Сколько весит букса колесной пары грузового вагона

Опубликовано: 16.05.2024

БУКСЫ И АДАПТЕРЫ ДЛЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ТЕЛЕЖЕК ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Общие технические условия

Axle-boxes and adapters for wheelsets of freight wagon bogies. General specifications

Дата введения 2018-12-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ")

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 524 "Железнодорожный транспорт"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 января 2018 г. N 105-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 мая 2018 г. N 275-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34385-2018 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2018 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2019 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на буксы и их составные части, адаптеры и составные адаптеры, а также любые другие составные части двухосных трехэлементных тележек по ГОСТ 9246, расположенные между наружными кольцами подшипников колесных пар и опорными и/или упорными поверхностями проемов для колесных пар в боковых рамах, и устанавливает общие технические требования, правила приемки и методы контроля. Допускается применение настоящего стандарта для букс и их составных частей, адаптеров и составных адаптеров трехосных и четырехосных тележек грузовых вагонов.

Примечание - Применяемые на опорной поверхности проема для колесной пары в боковой раме износостойкие металлические скобы не относят к области применения настоящего стандарта, они являются составной частью боковой рамы.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 2.106-96 Единая система конструкторской документации. Текстовые документы

ГОСТ 2.602-2013 Единая система конструкторской документации. Ремонтные документы

ГОСТ 2.610-2006 Единая система конструкторской документации. Правила выполнения эксплуатационных документов

ГОСТ 8.051-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия

ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия

ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 3325-85 Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки

ГОСТ 4728-2010 Заготовки осевые для железнодорожного подвижного состава. Технические условия

ГОСТ 4835-2013 Колесные пары железнодорожных вагонов. Технические условия

ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки

ГОСТ 7409-2009 Вагоны грузовые. Требования к лакокрасочным покрытиям

ГОСТ 7565-81 Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава

ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия

ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 9246-2013 Тележки двухосные трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия

ГОСТ 9378-93 (ИСО 2632-1-85, ИСО 2632-2-85) Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия

ГОСТ 18321-73 Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции

ГОСТ 18572-2014 Подшипники качения. Подшипники буксовые роликовые цилиндрические железнодорожного подвижного состава. Технические условия

ГОСТ 18895-97 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа

ГОСТ 19200-80 Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов

ГОСТ 22536.0-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 22536.1-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита

ГОСТ 22536.2-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы

ГОСТ 22536.3-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения фосфора

ГОСТ 22536.4-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения кремния

ГОСТ 22536.5-87 (ИСО 629-82) Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения марганца

ГОСТ 22536.7-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения хрома

ГОСТ 22536.8-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения меди

ГОСТ 22536.9-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения никеля

ГОСТ 22536.10-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения алюминия

ГОСТ 22536.11-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана

ГОСТ 22536.12-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения ванадия

ГОСТ 22703-2012 Детали литые сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия

ГОСТ 23170-78 Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования

ГОСТ 27208-87 Отливки из чугуна. Методы механических испытаний

ГОСТ 27611-88 Чугун. Метод фотоэлектрического спектрального анализа

ГОСТ 27809-95 Чугун и сталь. Методы спектрографического анализа

ГОСТ 32400-2013 Рама боковая и балка надрессорная литые тележек железнодорожных грузовых вагонов. Технические условия

ГОСТ 32769-2014 Подшипники качения. Узлы подшипниковые конические букс железнодорожного подвижного состава. Технические условия

ГОСТ 32894-2014 Продукция железнодорожного назначения. Инспекторский контроль. Общие положения

ГОСТ 33211-2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19200, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 адаптер: Деталь - опорный переходник незамкнутой формы, свободно устанавливаемый на наружное кольцо базового подшипника, установленного на колесной паре, предназначенный для передачи на базовый подшипник нагрузок от боковой рамы.

3.2 базовый подшипник: Роликовый двухрядный подшипник с отрегулированным осевым внутренним зазором, состоящий из наружного кольца с двумя дорожками качения, двух внутренних подузлов и дистанционного кольца.

боковое направление: Перпендикулярное продольному направление в плоскости пути.

