ЧАСТЬ 13. ЭКИПАЖНАЯ ЧАСТЬ ТЕПЛОВОЗА
К экипажной части тепловоза относятся узлы, предназначенные для создания во взаимодействии с рельсами силы тяги, передачи вертикальных нагрузок на рельсы, тяговых и тормозных усилий, а также для восприятия направляющих усилий при движении как на прямых, так и в кривых участках рельсовой колеи.
Экипажная часть современного тепловоза состоит из кузова, кабин машиниста, главной рамы с автосцепками и тележек. Ряд промышленных тепловозов мощностью до 300 кВт (ТГК2М, ТГК, ТГМ1, ТГМ23Д и др.), имеющих две или три оси и, следовательно, сравнительно небольшую длину главной рамы, строят без тележек, а колесные пары размещают непосредственно в главной раме локомотива.
Кузов с кабинами машиниста служит для внешнего ограждения и защиты от атмосферных воздействий основных узлов и агрегатов тепловоза, а также создания комфортных условий для работы локомотивной бригады. Кузова локомотивов выполняют вагонного (закрытого) или капотного типов.
Кузов вагонного (полностью закрытого) типа применяют на всех современных отечественных магистральных тепловозах и электровозах. Характерной особенностью этого типа кузова является то, что локомотивная бригада имеет возможность контролировать работу узлов и агрегатов и переходить из секции в секцию (на двух- и многосекционных локомотивах) без выхода наружу. Соответственно, между стенкой кузова и силовым оборудованием (например, тепловозным дизелем) предусмотрены проходы, по которым можно пройти из одной кабины машиниста в другую. Кроме того, тепловозы с кузовами вагонного типа имеют меньшее аэродинамическое сопротивление движению.
Кабины машиниста современных магистральных тепловозов выполнены с учетом требований безопасной и комфортной работы обслуживающего персонала. Они оборудуются системой поддержания микроклимата, имеют лобовое стекло с электрообогревом и системой очистки стекол (щетки с приводом). В кабинах машиниста также предусмотрены механические солнцезащитные шторы, легко регулируемые по высоте.
Кузова капотного типа в нашей стране нашли применение, в основном, на маневровых и промышленных тепловозах. У этих односекционных локомотивов одна кабина машиниста, поэтому капотный тип кузова обеспечивает лучший обзор станционных и промышленных путей из кабины машиниста. Для осмотра и обслуживания оборудования тепловоза, находящегося под съемным капотом, нужно выйти из кабины машиниста на боковые площадки, огражденные поручнями. Кузова капотного типа также легче и дешевле вагонного типа. В них проще вести монтаж и демонтаж оборудования при ремонтах локомотивов, однако суровый климат в большинстве районов нашей страны делает проблематичным их использование на магистральных локомотивах. В ряде стран мира
с более теплым климатом (например, в США, некоторых странах Европы) строятся магистральные локомотивы именно с кузовами капотного типа, что позволяет уменьшить себестоимость изготовления локомотивов.
Главная рама является фундаментом для силовой установки и вспомогательного оборудования тепловоза. Она служит также для передачи тяговых, тормозных усилий и вертикальных нагрузок от веса оборудования на тележки тепловоза. На современных магистральных тепловозах (серий 2ТЭ116У, 2ТЭ116УД, ТЭП70БС, 2ТЭ25КМ, 2ТЭ25А, 2ТЭ25АМ и др.) применяют так называемые цельнонесущие кузова. При этом рама и каркас кузова объединены в единую сварную несущую конструкцию, что позволяет существенно снизить массу экипажной части. Снижению массы локомотивов также способствует использование в качестве материала цельнонесущего кузова легированных сталей или алюминиевых сплавов. В таблице приведены основные технические характеристики главных рам и кузовов современных магистральных тепловозов
Тележки — это наиболее сложные и ответственные части экипажа, непосредственно взаимодействующие с рельсовой колеей. Их часто называют ходовой частью тепловоза. К основным узлам тележки относят: колесные пары, тяговый привод колесных пар, буксы, рессорное подвешивание, раму тележки, устройства связи главной рамы тепловоза с рамами тележек, обеспечивающие возможность поворота тележек относительно оси тепловоза при движении в кривых, а также системы поосно-го регулирования силы тяги. Перечисленные узлы тележек работают в тяжелейших условиях эксплуатации, особенно в зимнее время. От прочности и надежности узлов тележек, качества их обслуживания и ремонта напрямую зависит безопасность движения поездов.
КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ
Колесная пара является не только важнейшим узлом экипажной части тепловоза, но и характерным признаком (визитной карточкой) подвижного состава железных дорог, отличая его от других видов наземного колесного транспорта.
Название --колесная пара» означает, что два колеса напрессованы на одну ось на строго определенном расстоянии и вращаются вместе с ней с одинаковой частотой. Такая конструкция колесных пар локомотивов, вагонов и другого вида подвижного состава обеспечивает заданное направление и устойчивое их движение по рельсовой колее. Колесные пары воспринимают удары от неровностей пути, передают вес тепловоза на рельсы и участвуют в реализации силы тяги и тормозных сил в зонах контакта колес с рельсами, а также направляют движение локомотива как на прямых, так и в кривых участках рельсовой колеи.
Такие специфические условия эксплуатации требуют, чтобы колесные пары имели возможно меньший вес при высокой прочности конструкции, что может быть достигнуто посредством рационального использования марок высококачественных сталей с различными свойствами. В этой связи колесные пары локомотивов — составные, те. их составляют (формируют) из нескольких деталей. Для каждой детали колесной пары, в зависимости от условий работы и напряженности, используют специальные марки высококачественных сталей.
Конструкция колесных пар тепловозов определяется типами тяговых передач (см. «Локомотив» № 6, 2016 г.) и тяговыми приводами колесных пар, особенности устройства которых будут рассмотрены в одной из последующих статей.
Колесные пары грузовых тепловозов (2ТЭ10У, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2М62У, 2ТЭ116У, 2ТЭ116УД, 2ТЭ25КМ и др.) с электрической передачей и опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей в основном унифицированы и различаются некоторыми размерами. Унифицированная колесная пара серийных грузовых тепловозов состоит из следующих деталей (рис. 1): оси 1 и двух колесных центров 2 с надетыми на них в горячем состоянии бандажами 3. Бандажи 3 удерживаются на внешних поверхностях центров 2 за счет сил сжатия (натяга) в местах посадки. Для дополнительного крепления с центром 2 в пазы бандажей 3 заведены бандажные кольца 4, изготовленные из специального стального проката. На оси 1 между колесами закреплено ведомое зубчатое колесо 5, которое является элементом тягового привода колесной пары.
Следует особо подчеркнуть, что унифицированные колесные пары всех серий отечественных тепловозов имеют односторонний тяговый привод — это когда на оси напрессовано одно зубчатое колесо тягового редуктора. Унифицированные колесные пары серийных грузовых электровозов (ВЛ10У, ВЛ11М, 2ЭС5К, 2ЭС6К и др.) имеют двухсторонний тяговый привод, т.е. привод оси от тягового электродвигателя осуществляется с помощью двух цилиндрических тяговых редукторов, что и является принципиальным их отличием от колесных пар грузовых тепловозов.
На рис. 1 также приведены основные фиксированные размеры унифицированной колесной пары грузового тепловоза. Так, максимальное расстояние между внутренними гранями бандажей колес одной колесной пары составляет 1440 мм, диаметр Дк ее колес по кругу катания (измеряется на расстоянии 70 мм от внутренней грани поверхности бандажей со стороны гребня) — не более 1050 мм. Разница между величинами Дк колес одной колесной пары должна быть не более 0,5 мм.
Оси колесных пар тепловозов изготавливают из заготовок углеродистой мартеновской стали Ос.Л. Ось имеет различный диаметр по длине в зависимости от величины действующих усилий и назначения отдельных ее участков. Во избежание концентрации напряжений все переходы с одного диаметра оси на другой сопрягают плавными кривыми (галтелями) радиусом 20 — 60 мм. Буксовые шейки «а» оси (см. рис. 1) служат для монтажа подшипников и для унифицированной колесной пары тепловоза имеют диаметр 160 мм.
