Лабораторная работа№4 КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ ЛОКОМОТИВОВ по предмету Устройство, техническое обслуживание и ремонт узлов локомотива

КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ ЛОКОМОТИВОВ №4

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель лабораторной работы- изучить устройство колесной пары,

типы, основные размеры локомотивных колесных пар, конструкции

осей и колес в соответствии с действующими стандартами.

Задачи - по заводским чертежам, плакатам и на натурных образцах изучить конструкции локомотивных колесных пар, осей и колес, выполнить их эскизы, сравнить профили поверхности катания, колеса стандартного профиля и изношенного колеса.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ назначение, условия работы к.п., технические характеристики и размеры, профель к.п., асведетельствованние и изготовление к.п., неисправности к.п.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Лабораторная работа выполняется в следующем порядке:

1. С помощью учебной литературы и конспекта лекций повторить тему «Колесные пары». 2. По заводским чертежам, плакатам и на натурных образцах изучить конструкции колесных пар локомотивов.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из каких основных частей состоят колесные пары?

2. Перечислите основные требования, предъявляемые к колесным парам, осям и колесам.

3. Перечислите нагрузки, воспринимаемые колесной парой.

4. Какие бывают виды износа поверхности катания колеса?

5. Каких марок и с какими техническими характеристиками стали используются для составных частей колесной пары.

6. Какие бывают профили бандажей колесных пар?

7. Для чего нужен каждый из элементов внутреннего и наружного профиля бандажа колесной пары?

«КОЛЕСНАЯ ПАРА ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ 85.»

Назначение и классификация колесных пар

Колесные пары электровозов предназначены для восприятия и передачи на рельсы вес кузова и тележек. При движении электровоза колесная пара взаимодействует с рельсовой колеей, воспринимает удары от неровностей пути и, в свою очередь, сама жестко воздействует на путь. Через колесную пару передается вращающий момент ТЭД, а в месте контакта колес с рельсами в тяговом и тормозном режиме, появляются силы тяги или торможения.

В зависимости от конструкции колесного центра принята следующая классификация колесных пар:

· Спицевые - (электровозы ВЛ80, ВЛ85. 2СЭ5К);

· Дисковые литые - (электровозы ВЛ23, ВЛ8,);

· Дисковые катаные - (электровозы К, Ф и Фп);

· Цельнокатаные. «Скиф»

На конструкцию колесной пары влияет способ монтажа зубчатых колес. Различают колесные пары двух типов: с зубчатыми колесами насаженными на ось колесной пары (тип I) и на удлиненную ступицу колесного центра (рис.1) или прикрепленными болтами к колесному центру (тип II).

По количеству и типу зубчатых передач классифицируются: с односторонней прямозубой зубчатой передачей; с двусторонней косозубой зубчатой передачей.

Конструкция колесной пары

Рис.1 Колесная пара грузового электровоза

Колесная пара электровоза состоит из оси, двух движущих колес и устройств для передачи вращающего момента от ТЭД. Конструкция колесной пары определяется видом тяговой передачи, типом подвешивания ТЭД и типом колесных центров. При опорно-осевом подвешивании ТЭД на колесную пару жестко укрепляют одно или два зубчатых колеса.

Рассмотрим унифицированную колесную пару (рис.1). Она состоит из оси, двух движущих колес, состоящих из колесных центров и бандажей. Зубчатые колеса насажены на удлиненные втулки колесных центров.

Диаметр колес по кругу катания у электровозов пассажирских - 1200 мм, грузовых - 1250 мм. Колесный центр с бандажом и зубчатым колесом напрессовывается на ось с усилием 1080 - 1470 кН. От прочности соединения колеса с осью зависит безопасность движения поездов, поэтому запрессовка каждого колеса контролируется, и сила при запрессовке регистрируется приборами. Диаграммы запрессовки колес прикладываются к паспорту на колесную пару. Для уменьшения усилия распрессовки колесного центра при ремонтах, в ступицах предусмотрены отверстия для подвода масла под давлением между посадочными поверхностями.

