Рассмотреть устройство колесных пар применяемых под заданным вагоном, указав их основные размеры, химический состав и механические свойства материала

Колесные пары РУ-950 тележки 18-100 имеют оси РУ-1 с горячей посадкой подшипников (диаметр шейки 0.13 м), изготовленные из стали ОСВ ГОСТ 4728-79, и стальные цельнокатаные колеса, диаметром 0.95 м. Колесные пары имеют высокий уровень усталостной прочности.

рисунок 1.9 Общий вид колесной пары.

Применение полых осей позволяет снизить массу колесной пары с одновременным повышением усталостной прочности (за счет неравномерного распределения напряжений изгиба по сечению оси), а также улучшит структуру и механические свойства металла. Перспективным является создание колес из алюминиевых сплавов, что позволит снизить массу.

Колесной парой называется сборочная единица ходовых частей (тележки), состоящая из оси с напрессованными колесами на ее подступичные части (рис. 2).

Обратите внимание на общий вид колесной пары (рис. 1.9).

Колесные пары служат для восприятия нагрузок от рамы тележки и передачи на верхнее строение пути. Колесные пары взаимодействуют с путевыми строениями, передавая нагрузки от вагона, через них воспринимаются нагрузки от путевых строений. Колесные пары направляют движение вагона по рельсам.

Оси различаются:

1. Размерами основных элементов Сталь ОСВ;

2. Формой шейки;

3. Формой поперечного сечения;

4. Способом посадки внутренних колец подшипников качения на шейки;

5. Способом закрепления подшипника переднего на шейке;

6. Материалом и технологией изготовления.

Для удобства размещения подшипников наружная часть оси «шейка» имеет цилиндрическую форму такую же форму имеет подступичная часть где размещаются колеса между ними предподступичная часть, где задние уплотнительные детали букс. Средняя часть имеет к центру конический переход для снятия напряжений, делаются плавные скругления – галтели. Такая конструкция оси выбрана в соответствии с нагрузками на ось. Ось работает на изгиб и кручение испытывая знакопеременные нагрузки. Черные оси изготавливают методами: ковки, штамповки, поперечно внутренней прокатки и горячего деформирования.

Рис. 2 Колесная пара с роликовыми буксовыми узлами

Конструктивные элементы колесной пары выполняются следующим образом (рис. 2.1).

Рис. 2.1 Схема колесной пары:

1 — расстояние между внутренними гранями колес; 2 — диаметр колеса по кругу катания; 3 — диаметр шейки оси; 4— диаметр предподступичной части оси; 5 — диаметр средней части оси; 6 — размеры элементов

Ось колесной пары представляет собой цилиндрический стержень, имеющий разные диаметры частей по длине в зависимости от их назначения и воспринимаемых нагрузок (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Элементы колесной пары

На оси выделяются следующие части: шейки, предподступичные части, подступичные части и средняя часть оси.

Шейки служат для размещения и закрепления на них буксовых узлов. Для этого на торцах шеек предусматривается резьба или отверстия для болтов.

На подступичные части оси под большим давлением напрессовываются колеса. Эти части являются наиболее утолщенными по всей оси.

Для смягчения перехода от подступичных частей к шейкам служат предподступичные части. Кроме того, на предподступичной части размещается задний затвор буксы. Переходы от одной части оси к другой выполняются в виде галтелей (плавных переходов) соответствующего радиуса, за исключением перехода к средней части оси. Галтели резко снижают концентрацию напряжений при переходе от одного диаметра оси к другому и тем самым повышают надежность работы оси.

Колесо (рис. 2.2) имеет обод, диск и ступицу. Ширина обода — 130 мм. Переход от ступицы к ободу выполнен в форме диска, расположенного под некоторым углом к этим частям, что придает колесу упругость и снижает воздействия динамических сил. Диск слегка конусный: у ступицы его толщина больше, чем у обода. Такая форма распределения металла наиболее рациональна, так как обеспечивает равнопрочность колеса относительно поперечных толчков.

У одного края обода колеса, обращенного внутрь колесной пары, имеется гребень, предохраняющий колесную пару от схода с рельсов. Гребень у вагонных колес имеет высоту 28 мм, толщина же его, измеренная на расстоянии 18 мм от вершины равна 33 мм.

Поверхности катания колеса придается коничность для выравнивания неравномерного проката по ширине поверхности катания, а также для облегчения прохождения кривых участков пути (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Профиль поверхности катания колеса

Профиль поверхности катания колес выбирается в соответствии с профилем головок рельсов и с учетом подуклонки рельсов, которая обеспечивается конусными подкладками под основание рельсов

У современных конструкций пути головке рельсов придается выпуклая форма, чтобы колесо катилось по ее середине. Рельсы устанавливаются с уклоном внутрь колеи, равным коничности поверхности катания колеса 1/20, благодаря чему давление от колеса на подошву рельса передается по вертикальной оси рельса, проходящей через его центр тяжести.

Рис. 2.4. Схема взаимодействия колеса и рельса

Начиная от гребня (рис. 2.3) после небольшой площадки, поверхность катания обода колеса имеет уклон 1/20, а затем 1/7, который оканчивается фаской 6x6 мм. Двойная коничность делается потому, что в обычных условиях колесо работает на коничности 1/20, а при проходе кривых участков включается конусность 1/7 и обеспечивается движение колесной пары с меньшим проскальзыванием колес. Кроме того, наличие конусности 1/7 и фаски 6x6 мм поднимает наружную грань колеса над головкой рельса, что обеспечивает беспрепятственный проход стрелочных переводов, даже при наличии нормированного проката поверхности катания колес.