Далее следуют предподступичные части «б» оси диаметром 200 мм, на которые надевают лабиринтные уплотнения букс. Наибольший диаметр (235 мм) имеют подступичные части «в», на которые напрессовывают колесные центры 2, и «г», где находится зубчатое колесо 5. Наибольший диаметр подступичных частей обусловлен тем, что именно на этих частях сосредоточены самые большие напряжения по длине оси. На шейки «д» оси диаметром 215 мм через моторно-осевые подшипники опирается тяговый электродвигатель тепловоза. Между шейками «д» расположена средняя часть «е» оси диаметром 205 мм.
Цилиндрические поверхности оси (кроме средней части «е») упрочняют накаткой стальными закаленными роликами при нажатии на ролик 30 — 40 кН. Поверхности шеек оси после накатки шлифуют под посадку подшипников, что позволяет повысить износостойкость оси почти в два раза. В торцах осей с обеих сторон расточены отверстия диаметром 80 мм, в одно из которых запрессовывают втулку привода скоростемера.
На современных грузовыхтепловозах серий 2ТЭ116У, 2ТЭ116УД и 2ТЭ10У устанавливают модифицированные тяговые электродвигатели постоянного тока ЭД118Б, которые, в отличие от двигателей ЭД 118А, имеют систему принудительной смазки моторноосевых подшипников (МОП). Шейки «д» (см. рис. 1) осей колесных Пар ЭТИХ СерИИ ТЕПЛОВОЗОВ ИМЕЮТ МЕНЬШИМ ДИЗМЕТр — 210 ММ.
В средней части «е» оси колесных пар тепловозов 2ТЭ10У, 2ТЭ116У и 2ТЭ116УД сделано утолщение для крепления венца зубчатого колеса привода насоса циркуляционной смазки МОП. Таким образом, принудительная смазка МОП каждой колесной пары осуществляется индивидуальным масляным насосом, имеющим механический привод от оси.
Для предотвращения утечек смазки МОП и ее попадания на бандажи и рельсы на краях шеек «д» оси колесных пар тепловозов 2ТЭ10У, 2ТЭ116У и 2ТЭ116УД напрессованы лабиринтные кольца уплотнения.
У осей колесных пар пассажирских тепловозов с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей шейки «г» и «д» не предусмотрены в связи с тем, что моторно-осевые подшипники и зубчатое колесо размещены на так называемом полом валу.
Колесные центры унифицированных колесных пар тепловозов изготавливают дисковыми (сплошными) или спицевыми. Их делают из мартеновской стали повышенного качества марки 20Л-1П или 25Л-Ш. Колесные центры могут быть литыми или катаными. Катаные центры унифицированной колесной пары легче литых на 42 кг. Колесный центр 2 унифицированной колесной пары тепловозов состоит из ступицы, напрессованной на подступичную шейку «в» (см. рис.1) оси 1, обода, на котором крепится бандаж 3, и промежуточной части, выполненной в виде диска (дисковые центры) или спиц (спицевые центры). Спицевые центры легче дисковых, но стоимость их изготовления значительно выше. Спицевые колеса применены лишь на локомотивах старой постройки: тепловозах 2ТЭ121 и электровозах серий ВЛ19, ВЛ22М, ЧС2 и ЧС4.
Посадочные места ступицы и обода центра подвергают механической обработке, после чего колесные центры балансируют. Для уменьшения веса дисковых центров в их промежуточной части делают отверстия «ж» (см. рис. 1).
Особенностью конструкции колесных центров серийных грузовых электровозов являются удлиненные ступицы, на каждую из которых напрессовывают зубчатые колеса тяговых приводов.
