Гребень колеса предназначен для чего
Назначение и типы колесных пар. Устройство колесной пары, оси, колеса
Колесные парывагона.
Колесные пары предназначены для передвижения кузова вагона с тележками по рельсовой колее, направления движения, перевода поезда с одного пути на другой, для передачи нагрузок (веса) от кузова и тележки на рельсовую колею, восприятия (жестко) всех ударов от неровности пути (стыки, кривые участки пути). И в тоже время колесная пара сама жестко воздействует на путь.
Применяются два типа колесных пар, которые различаются по торцевому креплению буксового узла:
— РУ1-950 – роликовая унифицированная с торцевым креплением корончатой гайкой;
— РУ1Ш-950 – с торцевым креплением тарельчатой шайбой.
950 – диаметр колеса.
Колесная пара состоит из оси, двух цельнокатаных колес, двух буксовых узлов.
Ось состоит из средней части, под ступичной части (на которую одевается ступица колеса), предподступичной части (на которую надевается лабиринтное кольцо буксы), шейки оси (на которую надеваются роликовые подшипники буксы), торцовой части (для крепления подшипников буксы).
Колесо состоит из ступицы, диска, обода – поверхности катания колеса с гребнем, предохраняющим от схода колесной пары с рельса. Поверхность катания имеет соответствующий профиль, который соответствует головке рельса. Расстояние между внутренними гранями колес 1440 ±3 мм.
Колесная пара состоит:
Для направления при движении по рельсовому пути на колесах имеются гребни, которые обращены внутрь колеи. При боковых толчках вагонов и при движении по кривым участкам гребни колес упираются в боковые грани головок рельсов и не допускают схода колесных пар, а следовательно и вагонов с рельсового пути. При обнаружении неисправностей, угрожающих безопасности движения, колесные пары заменяют.
Согласно ПТЭ РФ не допускается выпускать в эксплуатацию и к следованию в поездах железнодорожный подвижной состав:
— с трещиной в любой части оси колесной пары или трещиной в ободе, диске и ступице колеса,
— при наличии остроконечного наката на гребне колеса,
— а также при следующих износах и повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава.
К числу таких износов и повреждений относятся:
— прокат по кругу катания более допустимых размеров;
— износ гребня колеса до минимальной толщины;
— вертикальный подрез и остроконечный накат гребня;
— толщина и ширина обода колеса менее допустимых размеров, а так же местное его уширение;
— дефекты на поверхности катания в виде ползунов, выщербин и кольцевых выработок больше допустимых.
Не допускается также к эксплуатации колесные пары, у которых имеются:
— задиры шеек и предступичных частей;
— потертости на средней части оси;
— расстояние между внутренними гранями ободов колес больше или меньше допустимого;
— сдвиг или ослабление ступицы колеса на оси.
Колесная пара
Колесная пара — основной элемент ходовых частей подвижного состава. Колесная пара вагонной тележки воспринимает нагрузку от вагона и служит для направления движения его по рельсовому пути (см. рис.). Состоит из двух цельнокатаных колёс, напрессованных в холодном состоянии на ось. На наружные концы оси через рессоры и буксы опирается рама тележки. Вагонное колесо состоит из ступицы, диска и обода.
У одного края обода, обращённого внутрь колесной пары, имеется гребень, предохраняющий её от схода с рельсов. Поверхности катания колеса придаётся коничность для устранения неравномерного проката по ширине поверхности катания и для облегчения движения по рельсам.
Вагонная ось состоит из шеек с подшипниками качения или скольжения, а также подступичных частей, на которые напрессовываются колёса. Для смягчения перехода от подступичных частей к шейкам служат предподступичные части. Переходы между частями выполняются в виде галтелей.
Колесные пары локомотивов входят в колёсно-моторный блок.
Рис. 2. Колесная пара с роликовыми буксовыми узлами
Видно, что на цилиндрический стержень (ось) неподвижно установлены (напрессованы) на определенном расстоянии два колеса, а на концевых частях оси (шейках) смонтированы буксовые узлы.
