Что должна обеспечивать связь корпуса буксового узла с рамой тележки

Контактные задачи железнодорожного транспорта — Классификация буксовых узлов

Содержание материала

Глава 9
РАСЧЕТ БУКСОВЫХ УЗЛОВ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ БУКСОВЫХ УЗЛОВ

Соединение колесной пары с рамой тележки железнодорожного экипажа осуществляется с помощью буксового узла. Он должен обеспечить: свободное вращение колесной пары относительно рамы тележки, передачу веса экипажа на колесную пару, сил тяги, торможения и поперечного направления от колесной пары на экипаж [54]. Дополнительные требования сводятся к следующему: разделению масс колесной пары и экипажа в вертикальном и поперечном направлениях с помощью упругих связей, подбору характеристик упругих и диссипативных соединений, позволяющих обеспечить необходимую плавность хода и условия воздействия экипажа на путь.
Для удовлетворения этим требованиям буксовый узел включает следующие элементы:
подшипниковый узел, состоящий из подшипников, корпуса буксы с крышками и уплотняющими устройствами, приливами с посадочными местами для крепления элементов, предназначенных для передачи веса экипажа и связи колесной пары с рамой тележки;
упругие элементы для передачи веса экипажа, в качестве которых используются витые и торсионные пружины, листовые рессоры, резинометаллические или пневматические упругие элементы;
устройства для продольного и поперечного соединения буксы с рамой экипажа.
Буксовые узлы локомотивов и вагонов различаются по конструктивному исполнению. Буксы локомотивов классифицируют по: типу направляющих, типу продольной связи буксы с рамой тележки [54]. Буксы вагонов — по типу вагона — пассажирского и грузового; по способу посадки внутреннего кольца подшипника на шейку оси с горячей и втулочной посадками; по типу торцового крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси с креплением гайкой или шайбой; по числу подшипников с одним или двумя роликовыми подшипниками, кроме того, с дополнительным упорным шариковым подшипником; корпусные и бескорпусные [39].
Классификация буксовых узлов с точки зрения расчетов подшипникового узла на прочность и жесткость дана на рис 9.1 [56].

Буксы с плоскими направляющими.

Одной из первых конструкций буксового узла, в котором использована пара с поступательным движением узла относительно плоских направляющих, является челюстной узел, который реализован в ходовой части тепловоза ТЭЗ (рис. 9.2). Букса имеет цилиндрический корпус 7, на боковых приливах которого установлены термообработанные наличники. Такие же наличники имеются на челюстях рамы тележки. Пары их трущихся поверхностей обеспечивают поступательное перемещение буксы относительно рамы тележки в вертикальном направлении.
Корпус 1 буксы отливается из стали 25ЛШ [90]. В нем смонтированы подшипники с цилиндрическими роликами 3 (2Н32732Л) и 5 (2Н52732Л). Внутренние кольца подшипников насажены на шейку 4 оси с натягом 0,035. 0,065 мм. Перед посадкой на ось их нагревают до температуры 100. 120 °C. Наружные кольца устанавливают в корпус буксы с зазором и прижимают крышкой 6 для предотвращения их проворота. Конусность и овальность внутренних поверхностей корпуса буксы не превышает 0,03 мм. Подшипники имеют разность радиальных зазоров не более 0,03 мм. В буксовом узле реализовано верхнее нагружение ее весом экипажа. Нагрузка передается через опоры 2 от балансиров системы рессорного подвешивания. На буксах крайних колесных пар трехосных тележек устанавливают упругие упоры (пружину 7), а на средних — жесткие.

