какое отличие в конструкции буксового узла электровоза 2эс6 со стороны задней крышки буксы
Какое отличие в конструкции буксового узла электровоза 2эс6 со стороны задней крышки буксы
Буксы служат для соединения колесных пар с тележками и передачи нагрузки от веса вагона на шейки осей колесных пар. Буксы также воспринимают тяговые и тормозные усилия от колесных пар и передают их на раму тележки. Кроме того, корпус буксы защищает шейку оси и подшипники от влаги и грязи. Ои заполнен смазкой ЖРО, необходимой для нормальной работы подшипников.
В буксовом узле расположена первая ступень подвески, смягчающая удары колесной пары на неровностях пути. Букса состоит из стального литого корпуса 12 (рис. 4.14), крышек 7 и 13, лабиринтных колец 14, подшипников 2 и деталей, связывающих буксу с рамой тележки. Во внутренней полости корпуса выполнено цилиндрическое отверстие для установки подшипников.
Подшипники состоят из внутренних и наружных колец, между которыми в сепараторе находятся ролики. Внутренние кольца подшипников устанавливают на шейку оси 5 с натягом в горячем состоянии, наружные — в корпус 12 буксы свободно. Диаметр шейки оси и размеры подшипников подобраны по величине максимально возможной нагрузки и допустимой частоте вращения (диаметр шейки оси 130 мм, длина ролика 80 мм).
При сборке буксы на ступичную шейку оси колесной пары напрессовывают в горячем состоянии лабиринтное кольцо 14 (воротник) и внутреннее кольцо подшипника с упорным задним буртиком. Затем на шейку оси надевают внутреннее дистанционное кольцо 4 и внутреннее кольцо подшипника. После этого устанавли-вают корпус 12 буксы с заранее вставленными в него наружными кольцами, сепараторами с роликами.
Детали, напрессованные на ось колесной пары, стягивают большой торцовой гайкой 10, которую фиксируют стопорной планкой 9. Планку 9 крепят на торце оси 5 двумя болтами. Снаружи букса закрыта смотровой крышкой 8, имеющей кронштейн для присоединения поводка фрикционного амортизатора (гасителя). Со стороны колеса букса уплотнена лабиринтами, расположенными в кольце 14 н в задней крышке 13 буксы. Профиль глубоких канавок лабиринтной части корпуса буксы аналогичен профилю нарезки лабиринтного кольца, благодаря чему при сборке создается лабиринтное уплотнение, не позволяющее смазке вытекать из буксы. На задней стенке корпуса буксы, как и на передней, имеется крышка.
Таким образом, наружные кольца подшипников зафиксированы в корпусе буксы крышками 7 и 13, внутренние кольца — на шейке осн колесной пары торцовой гайкой 10 и лабиринтным кольцом 14. В верхней части стенки корпуса буксы имеется отверстие для заправки буксы коненстентной смазкой, а в дистанционном кольце 3 — кольцевая канавка и восемь радиальных отверстий, через которые смазка подается к подшипникам. Отработанную смазку удаляют через два отверстия в нижней части корпуса. Отверстия в корпусе буксы заглушены резьбовыми пробками 1.
Для соединения силовой цепи тяговых двигателей и высоковольтной схемы вспомогательных машин с «землей» слу-
Электропоезда серий ЭД9М, ЭД9Т, ЭР9Л
Рис. 4.15. Заземляющее устройство буксы моторного вагона:
а — электропоездов серий ЭД9М и ЭД9Т; б — электропоезда серии ЭР9П; 1 — корпус; 2 — щеткодержатель; 3 — рычажное устройство; 4 — щетка; 5 — пружина; 6 — токосъемная крышка; 7 — букса; 8 — лабиринтная крышка
жат заземляющие устройства. У электропоездов серий ЭД9М и ЭД9Т они смонтированы на всех четырех крышках букс моторного вагона и электрически параллельно соединены между собой. У электропоезда серии ЭР9П заземляющие устройства закреплены на стакане опоры редуктора. Эти устройства создают цепи для протекания тяговых токов в рельсы через колеса и оси колесных пар, минуя буксовые подшипники, чем защищают подшипники от электроэрозии.
