Устройство колесной пары — основные элементы и неисправности

Колесная пара является неотъемлемой частью железнодорожного вагона, обеспечивая его стабильным и безопасным движением. Колесные пары остаются неотъемлемой частью железнодорожного транспорта уже много лет. Их эффективность и надежность напрямую влияют на безопасность и комфорт пассажиров, а также на эффективность всей системы железнодорожного движения. С постоянным развитием технологий и материалов колесные пары продолжают совершенствоваться, повышая эффективность и устойчивость железнодорожного транспорта.

Содержание статьи:

• Определение
• Устройство колесной пары
  • Функции колесной пары
  • Устройство колесной пары электровоза
• Неисправности колесных пар
• Ремонт и техническое обслуживание
• Купить колесные пары

Что такое колесная пара?

Колесная пара — один из главных ходовых элементов подвижного состава. Благодаря ней задается направление движения вагона по рельсам и она принимает на себя  динамическую нагрузку вагона. Каждое колесо в паре сформировано конически (на разных частях обладает различным диаметром) и имеет гребень с внутренней части, что обеспечивает удержание вагона на рельсах от схода, а, вследствие, и безопасность движения жд транспорта. Давление передается колесом на рельс по его вертикальной оси. 

Кривые больших размеров (обладающие радиусом от 500 м и больше), проходят благодаря разнице между диаметрами колес вдоль окружности колеса, возникающей в процессе смещения колесной пары по всему направлению. Данный эффект обусловлен цилиндрической, а не конической формой плоскости (профиля) колеса. То есть, наружный размер диаметра обода колеса меньше внутреннего. Из-за этого, учитывая профиль поверхности рельса, колесная пара смещается от его центральной части к внешнему краю поворота.

Таким образом возможно переключение на разные колеса, когда поезд движется. Это позволяет переключаясь на разные колеса во время движения поездов. Колесная пара моторного вагона, проходя по стрелочному переводу, характеризующимся меньшей величиной радиуса дуги, может двигаться благодаря гребням на колесах. Толщина гребня может варьироваться. Гребень внешнего колеса и поверхность рельса, находятся под влиянием некоторых сил, которые возникают в результате перемещения колесной пары и соприкосновения с внутренней боковой поверхностью рельса.

Если состав движется по прямой траектории, гребни колес играют роль стабилизаторов, чтобы поддерживать прямолинейное направление движения. Когда поезд движется, колесо и рельсы контактируют с образованием микродеформаций. Это происходит из-за недостаточной плотности металла. Таким образом сила скрепления колеса и рельса нарастает, когда увеличиваются скорость и силы трения, что и используется в целях движения. Есть системы, элементы которых вращаются с разными относительными скоростями. Но их нельзя назвать колесными парами. Назначение таких систем – перемещение подвижных составов с невысокой скоростью.

Как устроена колесная пара?

Устройство колёсной пары имеет свои особенности. Колесная пара состоит из трех основных частей – два колеса плотно напресованы на ось и вращаются вместе с ней во время работы. На практике в конструкцию также происходит установка бандажа колесной пары из специального материала. Бандажная технология, как правило, используется на локомотивах, в то время как на пассажирских и грузовых вагонах обычно железные цельные колеса.

Еще одна конструктивная особенность колесной пары – соединение с помощью наружных букс, прикрепляемых к раме тележки рельсового подвижного состава. Данная схема предназначена для того, чтобы контролировать износ подшипников и заменять их без особых усилий. Буксы также используют для передачи нагрузки со стороны кузова вагона на ось колесной пары подшипниками. 

Чтобы поддерживать профиль железнодорожных колес в нормальном состоянии, производят обточку колес. А при условии, что колесо бандажное – меняют бандажи. Главным геометрическим параметром колесной пары является расстояние между внутренними гранями колёс. Если речь идет о российских дорогах, оно составляет 1440 мм с допустимой погрешностью ±3 мм (колея шириной 1520 и 1524 мм) и 990 мм с допустимой погрешностью ±3 мм (колея шириной 1067 мм).

Так как к колесным парам стали предъявляться высокие требования по прочности и надежности, формирование колесных пар и ремонт осуществляются в соответствии с определенными правилами, которые строго нормируют технологические процессы. Токарная и фрезерная обработка заготовок, необходимая температура, при которой должны формироваться колесные пары, допуск, посадка и прочее воспринимают как такие технологии.

Функции колесной пары

Распределение Нагрузки: Колесные пары служат для равномерного распределения веса поезда, что позволяет минимизировать давление на рельсы. Это важно для предотвращения повреждений рельсов и обеспечения безопасности движения.

Обеспечение Тяги: Колеса передают тяговые усилия, создаваемые механизмом тяги, на рельсы. Это обеспечивает передвижение поезда вперед и является ключевой функцией для достижения требуемой скорости.

Амортизация Ударов: Колесные пары также выполняют функцию амортизации ударов и вибраций при движении поезда. Это повышает комфорт пассажиров и уменьшает нагрузку на инфраструктуру.

Направление Движения: Путем изменения скорости вращения колес по разным сторонам или изменением угла поворота колес можно контролировать направление движения поезда. Это осуществляется с использованием системы тормозов и управляемости колес.

Устройство колесной пары электровоза

Колесная пара электровоза отличается, например, от колесной пары тепловоза или вагонной. Элементы колесной пары электровоза — ось, два колесных центра, два бандажа, два бандажных кольца и два зубчатых колеса.

