Нетяговый подвижной состав

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 12. Стальное цельнокатаное вагонное колесо: 1 - обод; 2 - диск; 3 – ступица.

Противоположная грань б называется наружной. Ступица 3 объединена с ободом 1 диском 2, расположенным под некоторым углом к плоскости круга катания, что придает колесу упругость и способствует снижению уровня динамических сил во время движения вагона. Ступица служит для посадки колеса на подступичной части оси. Поверхность катания 4 обрабатывается по стандартному профилю. 
В соответствии с ГОСТ 10791 цельнокатаные колёса изготовляют из сталей двух марок: 1 - для пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов электро- и дизель-поездов; 2 - для грузовых вагонов дорог колеи 1520 мм с нагрузкой от оси на рельсы до 228 кН.  
Ободья колёс подвергаются упрочняющей термической обработке путём прерывистой закалки и отпуска. 
На процессы взаимодействия колёс с рельсами и безопасность движения поездов существенно влияет профиль поверхности катания. Стандартный профиль поверхности обода колеса (рис. 13, а) распространяется на колёса для колёсных пар грузовых и пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов электро- и дизель-поездов, а также путевых машин. Профиль поверхности обода колеса, приведенный на рис. 3 б, применяется для колес колесных пар пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч, а для колёс вагонов промышленного транспорта используется специальный криволинейный профиль (рис. 13, в). 
Каждый из приведенных профилей поверхности катания колеса имеет гребень, служащий для направления движения и предохранения от схода колёсной пары. Он имеет высоту 28 мм, измеряемую от его вершины до горизонтальной линии, проходящей через точку пересечения круга катания с профилем. Угол наклона наружной грани гребня оказывает влияние на безопасность движения: его увеличение повышает устойчивость колёсной пары на рельсах и уменьшает износ. Стандартный профиль (рис. 13, а)имеет конусность рабочей части 1:10, которая обеспечивает центрирование колёсной пары при её движении на прямом участке пути и предотвращает образование неравномерного износа по ширине обода колеса, а также улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с тем, конусность 1:10 создает условия для появления извилистого движения, что неблагоприятно влияет на плавность хода вагона. Поверхность профиля катания колеса с конусностью 1:3,5 гораздо реже катится по рельсу, поэтому она меньше изнашивается. Благодаря наличию этой конусности и фаски 6 мм х 45° наружная грань б (рис. 12) приподнимается над головкой рельса даже при наличии допустимого проката, наплыва металла и других дефектов поверхности катания колёс, обеспечивая безопасный проход стрелочных переводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Профиль поверхности  катания обода для колёсных пар пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч (рис. 13, б), имеет горизонтальную площадку между размерами от 60,7 до 70 мм, а далее конусности 1:50; 1:10; 1:3,5 – и фаску 6 мм х 45о. Наружная грань гребня составляет 65о к горизонтали вместо 60о, как это предусмотрено в стандартном профиле (рис. 13, а),переходные радиусы закруглений также изменены. Цилиндрическая часть катания, обработанная в соответствие с горизонтальной частью профиля, исключает извилистое движение колёсной пары. Вместе с уменьшенной конусностью до 1:50 рабочей части колеса она не допускает ухудшения плавности хода вагона. Увеличение угла наклона наружной грани гребня совместно с изменением профиля рабочей части поверхности катания колеса улучшает устойчивость движения колёсной пары, способствует уменьшению износа гребня, повышает безопасность движения вагонов скоростных поездов.

 

 

4.2.1 Упругие колёса - более сложной конструкции.

 

Имея упругие элементы между ободом и колесным центром, они обладают целым рядом преимуществ, особенно важных для вагонов скоростных пассажирских поездов, трамваев и метрополитена. При конструировании учитывается, чтобы в эксплуатации такое колесо обладало следующими качествами: смягчало вертикальные и боковые толчки; имело минимальную величину необрессоренной массы; уменьшало шум при движении вагона; обеспечивало упругость передачи крутящего момента в моторных вагонах при движении и торможении; снижало напряжения в элементах колёсной пары и сопряжённых с ней деталей. 
Идея применения упругих колёс появилась давно. Известны колёса с деревянными элементами, бумажные колёса с дисками из прессованной бумажной массы, колёса с резиновой прокладкой между бандажом или ободом и центром и др. Деревянные и бумажные колёса обладали существенными недостатками, поэтому они не получили распространения. Попытки конструировать колёса с резиновой поверхностью катания также не увенчались успехом вследствие того, что оказался чрезвычайно низким коэффициент сцепления между колесом и влажным рельсом. В дальнейшем проблема создания упругого колеса решалась путём введения в конструкцию резиновой прокладки между бандажом или ободом и центром, а также применения пневматической шины.  
В некоторых сериях вагонов Московского и других метрополитенов применяется упругое колесо, в котором бандаж 8 особой формы (рис. 14) насажен не на колесный центр, а на центральный диск 7. 
Для дополнительного крепления бандажа предусмотрено предохранительное кольцо 9. Между центральным диском 7 и колёсным центром 11 расположены восемь резиновых вкладышей 6, подверженных деформации сдвига. Вкладыши с двух сторон армированы стальными листами. Посредством нажимной шайбы 3 и шпилек 2 с гайками 1, попарно связанными пластинчатыми шайбами 12, вкладыши 6 прижаты к колёсному центру 11 и центральному диску 7. Нажимная шайба 3 фиксируется штифтами 4 и болтами 5. Для отвода тока от колеса к рельсу имеются два гибких шунта10,соединяющих колёсный центр с центральным диском.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 14. Упругое колесо болтовой конструкции: 1 - гайка; 2 - шпилька; 3 - шайба нажимная; 4 - штифт; 5 - болт; 6 - резиновый вкладыш; 7 - центральный диск; 8 - бандаж; 9 - предохранительное кольцо; 10 - шунт; 11 - колесный центр