Заземляющее устройство представляет собой алюминиевый корпус 1 (рис. 4.15), внутри которого находится пластмассовый щеткодержатель 2. Корпус 1 соединен с крышкой буксы шестью болтами, щетки 4 прижаты пружинами 5 к токо-съемному диску 6, закрепленному в проточке лабиринтного кольца 8 четырьмя болтами. Лабиринтное кольцо 8 прикреплено к оси двумя болтами. Лабиринтное уплотнение, образованное кольцевыми канавками кольца и корпусом буксы, защищает шетки от проникновения смазки из полости буксы. Крышка заземляющего устройства плотно прижата к корпусу двумя откидными болтами через резиновую прокладку, предохраняющую механизм от пыли и грязи.
К заземляющему болту подсоединены две щетки и наконечник токоведущего провода. Для исключения возможности прохождения силового тока через корпус буксы и подшипники все токоведущие части изолированы прокладками, а болты, крепящие щеткодержатель, — полихлорвиниловыми трубками.
Букса колесной пары прицепного вагона внутри устроена принципиально так же, как и букса колесной пары моторного вагона. Основное их отличие состоит в конструкции корпуса буксы. Корпус 7 (рис. 4.16) буксы прицепного вагона выполнен тонкостенным и имеет чашки для установки буксовых пружин. В чашках
имеются отверстия для прохода через них шпинтонов тележки. Диаметр отверстий на 20 мм больше, чем диаметр втулок, установленных на хвостовики шпинтонов. Благодаря этому букса может свободно, без ударов перемещаться относительно рамы, а также самоустанавливаться за счет поперечной упругости буксовых пружин. На наружной стороне буксы имеются две крышки — смотровая 1 и крепежная 6. Между корпусом 7 буксы и крышкой 6 установлено уплотнитель-ное резиновое кольцо. На правой буксе передней колесной пары головного вагона дополнительно смонтирован привод скоростемера.
Какое отличие в конструкции буксового узла электровоза 2эс6 со стороны задней крышки буксы
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 / буксы (рис. 16,а), двух однорядных подшипников 2 с цилиндрическими роликами ‘. Между подшипниками установлены дистанционные кольца 6.
Корпус / бесчелюстной двухповодко-вой буксы восьмиосных грузовых электровозов отлит из стали 25Л-11, имеет четыре прилива для крепления тяг с ре-зинометаллическими 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, ЧС2Т 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 ре-зинометаллических валиков 8 и 9 и шайб,
/ — корпус буксы; 2 — подшипники; 3 — передняя крышка; 4 — планка стопорная, 5 — гайка; 6— дистанционные кольца; 7 — задняя крышка буксы; в и 9 — резинометал-лические валики; 10 — корпус токоотводящего устройства; /7 — щеткодержатель; 12 — крышка токоотводящего устройства
Рис 16. Буксы электровозов ВЛ10, ВЛ80″, ВЛ80° (а), электровозов ВЛ10 (с № 484 и 906), ВЛ 10у, 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 токоот-водящее устройство (рис. 16,6) для уменьшения износа моторно-осевых подшипников тягового двигателя от электрокоррозии. В корпусе 10 этого устройства смонтировано три щеткодержателя //, в которых установлено по одной цилиндрической щетке МГС-21.
Поводковые буксы электровозов ЧС4 и ЧС4Т имеют также два однорядных подшипника 2 с цилиндрическими роликами (рис. 16,в). Для крепления привода скоростемера и заземляющего устройства используют болты. Корпус / 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 ЧС2Т имеет по одному двухрядному сферическому подшипнику 2 (рис. 17,а), позволяющему оси колесной пары поворачиваться относительно корпуса / 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 / 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 и 7. Корпус / (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 при-
Рис. 17 Буксы электровозов ЧС2 и ЧС2Т (а) и моторного вагона электропоездов ЭР2, ЭР9М и
вода 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.
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.
Буксовые узлы
Содержание
Буксы передают через подшипники 3 вертикальные нагрузки Р (от веса подвижного состава) на вращающиеся оси колесных пар, а также для передачи продольных горизонтальных (тяговых F или тормозных В) сил от буксовых шеек 2 колесных пар через раму движущемуся составу. Одновременно буксы (например, через упоры 1) воспринимают и передают на раму боковые усилия У, направляющие движение колесной пары в кривых участках пути. Под буксовым узлом понимают комплект деталей, состоящий из корпуса буксы с крышкой, подшипников, упоров и уплотняющих устройств.