Бандажи колесных пар тепловозов непосредственно взаимодействуют с рельсами в зоне так называемой контактной площадки и работают в довольно сложных условиях. Под воздействием огромных усилий от веса оборудования тепловоза (величина вертикальных сил достигает 150 кН или 15 тс) происходит упругая деформация (смятие) поверхности бандажа и рельса, в результате чего появляется контактная площадка в форме эллипса площадью 300 — 400 мм2. Отметим, что если бы контактировали абсолютно жесткие цилиндрические тела, то контакт колеса и рельса был бы точечным.
При движении тепловоза в режиме тяги на поверхность рабочей площадки бандажей, помимо вертикальных сил, действуют продольные (относительно оси пути) силы сцепления и поперечные силы, вызывающие скольжение поверхности бандажей по рельсам. Вследствие действия этих и других сил при движении тепловоза материал бандажей подвергается смятию (искажению геометрической формы), растяжению, сжатию, термическому воздействию, особенно при торможении, а также повышенному износу (прокату). При прохождении колесной парой стыков рельсов и неровностей пути бандажи колссных пар и многие у'злы и детали экипажной части тепловозов также воспринимают значительные динамические ударные нагрузки, действуют и другие силы.
Для того чтобы обеспечить безопасность движения поездов и минимизировать износ (прокат) бандажей колесных пар, к материалу бандажей предъявляются довольно противоречивые требования. С одной стороны, материал бандажей должен быть достаточно вязким, чтобы не разрушаться при ударах, с другой — обладать высокой твердостью (по Бринеллю НВ 269), чтобы сопротивляться смятию, и износостойкостью.
Бандажи колесных пар тепловозов изготавливают (прокатывают) из раскисленной мартеновской стали 60 марки 2, так называемой бандажной стали, с содержанием углерода не выше 0,65 %. В состав бандажной стали также входят следующие легирующие добавки, собственно, обеспечивающие выполнение вышеперечисленных требований к материалу бандажей: марганец 0,6 — 0,9 %; медь не более 0,3 %; кремний 0,2 — 0,42 %; никель 0,25 %; хром не более 0,2 %; ванадий не более 0,1 %. После изготовления бандажи подвергают термической закалке с последующим отпуском. Материал и технические данные бандажей колесных пар тепловозов определяет ГОСТ 398—81.
Профиль бандажа колесных пар (рис. 2) имеет специальную конфигурацию и состоит из гребня «а» (реборды), двух конических поверхностей — основной с конусностью 1:10 (уклон 1:20) и боковой конусностью 1:3,5 (уклон 1:7), а также торцовой фаски под углом 45°.
На рис. 2 показаны основные размеры профиля бандажа тепловозов. Так, толщина нового бандажа составляет 75 мм, без учета размеров гребня. Гребень бандажа «а» фактически задает направление движения локомотива и предохраняет колесную пару от схо
да с рельсов.
При движении колесной пары в рельсовой колее между гребнями колес и внутренними гранями головок рельсов обязательно должны быть зазоры, чтобы предупредить возможное заклинивание колесной пары в колее и уменьшить силы трения. Величина минимального суммарного зазора 8 при движении по прямому горизонтальному пути составляет (см. рис. 1 и 2) 8 = (1520 - 4) -1440 - 2x33 = 10 мм. Здесь: (1520 - 4) — наименьшая ширина рельсовой колеи (см. рис. 1); 1440 — наибольшее расстояние между внутренними гранями бандажей; 33 — толщина гребня нового бандажа. Несложно подсчитать и максимальную величину 8, которая при новых бандажах составит 8 = 23 мм.
Главное назначение конической формы поверхности бандажа — обеспечивать синусоидальную траекторию перемещения колесной пары (в плане) в пределах путевых зазоров без длительного прижатия гребней колесных пар к одному из рельсов. Такую же извилистую траекторию движения по прямому пути, похожую на синусоиду, имеет двухосная тележка (рис. 3,а).
Длина волны виляния L двухосной тележки тепловоза зависит, в основном, от конусности основной поверхности бандажа ее колесных пар. Например, для новых колесных пар с бандажами конусностью 1:10 (уклон 1:20) и диаметром 1050 мм длина волны виляния составит 18,1 м. Необходимо также учитывать и то обстоятельство, что из-за смятия материала колес в зоне контактных площадок движение тепловоза сопровождается проскальзыванием колес относительно рельсов и появлением сил трения скольжения.
