Нетяговый подвижной состав

 

 

 

 

 

 

                          Вопросы к контрольной работе

   

    Вопрос № 3. Устройство буксовых узлов. Тенденция и перспективы развития буксовых узлов.

    Вопрос  № 13. Динамические поездные испытания  вагонов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Вопрос№ 3. Устройство буксовых узлов.  Тенденции и перспективы развития буксовых узлов.

    Классификация и особенности устройства вагонных букс.

    Буксы являются важнейшими элементами ходовых частей вагона, от надежности которых во многом зависит безопасность движения поездов. Буксы располагаются на шейках оси и преобразуют вращательное движение колесных пар, обеспечивая продвижение вагона с необходимыми скоростями. Буксы воспринимают и передают колесным парам силы тяжести груженого кузова, а также динамические нагрузки, возникающие при движении вагона. Буксы предохраняют шейки оси от загрязнения и повреждения, являясь резервуаром для смазки и местом размещения подшипников, они ограничивают продольные и поперечные перемещения колесных пар относительно рамы тележки.

    Работая  в таких сложных условиях нагружения и изменяющихся температурных и погодных условий окружающей среды, буксы должны обеспечивать минимальное сопротивление вращению колесных пар, высокую надежность и безопасность движения вагона. Поэтому к их конструкции, техническому обслуживанию и ремонту предъявляют высокие требования, в особенности при повышении скорости движения поездов и росте нагрузок от колесных пар вагонов.

     В практике вагоностроения получило распространение большое количество типов и конструкций букс, которые можно объединить в отдельные группы. В зависимости от типа вагона их подразделяют на буксы грузовых и пассажирских вагонов, предназначенных для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов. По типу подшипников их подразделяют на буксы с подшипниками качения и с подшипниками скольжения. По способу посадки внутреннего кольца роликового подшипника на шейку оси применяют буксы на горячей и на втулочной посадке. По типу торцевого крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси — с креплением гайкой или шайбой, а некоторые из них оснащаются упругими элементами. По количеству роликовых подшипников на шейке применяют буксы с одним или двумя роликовыми, а для скоростных и высокоскоростных вагонов—с дополнительным упорным шариковым подшипниками. Существуют буксы с корпусом и бескорпусные, кассетного типа с коническими подшипниками, а также буксы с упругими элементами, смягчающими удары и поглощающими шумовые колебания.

    Буксы  с подшипниками скольжения подразделяют  в зависимости от типа подшипника  — с двух- и трехслойным подшипником.  По типу смазывающих устройств  — на подбивочные, польстерные и с механическими устройствами, имеющими нижнюю или верхнюю систему подачи смазки к шейке оси. По конструкции корпуса буксы применяют с цельным, разъемным корпусом и безкорпусные, 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.1.,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.1.,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.

Рис.1. Типы роликовых  подшипников: а-цилиндрический на горячей посадке; б-сферический на втулочной посадке.

 

    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 фаски на торцах. Для подшипников на горячей посадке ролики с 1973 г. изготавливаются с рациональным контактом с поверхностью дорожек качения колец — так называемой «бобиной».

     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.1.).

                                                                                                          Таблица 1.

        Типы букс, применяемых в грузовых и пассажирских вагонах

Варианты	Типы буксы	Габариты        подшипника            вместе         с втулками,              мм	Условные       обозначения                      подшипников	Типы вагонов  в которых  использованы           буксы
1	С двумя цилиндрическими подшипниками на горячей посадке	130*250*80	30-42726 ЛМ(задний) 30-232726Л1М (передний)	Все современные грузовые вагоны с  нагрузкой от колесной пары на рельсы до 235кН и пассажирские вагоны
2	С двумя цилиндрическими подшипниками на горячей посадке	140*260*80	30-42728 ЛМ(задний) 30-232728ЛМ (передний)	Грузовые вагоны  с нагрузкой  от колесной пары на рельсы 245 кН
3	С передним цилиндрическим и задним сферическим  подшипниками на втулочной посадке	135*280*93	73727(задний) 72727 Л2 (передний)	Цельнометаллические пассажирские (ЦМВ) и грузовые вагоны прежних лет постройки
4	С двумя сферическими подшипниками на втулочной посадке	135*280*93	7327 (задний и передний)	ЦМВ и грузовые вагоны прежних лет  постройки

 

    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.

    Буксы с роликовыми подшипниками грузовых вагонов

    Современная типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для любого типа грузового вагона может иметь два вида торцевого крепления внутренних колец от продольного сдвига — торцовой корончатой гайкой или тарельчатой шайбой.

     Букса с торцевым креплением гайкой (рис.2. 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.

Рис.2.Букса  грузового вагона с двумя цилиндрическими  роликовыми подшипниками: а- конструкция; б- торцевое крепление внутреннего кольца корончатой гайкой; в- торцевое крепление внутреннего кольца тарельчатой шайбой.

    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.2. 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.