1. Что такое колесная пара ?
Увы... но на железной дороге не принято колеса транспортных средств называть колесами. Все дело в том, что левое и правое колесо локомотива, вагона и других транспортных средств, перемещающихся по рельсовой колее, жестко связаны стальной осью, и независимыми друг от друга им быть не получится. Отсюда и пошел термин «колесная пара».
2. Рождение колесной пары
На ось, выполненную из высококачественной осевой стали, напрессовываются два колесных центра, отверстия в которых на 0,26 мм меньше, чем диаметр шейки оси. Гидравлическим прессом осуществляется посадка с натягом, так называемым холодным способом. Участок оси, на котором будет стоять колесный центр, называется подступичной частью. Перед посадкой подступичную часть смазывают натуральной олифой, а за процессом напрессовки следят по диаграмме на ленте.
Бандаж выполняет функцию сменной обуви для колесной пары. На колесный центр надевается тепловым способом. Бандаж разогревают на газовом горне до 320 градусов по Цельсию, так как в холодном состоянии его внутренний диаметр на 1,45 мм меньше наружного диаметра колесного центра.
Ось с колесными центрами поднимают кран-балкой и заводят в разогретый бандаж. Как только бандаж остынет до 200 градусов, в паз бандажа устанавливают бандажное кольцо, которое закатывают на специальном станке роликами.
После остывания сформированной колесной пары качество посадки бандажа проверяют остукиванием молотком, звук должен быть звонким и протяжным.
Строго контролируется отсутствие проворота бандажа относительно колесного центра в процессе эксплуатации. Для этого на наружную грань бандажа керном набивается 4–5 контрольных точек на линии длинной 25 мм. На колесном центре напротив меток тупым зубилом набивается контрольная риска. Бандаж красят белым цветом, а по месту контрольных точек проводится красная черта. На колесном центре, выкрашенном в серый цвет, по месту риски ставится белая полоса.
В процессе эксплуатации бандаж изнашивается, поэтому толщина его строго контролируется. Как только толщина станет критической (у электровоза 45 мм, у тепловоза — 40 мм, за исключением некоторых нюансов), колесную пару выкатывают из-под локомотива, бандаж срезают и устанавливают новый.
3. Устройство колесной пары локомотива.
Локомотив на колесную пару!
Колесная пара нужна для того, чтобы поставить на нее локомотив — это первое, а второе — чтобы локомотив еще и поехал. Для того чтобы решить первую проблему, у колесной пары выполнены подбуксовые шейки, на которые поставят по паре подшипников качения, а на них корпус с опорными приливами.
Всё это хозяйство называется буксовый узел* (можно посмотреть о нем в отдельно посвященной буксовому узлу статье). На приливы корпуса буксы, посредством пружинных рессор*, поставят тележку и кузов со всем оборудованием.
Исследуем ось колесной пары.
Участок между подбуксовой шейкой оси и её подступичной частью называется предподступичной частью оси. На эту часть оси в горячем состоянии надевается лабиринтное кольцо буксы*, закрывающее корпус буксы от попадания грязи и ухода смазки со стороны колесного центра.
Как вы заметили, диаметр шеек на оси колесной пары разный, в зависимости от их назначения. Переход с одного диаметра шейки на другой называется галтель, и на вращающейся колесной паре обязательно выполняется плавным, в противном случае между двумя гранями под прямым углом из-за напряжений возникнет трещина.
Отверстие под ось в колесном центре называется ступицей, соответственно, часть оси колесной пары, находящаяся под ступицей, называется подступичной.
За подступичной частью на шейки оси, следуют шейки моторно-осевого подшипника. На эти шейки поставят переднюю часть корпуса тягового электродвигателя, но сначала шейки охватят бронзовыми вкладышами, создав, так называемый, подшипник скольжения.
С торцов оси просверлены осевые отверстия для постановки колесной пары на токарный станок для обточки поверхности катания, чтобы убрать дефекты, появившиеся в процессе эксплуатации (ползун, прокат, выбоины и т. д.), и в эти отверстия ставят шлицевые втулки для подключения датчиков скорости.
Чтобы локомотив поехал.
Решаем проблему номер два. Чтобы локомотив поехал, необходимо передать вращающий момент от тягового электродвигателя на колесную пару. Для этого на подступичную часть оси колесной пары напрессовывается прямозубая шестерня (у тепловоза — одна, а на электровозе ВЛ80 их две, и обе косозубые).
Перед напрессовкой шестерня нагревается до 170 градусов по Цельсию, а подступичную часть, с целью защиты от коррозии, предварительно покрывают специальным клеем, который застывает только при сушке в печи при 180 С.
Напрессованная шестерня будет входить в зацепление с малой, напрессованной на вал тягового электродвигателя, и передавать вращение на колесную пару.
Вывод: колесная пара преобразует вращающий момент вала тягового электродвигателя в поступательное движение локомотива.
Из чего состоит колесный центр?
Ну тут всё просто. Наружная часть колесного центра — обод (посадочная часть для бандажа). Средняя часть — диск. Внутренняя часть — ступица.
Как устроен бандаж?
Что такое бандаж? Сменный элемент колесной пары, представляющий собой выполненное из углеродистой стали кольцо фасонного профиля, с натягом одеваемое на обод колесного центра. Бандаж, прежде всего, это поверхность катания колесной пары и её гребень.
Гребень не позволяет колесной паре выскочить из колеи при движении локомотива, особенно при прохождении кривых. Существует несколько стандартов, по которым вытачивается профиль поверхности катания: ДМетИ (Днепропетровский металлургический институт) с высотой гребня 28 мм и поверхность катания выполнена под конус с уклоном 1:9.
Другой вид профиля поверхности катания — ГОСТ 11018, принятый в России как национальный стандарт Российской Федерации, с высотой гребня 30 мм.
Независимо от стандарта поверхность катания любой колесной пары выполнена под конус. При проходе кривой жестко связанных осью два колесных центра с бандажами будут проходить разное расстояние по наружной и внутренней ниткам рельсовой колеи (радиус наружной нитки рельсовой колеи больше, чем внутренней). Колесная пара сорвется в боксование (неконтролируемое проскальзывание).
Чтобы исключить такое довольно неприятное явление, поверхность катания выполняется под конус, большим диаметром к гребню. Под действием центробежной силы колесная пара, стремясь выйти из кривой, смещается большим диаметром по внешней нитке и меньшим по внутренней, чем компенсирует разность расстояний.
В заключение обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм-канале https://t.me/mihailsilko24 или в набирающем в последнее время популярность «Рутубе» https://rutube.ru/channel/22129608/.
Приглашаем посмотреть более 50-ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!