Испытания показали, что  применение таких колёс способствует уменьшению ускорений, особенно необрессоренных масс вагона, а также снижению уровня боковых сил и коэффициентов динамики, гашению высокочастотных шумовых колебаний. Однако болтовое крепление элементов в такой конструкции упругого колеса недостаточно надёжно, резиновые элементы имеют малый срок службы, который может быть увеличен при правильном подборе вкладышей по их жёсткости. Поэтому по сравнению с болтовой более целесообразной считается сварная конструкция упругого колеса с резиновыми прокладками (рис. 15).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15. Упругое колесо сварной конструкции

Повышение упругости  колеса и уменьшение необрессоренной  массы достигается также за счёт применения колёсных центров, изготовленных  из алюминиевых сплавов. Такие центры из сплава марки АМг6 выпускались и испытывались в 70-х годах на российских и американских железных дорогах. Однако такие колёса, имея ненадёжную бандажную конструкцию, обладают существенным различием величин коэффициента объёмного расширения стального бандажа и алюминиевого центра. Сложным также является обеспечение надёжного соединения алюминиевого центра со стальной осью. Нарушение прочности этих соединений особенно проявляется при изменении температуры во время торможения. С целью предотвращения нагрева бандажей тормозными колодками при использовании таких колёс в некоторых странах применяют дисковые тормоза. В Германии велись исследования возможности применения колесных центров из стеклопластика.

4.3 Неисправности колесных  пар встречающихся в эксплуатации.

 

Характерными неисправностями  их являются: износ бандажей — прокат, выбоины или ползуны, подрез гребня; ослабление бандажа, колесного центра, зубчатого колеса; трещины, вмятины, отколы зубьев зубчатого колеса; трещины, риски, забоины, вмятины на шейках оси и др. Выбоины или ползуны на поверхности катания бандажа образуются вследствие заклинивания колесных пар при неправильном торможении, разрушении роликоподшипников, заклинивании зубчатой передачи. Вертикальный подрез гребня и остроконечный накат возникают при неправильной установке колесных пар в раме тележки или работе тепловозов на участках с кривыми малого радиуса. При перекосе колесной пары в раме происходит набегание на рельс гребня бандажа отстающего колеса и поперечное скольжение бандажа по рельсу. При движении тепловоза происходит износ бандажей по кругу катания, называемый прокатом. На поверхности катания бандажей могут быть трещины, плены, раковины и выщербины. Под раковинами понимаются пороки металлургического происхождения в виде неметаллических включений (песка, шлака) внутри металла и пустот от усадки металла при неравномерном остывании, выходящих на поверхность катания колеса по мере его износа. Выщербины — это выкрашивание кусочков металла на поверхности катания колеса. Ослабление бандажа на колесном центре происходит при недостаточном натяге, нарушении температурного режима при посадке бандажа (неравномерный нагрев, быстрое остывание), а также при заклинивании колесных пар при торможении. Ослабление посадки колесного центра или зубчатого колеса на оси возникает, как правило, при нарушении их напрессовки. Дефекты зубьев в зубчатой передаче возникают вследствие частого боксования колесных пар, износа в зубьях и нарушениях зацепления, загрязнения и недостатка смазки в тяговом редукторе. Трещины и плены на поверхности оси образуются из-за скрытых пороков металла (пустот, неметаллических включений, микротрещин) и усталости металла от значительной знакопеременной нагрузки, действующей на ось. Риски, забоины, вмятины на оси — результат неосторожного обращения в процессе перемещения, при хранении колесных пар, неправильного монтажа и проворачивания внутренних колец роликоподшипников, загрязнения и недостаточного количества смазки.

 

 

 

 

 

 

 

4.3.1.  В соответствии с ПТЭ номинальное расстояние между внутренними гранями колес у ненагруженной колесной пары должно быть 1440 мм. У локомотивов и вагонов, обращающихся в поездах со скоростью: 
 
до 120 км/ч отклонения допускаются в сторону увеличения и уменьшения не более 3 мм;

от 120 км/ч до 140 км/ч  отклонения допускаются в сторону увеличения не более 3 мм и в сторону уменьшения не более 1 мм.

