Назначение и типы букс вагонов

Буксы относятся к ходовым частям вагона и предназначаются для:

· соединения колесных пар с рамой тележки или вагона;

· передачи нагрузки от кузова вагона через подшипник на шейку оси колесной пары;

· ограничения поперечного и продольного перемещений колесных пар относительно кузова вагона или тележки при движении вагона;

· размещения подшипника, смазки и смазочных приспособлений и защиты их от загрязнения и обводнения.

В соответствии с перечисленным букса должна:

· обладать достаточной прочностью для передачи нагрузки;

· обеспечивать непрерывную подачу необходимого количества смазки к трущимся элементам буксы;

· быть достаточно герметичной, чтобы не было утечки смазки и загрязнения внутренней полости песком, пылью, водой и другими посторонними элементами; обеспечивать удобство и легкость монтажа и демонтажа подшипников, а также осмотр деталей буксового узла.

В зависимости от типа вагона буксы подразделяют на буксы грузовых и пассажирских вагонов, предназначенных для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов.

Буксы вагонов скоростных поездов отличаются от обычных наличием упорного шарикового подшипника, воспринимающего повышенные осевые нагрузки, возникающие при высокой скорости движения до 200 км/ч и более.

По типу подшипников они делятся на буксы с подшипниками качения и подшипниками скольжения.

 

 

Подшипники качения (роликовые) Подшипники качения работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения, сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. Основным достоинством подшипников качения является то, что в них трение скольжения заменено трением качения; в результате сопротивление в буксе уменьшается в несколько раз; подшипники качения для своей работы требуют значительно меньше смазки, чем подшипники скольжения. Из-за уменьшения трения облегчается трогание подвижного состава с места и уход за ним в эксплуатации.

Подшипники скольжения Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш или втулка из антифрикционного материала (часто используются цветные металлы), и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, который позволяет свободно вращаться валу.

 

В настоящее время в России практически все вагоны грузового парка и все пассажирские вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения. С 1998 г. эксплуатация вагонов с подшипниками скольжения на сети дорог России запрещена.

 

Требования к буксам

К эксплуатации не допускаются вагоны, у которых буксы имеют следующие основные неисправности:

· перекос, при котором букса соприкасается с осью;

· излом заплечиков для вкладыша или ребер, удерживающих подшипник в нормальном положении;

· откол задней стенки паза буксы, если оставшаяся часть стенки не удерживает пылевую шайбу;

· откол или трещину в нижней части буксы;

· трещину в боковой стенке буксы длиной более 100 мм у четырехосных вагонов;

· трещину в боковой стенке меньших размеров, если через нее вытекает осевое масло;

· трещину в потолке буксы;

· излом прилива для валика буксовой крышки.

Запрещается постановка в поезд и следование в нем вагонов, у которых буксовый узел имеет хотя бы одну из следующих неисправностей:

— ослабление болта крепления смотровой или крепительной крышки буксы;

— повышенный нагрев верхней части корпуса буксы.

По всем неисправностям, выявленным по внешним признакам нагрева букс, осмотрщик должен принять решение о ремонте колесной пары. При невозможности установить причину нагрева буксы колесная пара должна быть заменена и направлена в вагонное депо для ремонта.

Рессорное подвешивание

Рессорное подвешивание является одним из важнейших элементов ходовых частей, от которого зависит плавность хода при движении вагона, в особенности при прохождении стыковых соединений и продольных неровностей рельсов, крестовин и др.

 

Упругие элементы. Упругие элементы, являясь основной составной частью рессорного подвешивания, смягчают толчки и удары, действующие на движущийся вагон от рельсового пути. Рассмотрим некоторые виды упругих элементов: рессоры, пружины.

Рессоры

Рессорой называют упругий элемент, собранный из отдельных полос, тарелей или колец.

Листовые рессоры.

Эти рессоры (а) собраны из нескольких наложенных друг на друга, изогнутых по дуге окружности, постепенно укорачивающихся стальных листов. Посередине листы соединяются шпилькой 4 и прочно насаженным на них (надеваются в горячем состоянии) стальным хомутом 5. Верхний лист 1, называемый коренным, имеет на концах ушки, которыми рессора шарнирно соединяется с рамой или кузовом вагона. Один или два листа 2, прилегающий к коренному листу 1, называется подкоренным, остальные листы 3 называются наборными.