Буксы являются важнейшими элементами ходовых частей вагона, от надежности которых во многом зависит безопасность движения поездов. Буксы располагаются на шейках оси и преобразуют вращательное движение колесных пар, обеспечивая продвижение вагона с необходимыми скоростями. Буксы воспринимают и передают колесным парам силы тяжести груженого кузова, а также динамические нагрузки, возникающие при движении вагона. Буксы предохраняют шейки оси от загрязнения и повреждения, являясь резервуаром для смазки и местом размещения подшипников, они ограничивают продольные и поперечные перемещения колесных пар относительно рамы тележки.
Работая в таких сложных условиях нагружения и изменяющихся температурных и погодных условий окружающей среды, буксы должны обеспечивать минимальное сопротивление вращению колесных пар, высокую надежность и безопасность движения вагона. Поэтому к их конструкции, техническому обслуживанию и ремонту предъявляют высокие требования, в особенности при повышении скорости движения поездов и росте нагрузок от колесных пар вагонов.
В практике вагоностроения получило распространение большое количество типов и конструкций букс, которые можно объединить в отдельные группы. В зависимости от типа вагона их подразделяют на буксы грузовых и пассажирских вагонов, предназначенных для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов. По типу подшипников их подразделяют на буксы с подшипниками качения и с подшипниками скольжения. По способу посадки внутреннего кольца роликового подшипника на шейку оси применяют буксы на горячей и на втулочной посадке. По типу торцевого крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси — с креплением гайкой или шайбой, а некоторые из них оснащаются упругими элементами. По количеству роликовых подшипников на шейке применяют буксы с одним или двумя роликовыми, а для скоростных и высокоскоростных вагонов—с дополнительным упорным шариковым подшипниками. Существуют буксы с корпусом и бескорпусные, кассетного типа с коническими подшипниками, а также буксы с упругими элементами, смягчающими удары и поглощающими шумовые колебания.
Буксы с подшипниками скольжения подразделяют в зависимости от типа подшипника — с двух- и трехслойным подшипником. По типу смазывающих устройств — на подбивочные, польстерные и с механическими устройствами, имеющими нижнюю или верхнюю систему подачи смазки к шейке оси. По конструкции корпуса буксы применяют с цельным, разъемным корпусом и бескорпусные, а по типу крышки — с откидывающейся на шарнире или глухой крышкой, укрепляемой на корпусе на болтах.
Недостатки букс с подшипниками скольжения, приводящие к массовым задержкам поездов из-за перегрева букс, повышению затрат по техническому обслуживанию и ремонту вагона, нарушению безопасности движения поездов послужили причинами перевода пассажирских и грузовых вагонов на буксы с подшипниками качения. С 1960 г. все пассажирские, а с 1983 г. все грузовые вагоны выпускают только на роликовых подшипниках.
Оснащение вагонов буксами с подшипниками качения обеспечивает важные преимущества по сравнению с буксами, оборудованными подшипниками скольжения. Основными из них являются: снижение отказов примерно в 10 раз в связи с резким снижением случаев перегрева букс, в результате чего увеличиваются скорости движения поездов и ускоряется оборот вагонов; уменьшается сопротивление движению на 20 % при скоростях 60—70 км/ч, а при трогании с места — в 7—10 раз; сопротивление движению не зависит от времени стоянки поезда и низкой температуры окружающей среды; сокращается расход топлива и электроэнергии локомотивами до 10 %, расход смазки уменьшается примерно в 5 раз; исключается расход подбивочных материалов и баббита; отпадает необходимость в штате станционных смазчиков и в сезонных перезаправках букс, сокращается штат слесарей и осмотрщиков, а также количество пунктов технического обслуживания вагонов; ликвидируется буксосмазочное хозяйство и обслуживающий его персонал и др. Важным преимуществом перевода вагонов на роликовые подшипники является улучшение экологии и социальных условий работников вагонного хозяйства. В настоящее время в России почти 100 % грузового вагонного парка и все пассажирские вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения. Основными требованиями, предъявляемыми к буксам, являются: обеспечение надежности, безотказности и долговечности работы в экстремальных условиях эксплуатации в течение установленного срока службы; простота выполнения операций по монтажу и демонтажу буксовых узлов при ремонте; надежная герметизация буксового узла от попадания пыли и влаги; обеспечение взаимозаменяемости и унификации деталей и др. Буксы проектируют так, чтобы равнодействующая нагрузка проходила через середину шейки оси. Благодаря этому не возникает дополнительных напряжений в расчетных сечениях оси.
Типовая букса с горячей (глухой подшипниковой) посадкой внутреннего кольца цилиндрических роликовых подшипников на шейку оси применяется в современных грузовых и пассажирских вагонах. При горячей посадке внутреннее кольцо подшипника, имея определенный натяг, нагревается и свободно одевается на шейку оси, а после остывания прочно охватывает шейку. В буксах современных вагонов применяют радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами двух типов: однорядные с цилиндрическими роликами и однобортовым внутренним кольцом (рис. 3.17, а); однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом.
В буксах вагонов прежних лет постройки использовали двухрядные сферические роликовые подшипники на втулочной посадке (рис. 3.17, б). Подшипники состоят из наружного 1 и внутреннего 3 колец, роликов 2 и сепараторов 4. Кольца и ролики изготавливаются из сталей марок ШХ4, ШХ15 и ШХ15СГ