Несколько иная картина наблюдается при движении двухосной тележки по кривой радиусом R (рис. 3,6). В этом случае на тележку дополнительно действуют центробежные силы, которые не только прижимают гребни колес к внутренней части наружного рельса, но и создают некоторый поперечный перекос экипажа. Во избежание заклинивания гребней бандажей внутри рельсовой колеи при перекосе экипажа, кривые участки пути делают с уширением на величину Д. При радиусе кривой от 349 до 300 м А = 10 мм, при R = 300 м д=15 мм
Из рис. 3,6 следует, что путь, проходимый одним колесом колесной пары по внешнему рельсу кривой, больше, чем другим колесом по внутреннему рельсу. Следовательно, при цилиндрической форме бандажа при движении в кривой неизбежно проскальзывание колеса, движущегося по внешнему рельсу, что привело бы к значительной потере мощности тепловоза на преодоление сил трения скольжения колес по рельсам и их повышенному износу. Итак, второе назначение конусности 1:10 рабочей поверхности бандажа (см. рис. 2) — облегчение прохождения тепловозом кривых участков пути.
Конусность боковой части бандажа (уклон 1:7) и торцовая фаска 45° служат для безударного прохождения стрелочных переводов. Как уже отмечалось выше, в процессе эксплуатации происходят не только износ (прокат) поверхности катания и подрез гребня, но и смятие металла на поверхности бандажа, который постепенно заполняет торцовую фаску.
Опыт эксплуатации грузовых тепловозов на железных дорогах нашей страны показал, что среднесетевая интенсивность проката бандажей их колесных пар составляет 0,38 мм на 104 км пробега. Интенсивность износа гребней бандажей может быть еще выше и составлять 0,8 мм на 104 км пробега, что вызывает необходимость преждевременной обточки бандажей колесных пар для восстановления первоначального профиля. При увеличении протяженности кривых участков пути и с уменьшением радиусов кривых интенсивность проката бандажей и износа гребней возрастают и могут достигать величины 1 мм на 104 км пробега тепловозов и выше.
По мере износа и достижения предельных значений проката и толщины гребня колесные пары поступают в основное локомотивное депо на техническое обслуживание ТО-4, на котором производится обточка колесных пар без выкатки из-под локомотива. Основная цель ТО-4 — восстановление первоначального профиля бандажей или их замена на новые. Во втором случае отбракованная колесная пара выкатывается из-подлокомотива, разбирается, ремонтируется, формируется и проходит полное освидетельствование в основном локомотивном депо.
Колесные пары пассажирских тепловозов (ТЭП60, ТЭП70, ТЭП70БС, ТЭП80 и др.) с электрической передачей и опорнорамным подвешиванием тяговых электродвигателей заметно отличаются от колесных пар грузовых тепловозов промежуточным устройством, позволяющим целиком закрепить на раме тележки тяговый электродвигатель и тем самым значительно уменьшить необрессоренную массу колесно-моторного блока тепловоза и динамическое воздействие от колесных пар на рельсы.
В качестве примера рассмотрим конструкцию колесной пары те-пловозаТЭП70БС с опорно-рамным подвешиванием ТЭД (рис. 4). На ось 1 колесной пары напрессованы колесные центры 2 разной конструкции, из которых один (левый) имеет выгнутый наружу диск для размещения эластичной муфты привода, а второй (правый) — прямой с четырьмя пальцами 12, запрессованными в приливы центра.
Принципиальным отличием колесной пары тепловоза ТЭП70БС с опорно-рамным подвешиванием является то, что зубчатое колесо 7 тягового редуктора напрессовано не на оси, как при опорно-осевом приводе, а вращается в подшипниках на неподвижной опоре 6 полого вала 5. Ступица зубчатого колеса 7 тягового редуктора соединена с помощью резинометаллических шарниров 9 и поводков с приводным фланцем 10 полого вала 5. В свою очередь, полый вал 5 охватывает ось 1 колесной пары с зазором и через поводки и пальцы 12 передает вращающий момент на правый колесный центр 2. Профиль и крепление бандажей 8 на колесные центры 2 остались без изменений по сравнению с унифицированной колесной парой.
