Назначение и устройство колесных пар вагонов

Лекция 4. Назначение и устройство колесных пар. Требования к содержанию. Техническое обслуживание. Неисправности колесных пар.

Назначение и устройство колесных пар вагонов

Колесная пара является наиболее ответственным узлом вагона, от справности которого в первую очередь зависит безопасность движения. Колесные пары несут на себе массу всего вагона и груза, направляют его по рельсовому пути и воспринимают жесткие и разнообразные по направлению удары от неровностей пути. Поэтому за состоянием колесных пар становлено особо тщательное наблюдение на ремонтных предприятиях вагонного хозяйства (заводы, депо) и в эксплуатации.

Колесная пара (рис. 3.1) состоит из оси с напрессованными на нее двумя колесами. Каждая ось колесной пары имеет: шейки для установки подшипников скольжения или шейки для роликовых подшипников; предподступичные части, являющиеся ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служащие для установки уплотнительных деталей букс; подступичные части, на которые прочно насаживают колеса; среднюю часть. Колеса бывают двух диаметров: 950 и 1050 мм. Последние предназначены только для замены неисправных в колесных парах, применяемых в некоторых вагонах старой постройки. Наружная поверхность колеса, соприкасающаяся с рельсом, называется поверхностью катания. Профиль поверхности катания имеет определенную форму и размеры. Гребень обода направляет колесную пару и предохраняет вагон от схода с рельсов. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колесных пар определены Государственным стандартом (ГОСТ 4835-80), а содержание и ремонт — Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) и Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар. Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на оси (табл. 3.1). В зависимости от типа применяемых букс и подшипников, способа их крепления оси бывают следующих типов: РУ-950, РУ1-950, РУ1Ш-950, РУ-1050 — для роликовых подшипников (РУ — роликовая унифицированная, Ш — крепление подшипников приставной шайбой) и III-950 — для подшипников скольжения.

 

В настоящее время в эксплуатации находится еще небольшое чис-

ло колесных пар с осями типа III-950 с подшипниками скольжения,

которые заменяют роликовыми. На торцах их шеек 5 (см. рис. 3.1)

имеются буртики, ограничивающие продольные перемещения под-

шипников скольжения, располагающихся в верхних частях.

Колесные пары с осями, предназначенными для эксплуатации с

роликовыми подшипниками, различают между собой конструкцией

торцевого крепления внутренних колец роликовых подшипников на

шейке: 3 — с нарезной частью для навинчивания корончатой гайки;

4 — при помощи приставной шайбы, для чего на торцах делают от-

верстия с нарезкой для болтов крепления. Такое крепление выполне-

но в двух вариантах: тремя или четырьмя болтами. Колесные пары с

формой шейки 3 обозначают РУ1, а с формой 4 — РУ1Ш. В эксплуа-

тации еще находится небольшое число колесных пар с осями типа

РУ с диаметром шеек 135 мм. В настоящее время они изымаются.

Основным типом колесных пар являются конструкции с цельноката-

ными стальными колесами с диаметром по кругу катания 950 мм. В

старотипных пассажирских вагонах осталось малое число колесных

пар с диаметром 1050 мм.

Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки —

для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения

(табл. 3.2). Размеры оси устанавливают в зависимости от величины

расчетной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона. В

1948 г. ГОСТ 4007 установил четыре типа осей, различающихся раз-

мерами в зависимости от допускаемой статической нагрузки на ось.

Окончание таблицы 3.1

1 2 3 4 5

РУ-950 РУ 950 Качения На всех грузовых и

пассажирских ваго-

нах постройки до

1964 г.

РУ-1050 РУ 1050 Качения На пассажирских ва-

гонах постройки

до 1959 г.

III-950 III 950 Скольжения На старотипных гру-

зовых вагонах

Кроме колесных пар, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ

4835-80, поставляют также конструкции, выполненные по специаль-

ным чертежам и техническим условиям, для вагонов промышленно-

го транспорта, вагонов электропоездов и дизель-поездов, а также с

раздвижными на оси колесами для эксплуатации на дорогах с раз-

личной шириной колеи и др. В вагонах, оснащенных дисковыми тор-

мозами, на оси 1 (рис. 3.2) кроме двух колес 2 прочно укреплены дис-

ки 3. Колесные пары вагонов промышленного транспорта, предназ-

наченные для эксплуатации с повышенными нагрузками, имеют уве-

личенные диаметры, в частности, диаметр шеек составляет 180 мм.