Основной частью букс являются подшипники, в которых вращаются шейки осей. Подшипники могут быть двух типов: трения скольжения и трения качения. Подшипники скольжения просты по устройству, но требуют тщательного ухода в эксплуатации, контроля за наличием смазки и состоянием подбивки (аналогичной моторно-осевым подшипникам) и обладают более высоким сопротивлением движению. Такие подшипники устанавливались только на первых серийных отечественных тепловозах послевоенной постройки: ТЭ1 и ТЭ2.
Все современные тепловозы имеют буксы с роликовыми подшипниками качения. Буксы с подшипниками качения более надежны, не требуют повседневного наблюдения, обладают меньшим сопротивлением движению.
Буксы вагонов
На железных дорогах России на вагонах применяется типовая роликовая букса, которая имеет горячую посадку внутреннего кольца цилиндрического роликового подшипника на шейку оси колеса. Внутреннее кольцо нагревается, свободно надевается на шейку оси и после остывания прочно ее охватывает. При втулочной посадке (применяется редко) коническая втулка запрессовывается между шейкой оси и внутренним кольцом подшипника, имеющим коническую внутреннюю поверхность.
В буксах современных вагонов применяются радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами двух типов: однорядные с однобортовым внутренним кольцом и однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом. В буксах вагонов прежних лет постройки применялись сферические двухрядные роликовые подшипники на втулочной посадке.
На железных дорогах России конические роликовые подшипники как типовые не применяются, т. к. при повреждении одного из двух подшипников или одного ряда двухрядного подшипника происходит их заклинивание, однако эксплуатируется опытная партия т. н. кассетных подшипников с коническими роликами, изготовленных по образцу подшипников, применяемых в США, Японии, Канаде, Швеции. Такой буксовый узел состоит из двухрядного конического роликового подшипника (заправленного смазкой и отрегулированного на заводе-изготовителе по зазорам), встроенного уплотнения, крепительного кольца и полубуксы (адаптера) для передачи нагрузки от рамы тележки на подшипник. Гарантийный срок работы подшипника 6-8 лет. Вышедший из строя подшипник не ремонтируется на вагоноремонтных предприятиях, а отправляется для ремонта на завод-изготовитель и взамен ставится новый кассетный подшипник (запрессовка подшипника на шейке оси).
Современная типовая букса
Современная типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для грузового вагона, используемая на железных дорогах России, имеет торцевое крепление внутреннего кольца подшипника от продольного сдвига на шейке оси корончатой гайкой или приставной тарельчатой шайбой. Буксовый узел в обоих случаях состоит из стального (низколегированная сталь марок 20ФЛ, 20ГЛ) или алюминиевого (сплав марок АМГ6М или 1915Т) корпуса с передним и задним подшипниками, лабиринтного уплотнения, крепительной и смотровой крышек.
Высокой надежностью и хорошими эксплуатационными качествами отличается букса с дополнительным упорным шарикоподшипником, расположенным между двумя типовыми цилиндрическими подшипниками. Подшипники могут иметь общее внутреннее кольцо на шейке оси или отдельные внутренние кольца.
Корпус буксы пассажирского вагона имеет кронштейны для крепления надбуксового рессорного подвешивания. На кронштейны опираются пружины надбуксового подвешивания. Торцевая часть корпуса буксы, в потолке которого имеется глухое отверстие для термодатчика контроля за температурой нагрева буксы, позволяет устанавливать редукторно-карданный привод подвагонного генератора.
Буксы вагонов скоростных и высокоскоростных поездов
Буксы вагонов скоростных и высокоскоростных поездов отличаются от типовых наличием упорного шарикоподшипника, воспринимающего повышенные осевые нагрузки при скоростях движения до 200-250 км/ч. Роликовые буксы с двумя цилиндрическими подшипниками имеют вагоны поезда «Русская тройка» и скоростного поезда «Аврора» (рис. 6.38). Букса вагонов японского экспресса «Токайдо», курсирующего со скоростями до 250 км/ч, имеет двухрядные цилиндрические и шариковый подшипники, внутренние кольца которых посажены на шейку оси тепловым способом. Наружные кольца цилиндрических роликовых подшипников размещены в корпусе буксы без зазора, а наружное кольцо шарикоподшипников посажено с радиальным зазором 0,5 мм для предотвращения восприятия подшипником радиальных усилий, предусмотрены также две тарельчатые рессоры.
На вагонах французского скоростного поезда установлены буксы с односторонним осевым нагружением двух шарикоподшипников, расположенных между цилиндрическими роликовыми подшипниками.