Масса колесной пары составляет 1250 кг.
Колесная пара является наиболее ответственной частью вагона, так как передает все нагрузки от кузова на железнодорожный путь и обеспечивает безопасное движение по нему с заданной скоростью.
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
Конструктивно элементы колесной пары выполняются следующим образом (рис. 3).
Рис. 4. Элементы колесной пары
Ось колесной пары представляет собой цилиндрический стержень, имеющий разные диаметры частей по длине в зависимости от их назначения и воспринимаемых нагрузок (рис. 4).
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. 5) 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.
Рис. 6. Профиль поверхности катания колеса
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. 6).
Профиль поверхности катания колес выбирается в соответствии с профилем головок рельсов и с учетом подуклонки рельсов, которая обеспечивается конусными подкладками под основание рельсов (рис. 7, 8).
Рис. 7. Схема взаимодействия колеса и рельса
Рис. 8. Схема укрепления рельса на шпале
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.
Начиная от гребня (рис. 6) после небольшой площадки, поверхность катания обода колеса имеет уклон 1/20, а затем 1/7, который оканчивается фаской 6×6 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 6×6 мм поднимает наружную грань колеса над головкой рельса, что обеспечивает беспрепятственный проход стрелочных переводов, даже при наличии нормированного проката поверхности катания колес.
Так как при конической форме поверхности катания колесо в разных местах имеет различные диаметры, то под диаметром колеса принято понимать диаметр круга, расположенного от внутренней (гребневой) грани колеса на расстоянии 70 мм. Этот круг называют кругом катания колеса. В его плоскости измеряется толщина обода колеса.
Для обеспечения безопасного движения колесной пары в рельсовой колее строго регламентируется расстояние между внутренними гранями колес. Для современных колес это расстояние установлено равным 1440 мм с допуском ±3,0 мм, причем оба колеса должны находиться на одинаковом расстоянии от середины оси.
При изготовлении всех элементов колесных пар предусмотрено их клеймение, указывающее место и время изготовления, номера элементов, плавки и т. д.
В вагонах устанавливаются только такие колесные пары, которые удовлетворяют требованиям специальной инструкции по освидетельствованию, формированию и ремонту вагонных колесных пар.
Обратите внимание
Колесо при качении по рельсу взаимодействует с ним на достаточно небольшой площадке (пятне), где реализуются чрезвычайно большие давления и напряжения. Это приводит к износам и даже отколам поверхности катания колес и рельсов.
Износы (прокат) и другие неисправности колесных пар вызывают увеличенные динамические силы, воздействующие как на вагон, так и на железнодорожный путь, угрожая безопасности движения поездов.
Основные возможные неисправности колесных пар приведены на рис. 9-12.
Рекомендуется подробно проанализировать и запомнить эти неисправности колесных пар, так как наличие таких неисправностей угрожает безопасности движения поездов.
Рис. 9. Основные неисправности колесных пар
Ползун (плоское место) глубиной более допускаемой
«Навар» (смещение металла на поверхности обода колеса высотой более допускаемой)
Выщербины (выкрошившиеся участки поверхности качания более допускаемых размеров или с наличием в них трещин или расслоений, идущих вглубь металла):
КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ ВАГОНОВ
Назначение и устройство колесных пар
Колесные пары предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсы и обратно. Они должны удовлетворять определенным требованиям: обладать достаточной прочностью, износостойкостью, иметь небольшую массу для снижения тары вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути, а также обладать некоторой упругостью для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона. За состоянием колесных пар установлено особо тщательное наблюдение на ремонтных предприятиях вагонного хозяйства (заводы, депо) и в эксплуатации.
Колесная пара вагона состоит из оси (2) с напрессованными на нее двумя колесами (3).