Колесные пары узкоколейных вагонов отличаются большой раз-

нотипностью. Например, колесных пар колеи 750 мм — 42 типа, из

которых 30 имеют буртики на концах шеек и 12 без буртиков; 14 раз-

меров по диаметру колес — от 450 до 650 мм. Колеса данных колес-

ных пар были бандажными с чугунными или стальными (дисковыми

или спицевыми) колесными центрами, а также безбандажными —

чугунными и стальными цель-

нокатаными.

В 1955 г. Главное управле-

ние вагонного хозяйства

МПС провело унификацию

колесных пар вагонов колеи

750 мм, благодаря которой

резко уменьшилась их разно-

типность.

Таблица 3.2

Типы осей и допускаемые нагрузки

Тип

оси

Диаметр

шейки,

мм

Диаметр

подступичной

части, мм

Диаметр

средней

части, мм

Нагрузка на рельсы

от оси, т,

не более

I 110 155 140 12,5

II 120 165 145 17,0/15,0

III 145 182 160 20,5/18,0

IV 155 200 165 25,0

Примечания. 1. Тип оси IV — для думпкаров и транспортеров. 2. В знаменате-

ле — для пассажирских вагонов.

Рис. 3.2. Колесная пара с дисковым

тормозом

3.2. Требования к содержанию колесных пар вагонов

Для безопасного движения вагона по рельсовому пути на ось 1

прочно закрепляются колеса 2 (рис. 3.3) с соблюдением строго опреде-

ленных размеров (табл. 3.3). Расстояние между внутренними гранями

колес L у ненагруженной колесной пары должно быть 1440 мм. У ло-

комотивов и вагонов, а также специального самоходного подвижно-

го состава, обращающихся в

поездах со скоростью свыше

120 км/ч до 140 км/ч, откло-

нения допускаются в сторо-

ну увеличения не более 3 мм

и в сторону уменьшения не

более 1 мм, при скоростях до

120 км/ч отклонения допуска-

ются в сторону увеличения и

уменьшения не более 3 мм.

Согласно ПТЭ (глава 10)

каждая колесная пара должна удовлетворять требованиям, установ-

ленным соответствующей Инструкцией по осмотру, освидетельство-

ванию, ремонту и формированию колесных пар подвижного состава,

утверждаемой МПС России, и иметь на оси четко поставленные знаки

о времени и месте формирования и полного освидетельствования ко-

лесной пары, а также клейма о приемке ее при формировании.

Знаки и клейма ставят в местах, предусмотренных правилами

маркировки. По клеймам можно установить, каким заводом и ког-

да были изготовлены ось, цельнокатаное колесо; когда и кем про-

изводилось формирование и полное освидетельствование колесной

пары, а по клейму государства-собственника и коду — принадлеж-

ность тому или иному государству.

С целью обеспечения безопасности движения поездов ПТЭ уста-

новлены нормы допусков, износов и повреждений элементов ко-

лесных пар, при которых не допускается эксплуатация вагонов.

Во избежание неравномерной передачи нагрузки на колеса и

рельсы разность размеров от торца оси до внутренней грани обода

l допускается для колесной пары не более 3 мм. Колеса, укреплен-

ные на одной оси, не должны иметь разность диаметров D более

1 мм, что предотвращает односторонний износ гребней и не допус-

кает повышения сопротивления движению.

Рис. 3.3. Основные размеры колесной

пары

3.3. Техническое обслуживание колесных пар вагонов

Для проверки состояния эксплуатируемых колесных пар,

своевременного изъятия из-под вагонов колесных пар с дефек-

тами, угрожающими безопасности движения, а также для про-

верки качества подкатываемых и отремонтированных колес-

ных пар существует система их осмотра и освидетельствова-

ния — обыкновенного и полного. При подкатке колесных пар

Таблица 3.3

Основные размеры колесной пары

Наименование

размера

Обозначение

Тип

колесной

пары

Наименьший,

мм

Номинальный,

мм

Наибольший, мм

Расстояние:

между внутренними гранями

ободов колес;

L

Все

колесные

пары

обращающихся со скоростями

выше 120 км/ч

То же,

кроме

III-950

1439 1440 1442

Отклонения расстояний L,

измеренных в четырех точках,

расположенных в двух взаимно

перпендикулярных плоскостях

ΔL Все

колесные

пары

0 0 1,5

Отклонения размеров l с одной и

другой стороны

ΔL То же 0 0 3

Диаметр по кругу катания

колес

D Все,

кроме

РУ-1050

950 950 964

РУ-1050 1050 1050 1064

Отклонения диаметров по кругу

катания у одной колесной пары:

ΔD

без обточки 0 0 1,0

с обточкой

Все

колесные

пары

0 0 1,5

Овальность по кругу катания ΔD То же 0 0 0,5

Ширина обода В То же 130 130 133

должна проводиться их регистрация в соответствующих жур-

налах или паспортах.