Так как средняя часть оси стала менее нагруженной, чем при опорно-осевом приводе, она имеет меньший диаметр (210 мм). Дополнительно в оси делаются сквозные отверстия диаметром 70 мм, что в итоге позволяет заметно уменьшить массу оси без снижения ее надежности. На рис. 4 также приведены основные фиксированные размеры колесной пары пассажирского тепловоза ТЭП70БС.
Колесные пары промышленных тепловозов (ТГМ4Б, ТГМ6Д, ТГМ40 и др.) с гидравлической передачей (рис. 5.) состоят из двух одинаковых цельнокатаных (безбандажных) колес 9, напрессованных на ось 1 колесной пары. На средней части оси 1 расположены ведомая шестерня 6 осевого редуктора, шестерня 5 привода масляного насоса осевого редуктора и два подшипниковых узла с подшипниками 7, 14 и 15, на которые опирается корпус осевого редуктора привода колесной пары. В сверлении оси 1 запрессована втулка 16 привода скоростемера тепловоза.
Формирование унифицированных колесных пар тепловозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей. Формированием называют процесс сборки колесных пар из новых элементов при их изготовлении. Сборку унифицированных колесных пар тепловозов производят как с использованием гидравлического пресса (холодный способ), так и тепловым способом с предварительным нагревом детали. Прочность посадки обеспечивается натягом, т.е. превышением диаметра места посадки (например, оси колесной пары) над диаметром отверстия напрессовываемой детали (например, центра). Формирование унифицированных колесных пар тепловым способом имеет заметные преимущества перед холодным способом, так как снижается трудоемкость формирования и повышается прочность посадки при уменьшенных величинах натягов.
Формирование колесной пары тепловоза начинается с посадки на ось зубчатого колеса (или его ступицы). Натяг между сопрягаемыми поверхностями должен быть в пределах 0,16 — 0,22 мм, задиры и забоины на них не допускаются. Зубчатое колесо 5 нагревают до температуры 160 — 200 °C. Подступичную часть «г» (см. рис. 1) оси покрывают тонким слоем эластомера ГЭН-150 или лаком марки ВДУ-3 для защиты сопрягаемых поверхностей от коррозии. После посадки и остывания зубчатого колеса прочность соединения проверяется на прессе. При воздействии силы 700 кН зубчатое колесо должно оставаться неподвижным. Процесс напрессовки зубчатого колеса фиксируется в виде диаграммы на специальных бланках.
Ось с зубчатым колесом запрессовывают в колесные центры в холодном состоянии. Перед установкой на гидравлический пресс посадочные поверхности оси и центров протирают насухо, а затем смазывают растительным маслом (натуральной олифой), чтобы не допустить задиров при сборке и предохранить сопрягаемые поверхности от коррозии. Натяг должен быть 0,18 — 0,30 мм, усилие в конце запрессовки — 950 — 1400 кН при ненасаженных бандажах.
Процесс запрессовки оси в колесные центры записывается в виде диаграммы (графической зависимости усилия пресса от перемещения колесного центра по посадочной поверхности). Запись характера протекания запрессовки дает возможность судить, насколько хорошо были подготовлены посадочные поверхности. При удовлетворительной запрессовке ее диаграмма имеет вид плавно нарастающей кривой, слегка выпуклой по всей длине запрессовки.
При формировании колесных пар пассажирских тепловозов применяют исключительно тепловой способ. Ступицу центра в этом случае нагревают в электрогорне до температуры 250 — 320 °C током промышленной частоты.
Для надежной посадки бандажа на колесный центр создают натяг 1,1 — 1,45 мм. Перед посадкой проверяют целостность бандажей (дефектоскопируют) и определяют их твердость. Бандажи одной колесной пары должны иметь примерно одинаковую твердость НВ 269. Разность твердости по Бринеллю двух бандажей одной колесной пары не должна превышать величины НВ 20.