Сталь марки ШХ4 регламентируемой прокаливаемости обладает более высокой твердостью поверхностного слоя и достаточной вязкостью внутренних волокон, что обеспечивает более высокую устойчивость хрупкому разрушению по сравнению со сталями марок ШХ15 и ШХ15СГ.
Цилиндрические подшипники просты в изготовлении, стоимость их ниже других типов, но по сравнению со сферическими они требуют большей точности сборки и тщательной подборки по радиальным зазорам. Радиальная нагрузка, приходящаяся на цилиндрический ролик, распределяется равномерно по всей его рабочей длине, а у сферических подшипников неравномерно, что вызывает повышенные контактные напряжения в месте соприкосновения роликов и дорожек качения колец. В результате сравнения статистических данных эксплуатации долговечность цилиндрических роликовых подшипников в 6—8 раз выше, чем сферических, при равных габаритах и одинаковой радиальной нагрузке
Ролики цилиндрического подшипника имеют сфаски на торцах. Для подшипников на горячей посадке ролики с 1973 г. изготавливаются с рациональным контактом с поверхностью дорожек качения колец — так называемой «бомбиной».
Конические роликовые подшипники на железных дорогах находят применение в кассетных буксах.
В буксах грузовых и пассажирских вагонов применяют подшипники на глухой посадке, а небольшое количество подшипников в буксах грузовых вагонов прежних лет — на втулочной (табл. 3.5).

Преимуществами букс на глухой подшипниковой посадке являются: снижение массы буксы вследствие отсутствия втулки и уменьшения габаритных размеров подшипника; сокращение почти в 5 раз затрат труда на монтаж и демонтаж подшипников, а в связи с этим в два с половиной раза снижение эксплуатационных затрат на ремонт букс. Однако при таком способе посадки нередко наблюдается потеря натяга и для успешного его применения требуется соблюдение некоторых условий: обеспечения стабильности размеров внутренних колец; применения повышенных натягов; обеспечения длительной эксплуатации букс без снятия внутренних колец с шеек оси; применения нагревателей, обеспечивающих снятие внутренних колец с шеек оси без перегрева и повреждения шеек.
Втулочная посадка позволяет расширить поле допусков на размеры шейки оси и отверстия внутреннего кольца, что упрощает технологию монтажа буксы; она не требует индивидуального подбора подшипников к шейке оси по натягу. Между тем, втулочная посадка обладает существенными недостатками: втулка, являясь дополнительной деталью, повышает стоимость подшипника, так как изготовить внутреннее кольцо с конусным отверстием более сложно, особенно если учесть требование строгого совпадения конусности кольца и закрепительной втулки.
На железных дорогах России получили наибольшее распространение буксы на горячей посадке подшипников вследствие их преимуществ.

2. Буксы с роликовыми подшипниками грузовых вагонов

Современная типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для любого типа грузового вагона может иметь два вида торцевого крепления внутренних колец от продольного сдвига — торцовой корончатой гайкой или тарельчатой шайбой.
Букса с торцевым креплением гайкой (рис. 3.18, а, б) имеет корпус 1 с челюстями 15, в котором размещены передний 2 и задний 3 подшипники с короткими цилиндрическими роликами. Со стороны колеса корпус закрыт лабиринтным уплотнением 4 (съемный лабиринт) и 5 (лабиринтное кольцо), а впереди — крепительной 8 и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9. Крепительная крышка из стали или алюминиевого сплава прочно удерживает наружные кольца роликовых подшипников 2 и 3 в буксе, не позволяя им проворачиваться и перемещаться вдоль оси при вращении колесной пары.
Внутренние кольца подшипников закреплены на шейке оси с торца корончатой гайкой 77, стопорной планкой 13 и болтами 12. Между корпусом буксы 7 и крепительной крышкой 8 с крепительными болтами 16 установлено уплотнительное кольцо 7, обеспечивающее герметизацию буксового узла.
Внутренняя полость буксы заполнена консистентной смазкой, обеспечивающей надежную работу подшипников в сложных условиях их нагружения. Другой вариант торцевого крепления внутренних колец подшипников отличается следующими особенностями (см. рис. 3.18, в). К торцу шейки оси тремя или четырьмя (варианты) болтами 21 крепится тарельчатая шайба 17, которая своими выступающими краями нажимает на приставное кольцо 18 и прочно закрепляет внутренние кольца подшипников 19 и 20 на шейке оси 14, удерживая их от продольного сдвига при действии осевых нагрузок. Такое крепление обладает повышенной надежностью в эксплуатации.

