+7 (343)29-01-500 info@tokservis.ru

Бандажи

Posted By admin

Бандажи колесных пар тепловозов непосредственно взаимодействуют с рельсами в зоне контактной площадки и работают в довольно сложных условиях. Под воздействием огромных усилий от веса оборудования тепловоза (величина вертикальных сил достигает 150 кН или 15 т) происходит упругая деформация (смятие) поверхности бандажа и рельса, в результате чего появляется контактная площадка в форме эллипса площадью 300 — 400 мм2. Отметим, что если бы контактировали абсолютно жесткие цилиндрические тела, то контакт колеса и рельса был бы точечным.
При движении тепловоза в режиме тяги на поверхность рабочей площадки бандажей, помимо вертикальных сил, действуют продольные (относительно оси пути) силы сцепления и поперечные силы, вызывающие скольжение поверхности бандажей по рельсам. Вследствие действия этих и других сил при движении тепловоза материал бандажей подвергается смятию (искажению геометрической формы), растяжению, сжатию, термическому воздействию, особенно при торможении, а также повышенному износу (прокату). При прохождении колесной парой стыков рельсов и неровностей пути бандажи колесных пар, многие узлы и детали экипажной части тепловозов также воспринимают значительные динамические ударные нагрузки, действуют и другие силы.
Для того чтобы обеспечить безопасность движения поездов и минимизировать износ (прокат) бандажей колесных пар, к материалу бандажей предъявляются довольно противоречивые требования. С одной стороны, материал бандажей должен быть достаточно вязким, чтобы не разрушаться при ударах, с другой — обладать высокими износостойкостью и твердостью (по Бринелю НВ 269), чтобы сопротивляться смятию.
Бандажи колесных пар изготавливают (прокатывают) из раскисленной мартеновской стали 60 марки 2, так называемой бандажной стали, с содержанием углерода не выше 0,65 %. В состав бандажной стали также входят следующие легирующие добавки, собственно обеспечивающие выполнение вышеперечисленных требований к материалу бандажей, а именно: марганец 0,6 — 0,9 %; медь не более 0,3 %; кремний 0,2 — 0,42 %; никель 0,25 %; хром не более 0,2; ванадий не более 0,1 %. После изготовления бандажи подвергают закалке с последующим отпуском.
Профиль бандажа колесных пар тепловозов имеет специальную конфигурацию и состоит из гребня а (реборды), двух конических поверхностей — основной с конусностью 1:10 (уклон 1:20) и боковой конусностью 1:3,5 (уклон 1:7), а также торцовой фаски под углом 45°.
Профиль бандажа колесных пар тепловоза
На рис. показаны основные размеры профиля бандажа тепловозов. Так, толщина нового бандажа составляет 75 мм, без учета размеров гребня. Гребень бандажа а фактически задает направление движения локомотива и предохраняет колесную пару от схода с рельсов.
При движении колесной пары в рельсовой колее между гребнями колес и внутренними гранями головок рельсов обязательно должны быть зазоры, чтобы предупредить возможное заклинивание колесной пары в колее и уменьшить силы трения. Величина минимального суммарного зазора д при движении по прямому горизонтальному пути составляет д = (1520 — 4) — 1440 — 2 ? 33 = 10 мм. Здесь: (1520 — 4) — наименьшая ширина рельсовой колеи; 1440 —наибольшее расстояние между внутренними гранями бандажей; 33 — толщина гребня нового бандажа.
Движение двухосной тележки по прямому (а) участку пути и в кривой радиусом R(б)
Несложно подсчитать и максимальную величину д, которая при новых бандажах составит д = 23 мм. Главное назначение конической формы поверхности бандажа — обеспечивать синусоидальную траекторию перемещения колесной пары (в плане) в пределах путевых зазоров без длительного прижатия гребней колесных пар к одному из рельсов. Такую же извилистую траекторию движения по прямому пути, похожую на синусоиду, имеет двухосная тележка.
Несколько иная картина наблюдается при движении двухосной тележки по кривой радиусом R. В этом случае на тележку дополнительно действуют центробежные силы, которые не только прижимают гребни колес к внутренней части наружного рельса, но и создают некоторый поперечный перекос экипажа. Для избежания заклинивания гребней бандажей внутри рельсовой колеи при перекосе экипажа кривые участки делают с уширением на величину Д. При радиусе кривой от349 до 300 м Д =10 мм, при R = 300 м — Д = 15 мм.
Из рис. следует, что путь, проходимый одним колесом колесной пары по внешнему рельсу кривой, больше, чем другим колесом по внутреннему рельсу. Следовательно, при цилиндрической форме бандажа при движении в кривой неизбежно проскальзывание колеса, движущегося по внешнему рельсу, что привело бы к значительной потере мощности тепловоза на преодоление сил трения скольжения колес по рельсам и их повышенному износу. Итак, второе назначение конусности 1:10 рабочей поверхности бандажа — облегчение прохождения тепловозом кривых участков пути.
Конусности боковой части бандажа (уклон 1:7) и торцовая фаска 6?45° служат для безударного прохождения стрелочных переводов. Как уже отмечалось выше, в процессе эксплуатации происходит не только износ (прокат) поверхности катания и подрез гребня, но и смятие металла на поверхности бандажа, который постепенно заполняет торцовую фаску.
Опыт эксплуатации грузовых тепловозов на железных дорогах нашей страны показал, что среднесетевая интенсивность проката бандажей их колесных пар составляет 0,38 мм на 104 км пробега. При увеличении протяженности кривых участков пути и с уменьшением радиусов кривых интенсивность проката бандажей возрастает и может достигать величины 1 мм на 104 км пробега локомотива.
По мере износа и достижения предельных значений проката и толщины гребня колесные пары поступают в основное локомотивное депо на техническое обслуживание ТО-5, на котором производится обточка колесных пар без выкатки из-под локомотива. Основная цель ТО-5 — восстановление первоначального профиля бандажей или их замена на новые. Во втором случае отбракованная колесная пара выкатывается из-под локомотива, разбирается, ремонтируется, формируется и проходит полное освидетельствование в основном депо.
Формированием колесных пар называют процесс сборки колесных пар из новых элементов при их изготовлении. Сборку колесных пар производят как с использованием гидравлического пресса (холодный способ), так и тепловым способом с предварительным нагревом детали. Прочность посадки обеспечивается натягом, т.е. превышением диаметра места посадки (оси колесной пары) над диаметром отверстия напрессовываемой детали (центра).

Creator/Ruslan Dospulov - Glucklich / © 2015     Железнодорожный журнал Депо