Из чего состоит букса грузового вагона колесной пары
Обновлено: 07.07.2024
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.
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.
Устройство
Буксовый узел - это один из элементов ходовой части вагона. Предназначение этой детали - это передача нагрузки брутто от вагона к шейке оси. В это же время этот узел предназначен для размещения смазочных устройств и самой смазки. Также данная деталь служит соединительным элементом между колесной парой и рамой тележки, узел защищает шейки от их загрязнения или повреждения. И последняя функция, которую выполняют узлы, - это ограничение продольного или же поперечного смещения пары относительно тележки.
Также важно отметить, что узел неподрессорен и поэтому довольно жестко будет воспринимать любые динамические колебания, исходящие от пути, которые однозначно будут возникать вследствие перемещения транспорта.
Узел с подшипниками
В настоящее время существует много разных видов буксовых узлов. Есть элементы с подшипниками, которые можно разделить на две группы именно по этим деталям. Бывают узлы с цилиндрическими и сферическими роликовыми. В настоящее время на всем пространстве СНГ используется именно два этих вида буксовых узлов с такими видами подшипников.
Стоит отметить, что выпуск этих компонентов со сферическими не осуществляется с 1964 года, и в настоящее время насчитывается всего около 5% поездов, вагоны которых обладают узлами с таким видом устройства. К тому же при выходе из строя этих деталей их заменяют не на аналогичные, а на узлы с цилиндрическим типом подшипника, поэтому и этот малый процент постоянно сокращается.
В настоящее же время основным типом буксового узла является тот, который обладает цилиндрическим роликовым типом подшипника на горячей подвеске.
Роликовые подшипники
На сегодняшний день все типы пассажирских, а также грузовых вагонов оборудуются именно роликовыми подшипниками. Также все старые пассажирские вагоны и практически все (около 80%) грузовые переведены со старых образцов на роликовые. К тому же с 1982 года все выпущенные буксовые узлы вагона оснащаются именно роликовым типом. Такое решение обосновывается тем, что качество и надежность эксплуатации у этого вида детали выше, чем у подшипников скольжения. Это хорошо заметно, если учитывать такой показатель, как задержка или отцепление вагонов по причине нагревания этой детали. Практика показала, что роликовые элементы греются примерно в два раза меньше, чем их предыдущие собратья. Еще одно из преимуществ колесной буксы, обустроенной с роликовыми подшипниками, в том, что они снижают удельное сопротивление всего вагона примерно на 7-10 единиц в тот момент, когда состав трогается. А расход топлива или же электроэнергии, потребляемой поездом, будет снижен на 10%.
Узел пассажирского вагона
В настоящее время также используется типовой буксовый узел для пассажирского вагона, в котором крепеж подшипников осуществляется посредством шайбы. Для того чтобы конструктивно правильно выполнить устройство буксы грузового вагона или пассажирского, необходимо следовать схеме опирания рамы тележки на конкретный узел. Также стоит отметить, что корпус для этой детали может быть выполнен по-разному. Производство может осуществляться с опорными кронштейнами, а также сплошной лабиринтной частью или же с несколькими пазами для челюстей, а лабиринтная часть будет впрессованной.
Установка узла
Для того чтобы осуществить монтаж буксового узла с роликовым подшипником, необходимо выполнить некоторые предварительные операции. К таким операциям можно отнести поиск подходящего лабиринтного кольца, а также самих подшипников. Основная характеристика, по которой выбирается кольцо, - это натяг, то есть это разница в положительную сторону между разностью диаметра внутренней посадочной части и диаметра предподступичной части данной оси. Этот показатель должен находиться в пределах от 0,08 мм до 0,15 мм. Выбор же роликовых подшипников должен осуществляться также по натягу, но тут важен диаметр внутреннего кольца. Параметр должен находиться в пределах от 0,04 мм до 0,065 мм. Также здесь важно учитывать осевой зазор и разность радиальных, показатель которых должен быть равен 0,2 мм.