Незамкнутая листовая рессора: а – рессора; б – сечение листов; 1 – коренной лист; 2 – подкоренной лист; 3 – наборные листы; 4 – шпилька; 5 – хомут

Рессора, состоящая из нескольких рядов листов, обращенных вогнутой стороной одна к другой и соединенных по концам специальными наконечниками, называется эллиптической.

 

Эллиптическая рессора Галахова и ее концевые шарниры: 1, 5 – наконечники; 2 – заклепки; 3 – сухарь; 4 – вырез

 

Трение между листами эллиптических рессор уменьшает амплитуды вынужденных колебаний. Под действием нагрузки происходит выпрямление рессоры. Такие рессоры применяют преимущественно в тележках грузовых вагонов, пассажирских старой постройки и изотермических.

Чтобы верхняя половина рессоры не смещалась относительно нижней в поперечном направлении, в средней части наконечника 5 сделан вырез 4 шириной 40 мм, а в наконечнике 1 – вырез с приклёпанным сухарём 3 такой же ширины. Собирается и разбирается рессора Галахова легко, что удобно при ремонте, установке и перевозке.

В последнее время получают распространение пневматические, резинометаллические, торсионные и другие типы рессор.

Пневматические рессоры, являющиеся наиболее прогрессивными упругими элементами ходовых частей, применяют в тележках пассажирских вагонов скоростных поездов. Основным преимуществом их перед другими типами упругих элементов является способность поддержания положения кузова на определенном уровне относительно головок рельсов независимо от величины нагрузки, что обеспечивается автоматическим регулированием давления воздуха внутри рессоры. Кроме того, они обладают хорошими вибро-и шумогасящими свойствами, что обеспечивает комфорт пассажирам. Пневматические рессоры имеют также меньшую массу.

В рессорном подвешивании вагонов применяются пневматические рессоры баллонного (рис. а), диафрагменного (рис. б) и смешанного (рис. в) типов.

Рис. Пневматические рессоры:

а – баллонного типа; б – диафрагменного типа; в – смешанного типа;

1 – резинокордная оболочка; 2, 3 – нижняя и верхняя опоры;

4 – узлы соединения с опорами; 5 – патрубок; 6 – кольцо; 7 – корпус; 8 – диафрагма; 9 – рессора; 10 – опора; 11 – трубопровод; 12 – соединительный узел; 13 – надрессорная балка; I – диафрагменная часть; II – баллонная часть

 

Наиболее широко применяются рессоры диафрагменного типа.

Резиновые и резинометаллические упругие элементы находят применение в тележках, так как они обладают хорошими амортизирующими свойствами, а также способностью гасить вибрационные и звуковые колебания.

Резиновые рессоры изготовляют с металлическими армировочными пластинами 1 (рис. а), которые прочно скрепляют с резиной 2 (а) вулканизацией или склеиванием.

Рис. Резиновые рессоры и их силовые характеристики: а – рессора,
работающая на сжатие; б – работающая на сдвиг; в – работающая на сжатие и сдвиг;
г, д – силовые характеристики; 1 – армировочная пластина; 2 – резиновый элемент

 

На рис. а представлена резиновая рессора сжатия. Такие рессоры используются в тележках вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний и уменьшения шума, в поглощающих аппаратах пассажирских вагонов.

Резиновые элементы чаще всего используют в тележках отечественных вагонов в виде прокладок в буксовом подвешивании и скользунах для гашения высокочастотных колебаний

Торсионные рессоры применяют в некоторых тележках заграничных вагонов.

Рис. Торсионная рессора: 1 – торсион; 2 – втулка; 3 – подшипник; 4 – рычаг; L – длина торсиона; а – плечо рычага; f – линейное перемещение конца рычага; Р – нагрузка на торсион; φ – угол поворота рычага

Подобные торсионные устройства применяют в полувагонах отечественной постройки для облегчения поднимания крышек люков после разгрузки кузова (один конец торсиона прикреплен к крышке люка, а другой к рычагу, шарнирно связанному с хребтовой балкой рамы).

Следует отметить, что в отличие от витых пружин торсион испытывает деформацию чистого кручения, поэтому материал торсиона используется лучше, чем у пружины. Однако стоимость изготовления торсиона и устройств для его крепления выше, чем у пружины.