На железных дорогах США колесные пары грузовых вагонов оборудованы бескорпусными буксами с коническими и цилиндрическими роликовыми подшипниками, имеющими общее наружное кольцо, которое одновременно является корпусом буксы. На наружное кольцо надевается седло, на него опирается рама тележки. Существуют роликовые буксы с двухрядным цилиндрическим подшипником, у которого общее наружное и два внутренних кольца и комбинированные лабиринтно-манжетные уплотнения. Торцевая крышка, воротник и опорное седло буксы отлиты из чугуна с шаровидным графитом. Симметричный стальной сепаратор подшипника служит резервуаром для смазки и обеспечивает эффективное смазывание роликов и беговых дорожек.
Буксовые узлы тепловозов
Вертикальная нагрузка на буксы обычно передается через упругие элементы (пружины) 3 с балансирами 4 или без них (см. рисунок).
Буксы могут соединяться с рамой локомотива или тележки различными путями. Обычно вертикальными пазами своего корпуса букса устанавливается в вертикальные же направляющие (кронштейны) рамы (рис. а). Проем между кронштейнами рамы 2, в который устанавливается букса, называется буксовой челюстью. Кронштейны рамы 2 снизу для повышения жесткости скрепляются так называемой буксовой стрункой 5. Букса в челюсти имеет возможность перемещения по вертикали. Челюстные буксы широко применялись в тепловозостроении.
Однако им свойствен ряд недостатков. Сочленение корпуса буксы с буксовыми направляющими работает в условиях трения скольжения и сильно изнашивается. Износ приводит к увеличению свободных про дольных и поперечных перемещений (разбегов) колесных пар относительно рамы. Такая «свобода» приводит к повышенному вилянию колесных пар в рельсовой колее и ухудшает условия движения тепловоза. Силы трения между направляющими и корпусом буксы затрудняют вертикальные перемещения буксы (например, при прохождении неровностей пути) и делают движение тепловоза менее плавным.
Поэтому в последнее время применяются на тепловозах поводковые (бесчелюстные) буксы, которые связаны с рамой шарнирными поводками 6 (рис. 6) и могут перемещаться не только по вертикали, но и несколько поворачиваться относительно своей оси за счет упругости шарниров. При этом из соединения буксы с рамой устраняются трущиеся поверхности и необходимость их смазки.
Условия работы букс и их подшипников на современных тепловозах весьма сложны. Буксы передают большие статические нагрузки от верхнего строения тепловоза (до 100—120 кН на буксу). Эти нагрузки при движении локомотива возрастают еще на 30—50 % из-за колебаний, центробежных сил в кривых и ударов на стыках рельсов.
Условия работы подшипников в буксе зависят от способа передачи нагрузки на буксу. При верхнем центральном («точечном») нагружении (а), когда балансиры подвешивания опираются непосредственно на корпус 2 буксы, нагрузка между роликами подшипника 1 распределяется очень неравномерно. Передача нагрузки от балансиров на корпус сверху в двух точках при помощи промежуточной арки 3 (6) способствует более равномерному распределению на-грузки между роликами. Арочное нагружение буксы поэтому увеличивает долговечность ее подшипников. Еще более равномерное распределение нагрузки достигается при нижней передаче нагрузки.
Буксовый узел работает в неблагоприятных атмосферных условиях: его окружает запыленная в сухую погоду и заснеженная или влажная (при осадках) среда с большим диапазоном колебаний температуры окружающего воздуха.
Условия работы предъявляют высокие требования к буксовым узлам тепловозов. Они должны быть надежными в эксплуатации, экономичными в изготовлении, текущем обслуживании и ремонте.
От состояния букс во многом зависит безопасность движения, поэтому любая букса должна быть удобной в обслуживании и ремонте, допускать возможность легкой смены и восстановления деталей без больших затрат.
Букса тепловоза ТЭЗ
Букса тепловоза ТЭЗ в течение длительного периода была наиболее распространенной на тепловозах СССР. Эта конструкция применялась на тепловозах ТЭЗ, ТЭ7, ТЭМ1, ТГМ3.