Процесс монтажа узла начинается с того, что необходимо нагреть лабиринтное кольцо до температуры в 125-150 градусов по Цельсию. Установка кольца осуществляется на предподступичную часть оси. Далее необходимо дождаться полного остывания и, используя лекальный угольник, проверить перпендикулярность монтажа. Также необходимо использовать щуп, чтобы удостовериться в нужной плотности посадки кольца. После этого переходят к монтажу направляющего стакана, навинчивающегося на резьбу оси и предназначенного для защиты ее от повреждений, которые могут быть вызваны дальнейшим монтажом внутренних колец подшипников.
Кассетные подшипники
В настоящее время, если обратиться к странам Европы, то в их высокоскоростных поездах установлены буксовые узлы с двухрядными коническими роликовыми подшипниками. Скорость передвижения этих транспортных средств находится в пределах от 200 до 350 км/ч. Широкое распространение кассетных подшипников стало возможным из-за того, что они обладают рядом следующих преимуществ:
- Приспособлены к комбинированным нагрузкам высокого уровня. В свою очередь, это обеспечивает больший пробег, который может пройти состав, а также гарантирует 100% эксплуатацию состава на протяжении всего периода гарантии, если своевременно осуществляется осмотр буксового узла.
- Данный тип подшипников по геометрическим показателям полностью соответствует условиям, которые требуются для достижения высоких скоростей перемещения состава.
- Конструктивное исполнение этой модели узла более компактное.
Колесная пара
Для того чтобы гарантировать безопасность, необходимо периодически проверять исправность букс и их пар. Важно знать, что при первом осмотре пары и при возникновении необходимости ее обтачивания, это можно сделать без съема буксы. Если же после проведения этой операции к следующему осмотру снова появятся дефекты, которые потребуется устранять при помощи обтачивании пары, то без съема буксы уже нельзя обойтись.
После того как ремонт завершается или же завершается процесс полного освидетельствования колесной пары, ее окрашивают в черный цвет. Также стоит заметить, что места соединения ступиц с подступичными осями также окрашивают, но уже белильной краской. Окрашивание производится по всей окружности соединения.
Посадка подшипника
В настоящее время известно и используется три способа посадки подшипников на ось - это горячий, втулочный, прессованный. Однако в буксовых узлах современного типа используется лишь два из трех методов - это горячий и прессовочный.
Также важно знать, что после завершения полного процесса монтажа узла его заправляют консистентной смазкой. Если говорить о смазке, которая применяется для роликовых подшипников, то с начала 1973 года это ЛЗ-ЦНИИ. К основному предназначению данной смеси относят такие функции, как: обеспечить стойкость к износу, коррозии, обеспечить отсутствие задирных явлений, которые возникают в процессе работы подшипника.
Буксовым узлом называется устройство с подшипниками, обеспечивающее трансформацию вращательного движения колесной пары в поступательное перемещение вагона, с минимальным сопротивлением (рис. 1).
Рис. 1. Общий вид колесной пары с буксовым узлом
Буксовый узел (рис. 1) устанавливается на шейку оси и представляет собой достаточно герметичную конструкцию с верхними приливами и боковыми ограничителями для взаимодействия с боковой рамой тележки.
Разрез буксового узла приведен на рис. 2.
Рис. 2. Буксовый узел с цилиндрическими подшипниками и крепительной шайбой
Буксовый узел включает: 1 и 2 — передний и задний цилиндрические роликовые подшипники; 3 — корпус буксы; 4 — лабиринтное кольцо; 5 — лабиринтную впрессованную часть корпуса буксы; 6 — уплотнительное кольцо;
7 — крепительную крышку; 8 — уплотнительное кольцо; 9 — крепительную шайбу; 10 — смотровую крышку; 11 — крепительный болт; 12 — шайбу; 13 — болты крепления смотровой крышки.
Кратко рассмотрим предназначение основных составных частей буксового узла.
Корпус буксы (3) предназначен для размещения элементов буксового узла и смазки. Конструкция корпуса буксы определяется схемой опирания рамы тележки на буксовый узел.
Лабиринтное кольцо (4) и лабиринтная часть (5) корпуса, образуя четырехкамерное бесконтактное уплотнение, препятствуют вытеканию смазки из буксы и попаданию в нее механических примесей.
