Каждый, кто хотя бы раз в своей жизни видел поезд, наверняка слышал стук колёс. Кто-то любит засыпать под эти звуки, а кто-то наоборот не может уснуть под ритмичный перестук колёс. Мало кто задумывается почему колёса стучат? Как их изготавливают? Чем колеса локомотива отличаются от колес вагона? Раскроем секреты железнодорожных колес в данной статье.
Не просто колесо!
Говорить просто о железнодорожном колесе нельзя, ведь колеса работают в связке с осью колесной пары. Это некое отличие от устройства автомобиля, в большинстве случаев колёса железнодорожного транспорта имеют общую связь, в обычном легковом автомобиле, каждое колесо независимо. Поэтому знакомьтесь, на фотографии ниже приведён пример колесной пары.
Колесная пара - это деталь ходовой части рельсового транспорта, представляющая собой пару колёс, которые жестко посажены на ось и всегда вращаются вместе с осью как единое целое. Такое техническое решение повышает надежность данного элемента экипажной части подвижного состава.
Ось колесной пары - из чего она сделана?
Колесная пара является ответственной деталью ходовой части подвижного состава. Именно этому элементу предстоит нести на себе всю “ношу”, она принимает нагрузку от тележки, которая в свою очередь передает нагрузку от кузова подвижной единицы, и передает нагрузку через ось колесной пары на колесо, а далее на головку рельса. Поэтому конструкция этого узла должна обладать достаточной прочностью и износостойкостью, иметь возможно меньшую массу и обеспечивать безопасность движения поездов, которая во многом зависит от конструкции, материала, технологии изготовления, ремонта и качества осмотра колесных пар.
Элемент, который передает и воспринимает все нагрузки от тележки вагона/локомотива (через буксовый узел) называется - ось колесной пары. Достаточно простая, но продуманная до мелочей деталь. Изготавливают ее из стали марки ОсВ.
Технологический процесс изготовления вагонной оси включает:
- получение черновой заготовки;
- термическую обработку;
- правку;
- очистку от окалины;
- черновую и чистовую механическую обработку;
- приёмку и клеймение.
Вагонные оси имеют место для крепления буксового узла - шейка оси, часть оси на которую насаживается колесо называется подступичной частью, но ещё стоит упомянуть предподступичную часть оси, на нее насаживают уплотняющие кольца буксового узла. Колесная ось выполняется не постоянного диаметра, каждая часть оси имеет определенный диаметр. Все переходы оси от одного диаметра к другому выполнены кривыми определенного радиуса - галтелями. Это сделано чтобы избежать концентрации напряжений.
С осями тягового подвижного состава все гораздо сложнее, кроме крепления буксового узла, насадки колесного центра, на ось насаживают ещё зубчатое колесо, тем самым у локомотива не два колеса, а целых три и более. Электровозы в основном имеют 2 зубчатых колеса, но есть исключения - электровозы с опорно-рамным подвешиванием электродвигателя имеют одностороннюю ЗП (зубчатую передачу), тепловозы, в свою очередь, имею одно зубчатое колесо, правда нагрузку на рельс передают только все те же два колеса. Зубчатые колеса служат для передачи вращающего момента от тягового электродвигателя к колесной паре.
Но как соединить колеса и колесную ось? Одним из наиболее распространенных способов соединения колес с осью является прессовая посадка. Это достигается уменьшением диаметра отверстия ступицы относительно диаметра подступичной части оси на величину натяга. Для обеспечения необходимой прочности соединения колес с осью без перенапряжения соединяемых частей колесной пары необходимо правильно выбрать натяг и усилие напрессовки.
Есть ли разница между колесами вагона и локомотива?!
Колеса вагона и локомотива весьма разные. Вагонное колесо прежде всего конструктивно выполнено безбандажно (цельно). Колеса локомотива, в свою же очередь, изготавливаются бандажные (составные, состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца).
Железнодорожные колеса сделаны из специально разработанных марок стали, которые проходят закалку и механическую обработку. Стоит отметить, что для пассажирского и грузового подвижного состава используются разные марки.