Корпус буксы в грузовых вагонах может изготавливаться из стали или алюминиевого сплава. Стальной корпус буксы представляет собой отливку из стали марок 20ФЛ, 20ГЛ. С целью получения мелкозернистой структуры отливки корпуса подвергаются термической обработке.
На Уралвагонзаводе разработана букса с упругими элементами (рис. 3.19), включающая резиновые прокладки для смягчения радиальных 1 и осевых 2 нагрузок. Нижняя часть корпуса отсутствует, поэтому связь лабиринтной части 6 и крепительной крышки 3 снизу осуществлено болтом 5. Герметизация внутренней полости буксы достигнута с помощью уплотнительных прокладок 4, на верхнюю часть корпуса 7 опирается рама тележки.

В потолке корпуса буксы имеется несквозное отверстие с резьбой М16 х 1,5 мм, служащее для крепления термодатчика контроля за состоянием буксы при движении вагона. Задняя часть корпуса буксы выполнена как одно целое с лабиринтной частью.
Буксы вагонов скоростных поездов отличаются от обычных наличием упорного шарикового подшипника, воспринимающего повышенные осевые нагрузки, возникающие при высокой скорости движения до 200 км/ч и более. Подобными буксами оснащаются вагоны скоростных поездов отечественных и зарубежных железных дорог.
Например, скоростные поезда «Аврора» оборудованы опытными буксами (рис. 3.22) с двумя цилиндрическими подшипниками 2 и 3 и радиальным шариковым 4.
Усовершенствованная тележка грузового вагона оснащена буксами (рис. 3.20) с цилиндрическими роликовыми подшипниками 5 размером 130 х 250 х 80 мм и корпусами букс 1 цилиндрической формы. На верхнюю часть корпуса буксы 1 уложена резиновая прокладка 4 переменной толщины, способствующая более равномерному нагружению роликов подшипника и повышению надежности работы буксового узла. Закрепление резиновой прокладки осуществлено специальными буртами 6 корпуса буксы 1. На буксу сверху опирается рама тележки 2, буксовые проемы которой выполнены таким образом, что позволяют устанавливать съемные седла 3. Центрирование и фиксация седла в буксовом проеме рамы 2 тележки осуществлено благодаря специальным выступам 7, входящим в выемки, выполненные на челюстях рамы. Через эти съемные седла рама непосредственно опирается через резиновые прокладки 4 на корпус буксы 1. Приведенные выше конструкции букс с упругими элементами позволяют повысить динамические качества вагона и улучшить взаимодействие ходовых частей и железнодорожного пути.

3. Буксы с роликовыми подшипниками пассажирских вагонов

Особенность конструкции буксы пассажирского вагона заключается в том, что в нижней части корпуса (рис. 3.21) отлиты заодно с ним кронштейны 1 с отверстиями 2 для пропуска шпинтонов, укрепленных на раме тележки. Кронштейны предназначены для размещения пружин буксового подвешивания. Свод корпуса буксы имеет переменное сечение для рационального распределения нагрузок на ролики цилиндрических подшипников. Передняя часть корпуса позволяет устанавливать редукторно-карданный привод подвагонного генератора.

Например, скоростные поезда «Аврора» оборудованы опытными буксами (рис. 3.22) с двумя цилиндрическими подшипниками 2 и 3 и радиальным шариковым 4, воспринимающим осевые нагрузки. В целях взаимозаменяемости применен корпус серийного производства, букса монтируется на стандартную ось. Конструктивной переработке подвергнуты осевая гайка 6, детали ее стопорения и основная крышка 5.
Благодаря большому зазору между гайкой и внутренним кольцом шариковый подшипник не должен воспринимать радиальные нагрузки. Наружное кольцо шарикового подшипника 4 посажено по скользящей посадке в корпус буксы 7 и в специальную крышку 5, которая прижимает подшипник 4 к наружному кольцу цилиндрического подшипника 3.