Крепительная крышка (7) фиксирует наружные кольца подшипников и герметизирует корпус буксы с наружной стороны.
Смотровая крышка (10) предназначена для осмотра на пунктах технического обслуживания переднего подшипника и контроля состояния смазки, а также обеспечения обточки колесной пары без демонтажа букс.
Роликовые подшипники (1 и 2) являются главной составной частью буксового узла, а все остальные элементы предназначены для обеспечения их надежной работы.
Схемы подшипников приведены на рис. 3.
Общий вид роликовых подшипников приведен на рис. 4.
Каждый подшипник состоит из внутреннего и наружного колец. Между кольцами помещаются ролики, которые с помощью сепаратора (клетки) удерживают их на одинаковом расстоянии друг от друга.
Рис. 3. Роликовые радиальные подшипники:
а) с короткими цилиндрическими роликами однорядные с одно бортовым внутреннем кольцом на горячей (прессовой) посадке;
б) с короткими цилиндрическими роликами однорядные с без бортовым внутреннем кольцом и плоским упорным кольцом
на горячей (прессовой) посадке.
1 — наружное кольцо; 2 — ролики; 3 — внутреннее кольцо; 4 — сепаратор; 5 — упорное кольцо
Рис. 4. Общий вид роликовых цилиндрических подшипников
Внутреннее кольцо подшипника устанавливается на шейку оси колесной пары с натягом (неподвижно), а наружное кольцо свободно входит в корпус буксы. Поворачиваясь вместе с осью, внутреннее кольцо увлекает за собой ролики, каждый из которых вращается вокруг своей оси и перекатывается между наружным и внутренним кольцами по дорожкам качения. Свободное перемещение роликов обеспечивается радиальным и осевым зазорами, а также осевым разбегом.
Для работы роликовых подшипников с минимальным сопротивлением их заправляют (смазывают) консистентной (густой) смазкой ЛЗ-ЦНИИ (летне-зимняя, т. е. всепогодная).
Важной составной частью являются элементы торцевого крепления внутренних колец подшипников на шейке оси (рис. 4).
Рис. 4. Варианты торцевого крепления подшипников на шейке оси:
а — корончатой гайкой; б — торцевой шайбой:
1 — шестигранная гайка; 2 — стропорная планка; 3 — болт; 4 — торцевая шайба; 5 — упорное кольцо; 6 — стопорная шайба
В выпускаемых раньше колесных парах (РУ 1-950) дополнительное крепление внутренних колец подшипников осуществляется с помощью корончатых торцевых гаек, стопорных планок и болтов М12 для крепления планок (рис. 6).
Корончатые гайки обычно изготавливают шестигранными с одиннадцатью пазами для постановки стопорной планки. Планку укрепляют в пазу торца оси двумя болтами, скрепляемыми вязальной проволокой.
Рис. 6. Буксовый узел с цилиндрическими подшипниками и крепительной гайкой Ml 10x4:
1 — корпус буксы; 2 — лабиринтная впрессованная часть корпуса буксы; 3 — лабиринтное кольцо; 4 и 5 — подшипники; 6 — крепительная гайка; 7 — крепительная крышка; 8 — болт; 9 — шплинт; 10 — крепительная планка; 11 — упорное кольцо; 12 — смотровая крышка; 13 — уплотнительное кольцо; 14 — болты крепления смотровой крышки; 15 — уплотнительное кольцо
В современных колесных парах типа РУ1 Ш-950 (буквы в обозначении: Р — роликовая, т. е. для роликовых подшипников; У — унифицированная, т. е. для грузовых и пассажирских вагонов; Ш — крепление подшипников при помощи шайбы) для торцевого крепления подшипников применяются специальные шайбы (рис. 5). Для стопорения болтов от самоотвинчивания используется объединенная стопорная отгибная шайба.
Надежность работы буксового узла во многом зависит от тщательности монтажа (сборки) его на шейке оси колесной пары. Количество операций по монтажу букс с роликовыми подшипниками и их последовательность зависят от способа посадки (установки) их на шейку оси.