Ось колесной пары имеет:
Колеса вагонов бывают двух диаметров: 950 и 1050 мм. Последние предназначены только для замены неисправных колес 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. Поверхность катания нового колеса в поперечном профиле имеет коническую форму. Конусность основной рабочей части поверхности катания шириной 60 мм у вагонов и 70 мм у локомотивов составляет 1:20. Наличие конусности повышает устойчивость колесной пары за счет снижения ее «виляния» при движении по прямой, способствует выравниванию расстояний, пройденных внутренними и внешними колесами, при движении в кривых, обеспечивает равномерный износ поверхностей катания. На расстоянии 30 мм от боковой грани колеса конусность увеличивается до 1:7, а затем переходит в фаску размером 6 мм, расположенную под углом 45° к горизонтали. Увеличенная конусность и фаска облегчают прохождение колесной парой стрелочных переводов и способствуют свободному перекатыванию колеса с одного элемента стрелочного перевода на другой.
Профиль поверхностей катания колес скоростных вагонов характеризуется наличием конусностей 1:50, 1:10 и 1:3,5.
Вагоны и локомотивы, имеющие толщину гребня, не соответствующую указанным нормам, к эксплуатации не допускаются.
Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес. Основным типом колесных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колесами с диаметром по кругу катания 950 мм.
Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчетной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона.
Кроме колесных пар, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ 4835-80, поставляют также конструкции, выполненные по специальным чертежам и техническим условиям, для вагонов промышленного транспорта, вагонов электропоездов и дизель-поездов, а также с раздвижными на оси колесами для эксплуатации на дорогах с различной шириной колеи и др.
В вагонах, оснащенных дисковыми тормозами, на оси, кроме двух колес, прочно укреплены тормозные диски.
Требования к содержанию колесных пар вагонов
Для безопасного движения вагона по рельсовому пути на ось 1 прочно насаживаются колеса 2 с соблюдением строго определенных размеров. Согласно п.13 Приложения № 5 к ПТЭ расстояние между внутренними гранями колес L у ненагруженной колесной пары должно быть:
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, укрепленные на одной оси, не должны иметь разность диаметров D более 1 мм, что предотвращает односторонний износ гребней и не допускает повышения сопротивления движению.
Согласно п.12 Приложения № 5 к ПТЭ каждая колесная пара должна удовлетворять требованиям, установленным правилами и нормами и иметь на оси четко поставленные знаки о времени и месте формирования и полного освидетельствования колесной пары, а также клейма о приемке ее при формировании.
С целью обеспечения безопасности движения поездов ПТЭ установлены нормы допусков, износов и повреждений элементов колесных пар, при которых не допускается эксплуатация вагонов.
Обыкновенное освидетельствование колесных пар выполняется при каждой подкатке их под вагон, если перед этим они не подвергались полному освидетельствованию. До очистки колесной пары производится предварительный осмотр. После обмывки и очистки доступные части оси проверяют магнитным дефектоскопом. Затем производят внешний осмотр колесной пары и проверку соответствия всех размеров и износов установленным нормам. Колесные пары с роликовыми подшипниками подвергаются также промежуточной ревизии букс.
При подкатке колесных пар должна проводиться их регистрация в соответствующих журналах или паспортах.
Неисправности колесных пар вагонов
Нормальная работа вагонов и безопасность движения поезда во многом зависят от исправности колесных пар. Чаще всего изнашиваются и повреждаются поверхности катания и гребни колесных пар. Для проверки состояния колесных пар осмотрщики вагонов в пунктах формирования и оборота поездов используют специальный контрольно-измерительный инструмент, в том числе:
Основные требования, касающиеся норм содержания и ремонта колесных пар, а также неисправности, при наличии которых запрещается их эксплуатация, отражены в Приложении № 5 к ПТЭ, п.п. 13-14).
Запрещается выпускать в эксплуатацию подвижной состав с трещиной в любой части оси колесной пары, кольцевыми протертостями глубиной более 2,5 мм, а также следами электродугового ожега, что может привести к излому оси.
Не допускаются трещины в колесах, местные уширения обода величиной более 5 мм, а также износы и повреждения колесных пар, нарушающие нормальное взаимодействие пути и подвижного состава.