Букса состоит из литого корпуса 3, в цилиндрическую расточку которого вставлены два подшипника 4 и 7 с цилиндрическими роликами. Наружный диаметр подшипников 320 мм, внутренний 160 мм, ширина кольца 108 мм. Расчетная долговечность подшипников соответствует пробегу около 4 млн. км. Для размещения подшипников на длине шейки оси между ними установлены дистанционные кольца 5 и 6. Подшипники стянуты гайкой 10, навертываемой по резьбе на концевой части оси. Гайка стопорится шайбой 9. Корпус буксы со стороны колеса защищен лабиринтным уплотнением 1 в задней крышке 2, а с наружной стороны закрыт крышкой 8.
Цилиндрические роликовые подшипники, передающие радиальную (вертикальную и продольную горизонтальную) нагрузку, не воспринимают осевых (поперечных) усилий. Торцовая шайба 9 наружного подшипника, прижатая гайкой 10, не рассчитана на передачу поперечных нагрузок, она служит лишь для предотвращения возможности сползания буксы с шейки оси.
Боковые усилия в конструкции воспринимаются осевым упором скольжения 11, укрепленным в перед-ней крышке 8. Торцовая поверхность упора армирована бронзой и смазывается маслом, которое подается фитилем 12 из масляной ванны корпуса буксы. При движении в кривом участке пути ось колесной пары перемещается в корпусе буксы (подшипники этому не препятствуют) до соприкосновения торца шейки с упором. Через упор боковое направляющее усилие, воспринимаемое гребнем колеса от рельса, передается на корпус буксы и от него на раму тележки, что приводит ее к повороту.
В буксах средних осей тележек упоры жестко укреплены в крышках букс. На буксах крайних осей упоры упругие. В этой конструкции в крышку корпуса буксы установлен корпус упругого упора, представляющий собой цилиндрический стакан, в который вставлена винтовая пружина с первоначальной затяжкой 8 кН.
Вопросы надежной смазки подшипников и упоров вызывают много затруднений при проектировании и эксплуатации букс. Важнейшим пре-имуществом подшипников качения является возможность работы на консистентной смазке, которая позволяет длительное время обходиться без осмотра подшипников. Однако наличие торцового упора скольжения требует менее вязкой смазки, которая может подаваться фитилем.
Поэтому на первых тепловозах корпус буксы заполнялся жидкой смазкой — автотракторным маслом. Это было большим недостатком букс, так как вследствие утечек через уплотнения требовалось частое пополнение масла и наблюдение за его наличием. Поэтому позднее был осуществлен переход на консистентную смазку подшипников. В корпусе буксы была предусмотрена перегородка (см. рис.), отделяющая масляную ванну осевого упора от полости роликовых подшипников во избежание смешивания смазок.
Передача нагрузки в буксе верхняя центральная (точечная); балансиры опираются на полуцилиндрические сменные стальные опоры, вставленные в отверстия в корпусе.
Букса тепловозов 2ТЭ10Л и ТЭМ2
Букса тепловозов 2ТЭ10Л и ТЭМ2 разработана на основе учета недостатков букс тепловоза ТЭЗ. В ней применена передача нагрузки на корпус 6 сверху через арку 10, в которую вставлены опоры 9 балансиров. Благодаря уменьшению напряженности подшипников при арочном нагружении по сравнению с буксой ТЭЗ оказалось возможным использовать в буксе подшипники меньших размеров (наружный диаметр 290 мм против 320 мм на ТЭЗ, ширина кольца 80 мм вместо 108 мм). Это позволило значительно уменьшить габариты и вес буксы.
В основном конструкция буксы 2ТЭ10Л аналогична буксе ТЭЗ. В переднюю крышку 4 вварена диафрагма 5 с отбуртовкой, разделяющая полость подшипников и полость упора и препятствующая смешиванию смазок. Консистентная смазка заправляется в полость подшипников при сборке буксы в количестве 1,5 кг. Для пополнения смазки служит отверстие, закрываемое пробкой 24. Масляная ванна для фитиля осевого упора заполняется дизельным маслом (80 г) через отверстие, закрываемое пробкой 23. В отличие от буксы ТЭЗ фитиль 15 осевого упора укреплен на пластинчатой пружине 16 и постоянно прижат к торцу оси.