На рис. 7 приведен алгоритм (последовательность) монтажа буксового узла с роликовыми подшипниками при прессовой посадке.
Рис. 7. Алгоритм монтажа буксового узла с роликовыми подшипниками
Опыт эксплуатации буксовых узлов показал, что главными причинами выхода их из строя (отказов) являются допускаемые нарушения технологии при подборе и монтаже роликовых подшипников на шейку оси, а также несовершенства элементов корпуса буксы.
С целью повышения работоспособности буксовых узлов у современных вагонов они выполняются с кассетными подшипниками полной заводской сборки.
Так в 2005 году ФГУП Уралвагонзавод направил в опытную эксплуатацию партию тележек с кассетными буксовыми узлами (рис. 8).
Сущность кассетного буксового узла состоит в том, что он выполняется из нескольких частей: адаптера; полимерной износостойкой вставки на адаптер и кассетного подшипникового узла.
Полимерная износостойкая вставка взаимодействует с опорной поверхностью боковой рамы тележки и предохраняет адаптер от чрезмерных износов.
Адаптер выполняет роль верхней части обычного корпуса буксы, т. е. перераспределяет нагрузки от боковой рамы тележки на подшипники и имеет приливы для ограничения продольных, поперечных и угловых смещений колесной пары относительно рамы тележки.
Адаптер устанавливается на кассетный подшипниковый узел (рис. 8).
Кассетный подшипниковый узел представляет собой готовую к установке конструкцию, отрегулированную на заводе-изготовителе, заправленную смазкой и снабженную внутренними уплотнениями.
Рис. 8. Кассетный подшипниковый узел:
1 — уплотнительный кожух с упругими сальниками; 2 — упорное кольцо; 3 — стопорная шайба; 4 — крепительные болты; 5 — передняя крепительная крышка; 6 — внутреннее кольцо; 7 — наружное кольцо; 8 — сепаратор; 9 — среднее дистанционное кольцо; 10 — комплект конических роликов; 11 — задняя крепительная крышка
Он имеет меньшие размеры и массу (55 кг), чем типовой буксовый узел (105 кг), а также требует меньшее количество смазки на заправку узла.
Подшипниковый узел состоит из двухрядного подшипника с коническими роликами, включающего два ряда внутренних колец 6, двух комплектов конических роликов 10, двух сепараторов 8 и единого наружного кольца 7, выполняющего роль корпуса буксы. Положение подшипника на шейке оси фиксируется передней 5 и задней 11 крепительными крышками, а также тремя упорными кольцами (передним 2, средним дистанционным 9 и задним).
Задняя 11 крепительная крышка за счет натяга имеет тугую (прессовую) посадку на шейке оси, а передняя крышка 5 крепится к торцу оси тремя болтами 4, которые фиксируются от самопроизвольного отворачивания стопорной шайбой 3. Герметизация подшипника от проникновения пыли и влаги обеспечивается уплотнительными кожухами 1 (передним и задним) с упругими сальниками (манжетами).
Обратите внимание
Буксовые узлы являются чрезвычайно ответственными элементами ходовых частей вагонов. Каждая, подчас незначительная, их неисправность может привести к отказу в работе и угрожает безопасности движения поездов.
Основным признаком возможной неисправности буксового узла вагона является, как правило, повышенный нагрев корпуса буксы. Однако встречаются такие неисправности роликовых подшипников, которые на первоначальной стадии не вызывают нагрева букс, но представляют серьезную угрозу для безопасности движения поездов. Поэтому при встрече поездов в пунктах технического обслуживания необходимо выявлять возможные неисправности буксовых узлов как по температурным режимам, так и по внешним признакам.