Бандаж нагревают в индукционном горне до температуры 250 — 320 °C, после чего обод центра «б» заводят в нагретый бандаж до упора в бурт «г» (см. рис. 2). При медленном остывании бандаж плотно сжимает центр. Когда температура бандажа снижается, но имеет температуру не ниже 200 °C, в его паз заводят бандажное кольцо «в» (см. рис. 2), изготовленное из фасонной стали. Затем обкатывают прижимной бурт бандажа для плотного охвата кольца. Таким образом, упорный бурт «г» препятствует смещению бандажа в случаях сильного нагрева, например, при интенсивном торможении в одну сторону, а кольцо «в» — в другую.
После полного остывания бандажа плотность прессовой посадки проверяют по звуку от ударов молотком по кругу катания. Затем наружную поверхность бандажей обтачивают, придавая стандартный профиль (см. рис. 2). После обточки бандажей производится инструментальная проверка на соответствие всех размеров сформированной колесной пары требованиям ГОСТ. Для одной колесной пары разность диаметров колес по кругу катания (см. рис. 1 и 4) не должна превышать величину 0,5 мм. Допустимая овальность кругов катания и эксцентриситет относительно подступичной части шейки оси — не более 0,5 мм.
Чтобы контролировать неподвижное положение бандажа в процессе эксплуатации тепловоза относительно центра, на боковой поверхности бандажа выбивают (на длине 25 мм) четыре-пять кернов глубиной 1 — 1,5 мм, а на ободе колесного центра делают риску глубиной 1 мм против средней лунки. На вновь сформированных колесных парах центры окрашивают эмалью черного цвета, а наружные грани бандажей — эмалью белого цвета. После окраски колесной пары по кернам и риске наносят полосу шириной 25 мм: на бандажах красной краской, а на ободах центров — белой.
Полное освидетельствование колесных пар производится при средних и капитальных ремонтах тепловозов, а также в случаях смены хотя бы одного элемента колесной пары (бандажа, левого или правого центра, зубчатого колеса и др.). Причинами смены элементов колесной пары являются следующие: их износ или повреждения, особенно полученные после столкновения локомотива, схода с рельсов, а также неясности клейм и знаков, нанесенных на детали колесной пары.
Основными неисправностями колесных пар эксплуатируемых тепловозов являются: износ (прокат) бандажей по кругу катания и гребня; ослабление посадки бандажа на колесном центре; ослабление бандажного кольца; раковины и выщерблины на основной поверхности бандажа; трещины в бандаже; износ оси в области шеек моторно-осевых подшипников; трещины в оси; повреждения зубчатого колеса тягового редуктора.
При полном освидетельствовании колесных пар тепловозов выполняют следующие виды работ:
- промывка колесной пары в моечной машине и ее очистка от краски;
- проверка клейм и знаков на элементах колесной пары;
- проведение дефектоскопии всех элементов колесной пары с помощью дефектоскопов магнитопорошкового (МД12-ПС),
- ультразвукового (УД2-102) и вихретокового (ВД20НФ) контроля;
- замена бракованных деталей на новые и обточка последних;
- проверка соответствия размеров деталей колесной пары установленным нормам допусков и износов;
- нанесение-клейм-и-знаков;—
- окраска и консервация колесной пары.
Клеймение колесных пар. При формировании, ремонте и освидетельствовании колесных пар тепловозов применяют различные клейма и знаки, наносимые на осях, бандажах, зубчатых колесах и колесных центрах.
В качестве примера на рис. 6 приведено клеймение торцовых поверхностей оси унифицированной колесной пары тепловоза. Торец оси, на котором наносят постоянные знаки, относящиеся к ее изготовлению, считается правой стороной оси и колесной пары. На торце оси наносят только вромонные знаки клейма), которые после каждого освидетельствования колесной пары тепловоза заменяют новыми.