Толщина обода колеса уменьшается из-за износа в процессе эксплуатации и при обточках. Не разрешается эксплуатировать вагоны, толщина обода колеса которых по кругу катания менее:
Прокатом колес называют естественный износ поверхности их катания вследствие трения о рельсы. При достаточно большом прокате гребень колеса может касаться болтов рельсовых скреплений, что представляет прямую угрозу безопасности движения. Поэтому к эксплуатации не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют предельный прокат, измеренный на расстоянии 70 мм от внутренней грани колеса:
Глубину ползуна определяют абсолютным шаблоном, либо толщиномером (аналогично определению проката) по разности промеров в середине выбоины (наиболее глубокой ее части) и в месте нормального проката колеса. Также, чтобы определить глубину ползуна, можно измерить его длину, после чего найти значение по специальной таблице. Так, ползун длиной 60 мм на колесе диаметром 950 мм имеет глубину 1 мм.
Колесные пары, имеющие ползун глубиной более 1 мм, к эксплуатации не допускаются. При выявлении ползуна в пути следовнания возможность и условия дальнейшего движения определяются исходя из величины выявленного ползуна и категории подвижного состава:
Для уменьшения износа гребней и головок рельсов применяются автоматические рельсозмазыватели, устанавливаемые в кривых и распыляющие смазку (лубрикант) на наружный рельс при проходе колесных пар. Также применяются вагоны-рельсосмазыватели, курсирующие в составах пассажирских поездов, и рельсосмазывающие установки на грузовых локомотивах.
Выщербиной называют небольшое местное углубление на поверхности катания обода колеса, появляющееся вследствие наличия ползуна. Выщербины могут также появиться из-за скрытых дефектов металла. К эксплуатации не допускаются колесные пары, имеющие на поверхности катания колес выщербину глубиной более 10 мм или длиной более 50 мм у грузовых вагонов и длиной более 25 мм у пассажирских.
В связи с повышением скоростей движения поездов и применением композиционных колодок участились повреждения поверхности катания колес в виде так называемых наваров, т.е. смещений металла, образующих возвышение на поверхности катания. Недопустима высота навара более 0,5 мм для колесных пар пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых.
Также недопустимо наличие кольцевых выработок на поверхности катания глубиной более 1 мм и шириной более 15 мм.
Запрещается выпускать в эксплуатацию колесные пары, имеющие задиры шеек или предподступичных частей осей колесных пар, с ослаблением ступицы на подступичной части оси, что может привести к сдвигу ступицы колеса, колесные пары с шириной обода колеса менее 126 мм, а также отколом наружной грани обода колеса глубиной более 10 мм.
При включении грузовых вагонов в пассажирские поезда нормы содержания колесных пар должны удовлетворять нормам, установленным для пассажирских поездов.
Колесная пара: устройство, вес, типы и виды неисправностей
Колесная пара — состоит из оси, соединенной с колесным центром и зубчатыми колесами тяговой передачи, которые вращаются как единое целое. На колесные центры закреплены бандажи, которые на локомотивах сменные, а на вагонах, как правило колеса цельнолитые. Такая конструкция позволяет выдерживать пробег в несколько сотен тысяч километров при условии своевременной замены бандажей, профилактике зубчатой тяги и нужного типа рельс.
Меню страницы:
Прохождение кривых большого радиуса (порядка 500 м или более) выполняется из-за разницы диаметров колес вдоль окружностей колеса, которая возникает, когда колесная пара смещается по всей траектории. Это различие характеризуется тем, что плоскость колес (профиль колеса) является не цилиндрической, а конической формы: диаметр обода колеса снаружи меньше, чем изнутри, что с учетом профиля поверхности рельса позволяет колесной паре смещаться от центра рельса к внешней стороне поворота. Это позволяет переключаясь на разные колеса во время движения поезда. Движение колесной пары по на стрелочных переводах, где радиус дуги гораздо меньше, осуществляется за счет наличия гребней на колесах. Поверхность рельса и гребня внешнего колеса контролируется силами, возникающими в результате движения колесной пары и контакта внутренней боковой поверхности рельса. При движении состава по прямой гребни колёс выполняют стабилизирующую функцию для поддержки прямолинейного направления движения.