Тарельчатая рессора состоит из набора упругих стальных тарелей, имеющих вид усеченного конуса и соединенных в секции по две, четыре и т.д. штук в каждой. Тарельчатые рессоры в вагоностроении применяют редко.

 

Рис. Тарельчатая рессора: а, б – варианты сборки рессоры

Сопротивление деформации у них складывается из упругих сил и сил трения между тарелями.

Как видно из рис. а, б, тарельчатые рессоры состоят из упругих элементов, имеющих вид усечённого конуса с углом подъёма и внутренней высотой , соединённых попарно (рис. 9, а) в секции так, чтобы они соприкасались точно по периметру (внутренняя и наружная кромки совпадают). Возможен и другой вариант сборки рессоры (рис. б), когда тарелки рессоры накладываются одна на другую. В результате действия силы стенки тарелок изгибаются, и угол подъёма уменьшается.

Кольцевая рессора состоит из наружных 1 и внутренних 2 стальных колец, опирающихся друг на друга своими конусными поверхностями. Они могут воспринимать большие нагрузки, применяться в рессорном подвешивании тяжеловесных вагонов и ударно-тяговых приборах.

 

Пружины

Пружина — упругий элемент, изготовленный завивкой.

Пружины широко применяются в вагоностроении, в тележках грузовых и пассажирских вагонов, в ударно-тяговых приборах.

Различают пружины винтовые и спиральные.

Винтовые пружины изготовляют завивкой из прутков стали круглого, квадратного или прямоугольного сечения.

 

По форме винтовые пружины бывают а - цилиндрические с прямоугольным сечением прутка; б - цилиндрические с круглым сечением прутка; в - конические с круглым сечением прутка; г - конические с прямоугольным сечением прутка.

В рессорном подвешивании современных вагонов наибольшее распространение получили цилиндрические пружины.

Пружины применяют во всех тележках четырех-, шести- и восьми-осных грузовых вагонов, а также пассажирских и изотермических. Они просты в изготовлении, надежны в работе и хорошо амортизируют вертикальные и горизонтальные толчки и удары. Однако они не могут гасить колебания обрессоренных масс вагона и по­этому применяются только в сочетании с гасителями колебаний.

 

Гасители колебаний

Г асители применяют для предотвращения чрезмерного нарастания амплитуды колебаний рессорного подвешивания путем создания сил трения, пропорциональных перемещениям.

Применяемые в вагоностроении гасители колебаний по характеру и изменению сил сопротивления делят на фрикционные и гидравлические. Гидравлические и фрикционные гасители колебаний применяются в пассажирских вагонах, фрикционные — только в грузовых.

Во фрикционных гасителях колебаний сопротивление создается силами трения, возникающими при скольжении трущихся частей.

Фрикционный клиновой гаситель колебаний тележки модели 18-100:
1 – фрикционный клин; 2 – фрикционная планка;

3 – пружины рессорного комплекта;

4 – боковая рама тележки;

5 – надрессорная балка тележки

Фрикционные планки, приклепанные к центральному проему боковой рамы

Гидравлические гасители колебаний, применяемые в тележках вагонов, обычно выполнены телескопическими поршневыми. Такие гасители удобны в эксплуатации, имеют незначительную массу и обладают рациональной характеристикой.

В гидравлических гасителях колебаний вязкая жидкость, находящаяся в корпусе гасителя, под действием поршня перетекает из одной полости в другую через узкие каналы. При прохождении жидкости через дроссельные каналы возникает вязкое трение, в результате чего механическая энергия колебательного движения вагона превращается в тепловую, которая затем рассеивается.

Не допускаются к постановке в поезда и следованию с ними вагоны, у которых рессоры имеют хотя бы одну из следующих неисправностей:

— излом хомута или листа рессоры или отсутствие хотя бы одной пружины;

— трещины хомута, листа рессоры или пружины;

— сдвиг или перекос эллиптической рессоры, листа эллиптической рессоры, планок и пружин рессорного комплекта;

— смыкание витков пружин; излом или трещина наконечника эллиптической рессоры;

— излом или трещина в надбуксовой пружине, серьге и пружине центрального люлечного подвешивания;

— проседание рессоры, вызывающее перекос кузова или удар

частей рамы о ходовые части вагона и т. д.

 

Тема 1.5 Тележки вагонов