных материалов, чем с подшипниками скольжения. Таким  образом, буксовые узлы на подшипниках  качения обладают лучшими техническими качествами, чем буксовые узлы на подшипниках  скольжения.

Основными требованиями, предъявляемыми к буксовым узлам, являются: безотказность  и долговечность работы в существующих условиях эксплуатации в течение  установленных сроков службы, небольшая  собственная масса; взаимозаменяемость и унификация деталей; простота выполнения монтажа и демонтажа узлов  при ремонте и хорошая герметизация буксового узла.

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1.«Конструирование и расчет  вагонов»: Методические указания  к выполнению контрольных работ  и курсового проекта / Составители:  Е.В. Александров, Г.П. Волошко– Самара: СамГАПС, 2004. – 40 с.

 2.Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны: учебник для техникумов железнодорожного транспорта. / Под ред. В.В. Лукин. – М.: Транспорт, 1977. - 280 с.

3.Пастухов  И.Ф., Пугунов В.В., Р.О. Кошкалда. Конструкция вагонов: учебник для колледжей и техникумов ж.-д. транспорта.- М.: Желдориздат, 2000. 504 с.

4.Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс: Учебник для вузов ж.-д. транспорт. / Под ред. В.В. Лукина. – М.: Маршрут, 2004. - 424 с.

5.Габариты  приближения строений и подвижного  состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. ГОСТ 9238-83.