Необходимо отметить, что при формировании и полном освидетельствовании все элементы каждой колесной пары проходят многоступенчатый контроль. Этим занимаются независимые от данного предприятия специалисты — приемщики ОАО «РЖД», имеющие персональные клейма и знаки.
Такая многоступенчатость и тщательность контроля технического состояния и фиксированных размеров колесной пары обусловлены важностью той роли, которую колесные пары играют в обеспечении безопасности движения поездов и надежной работы железнодорожного транспорта в целом.
Особенности конструкции и формирования колесных пар вагонов. На современных грузовых и пассажирских вагонах нашей страны применяются безбандажные унифицированные колесные пары типа РУ1 Ш-950 (Р — роликовая; У — унифицированная; Ш — торцовое крепление подшипников на оси приставной шайбой; 950 — диаметр колес колесной пары, мм) с роликовыми буксами.
Безбандажные унифицированные колесные пары вагонов состоят из оси и двух одинаковых стальных цельнокатаных колес, т.е. фактически из двух разных элементов. Применение на вагонах бандажных колесных пар (как на магистральных локомотивах) специалистами признано нецелесообразным по причинам недостаточной прочности и надежности, трудности обеспечения постоянного контроля за техническим состоянием, значительной трудоемкости формирования и повышенной массы бандажных колес.
Стальное цельнокатаное колесо (рис. 7) состоит из обода 1, диска 2 и ступицы 3. Ступица 3 служит для прессового соединения с подступичной частью оси колесной пары. Профиль поверхности обода цельнокатаного колеса вагонов — точно такой же, как и профиль бандажа колесных пар тепловозов (см. рис. 2). Различия заключаются в ширине колес (у вагонов она меньше на 10 мм) и в диаметрах колес (измеряемого по кругу катания на расстоянии 70 мм); у вагонов эта величина — 950 мм.
Типы, основные размеры и технические условия на изготовление колесных пар вагонов определяются стандартами, а их содержание и ремонт — Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) и специальной Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар вагонов.
Кроме унифицированных колесных пар типа РУ1 Ш-950, в эксплуатации находится сравнительно небольшое количество колесных пар типа Ш-950 с буксовыми подшипниками скольжения, которые применяются на 4-осных грузовых полувагонах промышленного транспорта старой постройки (до 1982 г.)
Цельнокатаные колеса вагонов изготавливают из мартеновской стали двух марок: марки 1 для колесных пар пассажирских вагонов с содержанием углерода 0,44 — 0,52 % и марганца 0,8 — 1,2 %, а также марки 2 для колесных пар грузовых вагонов с содержанием углерода 0,55 — 0,65 % и марганца 0,5 — 0,9 %. Повышенное содержание углерода в стали марки 2 улучшает износостойкость колес грузовых вагонов в эксплуатации, работающих при более высоких нагрузках.
Рабочие поверхности цельнокатаных колес, контактирующих с рельсами, подвергаются упрочняющей термической обработке, благодаря которой достигается их твердость по Бринеллю на глубине 30 мм: для стали марки 1 — НВ 248; для стали марки 2 — НВ 255.
Оси колесных пар грузовых и пассажирских вагонов изготавливают из специальных кованных заготовок углеродистой стали марки Ос.В. Заготовки имеют круглое поперечное сечение с различными диаметрами по длине. На торце буксовой шейки и средней части вагонной оси наносят соответствующие знаки и клейма. Срок службы осей колесных пар вагонов — 15 лет.
Формирование вагонных колесных пар производится с помощью холодной запрессовки в колесных цехах вагоностроительных и вагоноремонтных заводов, а также в вагонных колесных мастерских, оборудованных гидравлическими прессами и необходимой аппаратурой. Качество и процесс запрессовки оси колесной пары в ступицы стальных цельнокатаных колес фиксируются на индикаторных диаграммах формирования колесной пары отдельно для левого и правого колес. Эти диаграммы приобщаются к паспорту вагонной колесной пары. После формирования производится инструментальная проверка на соответствие всех размеров колесной пары стандартам ГОСТ 4835—80.
В следующей статье мы познакомимся с особенностями устройства тяговых приводов колесных пар тепловозов.
