Букс поезд что это такое

Челюстные и бесчелюстные тележки и буксы локомотивов — что за зоопарк?

Меня часто спрашивают, что это такое — челюстная и бесчелюстная тележка и букса, очень интересно, разве могут быть эти узлы с такими «медицинскими» названиями. Могут и именно так и называются в силу своих конструктивных особенностей.

Рассмотрим этот вопрос поближе, начнем с букс. Буксы надеваются на шейки оси колесной пары. Они представляют собой стальные корпуса, в которых, в зависимости от конструкции, размещают подшипники, вкладыши, смазочные и подбивочные материалы. Буксы обеспечивают соединение колесных пар с рамой тележки локомотива или вагона, передачу нагрузки от кузова через подшипники на шейке оси колесной пары, ограничение поперечного и продольного перемещений колесных пар относительно кузова или тележки.

Буксы различают по типу осей, применяемых подшипников, а также по конструкции и размерам корпуса, по виду смазочных и подбивочных материалов. По типу подшипников есть буксы с подшипниками скольжения и с подшипниками качения, то есть роликовыми. Вот подшипники скольжения мы рассматривать не будем, это уже старо, но все помнят такие характерные буксы с крышками, в которые заливалось масло, там находилось польстерное устройство, подпружиненное снизу и имеющее подбивочные валики, в них и вращалась шейка оси.

Хотя я еще застал такие буксы на цистернах, мы их называли «Сталинские бочки», состав из этих цистерн никак не бежал шустро на выбегах и поезд постоянно приходилось вести в режиме тяги. Но все это в прошлом. Сейчас на всех локомотивах и вагонах устанавливаются только буксы с роликовыми подшипниками, которые не требуют ни польстеров, ни постоянной смазки, они просты и долговечны в эксплуатации. Роликовые подшипники насаживаются на шейку оси, и вставляются в корпус буксы, упираясь в соответствующие упоры и закрепляются стопорной планкой.

Теперь мы вплотную и подошли к нашим челюстным и бесчелюстным тележкам. Хотя правильнее так называются буксовые узлы, но в общей терминологии принято так называть и тележки локомотивов. На локомотивах через буксы, а именно – буксовые узлы, передается на колесные пары не только вертикальная нагрузка от веса локомотива, но и от колесных пар на рамы тележек – усилия тяги, торможения и боковые горизонтальные силы. На всех локомотивах, электро-и-дизель-поездах применяют буксовые узлы двух типов: с буксовыми направляющими, так называемыми «челюстями» — челюстные и с резинометаллическими поводками – бесчелюстные.

Источник



Буксы и подшипники

В механике такое понятие как букса встречается только в железнодорожной отрасли. Оно имеет немецкое происхождение и означает ящик или коробку (Buchse). Но если рассматривать современный подвижной состав, то букса электровоза или вагона мало похожа на коробку. Она представляет собой узел, состоящий из массивного корпуса из стали с размещенным внутри подшипником. Букса опирается на ось через связанный с ней опорный элемент и сама служит точкой опоры для рессоры. Такая конструкция должна предназначать деталь для эффективной передачи массы вагона или локомотива на ось колесной пары. Кроме этого, деталь воспринимает и дополнительные динамические нагрузки, которые воздействуют на нее, когда вагон ускоряется или тормозит, боковые силы при вхождении в повороты, а также удары, связанные с неровностями пути. Также букса выполняет роль резервуара для смазочного материала и защищает внутренние детали и смазку от загрязнений. Детали приходится работать в максимально жестких условиях, так как она не защищена от вибраций и ударов рессорой. Сегодня известно множество различных видов и исполнений этих узлов, но назначение и конструкция буксы остаются неизменными.

Навигация по статье

Челюстные буксы

Буксы железнодорожные: виды и особенности

Сегодня железнодорожный транспорт использует множество разных конструкций букс. Применяются обычно в них опоры качения, но в магистральных грузовых вагонах используют и буксы с подшипниками скольжения. Для всех этих изделий действует ряд общих требований, непосредственно связанных со спецификой применения. В первую очередь буксовый узел должен иметь высокую прочность и обеспечивать эффективное смазывание расположенного внутри подшипника. Кроме этого изделие должно быть максимально ремонтопригодно и удобно для ревизии и замены. Немаловажным моментом считается и вес такой опоры. Корпус изделия должен выполнять свои защитные функции и выдерживать рабочие нагрузки, но при этом его стараются сделать как можно более легким. Это связано с тем, что в локомотиве могут быть использованы 24 буксы, суммарный вес которых очень значителен.