Во время движения поезда между колесом и рельсом наблюдаются микродеформации, за счет того что металл не является сверх плотным. Это создает постоянное нарастание силы скрепления колеса и рельса, во время увеличения скорости и увеличения сил трения. Существуют системы из пары колёс, позволяющих вращаться с разными относительными скоростями. Такие колеса не являются колесными парами и применяются исключительно в мало скоростных подвижных составах.
Как устроены колесные пары локомотивов и вагонов?
Опубликовано 03.08.2019 · Обновлено 02.11.2021
А как устроены колесные пары локомотивов и вагонов? Колесные пары направляют движение локомотива и вагона по рельсовому пути.
Колесные пары с шестерней от электровоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-300×225.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-1024×768.jpg» width=»1024″ height=»768″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-1024×768.jpg» alt=»колесные пары с зубчатой шестерней от электровоза | Колесные пары с шестерней от электровоза | Движение24″class=»wp-image-1504″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-300×225.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-768×576.jpg 768w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»колесные пары с зубчатой шестерней от электровоза | Движение24″ /> Колесные пары с шестерней от электровоза
Колесная пара локомотива состоит из оси, насаженных на нее колесных центров, зубчатых колес тяговой передачи, на ободы колесных центров надеты бандажи — на локомотивах они сменные, а на вагонах, как правило, колеса цельнокатаные.
Бандаж на колесной паре
Поверхности бандажей на всех колесных парах имеют коническую форму, с уменьшением диаметра во внешнюю сторону, с внутренней стороны находятся гребни – они расположены внутри колеи и предохраняют колесную пару от схода с рельсов. По центру проходит, так называемый, круг катания – эта часть бандажа непосредственно контактирует с головкой рельса.
Но вот вопрос — а почему профиль колеса конический и его диаметр уменьшается во внешнюю сторону?
Это чисто физический вопрос. Вот колесная пара вошла в кривую на участке пути, радиус кривой с одной стороны будет меньше, а с другой больше, в зависимости от того в какую сторону кривая. Колесо со стороны меньшего радиуса будет упираться своим гребнем на внутреннюю грань рельса и пройдет меньший путь, а вот колесу со стороны большего радиуса надо пройти путь больше. Для этого ему надо увеличить скорость, чтобы «догнать» колесо с другой стороны, но оно этого сделать не сможет и все – колесная пара застопорится, то есть, пойдет юзом. Этого допустить нельзя! Но можно и не отставать от колеса, проходящего меньший радиус кривой, а как это сделать – конечно, надо уменьшить диаметр колеса и оно спокойно будет догонять своего «внутреннего собрата». Поэтому бандаж колеса и имеет коническую форму – чем ближе к внешней стороне, тем меньше его диаметр. Все просто!
Бандаж
На вагонах по мере износа бандажей меняется все колесо, на локомотивах они меняются непосредственно. Как это происходит? Бандаж изготовляется из углеродистой стали. Технология проста: его надевают на обод колесного центра в горячем состоянии, для предотвращения сползания с колесного центра он стопорится специальным кольцом. Все, в итоге бандаж остывает и накрепко «прикипает» к колесному центру. На колесном центре ставится керном полоска, а еще на нем, как раз под этой меткой, также керном наносятся четыре точки. Потом сам бандаж с внешней стороны красится белой краской, а на месте кернения наносится полоска красной краской. Все это сделано для того, чтобы локомотивная бригада постоянно их контролировала на предмет «проворота» — это когда они начинает смещаться вследствие неплотного прилегания, что очень опасно и может привести к крушению! Также белая краска при нагреве приобретает «кофейный» цвет. Существует много причин образования этой нехорошей и очень опасной неисправности, например, сильное и длительное зажатие бандажа тормозными колодками при торможении, это приводит к его сильному нагреву и сдвигу.
Существует ряд параметров, по которым контролируется толщина бандажей и допуски на их сдвиг, но, если сдвиг большой – дело серьезное, требуется замена, а это простой локомотива.