Рис. 9.1. Классификация буксовых узлов железнодорожного транспорта [56]

Рис. 9.2. Букса крайней колесной пары тележки тепловоза ТЭ3

Аналогичную конструкцию имеет букса электровоза ВЛ8. В ее корпусе установлены подшипники ЦКБ 552 и ЦКБ 553 с горячей посадкой внутренних колец на шейку оси. Вес экипажа передается через две витые цилиндрические пружины на опору, а затем — на верхнюю часть корпуса буксы.
Отличительной особенностью челюстной буксы электропоезда ЭР2 является способ передачи вертикальной нагрузки через нижние проушины. Буксовое подвешивание состоит из витых цилиндрических пружин, которые через резиновые амортизаторы опираются на балансир. От балансира вертикальная сила передается на проушины корпуса буксы, расположенные в ее нижней части. В буксовом подвешивании использован фрикционный гаситель поворотного типа. Фрикционные диски гасителя изготовлены из материала КФ-2. В буксе применены роликовые подшипники ЗН232726Л1 и ЗН42726Л.

Рис. 9.3. Букса грузового вагона:
1 — корпус буксы; 2 — передний подшипник; 3 — корончатая гайка; 4 — болт;
5 — стопорная планка; 6 — шейка оси; 7 — прилив; 8 — ребра для передачи нагрузки на буксу; 9 — ребра жесткости

Для более равномерного распределения нагрузки между роликами подшипников последние связаны между собой ребрами жесткости 9. Внутренняя поверхность корпуса растачивается под размер 250мм для обеспечения посадки наружных колец подшипников. В буксе использованы подшипники с короткими цилиндрическими роликами: передний 30-232726Л1М и задний 30-42726ЛМ. На шейку оси внутренние кольца подшипников устанавливаются по горячей посадке, а наружные с зазором и прочно удерживаются от проворота с помощью крепительной крышки.

Источник

Буксы и буксовые узлы подвижного состава железных дорог

Колесные пары локомотивов и вагонов имеют одну и ту же общую часть – ось. На оси с обоих сторон имеются специальные шейки, на которые и устанавливаются буксы. Буксы, надеваемые на шейки колесной пары, в принципе одинаковы для локомотивов и вагонов, но, конечно, несколько отличаются конструктивно.

Так что такое буксы?

Итак, буксы представляют собой стальные корпуса, в которых размещаются подшипниковые вкладыши, смазочные и подбивочные материалы (на иллюстрации букса раскрашена красным цветом). Через буксы на колесные пары передается вертикальная нагрузка от веса локомотива, а от колесных пар на рамы тележек – усилия тяги, торможения и боковые горизонтальные силы, на вагонах буксы обеспечивают передачу нагрузки от кузова и находящегося в нем груза через подшипники на шейки оси колесной пары. Букса ограничивает перемещение рамы тележки локомотива или вагона относительно колесной пары, предотвращает попадание посторонних предметов в буксовые подшипники, ну и естественно обеспечивает соединение колесных пар с рамой тележки.

Буксы различают по типу осей, применяемых подшипников, а также по конструкции, размерам корпуса и по виду смазочных и подбивочных материалов. По типу применяемых подшипников буксы могут быть с подшипниками скольжения и с подшипниками качения (роликовыми).

Буксы с подшипниками скольжения

Букса с подшипниками скольжения (на рисунке выше) представляет из себя литой корпус в котором размещается подшипник скольжения, вкладыш и польстер, уплотняющая шайба, вся это закрывается крышкой. Подшипники скольжения изготавливаются, как правило, из антифрикционного сплава – баббита. В этих буксах с подшипниками скольжения для подачи масла к шейкам оси применяют польстеры и подбивочные валики. Польстер состоит из металлического каркаса и прикрепленной к нему подушки с шерстяными фитилями. Каркас имеет верхнюю пластину, подпружиненную снизу спиральными пружинами. Такие буксы требуют постоянной заправки маслом, чтобы фитили или валики постоянно были погружены в него и шейка оси постоянно смазывалась в движении.

Буксы с подшипниками скольжения уже практически не эксплуатируются на подвижном составе, их работа требовала постоянного контроля за уровнем смазки, ее доливки, что существенно снижало пропускную способность железных дорог, вес поезда, и очень сильно увеличивало сопротивление подвижного состава. Приходилось часто производить технические стоянки поездов для обслуживания букс. Данные буксы применялись не только на вагонах, но и на паровозных тендерах, электровозах (ВЛ19, 22 и 23), тепловозах (ТЭ1 и ТЭ2).