Чтобы обеспечить опорный узел всеми необходимыми эксплуатационными свойствами, конструкторы при разработке букс руководствуются несколькими основными правилами. В первую очередь, железнодорожный транспорт стараются оснащать деталями, в основе которых лежит цилиндрический роликовый двухрядный подшипник. Доказано, что в данной области применения качение снижает трение по сравнению со скольжением в несколько раз. Это не только помогает реже ремонтировать колесный узел, но и экономит значительное количество топлива. Облегчается трогание состава с места, особенно в холодное время года, когда смазка становится густой. Такое решение способствует и сокращению расхода смазки, так как подшипники качения используют ее меньше, чем опоры скольжения. К сожалению, узлы с роликовыми опорами обходятся недешево, поэтому говорить о том, что буксы с подшипниками скольжения полностью себя изжили, пока не приходится.

При установке подшипника буксы на колесную ось используются два разных способа: втулочная посадка с использованием закрепительной втулки конической конфигурации и так называемая «горячая» посадка. Втулочный способ предпочтительнее, так как дает возможность не подбирать индивидуальный размер внутреннего кольца к шейке оси. При этом допуски увеличиваются с 27 мкм при обычной установке с натягом, до 80 мкм. Конусная разрезная втулка является частью внутреннего кольца подшипника и запрессовывается между кольцом и осью, расклинивая деталь на шейке. Из недостатков втулочного способа монтажа нужно отметить более высокую стоимость узла, за счет добавления еще одной детали. Также конусная втулка образует дополнительное сопряжение, а это требует увеличения плотности насадки опоры на вал. Повышение нагрузки на кольцо и шейку вала вызывает негативные напряжения в этих частях узла.

Горячая посадка на вал используется для тех подшипников цилиндрического типа, которые предоставляют возможность отдельной установки внутреннего кольца на вал, с последующим монтажом сепараторов, тел качения и внешнего кольца. Надежность такой установки обеспечивают силы натяга, образующиеся непосредственно между кольцом и посадочным местом на колесной оси. Внутреннее кольцо, тщательно подобранное с учетом допуска, нагревают, от чего оно расширяется и без особых усилий занимает свое место на шейке оси. После снижения температуры деталь надежно обжимает ось и силы сцепления между материалами надежно удерживают ее от такого явления как проворачивание.

Букса вагона устройство

Рис.1 Схематическое устройство буксы с подшипником качения

Букса, которую использует современный железнодорожный транспорт, устроена просто и эффективно. Внутреннее кольцо подшипника надето на шейку оси, на которую опирается колесная пара и вращается вместе с ней. Наружное кольцо опоры неподвижно и жестко зафиксировано в прочном корпусе. В начале движения тепловоза начинает делать обороты внутреннее кольцо, которое перемещает за собой ролики, двигающиеся по дорожкам. Обычно в буксах локомотивов, для увеличения грузоподъемности и надежности, размещают по два подшипника, между которыми устанавливают кольца, называемые дистанционными. Такой подвижный узел хоть и обходится дороже при замене и обслуживании, но обладает максимальной выносливостью.

букса с роликовыми подшипниками

Рис.2 Поперечный разрез буксы с роликовым подшипником качения

Челюстные буксы

В процессе перемещения локомотива букса выполняет движения по достаточно сложной траектории. По отношению к раме она перемещается как со стороны в сторону, так и вверх-вниз. В связи с тем, что рама тележки защищена от вибраций рессорами, а букса нет, то для подшипникового узла предусматривают небольшую свободу перемещения к раме. Это делается для того, чтобы деталь могла адекватно воспринимать силы с вертикальным направлением. Во многих тепловозах эта сложная задача решается при помощи так называемой «челюсти» — особо выреза в раме тележки. В этой выемке букса размещается свободно и она получает свободную связь с рамой. Опорный узел трется своими торцами о наличники специально предусмотренных в раме вырезов. Букса вагона, устройство крепления которой имеет такую особенность, называется челюстной.

