Курсовой проект

1.1.Назначение и конструкция колесных пар.

Колёсные пары – наиболее ответственные узлы вагонов, от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагона.

Колёсные пары предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути и воспринимают все нагрузки от вагона на рельсы и обратно.

В связи с этим колёсные пары должны:

- обладать достаточной прочностью – для обеспечения безопасности движения;

- износостойкостью;

- иметь небольшую массу - для снижения массы вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути;

- обладать упругостью - для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона.

Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определяются Государственными стандартами, а содержание и ремонт - Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) и Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колёсных пар.

Колесная пара (рис. 1 ) состоит из оси 1 с напрессованными на нее двумя колесами 2. Наружная поверхность колеса 3, соприкасается с рельсом, называется поверхностью катания. Профиль поверхности катания имеет определенную форму и размеры. Гребень 4 обода направляет колесную пару и предохраняет вагон от схода с рельсов.

Ширина обода В нового колеса – 130 мм. Диаметр колеса измеряют по кругу катания, которым называется совокупность точек на поверхности катания колеса, удаленных от внутренней грани на расстояние 70 мм. В этом же сечении следует измерять толщину обода и прокат колеса, так как с рельсами колесная пара соприкасается точками , расположенными на поверхности катания, и износ из-за трения о рельс, как правило, в этом сечении наибольший.

Расстояние между кругами катания колес одной колесной пары 1580 мм. Расстояние между внутренними боковыми поверхностями колес L составляет : для колесных пар, предназначенных для скоростей движения до 120 км/ч – 1440 (+1,-2 ) мм, свыше 120 км/ч, но не более 160 км/ч – 1440 (+2,-1 ) мм.

Рис. 1. Колесная пара:

1 – ось; 2 - колесо.

Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колёс. Для вагонов магистральных железных дорог широкой колеи, кроме вагонов электроподвижного состава (ГОСТ 4835-80), выпускаются два типа колёсных пар РУ1-950, РУ1Ш-950.

Таблица 1. Типы колесных пар

Тип колесной пары	Тип оси	Диаметр колеса,мм	Тип подшипника на колесной паре	Применение
1	2	3	4	5
РУ1 - 950	РУ-1	950	Качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах
РУ1Ш - 950	РУ1Ш	950	Качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах
Усиленная для нагрузки на ось 25 т		957	Качения	Грузовые нового поколения

Оси колесных пар.

Ось служит для размещения колес и представляет собой круглый стержень переменного по длине поперечного сечения. Ось (рис.2) имеет шейку 1 для размещения роликовых подшипников предподступичной части 2, являющиеся ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служат для установки уплотнительных деталей букс; подступичные части 3, на которые прочно насаживают колеса; среднюю часть 4. Все части оси имеют цилиндрическую форму. Средняя часть выполняется цилиндрической или с коническими переходами от подступичных осей к средней части оси.

Рис. 2.

а) с торцовым креплением гайкой, б) с торцовым креплением шайбой.

Таблица 2. Размеры вагонных осей

Тип оси	 средней части,мм	шейки, мм	Длина шейки, мм	 предподсту-пичной части, мм	Длина пред-подсту-пичной части, мм	подсту-пичной части, мм	Длина подступичной части, мм	Длина всей оси, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9
РУ1	165	130	176	165	76	194	265	2294
РУ1Ш	165	130	190	165	76	194	265	2216

Ось типа РУ1 имеет на торцах шеек резьбу М110 для крепления подшипников гайкой и паз для стопорной планки. Для удержания стопорной планки на каждом торце оси предусмотрено 2 резьбовых отверстия М12. Оси типа РУ1Ш на каждом торце имеют 4 резьбовых отверстия М20.

Вагонные оси по конструкции различаются:

Размерами основных элементов – в зависимости от значения воспринимаемой нагрузки;

Формой шейки оси – для подшипников качения и подшипников скольжения;

Формой поперечного сечения – сплошные или полые.

Кроме этих признаков, определяющих конструкцию, оси классифицируются: по материалу, способу изготовления, способу торцевого крепления подшипников качения – корончатой гайкой или шайбой.

У вагонной оси имеются:

две шейки;
две предподступичные части;
две подступичные части;
средняя часть оси.

Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров оси делают плавные переходы – галтели, выполненные определенным радиусом.

Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой деталей подшипников качения, достигается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси.

Рис.3. Профили галтелей шеек.

Элементы вагонной оси:

Шейки вагонных осей выполняют цилиндрической формы для размещения на них подшипников.

Предподступичные части оси - это переходные зоны от шеек к подступичным частям. На предподступичных частях размещаются задние уплотнения буксовых узлов лабиринтные кольца.