Назначение крышки подшипника
и устройство буксового узла

В настоящее время все локомотивы и вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения, т.е. роликовыми. Роликовые подшипники резко сокращают сопротивление подвижного состава при движении, что позволяет увеличить его скорость и полезную массу. При роликовых подшипниках сокращается расход энергии локомотива на 4 – 11%, снижается расход осевого масла, не требуются подбивочные материалы и баббит. Значительно увеличиваются межремонтные сроки буксового узла и также не требуется такая профессия как смазчик, что существенно снижает расходы на обслуживающий персонал.

В роликовых буксах локомотивов и вагонов (на иллюстрации выше) применяются однорядные и двухрядные подшипники, а ролики изготавливают цилиндрической и сферической формы. Для исключения набегания роликов друг на друга они помещаются в беззаклепочые сепараторы. Основными узлами роликовой буксы являются корпус и роликовые подшипники. Корпус закрывается двумя крышками, задняя непосредственно соприкасается с вращающей осью, поэтому имеет специальное лабиринтное уплотнение (для исключения выдавливания смазки). Подшипники на шейке оси закрепляются гайкой, имеющей стопорную шайбу, а расстояние между подшипниками устанавливается двумя дистанционными кольцами. Радиальные подшипники не должны воспринимать осевые усилия, для устранения которых в передней крышке буксы локомотивов установлен осевой упор. Торцовая поверхность упора имеет бронзовую наплавку и смазывается маслом, которое подается фитилем из масляной ванны корпуса буксы. На некоторых тепловозах буксы оборудованы упругими осевыми упорами с пружинами (на фотографии ниже корпус упора буксы отмечен желтым цветом).

В буксах вагонов торцевой упор отсутствует, вся конструкция закреплена торцевой гайкой. Теперь буксы в сборе надеты на шейки оси, и мы подошли вплотную к буксовому узлу, именно он передает все усилия от колесной пары к раме тележки, а также боковые усилия, возникающие при вписывании экипажа в кривую и ударные нагрузки во время движения по неровностям пути, ну и конечно вес локомотива и вагона. На локомотивах применяют буксовые узлы двух типов: с буксовыми направляющими, расположенными на раме тележки (челюстные) и с резинометаллическими поводками (бесчелюстные).

Устройство буксового узла

На буксовых узлах челюстного типа передача всех усилий осуществляется непосредственно от корпуса буксы на направляющую рамы тележки (челюсти), поэтому к корпусу такой буксы приварены с боков наличники, которые смазываются маслом из ванн, с помощью фитилей. Поэтому локомотивная бригада всегда контролирует уровень масла в ваннах, и добавляет его из ручной масленки во время технического обслуживания локомотива. Ванны с фитилями закрываются сверху крышками на пружине, чтобы ее можно было легко поднять. В буксовом узле бесчелюстного типа передача всех усилий осуществляется через резинометаллические поводки, состоящие из стального корпуса и валиков. Перемещения буксы относительно рамы возможны вследствие упругой деформации резины, а передача тягового и тормозного усилий от корпуса буксы на раму тележки происходит через эти самые поводки, которые одним шарниром крепят к приливам корпуса буксы, а другим – к кронштейну рамы тележки. Литой корпус буксы имеет два боковых опорных кронштейна (крыла) для установки пружин рессорного подвешивания тележки и восприятия вертикальной нагрузки. Бесчелюстной буксовый узел во время эксплуатации не требуется смазывать, поэтому современные тепловозы и электровозы имеют только бесчелюстные буксы.

На пассажирских вагонах устанавливаются, так называемые, крыльчатые буксы (на первой иллюстрации выделены красным цветов), конструкция которых схожа с конструкцией бесчелюстных букс локомотива, только поводков на них конечно нет, ведь передавать тяговые усилия вагону не нужно, а все нагрузки передаются на буксу через пружины. В грузовых вагонах буксы находятся и перемещаются в направляющих рамы тележки (на иллюстрации выше буксовый узел окрашен красным, белым и желтым цветами), практически также, как на локомотивах с челюстными буксами, только смазки и наличников в буксах вагонов не требуется.