Тепловозы, оснащенные челюстной системой фиксации буксы, имеют дополнительную масленку для подачи смазки в зазоры между наличниками и буксой. Трение в этой части узла – одно из наиболее неблагоприятных явлений во всей конструкции. Со временем зазор увеличивается, из-за чего появляется возможность смещения колес как вдоль, так и поперек пути. Такой тип выработки приводит к проскальзыванию колеса и преждевременному износу его реборды. Из-за этого наличники приходится менять при каждом подъемном ремонте локомотива. Чтобы избавить подвижной состав от этого серьезного недостатка, конструкторы разработали бесчелюстные буксы, использующиеся без наличников и направляющих элементов.

Бесчелюстные буксы

В железнодорожных буксах, не использующих для обеспечения свободы перемещения наличники, перемещение в горизонтальном и вертикальном направлении относительно рамы обеспечивают два рычага, которые также называют поводками. Соединение рычагов с рамой и буксой осуществляется через шарниры, оборудованные особыми резинометаллическими втулками. Такие бесчелюстные узлы имеют целый ряд преимуществ перед обычными:

• Отсутствуют детали с трением скольжения;
• Рычаги надежно фиксируют буксу от продольного смещения;
• Меньше выражено «виляние» колесных пар на сложных участках колеи.

Дополнительным плюсом можно считать и то, что резина в шарнирах поводков частично гасит удары, таким образом, обеспечивая подшипниковому узлу хоть и незначительную, но амортизацию. В целом это благоприятно влияет на срок службы детали и снижает расходы на ее обслуживание и ремонт. Бесчелюстные (поводковые) буксы на порядок надежнее челюстных.

Важным фактором воздействия на опорный подшипниковый узел считаются усилия, направленные вдоль линии оси колесной пары. Они возникают на горизонтальных неровностях путей и достигают максимальных значений в местах поворота. Чтобы снизить осевую нагрузку на цилиндрический подшипник, используют так называемые осевые упоры. Эти элементы, перемещаясь в поперечном раме направлении, одной стороной упираются в специальный упор, передающий нагрузку на буксу, а та, в свою очередь, передает нагрузку раме. Таким образом нагрузка, действующая вдоль оси, минует сам подшипник и передается только массивному и прочному корпусу узла. На средних осях эти упоры выполняют жесткими, а на крайних осях – подпружиненными. Это связано с тем, что именно крайние оси воспринимают большую часть нагрузки при вхождении состава в криволинейные участки железнодорожного пути.

Читайте также:  Расписание поездов ярославль южные

Смазка железнодорожных букс

Из-за специфики использования роликовых подшипников в буксах, их смазка имеет некоторые важные особенности. В новых моделях тепловозов конструкторы ушли от жидкой смазки, отдав предпочтение консистентным материалам. Они не только практичнее при нанесении, но и более экономичны. Многие десятилетия для осевых упоров предусматривали собственную смазывающую систему фитильного типа. Жидкое масло по специальному фитилю постепенно подавалось на трущиеся части, создавая защитную пленку. В последние годы конструкторы решили отказаться от жидкой смазки и в этой части, заменив фитиль системой подачи консистентного материала, работающей в автоматическом режиме.

Источник

Буксовый узел: устройство. Колесная пара вагона

В настоящее время железнодорожное сообщение развито довольно сильно. Пассажирские перевозки, доставка грузов или почты — это отрасли, которые используются постоянно и повсюду. Однако для того, чтобы все работало как часы, необходимо следить за состоянием каждого вагона и его узлов.

Устройство

Буксовый узел — это один из элементов ходовой части вагона. Предназначение этой детали — это передача нагрузки брутто от вагона к шейке оси. В это же время этот узел предназначен для размещения смазочных устройств и самой смазки. Также данная деталь служит соединительным элементом между колесной парой и рамой тележки, узел защищает шейки от их загрязнения или повреждения. И последняя функция, которую выполняют узлы, — это ограничение продольного или же поперечного смещения пары относительно тележки.

Также важно отметить, что узел неподрессорен и поэтому довольно жестко будет воспринимать любые динамические колебания, исходящие от пути, которые однозначно будут возникать вследствие перемещения транспорта.