Осмотр колесных пар под вагонами производится на станциях

формирования и оборота поездов в момент их прибытия с ходу (вы-

явление ползунов, крупных выщербин, раковин и т.п.); после при-

бытия и перед отправлением; на пунктах технического обслужива-

ния станции, где предусмотрена стоянка для технического осмотра

вагонов; после крушений, аварий, столкновений неповрежденных

вагонов; при текущем отцепочном ремонте.

Полное освидетельствование колесных пар производится при

формировании и ремонте со сменой элементов; при нечетких клей-

ме и знаках последнего полного освидетельствования; через одну

обточку колесных пар при предельном прокате и других неисп-

равностях поверхности катания; во время полной ревизии букс;

при ремонте вагонов на заводах; после крушений и аварий у по-

врежденных вагонов и в ряде других случаев. Колесную пару тща-

тельно осматривают, демонтируют буксовые узлы, обмывают и

очищают от старой краски, ось проверяют дефектоскопировани-

ем. По окончании освидетельствования колесные пары принима-

ет представитель ОТК или колесный мастер, затем на них наносят

установленные клейма и знаки, окрашивают и сушат. Клейма и

знаки ставят на торцах оси в пределах контрольной окружности.

На условно принятый правый торец оси наносят условный номер

завода-изготовителя оси; номер оси; условный номер пункта, пе-

ренесшего знаки маркировки заготовки оси при ее обработке; дату

изготовления оси; клеймо инспектора ОТК или колесного масте-

ра; знак формирования; дату формирования; условный номер за-

вода или депо, производившего формирование; клеймо приемщи-

ка МПС (знак «ключ и молоток» ставится при предварительной

приемке, а знак «серп и молот» — при окончательной). На проти-

воположном, левом, торце оси ставят условный номер завода или

депо, производившего полное освидетельствование и дату полно-

го освидетельствования. С наружной стороны ободов колес так-

же имеются клейма с номером завода-изготовителя, номером ко-

леса, датой изготовления и номером плавки (рис. 3.4, а), а также

код и клеймо государства-собственника (3.4, б, в). В процессе пол-

ного освидетельствования колесных пар кроме тщательной про-

верки всех элементов и соответствующих измерений проверяют

магнитным дефектоскопом шейки, предподступичные части (для

чего снимают внутренние и лабиринтные кольца) и среднюю часть

оси. Можно проверить подступичные части и шейки, не снимая

внутренних колец, с помощью ультразвукового дефектоскопа.

После полного освидетельствования на торцах шеек осей колес-

ных пар, признанных годными, выбивают установленные МПС

клейма и знаки.

Обыкновенное освидетельствование колесных пар выполняется

при каждой подкатке их под вагон, если перед этим они не подвер-

Рис. 3.4. Знаки и клейма на наружной грани обода стального цельнокатаного

колеса:

а — основные знаки и клейма: 1 — месяц и год изготовления; 2 — номер плавки;

3 — приемочное клеймо МПС; 4 — номер завода-изготовителя; 5 — номер коле-

са; б — место установки клейма (кода) государства-собственника; в — коды при-

надлежности государств и места их расположения на деталях вагонов

гались полному освидетельствованию. До очистки колесной пары

производится предварительный осмотр. По характерным наслое-

ниям грязи можно выявить трещины в элементах колесной пары,

по скоплениям ржавчины или масла и растрескиванию краски с

внутренней стороны ступицы колеса — сдвиг и ослабление ее на

оси. После обмывки и очистки доступные части оси проверяют маг-

нитным дефектоскопом. Затем производят внешний осмотр колес-

ной пары и проверку соответствия всех размеров и износов уста-

новленным нормам. Колесные пары с роликовыми подшипниками

подвергаются также промежуточной ревизии букс.