Причинами повышенного нагрева букс могут являться: а) излишнее количество смазки, что приводит к неравномерному нагреву верхней части корпуса буксы и вытеканию смазки из лабиринтной части буксы; б) заедание в лабиринте вследствие отсутствия зазора между лабиринтной частью корпуса буксы и лабиринтным кольцом, что приводит к повышенному нагреву задней части корпуса буксы; в) ненормальная работа роликовых подшипников из-за: разрыва внутреннего кольца, малого осевого и радиального зазоров в подшипниках, излома или износа сепаратора, потери смазкой своих свойств, неправильной сборки подшипников и других деталей, попадания посторонних тел (песок, металлические включения и т. п.), неправильной сборки тележки (перекос рамы и др.).
При ремонте вагонов должны соблюдаться определенные правила.
Сварочные работы на вагонах и тележках, оборудованных колесными парами с буксами на роликовых подшипниках, должны выполняться так, чтобы подшипники не были включены в сварочную цепь. При этом запрещается использовать рельсы в качестве обратного провода. Подвод тока должен осуществляться по двухпроводной системе с присоединением обратного провода от источника питания дуги и непосредственно вблизи места сварки так, чтобы сварочная цепь не замыкалась через буксы, автосцепку, редукторы и другие разъемные соединения. Во всех случаях сварочные машины и трансформаторы должны быть тщательно изолированы от ремонтных путей.
Категорически запрещается производить обмывку колесных пар с буксовыми узлами, тележек с колесными парами и вагонов на колесных парах, буксовые узлы которых в дальнейшем не подлежат демонтажу.
Буксовые узлы обеспечивают передачу нагрузки от кузова вагона на шейки осей и ограничивают продольные и поперечные перемещения колесной пары относительно тележки. Вместе с колесными парами они являются наиболее ответственными элементами ходовых частей вагона.
Буксовый узел неподрессорен и жестко воспринимает динамические нагрузки от рельсового пути, возникающие при движении вагона. Кроме постоянно действующих нагрузок от массы брутто, буксовый узел испытывает значительные удары при прохождении колес по стыкам рельсов, от толчков во время торможения поезда или наезда колес на башмак при роспуске вагонов с горки, от действия центробежной силы при прохождении кривых участков пути и др.
Современная типовая букса (рис. 6.1) с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для любого типа грузовою вагона может иметь два вида торцевого крепления внутренних колец от продольного сдвига — торцевой корончатой гайкой или тарельчатой шайбой.
Букса с торцевым креплением гайкой состоит из корпуса 1; переднего подшипника 2; заднего подшипника 3; съемного лабиринта лабиринтного кольца 5; болтов 6; уплотнительного кольца 7; крепительной крышки шайбы 9, смотровой крышки 10; корончатой гайки 11; болта М12 12; стопорной планки 13.
Внутренняя полость буксы заполнена консистентной смазкой, обеспечивающей надежную работу подшипников в сложных условиях их нагружения.
Нормативный срок службы буксового узла — 15 лет.
Корпус буксы предназначен для размещения элементов буксового узла и смазки. Конструкция корпуса буксы определяется схемой опирания рамы тележки на буксовый узел и различается также конструктивным оформлением лабиринтной части.
Корпус буксы грузового вагона по бокам имеет приливы и пазы для соединения с боковой рамой тележки. Для равномерного распределения нагрузки между роликами вдоль образующей на потолке буксы сделаны ребра жесткости, а для опоры рамы тележки — ребра. Масса стальной буксы 45 кг.
Корпус букс из алюминиевого сплава АМг6 позволяет снизить массу необрессоренных элементов и улучшить взаимодействие вагонов с верхним строением пути. По своей конструкции имеет большое сходство с корпусом, изготовленным из стали, имеет массу 15,3 кг, что почти в 3 раза легче стального.
Крепительные крышки и корпуса букс из алюминиевого сплава соединяют стандартными болтами и пружинными шайбами.
Лабиринтное кольцо и лабиринтная часть корпуса, образуя четырехкамерное безконтактное уплотнение, препятствуют вытеканию смазки из буксы и попаданию в нее механических примесей. Кроме герметизации корпуса с внутренней стороны, кольцо фиксирует положения корпуса буксы на шейке оси и внутреннего кольца заднего роликового подшипника. Кольца изготавливают из стали Ст.5 и Ос. В.
