3.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса

Колёсная пара состоит из оси и двух укреплённых на ней колёс. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определены Государственными стандартами, а содержание и ремонт - Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колёсных пар. Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колёс, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на ос (см. табл. ).

Таблица Типы колёсных пар вагонов

Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки - для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчётной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона. Колёсные пары 111-950 предназначены для эксплуатации с подшипниками скольжения, а колёсные пары РУ1-950, РУ1Ш-950, РУ-950 и РУ-1050 - с роликовыми подшипниками (РУ - роликовая унифицированная, Ш - крепление подшипников приставной шайбой). Исходя из расчётной нагрузки, определяют диаметры шеек, подступичной и средней частей оси. Предпоступичная часть является ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служит для установки уплотняющихустройств буксы. На подступичных частях прочно закрепляются колёса. В настоящее время в эксплуатации находятся ещё небольшое число колёсных пар с осями III типа с подшипниками скольжения, которые заменяют роликовыми. На торцах их шеек имеются буртики, ограничивающие продольные перемещения подшипников скольжения, располагающихся в верхних частях.

Колёсные пары с осями, предназначенными для эксплуатации с роликовыми подшипниками, различают между собой конструкцией торцового крепления внутренних колец роликовых подшипников на шейке:

- с нарезанной частью для навинчивания корончатой гайки; при помощи приставной шайбы, для чего на торцах делаются отверстия с нарезкой для болтов крепления. Такое крепление выполнено в двух вариантах: тремя или четырьмя болтами. Колёсные пары с формой шейки 3 обозначают РУ1, а с формой 4

- РУ1Ш. В эксплуатации ещё находится небольшое число колёсных пар с осями типа РУ с диаметром шеек 135 мм. В настоящее время они изымаются. Основным типом колёсных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колёсами по кругу катания 950 мм. В пассажирских вагонах старых типов осталось малое число колёсных пар с диаметром 1050 мм.

Большое внимание прочности и надёжности колёсных пар уделялось при создании первых вагонов. В связи с увеличением грузоподъёмности и тары вагонов, а также скорости движения поездов возрастали нагрузки, действующие на колёсные пары, что требовало усиления их элементов. В результате возрастали диаметры осей, совершенствовались конструкции колёс и повышалась прочность посадки их на ось. Вагонная ось является составной частью колёсной пары и представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. На подступичных частях оси располагаются колёса, укреплённые жёстко или подвижно, а на шейках размещаются подшипники. Вагонные оси различаются между собой размерами, определяемыми в зависимости от заданной нагрузки; формой шейки оси в соответствии с применяемым типом подшипника - для подшипников качения и подшипников скольжения; формой круглого поперечного сечения - сплошные или полые; способом торцового крепления подшипников качения на шейке оси - корончатой гайкой или шайбой. Кроме того, оси классифицируются по материалу и технологии изготовления. Между шейками и подступичными частями находятся предпоступичные части, служащие для размещения деталей задних уплотняющих устройств букс, а также снижения концентрации напряжений в переходных сечениях от подступичных частей к шейкам оси. В местах изменения диаметров для снижения концентрации напряжений имеются плавные сопряжения - галтели, выполненные определёнными радиусами: от шейки - к предпоступичной, от предпоступичной - к подступичной и от средней - к подступичной частям. Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой внутреннего кольца роликового подшипника, обеспечивается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси. Оси для подшипников качения на концах шеек имеют нарезную часть для навинчивания корончатой гайки, на торце имеется паз с двумя нарезными отверстиями для постановки и крепления двумя болтами стопорной планки. В вагонных осях с креплением подшипников качения при помощи приставной шайбы в торцах шеек делают нарезные отверстия для болтов в двух вариантах: при помощи трёх или четырёх болтов Оси для подшипников скольжения по торцам шеек имеют буртики, служащие для ограничения смещения подшипников вдоль оси наружу при движении вагона. На торцах всех типов осей предусмотрены центровые отверстия, служащие для установки и закрепления оси или колёсной лары в центрах при обработке на токарном станке. Форма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Оси колёсных пар, оборудуемых дисковым тормозом, а также оси, на которых предусмотрена установка привода подвагонного генератора, имеются посадочные поверхности для установки тормозных дисков или деталей редуктора. Основные размеры и допускаемые нагрузки для стандартных типов осей вагонов широкой колеи, кроме вагонов электро- и дизель-поездов приведены в табл..