4. Смазочные материалы, применяемые в буксах

Надежность работы буксы во многом зависит от качества смазывания подшипников. С 1973 г. для буксовых узлов с роликовыми подшипниками применяется консистентная смазка ЛЗ-ЦНИИ, обеспечивающая противоизносные, противокоррозионные и противозадирные явления в процессе интенсивного нагружения подшипников в эксплуатации.
Однако при попадании в буксу воды до 5% качество смазки ухудшается, что снижает работоспособность подшипников, т.к. происходит схватывание торцов роликов с бортами колец, износ центрирующей поверхности сепаратора, а также наблюдаются коррозионные повреждения и др. В связи с этим испытаны новые смазки для роликовых подшипников со специальными химически активными присадками, обладающие более высокой стабильностью свойств в процессе работы буксового узла. Этим требованиям отвечает модифицированная универсальная смазка на литиевой основе под условным названием «Литол», разработанная во ВНИИЖТе.
Для повышения надежности вагонных букс с 1995 г. организован выпуск роликовых подшипников с сепаратором из полиамида, масса которого в 10 раз меньше латунного, что, наряду с заменой меди, обеспечивает снижение инерционных нагрузок, действующих на его узлы. В результате появилась возможность выполнить более тонкой перемычку сепаратора и разместить в подшипнике 15 роликов вместо 14, что позволит увеличить его долговечность почти на 20%, а несущую радиальную и осевую грузоподъемность на 9—10%. Применение полиамидных сепараторов способствует повышению класса шероховатости поверхностей скольжения (торцов роликов) подшипников, что приводит к значительному росту несущей их способности при действии аксиальных нагрузок. Кроме того, повышается ресурс работы смазки благодаря уменьшению скорости ее окисления в процессе эксплуатации.

Рис. 2.4. Схема колесной пары:

Рис. 2.5. Элементы колесной пары

Рис. 2.6. Профиль поверхности катания колеса

Рис. 2.7. Схема взаимодействия колеса и рельса

Начиная от гребня (рис. 2.6) 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.

Рис. 2.8. Схема укрепления рельса на шпале

Рекомендуется подробно проанализировать и запомнить эти неисправности колесных пар, так как наличие таких неисправностей угрожает безопасности движения поездов.

Рис. 2.9. Основные неисправности колесных пар

В механике такое понятие как букса встречается только в железнодорожной отрасли. Оно имеет немецкое происхождение и означает ящик или коробку (Buchse). Но если рассматривать современный подвижной состав, то букса электровоза или вагона мало похожа на коробку. Она представляет собой узел, состоящий из массивного корпуса из стали с размещенным внутри подшипником. Букса опирается на ось через связанный с ней опорный элемент и сама служит точкой опоры для рессоры. Такая конструкция должна предназначать деталь для эффективной передачи массы вагона или локомотива на ось колесной пары. Кроме этого, деталь воспринимает и дополнительные динамические нагрузки, которые воздействуют на нее, когда вагон ускоряется или тормозит, боковые силы при вхождении в повороты, а также удары, связанные с неровностями пути. Также букса выполняет роль резервуара для смазочного материала и защищает внутренние детали и смазку от загрязнений. Детали приходится работать в максимально жестких условиях, так как она не защищена от вибраций и ударов рессорой. Сегодня известно множество различных видов и исполнений этих узлов, но назначение и конструкция буксы остаются неизменными.

Навигация по статье

Челюстные буксы

Буксы железнодорожные: виды и особенности

Сегодня железнодорожный транспорт использует множество разных конструкций букс. Применяются обычно в них опоры качения, но в магистральных грузовых вагонах используют и буксы с подшипниками скольжения. Для всех этих изделий действует ряд общих требований, непосредственно связанных со спецификой применения. В первую очередь буксовый узел должен иметь высокую прочность и обеспечивать эффективное смазывание расположенного внутри подшипника. Кроме этого изделие должно быть максимально ремонтопригодно и удобно для ревизии и замены. Немаловажным моментом считается и вес такой опоры. Корпус изделия должен выполнять свои защитные функции и выдерживать рабочие нагрузки, но при этом его стараются сделать как можно более легким. Это связано с тем, что в локомотиве могут быть использованы 24 буксы, суммарный вес которых очень значителен.

