Буксы и подшипники

Название «букса» происходит от немецкого Buchse, что значит ящик, коробка. Букса современного тепловоза мало похожа на ящик, она представляет собой стальной литой корпус сложной конструкции с подшипниками качения внутри. Через подшипник букса опирается на шейку оси. На буксу, как правило, опирается одна из «точек» рессорного подвешивания. Таким образом, букса выдерживает и передает нагрузку от массы тепловоза на ось колесной пары, воспринимает и передает силу тяги и торможения. В этом и состоит ее назначение. Кроме того, она воспринимает толчки от неровностей пути, усилия от боковых перемещений колесной пары и др. Условия, в которых приходится работать буксам, осложняются тем, что они не обрессорены. На тепловозах разных серий буксы различаются между собой по устройству, однако они имеют много общих черт, вытекающих из их назначения, условий работы и требований, предъявляемых к ним во время эксплуатации. Конструкторы стремятся сделать буксы как можно надежней, легче и компактнее: ведь только на один тепловоз (например, 2ТЭ10В) идет 24 буксы. И еще: затраты на ремонт и эксплуатацию буксового узла и трение в нем должны быть минимальны. Как же решаются эти задачи? Прежде всего подчеркнем, что на всех отечественных тепловозах применяются буксы с двухрядными цилиндрическими роликовыми  подшипниками. В  результате трение в них по сравнению с подшипниками скольжения уменьшается в несколько1 раз, т. е. в конечном итоге сокращается расход топлива на тягу поезда. Подшипники качения требуют значительно меньше смазки, чем подшипники скольжения, и проще в эксплуатации. Из-за уменьшения трения облегчается трогание локомотива с места, что особенно важно в сильные морозы, когда смазка загустевает. В целом надежность буксы с подшипниками качения повышается, поэтому служат  они дольше. Упрощенная схема устройства буксы с роликовыми подшипниками показана на рис. 254.

Рис. 254. Упрощенная схема устройства буксы

На шейку оси колесной пары насажено внутреннее кольцо, которое вращается вместе с осью. Другое кольцо (наружное) большего диаметра остается неподвижным в корпусе буксы. Между двумя кольцами находятся ролики. Когда тепловоз начинает двигаться, внутреннее кольцо вращается и увлекает ролики, которые перекатываются между кольцами, по своим дорожкам. Обычно на наших локомотивах в одном корпусе буксы размещены два роликовых подшипника, между которыми установлены большое и малое кольца, называемые  дистанционными. Каждая букса при качении колесной пары в колее делает по отношению к раме тележки сложные перемещения: вверх-—вниз и к тому же влево —вправо (поперек рамы). Так как рама тележки является обрессоренной частью экипажа, а букса необрессоренной, то буксе должна быть обеспечена некоторая свобода перемещения по отношению к раме тележки, чтобы она могла воспринимать вертикальные силы, действующие на нее. На тепловозах 2ТЭ10Л, ТЭЗ, ТЭМ2, М62 и др. эта задача решена так. Корпус буксы свободно (с некоторым зазором) вставлен в специальный вырез в раме тележки, называемый челюстью. В результате обеспечивается подвижная связь рамы с буксой (колесной парой). Такая букса, получившая название челюстной, своими боковыми поверхностями трется о боковые поверхности (наличники) вырезов рамы. На тепловозах, где буксы снабжены наличниками, вверху буксы помещена масленка, из которой жидкое масло подается в зазоры между наличниками буксы и рамы. Из-за возникающего трения скольжения зазоры между буксой и рамой со временем увеличиваются, и колесные пары начинают перемещаться вдоль и поперек относительно пути, способствуя продольному проскальзыванию колес по рельсам и более интенсивному одностороннему износу гребней бандажей колесных пар. В этом состоит один из недостатков челюстной буксы: очень велик износ наличников, которые часто (на каждом подъемочном  ремонте)    приходится    заменять. В целях уничтожения трения между буксой и рамой, о чем говорилось выше, а значит, устранения износа буксового узла и улучшения динамики экипажа конструкторы создали буксы, не имеющие направляющих и наличников, так называемые бесчелюстные буксы. Возникает вопрос: как обеспечивается подвижная (в горизонтальной и вертикальной плоскостях) связь такой буксы с рамой тележки? При помощи двух рычагов (поводков), расположенных вверху и внизу буксы; с рамой тележки и буксой поводки соединены шарнирами с резинометаллическими втулками. Такие бесчелюстные буксы установлены на тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10В, ТЭП60, ТЭП70 и др. Замечательная особенность их состоит в том, что у них нет деталей, подверженных трению скольжения. Поводки удерживают буксу от перемещения вдоль пути. Благодаря этому уменьшается виляние колесных пар. Кроме того, поводки благодаря деформации резины играют роль амортизаторов, частично гасят колебания буксы. Поводки позволяют раме тележки перемещаться относительно буксы в вертикальном направлении. Через буксовые поводки сила тяги и тормозная сила передаются раме тележки. Бесчелюстные (поводковые)      буксы  надежнее  челюстных. В роликовых буксах тепловозов ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ10Л, 2ТЭ116 и других (более поздних выпусков) применяются не жидкие, а мазеобразные пластичные  (консистентные) смазки,  что экономичнее и упрощает уход  за буксами в эксплуатации. А как быть с восприятием усилий, действующих вдоль оси колесной пары, особенно при прохождении тепловозом кривых участков пути? На всех современных тепловозах приходится устраивать в буксе с цилиндрическими роликовыми подшипниками так называемые осевые упоры. Осевыми они называются так потому, что ось, перемещаясь поперек рамы, своим торцом упирается в упор, который и передает нагрузку на буксу, а букса — на раму тележки. Осевые упоры делают жесткими (средняя ось) и упругими —- пружинными (крайние оси), так как именно эти оси воспринимают прежде всего осевые нагрузки в кривых участках пути. Чтобы осевой упор меньше изнашивался, его смазывают жидкой смазкой (через фитиль). Но жидкая смазка неудобна в эксплуатации. Поэтому ее заменили консистентной. Обслуживание буксы упростилось, расход смазки уменьшился и, как следствие, снизились расходы на эксплуатацию. На современных мощных локомотивах применяются бесчелюстные буксы  с осевыми упорами  качения. В последнее время вместо пружинных осевых упоров начали применять резиновые амортизаторы, более простые по устройству.