Цельнокатаные колеса состоят из таких деталей так:
- обод – на него приходится основная силовая нагрузка;
- ступица – элемент для установки подшипника, обеспечивающий посадку колеса на подступичную часть оси;
- диск – имеет поверхность катания со стандартным профилем и отвечает за дорожный просвет.
Колесо тяговой единицы состоит из:
- бандажа - элемент которым колесо соприкасается с головкой рельса;
- колесного центра - часть колеса через которое передается нагрузка от бандажного кольца на ступицу;
- бандажного кольца - бандаж насаживается в горячем состоянии на колесный центр, бандажное (стопорное) кольцо предотвращает сползание бандажа при его ослоблении;
- ступицы колеса - служит для насадки на ось.
Особенности колес локомотивов
Колёса тяговых единиц отличают от вагонных не только наличием бандажа, но и наличием спиц на электровозах, а также диаметром самих колес.
Диаметр колеса электровоза - 1250 мм, диаметр колеса тепловоза - 1050 мм, диаметр колеса вагона - 950 мм.
Но зачем в колеса локомотива спицы? Дело в том, что на колесную пару локомотива подвешивают тяговый электродвигатель, отсюда и идет понятие обматоренная ось. Электродвигатели имеют следующие подвешивания:
- Опорно-осевое - ТЭД крепится прямо на колесную ось c одной стороны, а с другой к раме тележки;
- Опорно-рамное - ТЭД крепится на раму тележки.
При опорно-осевом подвешивании двигатель опирается на колесную пару и принимает жестко все нагрузки от колесной оси. Когда колесная пара наезжает на неровность пути (рельсовый стык), она принимает огромную нагрузку не только от подвижного состава, но и от электродвигателя, который весит около 4-х тонн. Колесо со спицами однозначно крепче чем литое, оно способны демпфировать (гасить вибрацию, уменьшать вредное влияние веса электродвигателя на ось колеса, которая приводит к быстрому износу металла и появлению в оси и в катках трещин) при необходимости, а вот в литом колесе будут возникать сильные напряжения, которые могут привести к его излому.
На новых локомотивах уже можно и не увидеть колесные центры со спицами, это объясняется тем, что ТЭД имеет опорно-рамное подвешивание. Такой конструктив значительно снижает нагрузку на колеса, так как электродвигатель имеет степень подрессоривания и нагрузки воспринимаются уже не так жестко.
Как было сказано выше, на локомотивные колеса насаживают бандаж горячей посадкой, в отличии от вагона, где колесо цельное. Такое техническое решение заложено в конструктив не просто так, ведь локомотивные колеса мало того что несут всю “ношу” на себе, они ещё и передают тяговые усилия. Всё это быстро изнашивает колесо - оно “стирается”. Так как колеса достаточно дорогое удовольствие, для этих целей придумали бандаж, чтобы не менять все колесо, а исключительно бандаж колеса.
От чего колеса стучат?
Стучат колёса прежде всего только от своей жизни стальной! И они совсем не виноваты в тех звуках которые издают.
Очевидно, что стук во время движения поезда появляется вследствии перекатывания колес по рельсам, но колеса круглые, а рельсы почти идеально ровные, так в чем же причина, почему стучат колеса поезда?
В момент, когда колесо поезда проезжает место стыка двух соседних рельсов, мы слышим всем знакомый стук. Перекатываясь по рельсу, колесо поезда условно имеет с ним одну общую точку - точку соприкосновения. В момент прохождения рельсового стыка, находясь на конце первого участка рельса, тот немного прогибается под массой почти 60-ти тонного вагона, и колесо ударяется о соседний участок рельса и со стуком как бы наскакивает на него. Момент столкновения сопровождается характерным стуком. Затем подъезжает следующая колесная пара, и звук повторяется.
▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼
Вы часто путешествуете под стук колес? Или быть может Вы работаете с этими самыми колёсами и можете нам рассказать ещё более интересные факты? Делитесь своим мнением с нами в комментариях.
Будем благодарны, если Вы поставите лайк и поделитесь публикацией в социальных сетях. Подписка на наш канал позволит Вам быть всегда в теме и не пропустить новые, интересные и полезные публикации.