Узел с подшипниками

В настоящее время существует много разных видов буксовых узлов. Есть элементы с подшипниками, которые можно разделить на две группы именно по этим деталям. Бывают узлы с цилиндрическими и сферическими роликовыми. В настоящее время на всем пространстве СНГ используется именно два этих вида буксовых узлов с такими видами подшипников.

Стоит отметить, что выпуск этих компонентов со сферическими не осуществляется с 1964 года, и в настоящее время насчитывается всего около 5% поездов, вагоны которых обладают узлами с таким видом устройства. К тому же при выходе из строя этих деталей их заменяют не на аналогичные, а на узлы с цилиндрическим типом подшипника, поэтому и этот малый процент постоянно сокращается.

В настоящее же время основным типом буксового узла является тот, который обладает цилиндрическим роликовым типом подшипника на горячей подвеске.

Роликовые подшипники

На сегодняшний день все типы пассажирских, а также грузовых вагонов оборудуются именно роликовыми подшипниками. Также все старые пассажирские вагоны и практически все (около 80%) грузовые переведены со старых образцов на роликовые. К тому же с 1982 года все выпущенные буксовые узлы вагона оснащаются именно роликовым типом. Такое решение обосновывается тем, что качество и надежность эксплуатации у этого вида детали выше, чем у подшипников скольжения. Это хорошо заметно, если учитывать такой показатель, как задержка или отцепление вагонов по причине нагревания этой детали. Практика показала, что роликовые элементы греются примерно в два раза меньше, чем их предыдущие собратья. Еще одно из преимуществ колесной буксы, обустроенной с роликовыми подшипниками, в том, что они снижают удельное сопротивление всего вагона примерно на 7-10 единиц в тот момент, когда состав трогается. А расход топлива или же электроэнергии, потребляемой поездом, будет снижен на 10%.

Узел пассажирского вагона

В настоящее время также используется типовой буксовый узел для пассажирского вагона, в котором крепеж подшипников осуществляется посредством шайбы. Для того чтобы конструктивно правильно выполнить устройство буксы грузового вагона или пассажирского, необходимо следовать схеме опирания рамы тележки на конкретный узел. Также стоит отметить, что корпус для этой детали может быть выполнен по-разному. Производство может осуществляться с опорными кронштейнами, а также сплошной лабиринтной частью или же с несколькими пазами для челюстей, а лабиринтная часть будет впрессованной.

Установка узла

Для того чтобы осуществить монтаж буксового узла с роликовым подшипником, необходимо выполнить некоторые предварительные операции. К таким операциям можно отнести поиск подходящего лабиринтного кольца, а также самих подшипников. Основная характеристика, по которой выбирается кольцо, — это натяг, то есть это разница в положительную сторону между разностью диаметра внутренней посадочной части и диаметра предподступичной части данной оси. Этот показатель должен находиться в пределах от 0,08 мм до 0,15 мм. Выбор же роликовых подшипников должен осуществляться также по натягу, но тут важен диаметр внутреннего кольца. Параметр должен находиться в пределах от 0,04 мм до 0,065 мм. Также здесь важно учитывать осевой зазор и разность радиальных, показатель которых должен быть равен 0,2 мм.

Процесс монтажа узла начинается с того, что необходимо нагреть лабиринтное кольцо до температуры в 125-150 градусов по Цельсию. Установка кольца осуществляется на предподступичную часть оси. Далее необходимо дождаться полного остывания и, используя лекальный угольник, проверить перпендикулярность монтажа. Также необходимо использовать щуп, чтобы удостовериться в нужной плотности посадки кольца. После этого переходят к монтажу направляющего стакана, навинчивающегося на резьбу оси и предназначенного для защиты ее от повреждений, которые могут быть вызваны дальнейшим монтажом внутренних колец подшипников.