Источник

Буксовые узлы

Работа буксовых узлов во многом определяет безопасность движения поезда. Буксы и их подшипники воспринимают большие нагрузки, действующие как в радиальном, так и в аксиальном направлениях. Они передают нагрузки от веса локомотива на шейки осей колесных пар, тяговые и тормозные усилия от колесных пар на раму тележки.

Вследствие изгиба шейки оси, возникающего от вертикальной нагрузки на буксу, наиболее нагруженным оказывается задний подшипник Чтобы повысить работоспособность цилиндрических роликовых подшипников, стремятся либо полностью устранить действие на них аксиальных сил, а для этого устанавливают между торцом оси и крышкой буксы упорный шариковый подшипник качения или резиновый упор, либо разгрузить только внутренний подшипник и передать все аксиальные силы на наружный. На электровозах и электропоездах осуществляют разгрузку внутреннего подшипника.

Буксовый узел электровозов состоит из корпуса 1 буксы (рис. 16,а), двух однорядных подшипников 2 с цилиндрическими роликами ‘. Между подшипниками установлены дистанционные кольца 6.

Корпус 1 бесчелюстной двухповодковой буксы восьмиосных грузовых электровозов отлит из стали 25Л-11, имеет четыре прилива для крепления тяг с резинометаллическими элементами и два прилива с проушинами для крепления рессоры. Внутренние кольца роликовых подшипников 2 типов 2052536 ЛМ (наружные) и 2042536 ЛМ (внутренние) насаживают на шейку оси в горячем состоянии, предварительно нагревают в масляной ванне при температуре 100- 120 °С. Натяг этих колец подбирают в холодном состоянии (до нагрева) в пределах 0,04-0,06 мм. Внутренние кольца через упорное кольцо наружного подшипника стянуты гайкой 5, которая стопорится планкой 4, закрепленной в специальном пазу на торце оси.

Наружные кольца подшипников 2 установлены в корпусе по скользящей посадке с зазором 0,06-0,14 мм. Осевой разбег двух спаренных подшипников (0,5-1,0 мм) устанавливают, подбирая

1 За исключением буксовых узлов электровозов ЧС2, ЧС2 Т и ВЛ8.

толщину наружного дистанционного кольца. Букса закрыта крышками 3 и 7 с уплотнениями из резиновых колец.

Пространство в лабиринте задней крышки, между задней крышкой и подшипником, между подшипниками и пе редней крышкой, а также в самых подшипниках заполняют консистентной смазкой ЖРО (3,5-4 кг), которую добавляют через отверстие в боковй части корпуса буксы, закрытое пробкой.

Шарниры тяг выполнены в виде резинометаллических валиков 8 и 9 и шайб,

1 — корпус буксы; 2 — подшипники; 3 — передняя крышка; 4 — планка стопорная, 5 — гайка; 6- дистанционные кольца; 7 — задняя крышка буксы; 8 и 9 — резинометаллические валики; 10 — корпус токоотводящего устройства; 11 — щеткодержатель; 12 — крышка токоотводящего устройства

Рис 16. Буксы электровозов ВЛ10, ВЛ80“, ВЛ80° (а), электровозов ВЛ10 (с № 484 и 906), ВЛ 10 у , ВЛ11 (б) и электровозов ЧС4 и ЧС4’ (в)

это обеспечивает требуемую жесткость буксового узла в продольном и поперечном горизонтальном направлениях.

Резиновые элементы обеспечивают упругое перемещение буксы относительно рамы тележки в трех основных направлениях: вертикальном, продольном горизонтальном и поперечном горизонтальном. В буксовом узле с поводковой группой практически отсутствуют изнашивающиеся детали; прочность резиновых элементов высока, и их характеристики сохраняются в эксплуатации, т. е. не требуется этот узел ремонтировать. Конструкция узла наиболее проста, если элементы, обеспечивающие необходимые характеристики, взаимно не связаны, разделены.