Крепительная крышка герметизирует корпус буксы с наружной стороны и фиксирует наружные кольца подшипников в буксе. Крышку отливают из стали марок 20ФЛ, 20ГЛ либо из стали II группы, предназначенной для изготовления автосцепок. В зависимости от типа буксового узла крепительные крышки могут иметь четыре или восемь отверстий для их крепления к корпусу.
Смотровая крышка предназначена для осмотра переднего подшипника и состояния смазки, а также обточки колесной пары без демонтажа букс. Смотровую крышку присоединяют к крепительной при помощи четырех болтов M12. Крышку изготавливают штамповкой из стали 10 кп либо из алюминия АЛ9.
Роликовый подшипник (рис. 6.2) состоит из наружного 1 и внутреннего 3 колец, между которыми находятся ролики 2 и удерживаются в сепараторе 4 на одинаковом расстоянии друг от друга. Внутри корпуса буксы обычно размещаются два подшипника качения.
Задний подшипник выполнен с однобортовым внутренним кольцом, а передний — с безбортовым внутренним кольцом. Передний подшипник имеет условное обозначение 232726 ГОСТ 18752, а задний —
42726 ГОСТ 18752. По этим обозначениям можно судить о размерах подшипника и его конструктивных разновидностях.
Внутреннее кольцо подшипника устанавливается на шейку оси с натягом, а наружное в корпус буксы — свободно. Вращение шейки оси вместе с внутренним кольцом подшипника вызывает вращение роликов вокруг своих осей и перекатывание по дорожкам качения между наружным и внутренним кольцами. Свободное перемещение роликов обеспечивается наличием радиального и осевого зазоров.
Радиальный зазор измеряется в свободном от нагрузки подшипнике и представляет собой сумму зазоров между дорожками качения колеи и роликом. Осевой зазор измеряется между торцами роликов и бортами колец.
Цилиндрические подшипники, применяемые в вагонах, выполнены разъемными; наружное кольцо, сепаратор, ролики образуют отдельный блок, который свободно снимается и надевается на внутреннее кольцо. Такая конструкция упрощает технологию монтажа и демонтажа буксового узла, поэтому она находит широкое применение в вагоностроении.
Ролики цилиндрического подшипника имеют форму цилиндра, образующая которого представляет прямую линию, параллельную оси вращения подшипника и перпендикулярную радиальной нагрузке. Поэтому радиальная нагрузка распределяется по длине и хорошо воспринимается цилиндрической поверхностью тел качения, а осевая — лишь торцами роликов.
Элементы торцевого крепления подшипников предназначены для закрепления внутренних колец подшипников в осевом направлении.
В буксах колесных пар типа РУ1-950 и РУ1Ш-950 применяют корончатые гайки 1 и торцевые шайбы 7, стопорные планки 2 и болты 3 М12 для крепления планок (рис. 6.3, а). Изготавливают эти детали из стали Ст.5 либо 40Л1 методом точного литья.
Корончатые гайки 1 обычно изготавливают шестигранными с одиннадцатью пазами для постановки стопорной планки. Планку 2 укрепляют в пазу торца оси двумя болтами 3 (рис. 6.3, а), скрепляемыми вязальной проволокой 4.
В буксах колесных пар типа РУ1Ш-950 для торцевого крепления подшипников применяются специальные шайбы 7. Шайбы бывают двух разновидностей: с тремя 3 (рис. 6.3, в) или четырьмя отверстиями для постановки болтов М20. Более современной является конструкция с четырьмя болтами. В обоих вариантах для стопорения болтов от самоотвинчивания используется объединенная стопорная отгибная шайба 6. Материалом для изготовления шайб является сталь Ст.З. Для крепления шайб на торцах шеек осей имеются отверстия с нарезкой, куда ввертывают крепежные болты. В центре шайбы предусмотрено отверстие большого диаметра для обеспечения установки центра станка при обточке поверхности катания колес, производимой без демонтажа буксовых узлов.
Гарантийный срок эксплуатации деталей букс первого типа — 3,5 года, для букс второго типа — 4 года со дня ввода буксы в эксплуатацию.
Читайте также: