Кривые, обладающие большим радиусом (около пятисот метров 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 диаметр 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 поезда. Колесная пара моторного вагона, проходя по стрелочному переводу, характеризующимся меньшим радиусом дуги, может двигаться благодаря гребням на колесах. Толщина гребня может варьироваться. Гребень внешнего колеса и поверхность рельса, находятся под влиянием 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. Есть системы, элементы которых вращаются с разными относительными скоростями. Но их нельзя назвать колесными парами. Такие системы используются для перемещения подвижных составов с невысокой скоростью.
Как устроена колесная пара?
Устройство колёсной пары имеет свои особенности. Колесная пара состоит из трех деталей – два колеса и ось. На практике в конструкцию входит, также, бандаж колесной пары. Бандажное колесо характеризуется сложным составом.
Еще одна конструктивная особенность колесной пары – соединение с помощью наружных букс, прикрепляемых к тележке рельсового подвижного состава. Данная схема позволяет контролировать износ подшипников и заменять их без особых усилий.
Чтобы поддерживать профиль железнодорожных колес в нормальном состоянии, производят обточку колес. А если колесо бандажное, меняют бандажи. Главным геометрическим параметром колесной пары является расстояние между внутренними гранями колёс. Если речь идет о российских дорогах, оно равно 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 предъявляются высокие требования по прочности и надежности, их формирование колесных пар и ремонт осуществляются в соответствии с определенными правилами, которые строго нормируют технологические процессы. К ним относятся токарная и фрезерная обработка заготовок, необходимая температура, при которой должны формироваться колесные пары, допуск, посадка и прочее.
Устройство колесной пары электровоза
Колесная пара электровоза отличается, например, от колесной пары тепловоза. 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 соответствующего ГОСТа.
Ось обладает следующими участками:
- Буксовые шейки. На них прикрепляются буксовые подшипники;
- Предподступичные части, являющиеся переходными участками для крепления лабиринтных колец букс;
- 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 роликоподшипников, пазами для стопорной пластинки и двумя отверстиями М16 под болты для фиксации пластины. Торцы оси имеют центровые отверстия, с помощью которых ось или колесную пару устанавливают на станке.
Вес колёсной пары может варьироваться, в зависимости от типа системы. Рассмотрим самую распространенную конструкцию — РУ-1-Ш-957-Г , которая используется для множества грузовых вагонов.
Сколько весит колесная пара? Среднее значение – от 1150 кг до 1450 кг. Вес колесной пары вагона – 1390 кг.
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 запрессовываются два цельнокатаных колеса 957/175 (ГОСТ 10791-2011), далее устанавливаются два буксовых узла которые в последствии 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 подвижный состав имеет трещину в ободе, диске и ступице колеса, 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. Такая неисправность колесных пар, как прокат колеса обусловлена естественным износом поверхности катания. Это возникает в результате трения о рельсы. В такой ситуации толщина обода колесной пары становится меньше положенной.
Встречается неравномерный прокат. 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, если неправильно тормозить. 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
Любые виды ремонта колесных пар грузовых вагонов имеют одну главную задачу – выявление дефектов, которые мешают безопасной эксплуатации, и их устранение. Если неисправности устранить невозможно, даже при капитальный ремонт колесных пар, комплектующие необходимо заменить. 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 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. Колесные При этом выполняется осмотр всех деталей, а также измерение основных показателей (например, ширина обода колеса вагона) и их сверка с нормами. Колесные пары, не прошедшие своевременного технического обслуживания, не допускаются к эксплуатации.
Ось вагона и прочие комплектующие осматриваются двумя способами:
- Не выкатываются из-под вагона (при текущем ремонте);
- Когда колесо сформировано при последнем освидетельствовании, проведенном 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.