Введение
Перевод подвижного состава железнодорожного транспорта на буксы с роликовыми подшипниками способствует увеличению провозной и пропускной способности железных дорог благодаря возможности удлинения участков безостановочного движения поездов, увеличения их веса и скорости. Роликовые подшипники по сравнению с подшипниками скольжения уменьшают сопротивление подвижного состава при движении, снижает потребляемую силу трогания поезда с места 7 – 10 раз, дает возможность удлинить срок между периодическими осмотрами буксовых узлов и практически полностью прекратить отцепку вагонов от поездов по грению букс. Кроме того, их внедрение позволяет добиться экономии топлива и электрической энергии на 4 – 11 %, снижении расхода смазки, отказаться от использования подбивочных материалов и баббита, а также снизить эксплуатационные расходы на ремонт и содержания вагонов. Значительно сокращается обслуживающий персонал, а при полном переводе грузовых вагонов на роликовые подшипники исчезнет на транспорте и такая профессия, как смазчик. Применение роликовых подшипников в пригородных электропоездах относиться к 1929 г. В этом же году такими подшипникам были оборудованы отдельные пассажирские и служебные вагоны магистральных дорог. До 1932 г. На роликовые подшипники были переведены несколько составов курьерского поезда Негорелое – Владивосток, а с 1935 г. Они стали успешно эксплуатироваться в буксах вагонов метрополитена. Вагоны транссибирского направления в порядке эксперимента оборудовались главным образом подшипниками со сферическими роликами и частично подшипниками с цилиндрическими роликами.
Буксы на роликовых подшипниках.
Для массового оборудования пассажирских и грузовых вагонов в качестве типового принят буксовый узел с установкой двух цилиндрических роликовых подшипников с габаритными размерами 130 х 250 х 80 мм ( где 130 – диаметр шейки оси, 250 – наружный диаметр подшипника и 80 – ширина подшипника) на горячей посадке ( безвтулочной) посадке и расстояние между шпилитонами у букс пассажирских вагонов, равным 580 мм. Подшипник расположенный у галтелей шейки называют задней, а у торца – переднем.
Характерной особенностью принятого варианта буксового узла является установка подшипников в плотную друг к другу без промежуточных дистанционных колец. Уплотнение буксы состоит из лабиринтов, расположенных в лабиринтном кольце и корпусе буксы. У букс грузовых вагонов для обеспечения лучшего распределения нагрузки между роликами и вдоль образующей на потолке корпуса буксы введены ребра жесткости, расположенные по осям подшипников, а для устранения перегрузки концов роликов и внутренних колец длина опорной поверхности ребер ограничена размером 110 мм.
Для более равномерного распределения нагрузки между передним и задним подшипником корпуса букс грузовых вагонов имеют впрессованную лабиринтную часть. Установка подшипников в буксе без дистанционных колец дает возможность укоренить шейку оси и уменьшить в ней напряжение и вредное влияние ее изгиба на перераспределение нагрузки вдоль образующих роликов и колец . кроме того такая установка подшипников рационально для повышения прочности шейки оси и получения буксового меньшей массы. Торцовые крепление в буксовых узлах осуществлено гайкой. Часть гр . вагонов имеет крепление подшипников шайбой . для обеспечения герметичности букс радиальный зазор в лабиринте установки не более 0,8 мм., а для более плотной посадки наружных колец верхней предел допуска в отверстие в корпусе новой буксы 0,7 мм. В гр. Вагонах с роликовыми подшипниками рама тележки опирается непосредственно на буксу. Для этого последние по бокам имеют специальные приливы, что улучшает условия работа подшипников. Зазоры между направляющими букс и челюстями вдоль тележки равны от 1 до 8 мм.и поперек от 10 до 16мм.Кроме указанных буксовых узлов, в эксплуатации имеются еще два варианта размещения подшипников. По первому варианту в буксе установлено сферический и цилиндрический подшипники на втулочной посадке, а по второму два сферических подшипника на втулочной посадке. Подшипники обоих вариантов имеют габаритные размеры 135х280х93 мм. Применяемый в этих узлах сферический подшипник 73727 или ЦКБ -545 обычной конструкции имеет ролики с формой несимметричной бочки, а цилиндрический подшипник 72727 – беззаклепочный сепаратор. В буксе с двумя сферическими подшипниками на втулочной посадке по сравнению с буксой со сферическими и цилиндрическими подшипниками отсутствует дистанционное кольцо, а между ними наружным кольцом переднего подшипника и торцом крепительной крышки имеется зазор от 0,5 до 1 мм. Последний обеспечивает установкой набора прокладочных колец 1между фланцевой поверхностью с крепительной крышки и торцом корпуса буксы, а так же установкой малых регулировочных колец 2 между торцами закрепительной втулки заднего подшипника и внутренним кольцом переднего подшипника. Такой зазор более 1 мм. Может произойти заклинивание буксы в лабиринте, так как действующие осевые усилия могут переместить корпус буксы в осевом направлении на величину этого зазора.