Из чего состоит ось колесной пары? Для изготовления оси используется метод ковки и осевая сталь, которая, впоследствии нормализуется и отпускается. Проведение термических операций осуществляется с автоматической регистрацией заданных режимов. Оси колесных пар изготавливаются с соблюдением соответствующих инструкций ГОСТа.

Ось обладает следующими участками:

• Буксовые шейки. На шейки прикрепляются буксовые подшипники;
• Предподступичные части, являющиеся переходными участками для крепления лабиринтных колец букс и ступицы;
• Подступичные части, к которым прикрепляют центры двигающих колес;
• Шейки для моторно-осевых подшипников тягового двигателя;
• Средняя часть.

Каждый отдельный участок обладает разным диаметром. Переходы между ними должны характеризоваться плавностью. Они называются переходными гантелями. Концы оси оснащены резьбой под гайки роликовых подшипников, пазами для стопорной пластинки и двумя отверстиями М16 под болты для фиксации пластины. В торцах оси имеются центровые отверстия, с помощью которых ось или колесную пару устанавливают на станке.Вес колёсной пары может варьироваться, он зависит от типа системы. Рассмотрим самые распространенные конструкции — РУ-1-Ш-957-Г , которая используется для множества грузовых вагонов.

Стандартом, в соответствии с которым осуществляется процесс изготовления данной колесной пары, является ГОСТ 4835-2006. Ее основой служит чистовая ось РУ-1Ш, к которой прикрепляются два цельнокатаных колеса. Затем, устанавливают пару буксовых узлов для последующего соединения всей системы с тележкой, на которую напрессованы два цельнокатаных колеса 957/175 (ГОСТ 10791-2011), далее устанавливаются два буксовых узла которые впоследствии соединяют колесную пару с тележкой.

Неисправности колесных пар

Основные неисправности колесных пар представлены прокатами, ползунами, трещинами, подрезами, выщербинами и раковинами. Все это появляется на поверхности колес. Кроме того, неисправности колесных пар возникают в результате растрескивания железнодорожных шпал. Появление трещин в осях и колесах считается наиболее опасным. Если в ободе, диске или ступице колеса подвижного состава имеется трещина, его нельзя допускать к эксплуатации и следованию. То же самое касается остроконечных накатов на гребнях колес и серьезных износах, повреждений системы, которые нарушают нормальное взаимодействие пути и подвижного состава в момент прохождения. Такая неисправность колесных пар, как прокат колеса обусловлена естественным износом поверхности катания о пути. Это возникает в результате трения о рельсы. В такой ситуации толщина обода колесной пары получает уменьшение в сравнении с положенной. 

Встречается прокат с неровностями. Прокат колесной пары является веской причиной запрета на эксплуатацию вагонов. Ползун колесной пары – это стертое место (выбоина), локализующееся на поверхности катания обода. Ползуны колесных пар образуются при неправильном использовании тормоза. Колеса, сильно зажимаемые тормозными колодками, не вращаются, а ползут по рельсам. Выщербина на колесной паре является небольшим местным углублением, расположенном на поверхности катания обода колеса. Причина ее появления – наличие ползуна или скрытых дефектов металла. Если глубина выщербины превышает 1 см, а длина – 2,5 см, колесная пара не допускается к эксплуатации.

Ремонт и техническое обслуживание колесных пар

Круг задач по ремонту колесных пар грузовых вагонов имеет одну главную задачу – выявление дефектов, которые мешают безопасной эксплуатации, и привести их устранение согласно ПТЭ. Если неисправности устранить невозможно, даже при капитальном ремонте колесных пар, комплектующим необходима замена. Тогда единственным вариантом будет колесные пары вагонов купить новые. Упрощенный технологический процесс ремонта колесных пар представляет собой обточку без выкатки из-под передвижного состава. 

Поиск неисправности и ремонт колесных пар – один из этапов общего технического обслуживания вагона. Весь процесс ответственный и должен происходить со строгим соблюдением правил, указанных в руководящих документах. Они утверждаются руководством предприятия, выполняющего ремонт вагонов. В первую очередь осматриваются все детали, измеряются основные показатели и сверяются с нормами. При этом выполняется осмотр всех деталей, а также измерение основных показателей (например, ширина обода колеса вагона) и их сверка с нормами. Поэтому колесные пары, не прошедшие своевременного технического обслуживания, не допускаются к эксплуатации по железнодорожному рельсовому пути.

Осмотр осей вагона и прочим комплектующих происходит двумя способами:

• Не выкатываются из-под вагона (при текущем ремонте);
• Когда колесо сформировано при последнем освидетельствовании осмотрщика, выполненном меньше двух лет назад.

Дефекты, при которых продажа колесных пар и их эксплуатация запрещены:  

• Увеличенный прокат;
• Неравномерный прокат у двух колес;
• Несоответствующая толщина гребня;
• Уменьшенный параметр крутизны;
• Глубокий ползун;
• Выщербины и вмятины;
• Раковины;
• Наличие сколов, сдвигов и ослабления бандажа колесной пары.

Купить колесные пары

Продажа колесных пар НОНК, СОНК и прочих комплектующих к ним. Доставка по всей России и СНГ. Гибкие условия оплаты, безопасная сделка, быстрая доставка.