Кассетные подшипники

В настоящее время, если обратиться к странам Европы, то в их высокоскоростных поездах установлены буксовые узлы с двухрядными коническими роликовыми подшипниками. Скорость передвижения этих транспортных средств находится в пределах от 200 до 350 км/ч. Широкое распространение кассетных подшипников стало возможным из-за того, что они обладают рядом следующих преимуществ:

  • Приспособлены к комбинированным нагрузкам высокого уровня. В свою очередь, это обеспечивает больший пробег, который может пройти состав, а также гарантирует 100% эксплуатацию состава на протяжении всего периода гарантии, если своевременно осуществляется осмотр буксового узла.
  • Данный тип подшипников по геометрическим показателям полностью соответствует условиям, которые требуются для достижения высоких скоростей перемещения состава.
  • Конструктивное исполнение этой модели узла более компактное.

Колесная пара

Для того чтобы гарантировать безопасность, необходимо периодически проверять исправность букс и их пар. Важно знать, что при первом осмотре пары и при возникновении необходимости ее обтачивания, это можно сделать без съема буксы. Если же после проведения этой операции к следующему осмотру снова появятся дефекты, которые потребуется устранять при помощи обтачивании пары, то без съема буксы уже нельзя обойтись.

После того как ремонт завершается или же завершается процесс полного освидетельствования колесной пары, ее окрашивают в черный цвет. Также стоит заметить, что места соединения ступиц с подступичными осями также окрашивают, но уже белильной краской. Окрашивание производится по всей окружности соединения.

Посадка подшипника

В настоящее время известно и используется три способа посадки подшипников на ось — это горячий, втулочный, прессованный. Однако в буксовых узлах современного типа используется лишь два из трех методов — это горячий и прессовочный.

Также важно знать, что после завершения полного процесса монтажа узла его заправляют консистентной смазкой. Если говорить о смазке, которая применяется для роликовых подшипников, то с начала 1973 года это ЛЗ-ЦНИИ. К основному предназначению данной смеси относят такие функции, как: обеспечить стойкость к износу, коррозии, обеспечить отсутствие задирных явлений, которые возникают в процессе работы подшипника.

Источник

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 вагонабуксы 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 подшипниковони 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.
Читайте также:  Камышлов екатеринбург остановки поезда

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

Рессоройназывают 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 рессорасостоит 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

Гасители 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;

Читайте также:  Екатеринбург санкт петербург поезд фирменного поезда

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

Источник

Букса

Букса — узел ходовой части вагонов и локомотивов, воспринимающий и передающий колёсным парам силы тяжести груженого кузова, а также динамические нагрузки, возникающие при движении вагона. Буксы предохраняют шейки оси от загрязнения и повреждения, являясь резервуаром для смазки и местом размещения подшипников, а также ограничивают продольные и поперечные перемещения колесных пар относительно рамы тележки.

Содержание

Общие сведения

Буксы являются важнейшими элементами ходовых частей вагона, от надежности которых во многом зависит безопасность движения поездов. Буксы располагаются на шейках оси и преобразуют вращательное движение колесных пар, обеспечивая продвижение вагона с необходимыми скоростями.

Работая в таких сложных условиях нагружения и изменяющихся температурных и погодных условий окружающей среды, буксы должны обеспечивать минимальное сопротивление вращению колесных пар, высокую надежность и безопасность движения вагона. Поэтому к их конструкции, техническому обслуживанию и ремонту предъявляют высокие требования, в особенности при повышении скорости движения поездов и росте нагрузок от колёсных пар вагонов.

В практике вагоностроения получило распространение большое количество типов и конструкций букс, которые можно объединить в отдельные группы. В зависимости от типа вагона их подразделяют на буксы грузовых и пассажирских вагонов, предназначенных для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов. По типу подшипников их подразделяют на буксы с подшипниками качения и с подшипниками скольжения. По способу посадки внутреннего кольца роликового подшипника на шейку оси применяют буксы на горячей и на втулочной посадке. По типу торцевого крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси — с креплением гайкой или шайбой, а некоторые из них оснащаются упругими элементами. По количеству роликовых подшипников на шейке применяют буксы с одним или двумя роликовыми, а для скоростных и высокоскоростных вагонов — с дополнительным упорным шариковым подшипником. Существуют буксы с корпусом и бескорпусные, кассетного типа с коническими подшипниками, а также буксы с упругими элементами, смягчающими удары и поглощающими шумовые колебания.