Таким образом, зазор в лабиринте должен компенсировать возможное осевое перемещение буксы (с учетом зазора между подшипником и крышкой ). Вследствие того что в буксе с двумя сферическими подшипниками наружные кольца не закреплены, они могут проворачиваться и проскальзывать, вызывая коррозию и износ посадочных мест корпуса буксы. При установке в буксы сферического и цилиндрическогоподшипников их наружные кольца,так же как в буксе с двумя цилиндрическими подшипниками на горячей посадке, закреплены в корпусе крепительной крышкой, поэтому под действием осевой нагрузки перемещение корпуса буксы относительно шейки оси будет только на величину осевого зазора сферического подшипника . При двух сферических подшипниках корпус буксы относительно шейки оси перемещается на величину осевого зазора подшипника, а так же зазора между наружным кольцом подшипника и крепительной крышкой. Установка дистанционного кольца при двух сферических подшипниках для закрепления наружных колец в корпусе буксы может быть практически осуществлена. Но это усложняет монтаж букс, так как каждый ряд будет необходим подбирать и изготовлять дистанционные кольца по ширине в зависимости от выхода закрепительной втулки из под заднего подшипника, величина которого может меняться в пределах до 6 мм. В зависимости от допусков и износов по сопрягаемым поверхностям втулки с шейкой оси и внутренним кольцом подшипника. Преимущество конструкции буксового узла с одним сферическим и одним цилиндрическим подшипником по сравнению с буксой, имеющий два сферических подшипника, заключается в том, что, как указывалось выше подшипники закрепляются в осевом направлении и тем исключается поперечноепроскальзывание наружных колец по корпусу буксы, наблюдающееся в буксе с двумя сферическими подшипниками.
Кроме того, букса со сферическими и целендрическими подшипниками более проста при монтаже и более экономична ( за счет меньшой стоимости цилиндрического подшипника) .Необходимо также иметь в виду, что в этом случае применяемый цилиндрический подшипник открытого вида используется по своему прямому назначению только для восприятия радиальных нагрузок. Сферический подшипник в том случае должен, кроме радиальной нагрузки, воспринимать еще и осевое усилие.
1. ТИП БУКСОВОГО УЗЛА
Букса с двумя цилиндрическими подшипниками диаметром 250 мм.
На горячей посадке:
-цельнометаллических пассажирских вагонов
-грузовых вагонов
Букса с одним сферическим и одним цилиндрическим подшипниками диаметром 280 мм. На втулочной посадке -цельнометаллических пассажирских вагонов- грузовых вагонов
Букса с одним сферическим и одним целиндрическим подшипниками диаметром 300 мм. На втулочной посадке-цельнометалических пассажирских вагонов.- грузовых вагонов
В эксплуатации находяться и вагоны поездов с Машиным охлаждением на подшипниках с такими же габаритными размерами с установкой в буксы двух сферических подшипников ТОЯ 140х300 или 22328К, у которых ролики имеют форму симметричной бочки.
При принятии типа буксы для массового оборудования вагонов наряду с долговечностью должны быть также обеспечены технологичность конструкции , т. е. простота и легкость монтажа, демонтажа, промывки и осмотра деталей буксового узла, а также экономичность. Наиболее экономичны цилиндрические подшипники на горячей посадке более просты и удобны в технологическом отношении для массового производства, и стоимоть их ниже сферических. Кроме того по сравнению со сферическими они имеют большую долговечность и при испытаниях их на стендах показывают меньший момент трения на 20- 25 %.1.1 Устройство роликовых подшипников и их типы.В вагонных буксах применяются реальные подшипники:а) с короткими цилиндрическими роликами однорядные с однобортовым внутренним кольцом на глухой подшипниковой так называемой горячей посадке; б) с короткими цилиндрическими роликами однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским упорным кольцом ( рис. 1 б) на глухой подшипниковой так называемой горячей посадке; в) с короткими цилиндрическими роликами однорядные на закрепительных втулках ( на рис.1,в условно показан без втулки).((
Каждый подшипник состоит из внутреннего 3 и наружного колец между последним находится ролики 2, удерживаемые в сепараторе 4 на одинаковом расстоянии друг от друга.Сепаратор может опираться на борта внутреннего или наружного кольца или на ролики. Поворачиваясь вместе с осью, внутренние кольцо увлекает за собой ролики, каждый из которых вращается вокруг своей оси и перекатывается между наружным и внутренним кольцом по дорожкам качения. Свободное перемещения роликов обеспечивается радиальным и осевым зазорами, а так же осевым рубежом))(( Радиальный зазор измеряется в свободном от нагрузки подшипника и является суммой зазоров между дорожками качения колец и роликов, а осевой – между бортами наружных колец и роликов.))У роликовых подшипников в зависимости от конструкции буксы нагрузку воспринимают 5-6 роликов , находящихся сверху примерно на 1/3 длины окружности наружного кольца подшипника.Цилиндрические подшипники радиальными роликовыми подшипниками с короткими цилиндрическими роликами ( цилиндрические подшипники) называются такие, у которых отношения длины ролика к его диаметру равно или меньше двух.