Сборка буксы и ее монтаж на колесной паре
Сборка буксы и ее монтаж на колесной паре осуществляются в следующей последовательности. К корпусу 6 буксы болтами через планку 12 крепится задняя крышка 11. В корпус устанавливаются два роликоподшипника 22 (без внутренних колец) и дистанционное кольцо 8 между ними. На шейку оси последовательно в горячем состоянии с натягом (в упор друг к другу) насаживают: лабиринтное кольцо 13 и два внутренних кольца подшипников. Расстояние между ними устанавливается дистанционным кольцом 7, все эти детали фиксируются на шейке стопорным кольцом 14. Затем на шейку ставят ранее собранный корпус буксы с подшипниками. На нем последовательно укрепляются передняя крышка 4 с регулировочной прокладкой 3, осевой упор 2 с пружиной 16 и фитилем 15, корпус 1 с пружиной упора 17 (предварительная затяжка до 16 кН). На тепловозах ТЭМ2 применяются буксы с меньшей за-тяжкой упоров.
Для установки буксы в челюсти рамы тележки корпус имеет плоские боковые поверхности, которые служат для передачи продольных нагрузок и усиливаются боковыми наличниками 21, и упорные бурты для передачи поперечных нагрузок, усиливаемые лобовыми наличниками 20. Наличники изготавливаются из марганцовистой стали 60Г, привариваются к корпусу электрозаклепками и прерывистым швом по контуру.
Для уменьшения трения в наличниках к ним подается смазка (осевое масло) из двух карманов 19 с помощью фитилей, проходящих в корпусе буксы. В карманы, закрываемые крышками 18, заправляется по 450 г масла.
Большое значение для надежной работы экипажной части имеет правильная установка и регулирование разбегов колесных пар относительно рам тележек, особенно при челюстных буксах. Возможность продольного разбега колесной пары относительно рамы ограничивается суммарной величиной зазоров В (рис.) между боковыми наличниками корпуса буксы и наличниками буксовых челюстей рамы тележки. Эта величина по чертежам лежит в пределах 0,58—1,78 мм и не должна превышать 5 мм в эксплуатации во избежание заметных перекосов оси в тележке.
Суммарный поперечный разбег оси П, в значительной степени определяющий ходовые качества локомотива и его воздействие на путь, складывается из свободного С и упругого У разбегов, т. е. П = С+У. Свободный разбег колесной пары С представляет сумму зазоров А между лобовыми наличниками левой и правой букс и наличниками рамы тележки и зазоров Б между торцами осей и осевыми упорами обеих букс, т. е. С = Алев+Аправ +Блев+Бправ.
Для тепловозов 2ТЭ10Л и ТЭЗ свободный разбег установлен для крайних колесных пар Скр = 3+1 мм. для средних Сср = 28+1 мм. Величина свободного поперечного разбега устанавливается и регулируется за счет прокладок 3 между передней крышкой 4 и фланцем осевого упора 2.
Упругий разбег колесных пар представляет сумму допустимых прогибов Г (см. рис.) пружин осевых упоров, т. е. У= Глев+Гправ. Упругий разбег крайних колесных пар составляет Г=11 мм на сторону или У = 22 мм. Этот разбег в процессе эксплуатации не регулируется. Таким образом, величина суммарного разбега для крайних колесных пар составляет П = С + У=25..26 мм. Для средних колесных пар У = 0 и П = С = 28..29 мм.
Поводковые (бесчелюстные) буксы.
Они применены на тепловозах 2ТЭ10В, 2ТЭ116, ТЭП60 и др. Такие буксы полностью исключают трение скольжения в узле. Корпус 4 поводковой буксы тепловоза имеет своеобразную форму: у него нет боковых направляющих плоскостей. Корпус имеет две пары клиновидных вырезов для соединения с валиками резинометаллических втулок поводков 20. Поводки также при помощи таких втулок присоединяются к раме тележки. Такая подвеска буксы дает ей возможность упругого перемещения относительно рамы в вертикальном и поперечном направлениях. Корпус имеет два опорных кронштейна для пружин рессорного подвешивания. Сам корпус в этом случае играет роль балансира. К передней крышке 9 корпуса приварен кронштейн 10 для крепления фрикционного амортизатора.
В бесчелюстной буксе отсутствует упор скольжения: он заменен упорным шарикоподшипником 11, установленным между торцом оси и упором 13 амортизатора 14. В связи с этим отпала необходимость двух видов смазки. Букса заполняется консистентной смазкой и не требует ее замены до текущего ремонта ТРЗ
См. также
Литература
Тепловозы: Основы теории и конструкция: Учеб, для техникумов/В. Д. Кузьмич, И. П. Бородулин, Э. А. Пахомов и др.; Под ред. В. Д. Кузьмича,—2-е изд., перераб. и доп—М.: Транспорт, 1991.—352 с.