Буксы с подшипниками скольжения

Буксы с подшипниками скольжения подразделяют в зависимости от типа подшипника — с двух- и трехслойным подшипником. По типу смазывающих устройств — на подбивочные, польстерные и с механическими устройствами, имеющими нижнюю или верхнюю систему подачи смазки к шейке оси. По конструкции корпуса буксы применяют с цельным, разъемным корпусом и бескорпусные, а по типу крышки — с откидывающейся на шарнире или глухой крышкой, укрепляемой на корпусе на болтах.

Недостатки букс с подшипниками скольжения, приводящие к массовым задержкам поездов из-за перегрева букс, повышению затрат по техническому обслуживанию и ремонту вагона, нарушению безопасности движения поездов послужили причинами перевода пассажирских и грузовых вагонов на буксы с подшипниками качения. С 1960 г. все пассажирские, а с 1983 г. все грузовые вагоны магистральных железных дорог СССР выпускались только на роликовых подшипниках.

Буксы с подшипниками качения

Оснащение вагонов буксами с подшипниками качения обеспечивает важные преимущества по сравнению с буксами, оборудованными подшипниками скольжения. Основными из них являются:

  • снижение отказов примерно в 10 раз в связи с резким снижением случаев перегрева букс, в результате чего увеличиваются скорости движения поездов и ускоряется оборот вагонов;
  • уменьшается сопротивление движению на 20 % при скоростях 60—70 км/ч, а при трогании с места — в 7—10 раз;
  • сопротивление движению не зависит от времени стоянки поезда и низкой температуры окружающей среды;
  • сокращается расход топлива и электроэнергии локомотивами до 10 %, расход смазки уменьшается примерно в 5 раз;
  • исключается расход подбивочных материалов и баббита; отпадает необходимость в штате станционных смазчиков и в сезонных перезаправках букс, сокращается штат слесарей и осмотрщиков, а также количество пунктов технического осмотра;
  • ликвидируется буксосмазочное хозяйство и обслуживающий его персонал и др.

Важным преимуществом перевода вагонов на роликовые подшипники является улучшение экологии и социальных условий работников вагонного хозяйства. В настоящее время в России почти 100 % грузового вагонного парка и все пассажирские вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения. Основными требованиями, предъявляемыми к буксам, являются:

  • обеспечение надежности, безотказности и долговечности работы в экстремальных условиях эксплуатации в течение установленного срока службы;
  • простота выполнения операций по монтажу и демонтажу буксовых узлов при ремонте;
  • надежная герметизация буксового узла от попадания пыли и влаги; обеспечение взаимозаменяемости и унификации деталей и др.

Буксы проектируют так, чтобы равнодействующая нагрузка проходила через середину шейки оси. Благодаря этому не возникает дополнительных напряжений в расчетных сечениях оси.

Букса с горячей посадкой

Типовая букса с горячей (глухой подшипниковой) посадкой внутреннего кольца цилиндрических роликовых подшипников на шейку оси применяется в современных грузовых и пассажирских вагонах. При горячей посадке внутреннее кольцо подшипника, имея определенный натяг, нагревается и свободно одевается на шейку оси, а после остывания прочно охватывает шейку. В буксах современных вагонов применяют радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами двух типов: однорядные с цилиндрическими роликами и однобортовым внутренним кольцом; однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом.

В буксах вагонов прежних лет постройки использовали двухрядные сферические роликовые подшипники на втулочной осадке. Подшипники состоят из наружного и внутреннего колец, роликов и сепараторов. Кольца и ролики изготавливаются из сталей марок ШХ4, ШХ15 и ШХ15СГ.

Сталь марки ШХ4 регламентируемой прокаливаемости обладает более высокой твердостью поверхностного слоя и достаточной вязкостью внутренних волокон, что обеспечивает более высокую устойчивость хрупкому разрушению по сравнению со сталями марок ШХ15 и ШХ15СГ. Цилиндрические подшипники просты в изготовлении, стоимость их ниже других типов, но по сравнению со сферическими они требуют большей точности сборки и тщательной подборки по радиальным зазорам. Радиальная нагрузка, приходящаяся на цилиндрический ролик, распределяется равномерно по всей его рабочей длине, а у сферических подшипников неравномерно, что вызывает повышенные контактные напряжения в месте соприкосновения роликов и дорожек качения колец. В результате сравнения статистических данных эксплуатации долговечность сферических, при равных габаритах и одинаковой радиальной нагрузке Ролики цилиндрического подшипника имеют фаски на торцах. Для подшипников на горячей посадке ролики с 1973 г. изготавливаются с рациональным контактом с поверхностью дорожек качения колец — так называемой «бомбиной». Конические роликовые подшипники на железных дорогах находят применение в кассетных буксах.