Колесная пара электровоза должна удовлетворять требованиям ГОСТ 11018 - 87. Полностью сформированные колесные пары обтачивают по поверхностям катания и внутренним граням бандажей. Колесная пара должна соответствовать требованиям:

· радиальное биение бандажей по кругу катания не более 0,75 мм; · овальность не более 0,5 мм; · разница в диаметрах бандажей по кругу катания для одной и всех колесных пар одного локомотива 1мм. Оси колесных пар

Рис. 2 Ось колесной пары:

1 - две буксовые шейки; 2 - предпоступичные части; 3 - подступичные части; 4 - шейки моторно-осевых подшипников

Ось унифицированной колесной пары электровозов ВЛ85 имеет две буксовые шейки 1 (они служат для монтажа роликовых подшипников буксы), предпоступичные части 2 (на них насаживаются лабиринтные кольца осевой буксы), подступичные части 3 (на них напрессовывают колесные центры), шейки моторно-осевых подшипников (МОП) 4 и среднюю часть.

У осей колесных пар при рамном подвешивании ТЭД нет шеек для МОП. В конструкциях с приводом II класса на оси закреплены зубчатые колеса, в случае привода класса III они отсутствуют и вращающий момент передается непосредственно колесному центру.

Во избежании концентрации напряжений, все переходы с одного диаметра оси на другой выполняются плавными кривыми, сопряжение называется переходными галтелями.

Оси колесных пар подвергаются действию вертикальных и горизонтальных сил и скручиванию. Тяжелые условия работы предъявляют высокие требования к материалу осей, особенно к вязкости, и способам обработки. Для отечественных электровозов применяется сталь марки ОсЛ.

На наружной поверхности заготовок не должно быть трещин, расслоений, волосовин, и других пороков; торцевые поверхности не должны иметь следов усадочной раковины и разности: в металле не допускаются флокены (внутренние трещины, пузыри, ликвации -неоднородность, расслоения и трещины.

Оси изготовляются ковкой и подвергаются последующей нормализации с дополнительным отпуском, причем термические операции должны проводиться при автоматической регистрации заданных режимов. Правка осей должна производиться в горячем состоянии и температуре конца правки не ниже 600 С. Правку можно производить после нормализации или после отдельного нагрева до температуры не более 700С без последующей термообработки.

После грубой обточки оси подвергаются чистовой обточке; предподступичные, подступичные части и шейки накатываются и шлифуются. Качество обработки поверхности оси имеет большое значение для повышения предела усталости материала.

Посадка ступицы колеса и внутренних колес подшипников снижает усталостную прочность металла при циклической нагрузке. Накатка поверхности оси повышает усталостную прочность оси в 1,5-2 раза и делает ось менее чувствительной к концентрации напряжений. В торцах осей высверливаются отверстия для нарезки резьбы под болты, крепящие торцовые шайбы, которыми крепятся роликоподшипники на осях. Обработанная ось проверяется дефектоскопом. При наличии поперечных или косых трещин, а также плен на поверхности ось бракуется. На годной оси ставят клейма.

Колесная пара является неподрессоренным элементом поэтому для уменьшения сил взаимодействия с верхним строением пути в ряде случаев у пассажирских электровозов оси изготовляются из легированной стали, что позволяет уменьшить их диаметр или делают полыми по всей длине (диаметр отверстия 30-70 мм). Это позволяет снизить вес оси на 20-25 %.

Колесные центры

Рис. 3 Колёсный центр унифицированной колёсной пары электровозов ВЛ85.

На отечественных электровозах применяются разборные колеса, состоящие из колесного центра и бандажа.

На колесный центр действуют силы от посадки бандажа и запрессовки оси колесной пары; он также передает вертикальные и горизонтальные продольные и поперечные силы, действующие между бандажом и осью колесной пары.

Колесный центр состоит из трех частей: ступицы, напрессовывающейся на подступичную часть оси колесной пары; обода, на который крепится съёмный бандаж, и промежуточной части, выполняемой в виде литого диска (дисковые центры) или спиц (спицевые центры). Спицевые колесные центры состоят из обода, удлиненной ступицы с обработанной по наружному диаметру посадочной поверхностью для насадки зубчатого колеса, и спиц. Предпочтительнее нечетное число спиц в колесе во избежании их разрыва.

Основанием для отказа от спицевых колесных центров послужило резкое изменение жесткости колеса в местах примыкания спиц к ободу, вызывающее повышенное динамическое воздействие колес на путь, особенно при прохождении стыков и стрелочных переводов. Кроме того, значительное сосредоточение металла в отдельных частях колесного центра, особенно у колесной ступицы, создает большие внутренние напряжения, вызывающие при остывании трещины в ступицах.