Чтобы обеспечить опорный узел всеми необходимыми эксплуатационными свойствами, конструкторы при разработке букс руководствуются несколькими основными правилами. В первую очередь, железнодорожный транспорт стараются оснащать деталями, в основе которых лежит цилиндрический роликовый двухрядный подшипник. Доказано, что в данной области применения качение снижает трение по сравнению со скольжением в несколько раз. Это не только помогает реже ремонтировать колесный узел, но и экономит значительное количество топлива. Облегчается трогание состава с места, особенно в холодное время года, когда смазка становится густой. Такое решение способствует и сокращению расхода смазки, так как подшипники качения используют ее меньше, чем опоры скольжения. К сожалению, узлы с роликовыми опорами обходятся недешево, поэтому говорить о том, что буксы с подшипниками скольжения полностью себя изжили, пока не приходится.

При установке подшипника буксы на колесную ось используются два разных способа: втулочная посадка с использованием закрепительной втулки конической конфигурации и так называемая «горячая» посадка. Втулочный способ предпочтительнее, так как дает возможность не подбирать индивидуальный размер внутреннего кольца к шейке оси. При этом допуски увеличиваются с 27 мкм при обычной установке с натягом, до 80 мкм. Конусная разрезная втулка является частью внутреннего кольца подшипника и запрессовывается между кольцом и осью, расклинивая деталь на шейке. Из недостатков втулочного способа монтажа нужно отметить более высокую стоимость узла, за счет добавления еще одной детали. Также конусная втулка образует дополнительное сопряжение, а это требует увеличения плотности насадки опоры на вал. Повышение нагрузки на кольцо и шейку вала вызывает негативные напряжения в этих частях узла.

Горячая посадка на вал используется для тех подшипников цилиндрического типа, которые предоставляют возможность отдельной установки внутреннего кольца на вал, с последующим монтажом сепараторов, тел качения и внешнего кольца. Надежность такой установки обеспечивают силы натяга, образующиеся непосредственно между кольцом и посадочным местом на колесной оси. Внутреннее кольцо, тщательно подобранное с учетом допуска, нагревают, от чего оно расширяется и без особых усилий занимает свое место на шейке оси. После снижения температуры деталь надежно обжимает ось и силы сцепления между материалами надежно удерживают ее от такого явления как проворачивание.

Рис.1 Схематическое устройство буксы с подшипником качения

Букса, которую использует современный железнодорожный транспорт, устроена просто и эффективно. Внутреннее кольцо подшипника надето на шейку оси, на которую опирается колесная пара и вращается вместе с ней. Наружное кольцо опоры неподвижно и жестко зафиксировано в прочном корпусе. В начале движения тепловоза начинает делать обороты внутреннее кольцо, которое перемещает за собой ролики, двигающиеся по дорожкам. Обычно в буксах локомотивов, для увеличения грузоподъемности и надежности, размещают по два подшипника, между которыми устанавливают кольца, называемые дистанционными. Такой подвижный узел хоть и обходится дороже при замене и обслуживании, но обладает максимальной выносливостью.

Рис.2 Поперечный разрез буксы с роликовым подшипником качения

Челюстные буксы

В процессе перемещения локомотива букса выполняет движения по достаточно сложной траектории. По отношению к раме она перемещается как со стороны в сторону, так и вверх-вниз. В связи с тем, что рама тележки защищена от вибраций рессорами, а букса нет, то для подшипникового узла предусматривают небольшую свободу перемещения к раме. Это делается для того, чтобы деталь могла адекватно воспринимать силы с вертикальным направлением. Во многих тепловозах эта сложная задача решается при помощи так называемой «челюсти» - особо выреза в раме тележки. В этой выемке букса размещается свободно и она получает свободную связь с рамой. Опорный узел трется своими торцами о наличники специально предусмотренных в раме вырезов. Букса вагона, устройство крепления которой имеет такую особенность, называется челюстной.

Тепловозы, оснащенные челюстной системой фиксации буксы, имеют дополнительную масленку для подачи смазки в зазоры между наличниками и буксой. Трение в этой части узла – одно из наиболее неблагоприятных явлений во всей конструкции. Со временем зазор увеличивается, из-за чего появляется возможность смещения колес как вдоль, так и поперек пути. Такой тип выработки приводит к проскальзыванию колеса и преждевременному износу его реборды. Из-за этого наличники приходится менять при каждом подъемном ремонте локомотива. Чтобы избавить подвижной состав от этого серьезного недостатка, конструкторы разработали бесчелюстные буксы, использующиеся без наличников и направляющих элементов.