3.4. Неисправности колесных пар подвижного состава

Нормальная работа вагонов и безопасность движения поезда во

многом зависят от исправности колесных пар. Чаще всего изнаши-

ваются и повреждаются поверхности катания и гребни колесных

пар. Для проверки состояния колесных пар осмотрщики вагонов в

пунктах формирования и оборота поездов пользуются специальным

контрольно-измерительным инструментом: абсолютным шаблоном

для измерения проката и толщины гребня колес; шаблоном для из-

мерения вертикального подреза гребня; толщиномером для изме-

рения обода колеса; штангенциркулем для измерения расстояния

между внутренними гранями ободов колес.

Не допускается выпускать в эксплуатацию и к следованию в по-

ездах подвижной состав и специальный подвижной состав с трещи-

ной в любой части оси колесной пары или трещиной в ободе, диске

и ступице колеса, при наличии остроконечного наката на гребне

колесной пары, а также при износах и повреждениях колесных пар,

нарушающих нормальное взаимодействие пути подвижного соста-

ва. Основными неисправностями колесных пар являются прокат, пол-

зуны, трещины, подрезы, выщербины и раковины на поверхности

катания колес и др. Наиболее опасны трещины в осях и колесах.

Прокатом колес называют естественный износ поверхности их

катания вследствие трения о рельсы. При достаточно большом про-

кате гребень колеса может касаться болтов рельсовых креплений, что

представляет прямую угрозу безопасности движения. Поэтому к экс-

плуатации не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют

прокат более, а толщину обода менее размеров, установленных ПТЭ.

Ползунами называют стертые места (выбоины) на поверхности ка-

тания обода колеса, образующиеся при неправильном торможении,

когда колеса, сильно зажатые тормозными колодками, перестают вра-

щаться и ползут по рельсам (идут юзом). Ползуны — крайне опасный

дефект, вызывающий сильные удары колес о рельсы при движении

вагонов, разрушающий путь и ходовые части вагонов. О появлении

ползуна можно судить по характерному ритмичному стуку колес о

рельсы. Глубину ползуна определяют абсолютным шаблоном по раз-

ности промеров в середине выбоины (наиболее глубокой ее части) и в

месте нормального проката колеса. Колесные пары, имеющие ползун

на поверхности катания у локомотивов, моторвагонного и специаль-

ного пoдвижного состава, а также у тендеров паровозов и вагонов с

роликовыми буксовыми подшипникам более 1 мм, а у тендеров более

2 мм, к эксплуатации не допускаются. При обнаружении в пути следо-

вания у вагона, кроме моторного вагона моторвагонного подвижно-

го состава или тендера с роликовыми буксовыми пoдшипниками, пол-

зуна (выбоины) глубиной более 1 мм, но не более 2 мм разрешается

довести такой вагон (тендер) без отцепки от поезда (пассажирский со

скоростью не свыше 100 км/ч, грузовой — не свыше 70 км/ч) до бли-

жайшего пункта технического обслуживания (ПТО), имеющего сред-

ства для замены колесных пар.

Для выявления вертикального износа (подреза) гребня применя-

ют специальный шаблон. Колесная пара не допускается к работе

под вагоном, если вертикальная грань шаблона соприкасается с под-

резанной поверхностью гребня на высоте 18 мм независимо от фак-

тической толщины гребня.

Выщербиной называют небольшое местное углубление на по-

верхности катания обода колеса, появляющееся вследствие на-

личия ползуна. Выщербины могут также появиться из-за скры-

тых пороков металла. К эксплуатации не допускаются колес-

ные пары, имеющие на поверхности катания колес выщербину

глубиной более 10 мм или длиной более 50 мм у грузовых ваго-

нов и длиной более 25 мм у пассажирских.

В связи с повышением скоростей движения поездов и приме-

нением композиционных колодок участились повреждения по-

верхности катания колес в виде кольцевых выработок и так на-

зываемых наваров, т.е. смещений металла, образующих возвы-

шение на поверхности катания. Глубина кольцевых выработок на

поверхности катания у основания гребня глубиной более 1 мм и

на уклоне 1:7 более 2 мм или ширина их более 15 мм не допуска-

ются. Недопустима высота навара более 0,5 мм для колесных пар

пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых. Запрещается

выпускать в эксплуатацию колесные пары, имеющие задиры шеек

или предподступичных частей осей колесных пар, со сдвигом сту-

пицы колеса, ее ослабление на подступичной части оси, колесные

пары с шириной обода колеса менее 126 мм, а также отколом на-

ружной грани обода колеса глубиной более 10 мм.

При включении грузовых вагонов в пассажирские поезда нор-

мы содержания колесных пар должны удовлетворять нормам, уста-

новленным для пассажирских поездов.