Букса с втулочной посадкой

В буксах грузовых и пассажирских вагонов применяют подшипники на глухой посадке, а небольшое количество подшипников в буксах грузовых вагонов прежних лет — на втулочной. Преимуществами букс на глухой подшипниковой посадке являются:

  • снижение массы буксы вследствие отсутствия втулки и уменьшения габаритных размеров подшипника;
  • сокращение почти в 5 раз затрат труда на монтаж и демонтаж подшипников, а в связи с этим в два с половиной раза снижение эксплуатационных затрат на ремонт букс.

Однако при таком способе посадки нередко наблюдается потеря натяга и для успешного его применения требуется соблюдение некоторых условий:

  • обеспечения стабильности размеров внутренних колец;
  • применения повышенных натягов;
  • обеспечения длительной эксплуатации букс без снятия внутренних колец с шеек оси;
  • применения нагревателей, обеспечивающих снятие внутренних колец с шеек оси без перегрева и повреждения шеек.

Втулочная посадка позволяет расширить поле допусков на размеры шейки оси и отверстия внутреннего кольца, что упрощает технологию монтажа буксы; она не требует индивидуального подбора подшипников к шейке оси по натягу. Между тем, втулочная посадка обладает существенными недостатками: втулка, являясь дополнительной деталью, повышает стоимость подшипника, так как изготовить внутреннее кольцо с конусным отверстием более сложно, особенно если учесть требование строгого совпадения конусности кольца и закрепительной втулки. На железных дорогах России получили наибольшее распространение буксы на горячей посадке подшипников вследствие их преимуществ.

Буксы вагонов метрополитена

Букса вагона метрополитена, представленная на рисунке состоит: из корпуса, двух роликовых подшипников, крепительной крышки и контрольной крышки. Со стороны колеса корпус буксы уплотнён лабиринтным кольцом. От сдвига с шейки оси букса удерживается осевой гайкой. Для смазывания в корпус буксы закладывают консистентную (густую) смазку.

К буксам колёсных пар вагонов Г и Д крепят пластинчатые стальные наличники, по которым скользят кронштейны — челюсти рамы тележки.

Смазочные материалы букс

Надежность работы буксы во многом зависит от качества смазывания подшипников. С 1973 г. для буксовых узлов с роликовыми подшипниками применяется консистентная смазка ЛЗ-ЦНИИ, обеспечивающая противоизносные, противокоррозионные и противозадирные явления в процессе интенсивного нагружения подшипников в эксплуатации.

Однако при попадании в буксу воды до 5 % качество смазки ухудшается, что снижает работоспособность подшипников, так как происходит схватывание торцов роликов с бортами колец, износ центрирующей поверхности сепаратора, а также наблюдаются коррозионные повреждения и др. В связи с этим испытаны новые смазки для роликовых подшипников со специальными химически активными присадками, обладающие более высокой стабильностью свойств в процессе работы буксового узла. Этим требованиям отвечает модифицированная универсальная смазка на литиевой основе под условным названием «Литол», разработанная во ВНИИЖТ.

Для повышения надежности вагонных букс с 1995 г. организован выпуск роликовых подшипников с сепаратором из полиамида, масса которого в 10 раз меньше латунного, что, наряду с заменой меди, обеспечивает снижение инерционных нагрузок, действующих на его узлы. В результате появилась возможность выполнить более тонкой перемычку сепаратора и разместить в подшипнике 15 роликов вместо 14, что позволит увеличить его долговечность почти на 20 %, а несущую радиальную и осевую грузоподъемность на 9—10 %. Применение полиамидных сепараторов способствует повышению класса шероховатости поверхностей скольжения (торцов роликов) подшипников, что приводит к значительному росту несущей их способности при действии аксиальных нагрузок. Кроме того, повышается ресурс работы смазки благодаря уменьшению скорости ее окисления в процессе эксплуатации.

Источник