Бесчелюстные буксы

В железнодорожных буксах, не использующих для обеспечения свободы перемещения наличники, перемещение в горизонтальном и вертикальном направлении относительно рамы обеспечивают два рычага, которые также называют поводками. Соединение рычагов с рамой и буксой осуществляется через шарниры, оборудованные особыми резинометаллическими втулками. Такие бесчелюстные узлы имеют целый ряд преимуществ перед обычными:

• Отсутствуют детали с трением скольжения;
• Рычаги надежно фиксируют буксу от продольного смещения;
• Меньше выражено «виляние» колесных пар на сложных участках колеи.

Дополнительным плюсом можно считать и то, что резина в шарнирах поводков частично гасит удары, таким образом, обеспечивая подшипниковому узлу хоть и незначительную, но амортизацию. В целом это благоприятно влияет на срок службы детали и снижает расходы на ее обслуживание и ремонт. Бесчелюстные (поводковые) буксы на порядок надежнее челюстных.

Важным фактором воздействия на опорный подшипниковый узел считаются усилия, направленные вдоль линии оси колесной пары. Они возникают на горизонтальных неровностях путей и достигают максимальных значений в местах поворота. Чтобы снизить осевую нагрузку на цилиндрический подшипник, используют так называемые осевые упоры. Эти элементы, перемещаясь в поперечном раме направлении, одной стороной упираются в специальный упор, передающий нагрузку на буксу, а та, в свою очередь, передает нагрузку раме. Таким образом нагрузка, действующая вдоль оси, минует сам подшипник и передается только массивному и прочному корпусу узла. На средних осях эти упоры выполняют жесткими, а на крайних осях – подпружиненными. Это связано с тем, что именно крайние оси воспринимают большую часть нагрузки при вхождении состава в криволинейные участки железнодорожного пути.

Смазка железнодорожных букс

Из-за специфики использования роликовых подшипников в буксах, их смазка имеет некоторые важные особенности. В новых моделях тепловозов конструкторы ушли от жидкой смазки, отдав предпочтение консистентным материалам. Они не только практичнее при нанесении, но и более экономичны. Многие десятилетия для осевых упоров предусматривали собственную смазывающую систему фитильного типа. Жидкое масло по специальному фитилю постепенно подавалось на трущиеся части, создавая защитную пленку. В последние годы конструкторы решили отказаться от жидкой смазки и в этой части, заменив фитиль системой подачи консистентного материала, работающей в автоматическом режиме.

Тележка с поясными боковинами вагона-самосвала колеи 750 мм.

Вагоны-самосвалы УВС-20 колеи 750 мм оборудованы тележками (рис. 77), которые состоят из двух сборных боковин, надрессорной балки, поперечной связи, двух рессорных комплектов, двух колесных пар 7 с буксами на подшипниках скольжения 6 и тормозной рычажной передачей.

Каждая боковина такой тележки состоит из трех отдельных поясов - верхнего 1, среднего 2 и нижнего 3, соединенных в средней части двумя распорными стальными литыми колонками 4, через которые проходят болты 5, стягивающие все три пояса. Колонки служат также направляющими для надрессорной балки 9 при вертикальном ее перемещении и имеют отлитые кронштейны, к которым прикреплены подвески тормозных башмаков рычажной передачи. Между колонками поперек тележки расположена подрессорная балка 8, которая связывает боковины тележки. По концам подрессорной балки установлено по комплекту рессор 11, на которые опирается надрессорная балка. На надрессорной балке установлены подпятник со шкворнем 10. Рессорный комплект состоит из четырех пружин и эллиптической рессоры (комбинированный рессорный комплект)

Диаметр витка в мм. 19

Диаметр пружины средний в мм . . . 75

Число витков. 7,5

Статический прогиб в мм . 19,5

Эллиптическая рессора состоит из восьми наборных листов сечением 76 у 10 мм. Жесткость рессоры 1436 кгс/см; жесткость рессорного комплекта 3412 кгс/см.

Надрессорная балка поясной тележки сварной или литой конструкции. Каждая надрессорная балка имеет в средней части подпятник. На равном расстоянии от подпятника по обе стороны на балке установлены скользуны. Между скользунами нижней рамы вагона-самосвала и тележки обязательно должен быть зазор от 2 до 12 мм для лучшего вписывания вагона-самосвала в кривые участки пути.

Буксы укреплены буксовыми болтами, проходящими через верхний, средний и нижний пояса и через соответствующие приливы (ушки) в корпусе буксы.