Подступичные части оси предназначены для размещения колес.

Средняя часть оси имеет конический переход от подступичных частей.

Центровые отверстия осей

На торцах всех типов вагонных осей имеются центровые отверстия для установки и закрепления оси или сформированной колесной пары в центрах токарных станков. Форма и размеры центровых отверстий установлены стандартом и должны соответствовать рис. 4.

Рис.4.Центровые отверстия:

в – оси типа РУ1

г – оси типа РУ1Ш

Торцевое крепление

В колёсных парах РУ1-950, крепление подшипников на шейке оси выполнено при помощи корончатой гайки.

В колёсной паре РУ1Ш-950 крепление подшипников на шейке оси выполнено при помощи шайбы (буква Ш означает "шайба").

Таблица 3. Стандартные типы осей вагонов.

Для грузовых вагонов новой постройки с повышенными осевыми нагрузками разработана колесная пара с усиленной осью, у которой диаметр шейки оси 140 мм, диаметр предподступичной части – 175 мм, диаметр подступичной части – 204 мм. Средняя часть имеет цилиндрическую форму диаметром 180 мм.

Колеса

Вагонные колеса различают:

по конструкции - цельнокатаные и бандажные, состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца;
по изготовлению - катаные и литые;
по диаметру, измеренному по кругу катания - 950 и 1050 мм.

При качении колес по рельсам они испытывают сложные виды нагружения:

Контактные нагрузки. Соприкасаясь с рельсом малой поверхностью, колесо передает ему значительные статические и динамические нагрузки;
Ударные нагрузки. Удары колес на стыках рельсов могут вызвать появление трещин в ободе;
Трение от соприкосновения с рельсами и тормозными колодками. В процессе торможения между колесами и колодками создаются большие силы трения, вызывающие нагрев обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов.

Цельнокатаное колесо

Цельнокатаное колесо (рис. 4) имеет:

Обод 1. Ширина обода – 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней базовой грани поверхности обода находится так называемый круг катания, по которому измеряют прокат, диаметр колеса и толщину обода.
Диск 2. Переход от ступицы к ободу выполнен в форме диска, расположенного под некоторым углом к этим частям, что придает колесу упругость и снижает воздействие динамических сил.
Ступицу 3. Ступица колеса в холодном состоянии прочно запрессована на ось.

Рис. 5. Цельнокатаное колесо:

1 - обод; 2 – диск; 3 - ступица.

Профиль колеса

Для рационального взаимодействия колес с рельсами важное значение имеет профиль поверхности катания колес. Стандартный профиль поверхности катания колеса (рис.5) характеризуется гребнем и конической поверхностью с конусностями 1:10, 1:3,5 и фаской6х45°.

Стандартный профиль колеса имеет:

Гребень колеса направляет движение и предохраняет колесную пару от схода с рельсов. Он имеет высоту 28 мм и толщину 33 мм, измеренную на высоте 18 мм.

Конусность поверхности 1:10 обеспечивает центрирование колесной пары при движении ее на прямом участке пути, предотвращая образование неравномерного проката по ширине обода, и улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с этим конусность 1:10 создает условия для извилистого движения колесной пары, что неблагоприятно сказывается на плавности хода вагона.
Конусность поверхности 1:3,5 и фаска 6х45° приподнимают наружную грань колеса над головкой рельса, что улучшает прохождение стрелочных переводов, особенно при наличии проката и других дефектов поверхности катания колес.

Рис. 6. Профили поверхности катания колес:

а – стандартный; б – объединенный; в – криволинейный.

Таблица 4. Основные размеры колесных пар.

Наименование основных размеров	Обозначение	Размеры, мм
Наименование основных размеров	Обозначение	Наименьший мм	Номинальный мм	Наибольший мм
Расстояние между внутренними гранями колес: у колесных пар вагонов, обращающихся в поездах со скоростями до 120 км/ч	L	1439(-0,8)	1440	1439(+0,8)
у колесных пар вагонов, обращающихся в поездах со скоростями свыше 120 км/ч	L	1439	1440	1442
Отклонения в значениях расстояния L, измеренного в четырех точках, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях	L	0	0	1,5
Отклонения в значениях размера l с одной и другой сторон колесной пары	L	0	0	3
Диаметр по кругу катания D	D	950 950	950 950	964 964
Отклонения диаметра D по кругу катания у одной колесной пары: без обточки	D	0	0	1
с обточкой	D	0	0	0,5
Овальность по кругу катания	D	0	0	0,5
Ширина обода В	B	130	130	133

Содержание