У электровозов ВЛ85 между ступицей и ободом имеются два диска с овальными отверстиями для облегчения центра, а между дисками сделаны перемычки для повышения прочности центра.

Колесные центры выполняются литыми и катаными. Отливаются из стали особого качества 20Л или 25Л группы III. Отлитые центры для получения однородной и мелкозернистой структуры металла и снятия внутренних напряжений подвергается отжигу.

На грузовых и пассажирских вагонах и высокоскоростном подвижном составе применяют цельнокатаные дисковые безбандажные колеса.

Они по сравнению с бандажными имеют меньшую массу, и у них отсутствует ослабление бандажей. Использование цельнокатаных колес уменьшает стоимость изготовления колесных пар. При этом масса колесных пар снижается на 400 - 500 кг. Однако износостойкость их значительно меньше, чем бандажных, они чаще выходят из строя из - за повреждения поверхности катания. Вместе с тем, по соображениям безопасности на высокоскоростном подвижном составе применяют, как правило, безбандажные. Первоначальная толщина обода такого колеса 70 мм. По мере образования проката колеса обтачивают. После предельного износа цельнокатаные колеса перетачивают на дисковые и насаживают на них отдельные бандажи.

Бандажи

На бандажи действуют нагрузки от вертикальных и горизонтальных сил взаимодействия колес и рельсов. В процессе эксплуатации происходит проскальзывание колес относительно рельсов. Материал бандажа должен обладать высокой прочностью при растяжении, сжатии и смятии, быть достаточно износостойким и вязким, чтобы сопротивляться ударным нагрузкам.

Бандажи изготовляют из раскисленной мартеновской стали. Обеспечение одновременно высокой твердости и вязкости достигается введением легирующих элементов и специальной термической обработкой (закалка и отпуск). Для пассажирских локомотивов изготовляют бандажи из стали Ст1, для грузовых и маневровых локомотивов из стали Ст2. В металле не должно быть остатков, усадочной раковины, рыхлости, расслоений, газовых пузырей, флокенов и неметаллических примесей. Флакены и примеси приводят к концентрации напряжений и усталостному разрушению металла. Механической обработке подвергаются поверхности катания, гребень, внутренняя грань и посадочная поверхность бандажа. Внутренняя посадочная поверхность протачивается в соответствии с диаметром обода колесного центра, причем диаметр посадочной поверхности принимается меньше наружного диаметра обода. У наружной грани на внутренней поверхности оставляется упорный буртик, предохраняющий сползание бандажного кольца к середине колесной пары, а у внутренней грани вытачивается канавка для бандажного кольца, обеспечивающего предотвращение сползания бандажа наружу.

Ширина бандажей колесных пар электровозов отечественных железных дорог 140 мм, толщина по кругу катания у новых - 90 мм, минимальная в эксплуатации - 40 мм. Толщина гребня, измеряемая на расстоянии 20 мм от его вершины равна 33 мм. Вагонные бандажи отличаются от локомотивных шириной (130 вместо 140 мм), высотой гребня (28 вместо 30 мм) и углом наклона гребня (60 вместо 70°).

Профиль бандажа определяется ГОСТ 11018 - 87 (рис. 5). Поверхность катания коническая, причем на разных участках она составляет 1/7 и 1/20.

Для посадки бандажа на обод колеса бандаж нагревается до температуры 250 - 320 С. В уложенный горизонтально нагретый бандаж опускается колесный центр до упора в кольцевой выступ на внутренней расточке бандажа. Пока бандаж не остыл, в выточку вводится разрезное бандажное кольцо и производится обсадка внутренней кромки бандажа для обеспечения плотного крепления кольца. Концы кольца должны плотно подходить один к другому.

Рис. 5 Профили поверхности катания (а) локомотивного и (б) вагонного бандажей

После остывания бандажа, плотность его посадки на колесный центр проверяется обстукиванием ручным молотком. Молоток должен издавать чистый (звонкий) звук и упруго отскакивать. Затем на ободе наноситься контрольная риска глубиной не более 1 мм, а на бандаже напротив этой риски керном наносятся 4-5 точек глубиной 1,2-2 мм. По сделанным меткам осуществляется наблюдение в эксплуатации за прочностью крепления бандажа. Окончательная обточка бандажей производиться после их насадки.