Тележка с литыми боковыми рамами колеи 750 мм. При эксплуатации тележек с поясными боковинами происходят следующие нежелательные явления: возникновение трещин в поясах боковин; ослабление болтов колонок и букс и утеря гаек, приводящие к изломам поясов в местах изгибов (нижнем и верхнем); разработка отверстий для болтов; выработка и обрывы болтов колонок и букс; изломы надрессорных балок; трещины и изломы в поперечных связях.

В связи с этим Алтайским вагоностроительным заводом была разработана конструкция тележки (рис. 78) с литыми боковыми рамами и литой надрессорной балкой для вагонов колеи 750 мм с нагрузкой от оси на рельсы 73 кН (7500 кТс). Такими тележками оборудованы новые вагоны-самосвалы УВС-22 колеи 750 мм грузоподъемностью 22 т.

Боковая рама тележки (рис. 79) выполнена в виде одной отливки. В средней части боковой рамы имеется проем 3 для рессорного комплекта, а по концам - проемы для букс. С внутренней стороны ка-

ждой боковой рамы размещены полки 4, служащие опорой для наконечников триангеля в случае обрыва подвесок, при помощи которых триангели подвешены к боковым рамам. Буксовые проемы в верхней части имеют приливы, которыми рама опирается на буксы, а по бокам - боковые челюсти 1. Сбоку имеются кронштейны 5 для крепления подвесок тормозных башмаков. Средний проем по бокам имеет направляющие, а внизу поддон для установки рессорного комплекта. Сечения наклонных поясов и колонок боковой рамы имеют корытообразную форму. Балки с таким профилем хорошо сопротивляются изгибу и кручению.

На нижнем наклонном поясе расположено пять шишек 2, которые служат для подбора боковых рам при сварке тележек. В тележке должны быть боковые рамы одного номера, чтобы расстояния между центрами шеек осей колесных пар с двух сторон тележки имели наименьшую разность размеров и оси в плане располагались параллельно. Такое положение осей колесных пар снижает сопротивление движению и исключает постоянное набегание одной из колесных пар гребнем колеса на рельс, что имеет место при непараллельном положении колесных пар в тележке. На каждой боковой раме отлиты марка завода, номер плавки, год отливки или клеймо приемки.

Надрессорная балка литой тележки вагона-самосвала колеи 750 мм (рис. 80) выполнена в виде целой отливки вместе с подпятником 1 и опорами 2 для скользунов. По концам надрессорная балка имеет выступы 3 для ее установки на боковой балке. В средней части надрессорной балки имеются ребра жесткости и поддон для опоры шкворня тележки. Надрессорную балку отливают, так же как и боковую раму, из мартеновской стали или электростали с содержанием углерода не более 0,27% (если углерода более 0,27%, то на боковой раме отливают букву С).

Рессорный комплект тележки комбинированный; он аналогичен рессорному комплекту поясной тележки. Колесная пара тележки

имеет буксы на подшипниках скольжения. Диаметр колеса равен 610 мм. Ось колесной пары пятого * типа. Диаметр шейки оси равен 100 мм. Массы (в кг) узлов литой тележки вагона-самосвала колеи 750 мм следующие:

Надрессорная балка. 155,5

Рессорный комплект. 21,25

Тележка в сборе . 1870

Тележка с литыми боковыми рамами вагона-самосвала колеи 1067 и 1000 мм. Вагоны-самосвалы ВС-35 колеи 1000 мм постройки 1972 г. оборудованы тележками конструкции Днепродзержинского вагоностроительного завода (рис. 81) с литыми боковыми рамами и с буксами на подшипниках скольжения. Особенностью конструкции этой тележки является возможность ее использования для вагонов-самосвалов как колеи 1067 мм, так и колеи 1000 мм в результате подкатывания под нее колесных пар, соответствующих железнодорожной колее.

Конструкция этой тележки аналогична только что описанной и отличается лишь размерами литых деталей, колесной пары и рессорного комплекта. Элементы тележки колеи 1067 мм по условиям прочности допускают нагрузку от оси на рельс до 162 кН (16 500 кгс). В отличие от тележек колеи 750 мм колесные пары тележки колеи 1067 мм имеют цельнокатаные колеса с диаметром круга катания 800 мм и ось с шейкой диаметром 120 мм.

Колесные пары по их размерам делят на пять типов.

Рессорное подвешивание выполнено по типу рессорного подвешивания тележек ЦНИИ-ХЗ колеи 1524 мм с клиновым гасителем колебаний. Рессорный комплект состоит из пяти наружных и внутренних пружин. Гибкость рессорного комплекта 0,00282 мм/кгс. Параметры пружин следующие:

Читайте также: