Габарит подвижного состава

Тц – для цистерн и вагонов – самосвалов, допускаемых к обращению по путям общей сети железных дорог, внешним и внутренним подъездным путям промышленных и транспортных предприятий, сооружения и устройства которых отвечают требованиям установленным Инструкцией по применению габаритов приближения строений и подвижного состава.

Тпр – для полувагонов, допускаемых к обращению по путям общей сети железных дорог, внешним и внутренним подъездным путям промышленных и транспортных предприятий, сооружения и устройства которых отвечают требованиям установленным Инструкцией по применению габаритов приближения строений и подвижного состава.

1-Т  – для подвижного состава,  допускаемых к обращению по  путям общей сети железных  дорог, внешним и внутренним  подъездным путям промышленных  и транспортных предприятий.

1-ВМ  – для подвижного состава,  допускаемых к обращению по  путям общей сети железных дорог РФ колеи 1520 мм, так и по магистральным и ряду других линий железных дорог колеи 1435 мм, используемых для международных сообщений.

0-ВМ  – для подвижного состава,  допускаемых к обращению по  путям общей сети железных дорог РФ колеи 1520 мм, так и по всем основным линиям железных дорог колеи 1435 мм, с незначительными ограничениями только на отдельных участках.

02-ВМ  – для подвижного состава, допускаемых к обращению по путям общей сети железных дорог РФ колеи 1520 мм, так и по всем железным дорогам колеи 1435 мм.

03-ВМ  – для подвижного состава,  допускаемых к обращению по  путям общей сети железных дорог РФ колеи 1520 мм, так и по всем железным дорогам колеи 1435 мм европейских и азиатских стран [7].

4. Устройство колёсных пар

Колесные  пары с буксовыми узлами являются наиболее ответственными элементами ходовых  частей вагона.

Общий вид колесной пары представлен на рисунке 3.

1-ось, 2- колесо, 2S – расстояние между кругами катания, D – диаметр катания колес, 2b_гр – расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес. Буксовые узлы условно не показаны.

Рисунок 3 – Общий вид колёсной пары

Элементами  колесной пары являются ось, колеса и  буксовые узлы. Колесная пара вагона является тем элементом, который обеспечивает непосредственный контакт экипажа и пути и его направление в рельсовой колее. От точности геометрических размеров и других параметров колесной пары в значительной мере зависит устойчивость движения экипажа. В связи с этим строго регламентированы основные размеры и параметры колесной пары.

В тележке типа 18-100 (18-2128) используются колёсные пары типа:

РУ1Ш-957-Г  по ГОСТ 4385-2006.

Основные  параметры колесной пары приведены  в таблице 2.

Таблица 2 - Основные параметры колесной пары

Основные размеры	Значение
Расстояние между внутренними  боковыми поверхностями ободьев колес в одной колесной паре, мм	1440+2-1
Разность диаметров колес по кругу  катания в одной колесной паре, мм, не более	1
Отклонение от соосности кругов катания  колес относительно оси базовой  поверхности, мм, не более	1
Разность расстояний от торцов предподступичных частей оси до внутренних боковых поверхностей ободьев колес с одной и с другой сторон колесной пары, мм, не более	3
Диаметр катания колес	957
Расстояние между кругами катания  колес, м	1,58

 

В состав колесной пары входят:

• колеса цельнокатаные;
• ось;
• буксовый узел.

Колёса

Колеса  колесной пары обеспечивают непосредственный контакт экипажа с рельсами и  передают на них вертикальные и боковые  нагрузки. Взаимодействие колеса и  рельса имеет сложный характер и  сопровождается качением, поперечным и продольным проскальзываниями с различными скоростями, упругим объемным деформированием материала колеса в зоне контакта с рельсом. Сложность условий нагружения колеса требует от него высокой надежности, а от его материала — большой прочности, износостойкости, ударной вязкости и упругости.

Колеса  цельнокатаные – колеса, изготавливаемые  из цельной заготовки методом деформирования в нагретом состоянии и состоящее из обода, ступицы и диска.

Колеса  классифицируются по маркам стали:

• 1;
• 2;
• Т;
• Л.

Механические  свойства стали колес представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Механические свойства стали колес

Марка стали	Временное сопротивление обода σв, Н/мм2	Относительное удлинение обода δ, %	Относительное сужение обода ν, %	Ударная вязкость KCU, Дж/см2			Твердость обода на глубине 30 мм, НВ
				обода	диска
				При +20°С	При +20°С	При -60°С
1	880-1080	12	21	30	30	20	≥248
2	910-1110	8	14	20	20	15	≥255
Т	≥1020	9	16	18	18	15	≥320
Л	≥930	12	21	30	30	20	280-320
Примечания 1 Твердость обода в  точке А для колес из стали марки Т должна быть ниже твердости на глубине 30 мм от поверхности катания не менее чем 30 НВ, а для колес из стали марок 1, 2 и Л – не менее чем на 15 НВ. 2 Твердость ступицы на  расстоянии 10 мм от поверхности  ее отверстия для колес из  стали марок Т должна быть не более 290 НВ, для колес из сталей других марок не регламентируется 3 Значение временного  сопротивления диска не должно  превышать 90% от фактического значения временного сопротивления обода.

Химический  состав стали колес представлен  в таблице 4.

Таблица 4 - Химический состав стали колес

Марка стали	Массовая дола химических элементов %
	Углерод	Марганец	Кремний	Ванадий	сера	фосфор	хром	никель	медь
1	0.44—0.52	0.80-1.20	0.40— 0.65
2	0.55—0.63	0.50-0.90	0.22—0.45
T	0.62—0.70	0.50-1.00	0.22-0.65
Л	0.48—0.54	0.80-1.20	0.45—0.65
Примечание — Массовая доля молибдена  не должна превышать 0.08 %, титана – 0,03%, ниобия – 0,05%.

Профили ободьев колес представлены на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4 – Колёса для колёсных пар тележек грузовых и пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов и дизель- и электро-поездов, специального железнодорожного подвижного состава

Рисунок 5 – Колёса для колёсных пар тележек пассажирских вагонов с конструкционной скоростью более 160км/ч

Назначение  элементов профиля:

• Гребень – предохраняет колесную пару от сходов с рельсов, имеет угол наклона 60°.
• Коническая поверхность – предотвращает образование неравномерного по ширине колеса износа (проката), облегчает прохождение кривых и центрирует колесную пару в прямых участках пути.
• Конусность 1:3,5 и фаска 6х6 – приподнимают наружную грань колеса над головкой рельса, чем облегчают прохождение стрелочных переводов при наличии проката или наплыва металла на колесе.[9]

 

Оси

Ось колесной пары — наиболее ответственная  деталь ходовых частей вагона. Конструкция оси, ее материал и технология производства строго регламентированы. Размеры и конструкцию оси определяют в зависимости от величины допускаемой нагрузки, типа подшипника, применяемого в буксовом узле, и назначения колесной пары (с тяговым приводом или без него, с типовым колодочным или с дисковым тормозом и т. д.).

Химический  состав стали осей представлен в  таблице 5.

Механические  свойства стали колес представлены в таблице 6.

Таблица 5 - Химический состав стали осей [10]

Массовая доля химических элементов, %
С	Мn	Si	Р	S	Сг		Ni	Сu
			не более
0,42—0,50	0,60-0,90	0,15-0,35	0,040	0,040		0.30	0,30	0,25

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6 - Механические свойства стали осей [11]

Временное сопротивление обода σв, Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести Н/мм2 (кгс/мм2)	Относительное удлинение обода δ, %	Ударная вязкость при 20°С KCU, Дж/см2 (кгс∙м/см2)
	Не менее		Среднее значение, не менее	Минимальное значение
Образцы из подступичной части
580—610 (59—62)	300 (31)	20,0	49 (5,0)	34(3,5)
620—640 (63—65)	310 (32)	19,0	39 (4,0)	29 (3,0)
650 (66) и более	325 (33)	18,0	34 (3,5)	29 (3,0)
Образцы из шейки или технологического припуска
600—620 (61—63)	310 (32)	20,0	54 (5,5)	39 (4,0)
630 (64) и более	330 (34)	19,0	44 (4,5)	34 (3,5)
Примечание – Нормы по пределу  текучести факультативны

 

В процессе работы колесной пары ее элементы (ось и колесо) подвергаются воздействию  значительных динамических нагрузок, поэтому ось, колеса и в целом  колесная пара должны обладать необходимой  прочностью в течение всего периода  их эксплуатации.

По  характеру действия нагрузки на колесную пару делятся:

Статические:

• Собственный вес вагона;
• Вес груза.

Динамические:

• Ветровая на боковую поверхность вагона;
• Центробежная при движении вагона в кривой;
• От колебаний обрессоренных масс вагона;
• Ударные при прохождении стыков и неровностей рельсов;
• От торможения вагонов;
• От взаимного перемещения вагонов при движении поезда по заданному профилю пути;
• Вызванные извилистым движение вагона;
• Вызванные движением геометрически неправильной колесной пары;
• От торможения вагона на сортировочных горках;
• От сопротивления движению вагонов;
• Вызванные технологией сборки колесной пары [4].

Схема сил, действующих на колёсную пару, представлена на рисунке 6.

P₁, H₀₁, T₀₁ — соответственно вертикальная, боковая и продольная нагрузки на левую шейку оси;

P₂, H₀₂, T₀₂ — то же, на правую шейку оси;

N_k1 и F₁ — соответственно радиальная и касательная нагрузка на обод левого колеса;

N_k2 и F₂ — то же, на обод правого колеса;

N₁, H₁ и T₁ — соответственно вертикальная, боковая и продольная реакции на левое колесо;

N₂, H₂ и T₂ — то же, на правое колесо;

P_кп — вес колесной пары.

Рисунок 6 – Схема сил, действующих на колёсную пару

 

Прочность оси гарантируют  соответствующим расчетом. В практике вагоностроения используют два метода расчета осей: условный метод, учитывающий статически действующие вертикальную и горизонтальную нагрузки, и уточненный метод, учитывающий накопление усталостных повреждений при нестационарном режиме нагружения колесной пары. Первый метод обычно используют для расчета осей колесных пар, не оборудованных редукторами, приводом генератора и дисковым тормозом. Второй метод применяют при проектировании новой оси или проверке прочности существующей оси, когда предполагают изменение условий ее нагружения в эксплуатации.