4.3.2.  В соответствии с ПТЭ запрещается выпускать из ТО-2, ТО-3, текущих ремонтов и допускать к следованию в поездах подвижной состав с трещиной в любой части оси колесной пары, ободе, диске, спице, ступице и бандаже, а также при следующих износах и повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава. 
 
4.3.3. При скоростях движения до 120 км/ч: 
 
при прокате по кругу катания у локомотивов, а также у мотор-вагонного подвижного состава дальнего следования — более 7 мм, у мотор-вагонного подвижного состава в поездах местного и пригородного сообщения — более 8 мм;

при высоте гребня бандажа, измеряемого шаблоном УТ-1, более 37 мм или менее 27 мм для колес локомотивов с профилем по рисунку 15; более 35 мм или менее 27 мм для колес локомотивов с профилями ДМеТИ и МВПС дальнего сообщения; более 36 мм или менее 27 мм для МВПС местного и пригородного сообщения; более 39 мм или менее 27 мм для колес локомотивов с профилем Зинюка-Никитского;

при толщине гребня более 33 мм или менее 25 мм, измеряемой на расстоянии 20 мм от вершины гребня — для колес  локомотивов

при толщине гребня более 34 мм или менее 25 мм, измеряемой шаблоном УТ-1 в сечении гребня, расположенном на расстоянии 13 мм от поверхности круга катания колеса.

4.3.4. При скоростях движения от 120 км/ч до 140 км/ч:

при прокате по кругу  катания у локомотивов, мотор-вагонного подвижного состава более 5 мм;

при высоте гребня бандажа, измеряемого шаблоном УТ-1, более 35 мм или менее 27 мм для колес локомотивов с профилем по рисунку 15; более 33 мм или менее 27 мм для колес локомотивов с профилями ДМеТИ и МВПС; более 37 мм или менее 27 мм для колес локомотивов с профилем Зинюка-Никитского;

при толщине гребня более 33 мм или менее 25 мм, измеряемой на расстоянии 20 мм от вершины гребня — для колес локомотивов с чертежной высотой гребня 30 мм и на расстоянии 18 мм от вершины гребня колес с чертежной высотой гребня 28 мм;

при толщине гребня более 34 мм или менее 25 мм, измеряемой шаблоном УТ-1 в сечении гребня, расположенном на расстоянии 13 мм от поверхности круга катания колеса.

 
4.3.5. При вертикальном подрезе гребня высотой более 18мм. Контроль вертикального подреза гребня бандажа и опасной формы гребня производится специальным шаблоном (рис. 1) и шаблоном ДО-1. Измерение опасной формы гребня у ТПС производится универсальным измерительным шаблоном УТ-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

                              а) Гребень бракуется    б)  Гребень не бракуется 

Рис. 16. Шаблон для контроля вертикального подреза гребня бандажа 
 
4.3.6. При ползуне (выбоине) на поверхности катания у локомотивов, мотор-вагонного подвижного состава более 1,0 мм. 
 
При обнаружении в пути следования у прицепного вагона МВПС ползуна (выбоины) глубиной более 1,0 мм, но не более 2,0 мм, разрешается довести его без отцепки от поезда со скоростью не выше 100 км/ч до ближайшего локомотивного депо. 
 
При наличии ползуна на колесных парах локомотивов и МВПС допускается их следование без отцепки от поезда до ближайшей станции со скоростью указанной в таблице 1, где колесные пары с ползунами должны быть заменены.

 

 

Колесная пара	Глубина ползуна, мм	Допускаемая скорость следования, км/ч
Локомотива и моторного  вагона МВПС	1—2	15
	2 — 4	10
	более 4	Передвижение локомотива (вагона) без качения колесных пар с ползунами по рельсам*
Прицепного вагона МВПС	2 — 6	15
	6—12	10
	более 12	Передвижение вагона без качения колесных пар с  ползунами по рельсам*
* При этом колесные  пары должны быть вывешены  или транспортированы другим способом, обеспечивающим указанное передвижение. Локомотив должен быть отцеплен от поезда, тормозные цилиндры и тяговый электродвигатель (группа двигателей) поврежденной колесной пары (колесных пар) отключены. Транспортироваться до места смены колесной пары локомотив должен в одиночном следовании.    Для вывода с перегона локомотивов с двухосными тележками следует использовать специальные транспортные тележки. Вывешивать колесные пары на локомотивах с такими тележками для вывода локомотива с перегона — запрещается!

Таблица№1

Таблица №2

 

Диаметр колес по кругу  катания	Длина ползуна при  его глубине
	0,5	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1250	50	71	100	122	141	158	173	186	199	211	223	233	244
1220	49	70	99	121	139	156	171	184	197	209	220	231	241
1050	46	65	92	112	129	145	158	171	183	194	204	214	223
950	44	62	87	107	123	137	151	162	174	184	194	203	212