Передние крышки букс, расположенных с правой стороны по направлению движения, имеют фланцы, на которых устанавливают червячные редукторы привода скоростемера. На буксе с торца оси на электровозах постоянного тока с № 484 (выпуск ТЭВЗа) и с № 916 (выпуск НЭВЗа) устанавливают токоотводящее устройство (рис. 16,6) для уменьшения износа моторно-осевых подшипников тягового двигателя от электрокоррозии. В корпусе 10 этого устройства смонтировано три щеткодержателя 11, в которых установлено по одной цилиндрической щетке МГС-21.

Поводковые буксы электровозов ЧС4 и ЧС4 Т имеют также два однорядных подшипника 2 с цилиндрическими роликами (рис. 16,в). Для крепления привода скоростемера и заземляющего устройства используют болты. Корпус 1 буксы в нижней части выполнен в виде вилки для крепления балансира и имеет приливы с трапецеидальной выемкой для монтажа поводков и ограничителей аксиальных и вертикальных перемещений буксы относительно рамы тележки.

Букса электровозов ЧС2 и ЧС2 Т имеет по одному двухрядному сферическому подшипнику 2 (рис. 17,а), позволяющему оси колесной пары поворачиваться относительно корпуса 1 при прохождении одним из колес неровностей пути. Сферические подшипники воспринимают боковые усилия, возникающие при ударах гребней колесных пар о рельсы. Применяют два типа таких букс свободные

(см. рис. 17,а) и неподвижные, которые ставят на ось 5 со стороны зубчатой передачи. У свободных букс между наружным кольцом подшипника 2, наружной 3 и внутренней 4 крышками имеются зазоры по 3 мм, позволяющие корпусу 1 буксы перемещаться относительно подшипника, что компенсирует неточности монтажа, возникающие при изготовлении и сборке буксовых узлов, и предотвращает заедание подшипника при температурных удлинениях оси

Корпуса всех букс имеют детали уплотнения для защиты подшипников и шеек осей от грязи и влаги.

Вагоны электропоездов имеют буксы с цилиндрическими роликовыми подшипниками 6 п 7. Корпус 1 (рис. 17,6) буксы моторного вагона электропоездов ЭР2 и ЭР9Е имеет в нижней части хвостовик, на котором устанавливают качающийся балансир 8. На двух буксах каждой тележки моторного вагона смонтировано на торце буксовой крышки заземляющее устройство, предотвращающее электроэрозию буксовых подшипников при рамном подвешивании тягового двигателя. На электропоездах, которые выпускали до 1972 г., заземляющее устройство устанавливали непосредственно на оси 5 колесной пары.

Буксовый узел тележки моторного вагона электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т отличается от рассмотренного: у корпуса буксы нет хвостовика, подшипники установлены без дистанционных колец. В буксовых узлах тележек прицепных вагонов ЭР2 и ЭР9Е применяют те же подшипники, что и у моторных вагонов, но устанавливают их на шейку оси без промежуточных дистанционных колец. Корпус такой буксы выполнен как одно целое с опорными чашами для буксовых пружин. В чашах для прохода шпинто-нов имеются отверстия, диаметр которых на 20 мм больше диаметра хвостовика шпинтона. Это обеспечивает свободное перемещение буксы относительно рамы, а также ее самоустановку благодаря поперечной упругости буксовых пружин.

На буксах колесных пар передних тележек головных вагонов поездов ЭР2, ЭР9М, ЭР9Е установлены справа по ходу поезда червячные редукторы привода механического скоростемера СЛ-2М, на буксах справа на передней колесной паре у электропоезда ЭР2Р — червячный редуктор скоростемера СЛ-2М, справа на задней — генератор электрического скоростемера, с левой стороны тележки на обеих буксах — осевые датчики противоюзного устройства. Такие же датчики установлены и на буксах задних тележек с правой стороны по ходу поезда.

Источник