Глава 9
РАСЧЕТ БУКСОВЫХ УЗЛОВ
- КЛАССИФИКАЦИЯ БУКСОВЫХ УЗЛОВ
Соединение колесной пары с рамой тележки железнодорожного экипажа осуществляется с помощью буксового узла. Он должен обеспечить: свободное вращение колесной пары относительно рамы тележки, передачу веса экипажа на колесную пару, сил тяги, торможения и поперечного направления от колесной пары на экипаж [54]. Дополнительные требования сводятся к следующему: разделению масс колесной пары и экипажа в вертикальном и поперечном направлениях с помощью упругих связей, подбору характеристик упругих и диссипативных соединений, позволяющих обеспечить необходимую плавность хода и условия воздействия экипажа на путь.
Для удовлетворения этим требованиям буксовый узел включает следующие элементы:
подшипниковый узел, состоящий из подшипников, корпуса буксы с крышками и уплотняющими устройствами, приливами с посадочными местами для крепления элементов, предназначенных для передачи веса экипажа и связи колесной пары с рамой тележки;
упругие элементы для передачи веса экипажа, в качестве которых используются витые и торсионные пружины, листовые рессоры, резинометаллические или пневматические упругие элементы;
устройства для продольного и поперечного соединения буксы с рамой экипажа.
Буксовые узлы локомотивов и вагонов различаются по конструктивному исполнению. Буксы локомотивов классифицируют по: типу направляющих, типу продольной связи буксы с рамой тележки [54]. Буксы вагонов — по типу вагона - пассажирского и грузового; по способу посадки внутреннего кольца подшипника на шейку оси с горячей и втулочной посадками; по типу торцового крепления внутреннего кольца подшипника на шейке оси с креплением гайкой или шайбой; по числу подшипников с одним или двумя роликовыми подшипниками, кроме того, с дополнительным упорным шариковым подшипником; корпусные и бескорпусные [39].
Классификация буксовых узлов с точки зрения расчетов подшипникового узла на прочность и жесткость дана на рис 9.1 [56].
Буксы с плоскими направляющими.
Одной из первых конструкций буксового узла, в котором использована пара с поступательным движением узла относительно плоских направляющих, является челюстной узел, который реализован в ходовой части тепловоза ТЭЗ (рис. 9.2). Букса имеет цилиндрический корпус 7, на боковых приливах которого установлены термообработанные наличники. Такие же наличники имеются на челюстях рамы тележки. Пары их трущихся поверхностей обеспечивают поступательное перемещение буксы относительно рамы тележки в вертикальном направлении.
Корпус 1 буксы отливается из стали 25ЛШ [90]. В нем смонтированы подшипники с цилиндрическими роликами 3 (2Н32732Л) и 5 (2Н52732Л). Внутренние кольца подшипников насажены на шейку 4 оси с натягом 0,035...0,065 мм. Перед посадкой на ось их нагревают до температуры 100... 120 °C. Наружные кольца устанавливают в корпус буксы с зазором и прижимают крышкой 6 для предотвращения их проворота. Конусность и овальность внутренних поверхностей корпуса буксы не превышает 0,03 мм. Подшипники имеют разность радиальных зазоров не более 0,03 мм. В буксовом узле реализовано верхнее нагружение ее весом экипажа. Нагрузка передается через опоры 2 от балансиров системы рессорного подвешивания. На буксах крайних колесных пар трехосных тележек устанавливают упругие упоры (пружину 7), а на средних — жесткие.
Рис. 9.1. Классификация буксовых узлов железнодорожного транспорта [56]
Рис. 9.2. Букса крайней колесной пары тележки тепловоза ТЭ3
Аналогичную конструкцию имеет букса электровоза ВЛ8. В ее корпусе установлены подшипники ЦКБ 552 и ЦКБ 553 с горячей посадкой внутренних колец на шейку оси. Вес экипажа передается через две витые цилиндрические пружины на опору, а затем — на верхнюю часть корпуса буксы.
Отличительной особенностью челюстной буксы электропоезда ЭР2 является способ передачи вертикальной нагрузки через нижние проушины. Буксовое подвешивание состоит из витых цилиндрических пружин, которые через резиновые амортизаторы опираются на балансир. От балансира вертикальная сила передается на проушины корпуса буксы, расположенные в ее нижней части. В буксовом подвешивании использован фрикционный гаситель поворотного типа. Фрикционные диски гасителя изготовлены из материала КФ-2. В буксе применены роликовые подшипники ЗН232726Л1 и ЗН42726Л.
Рис. 9.3. Букса грузового вагона:
1 — корпус буксы; 2 - передний подшипник; 3 - корончатая гайка; 4 - болт;
5 - стопорная планка; 6 - шейка оси; 7 — прилив; 8 - ребра для передачи нагрузки на буксу; 9 - ребра жесткости
Для более равномерного распределения нагрузки между роликами подшипников последние связаны между собой ребрами жесткости 9. Внутренняя поверхность корпуса растачивается под размер 250мм для обеспечения посадки наружных колец подшипников. В буксе использованы подшипники с короткими цилиндрическими роликами: передний 30-232726Л1М и задний 30-42726ЛМ. На шейку оси внутренние кольца подшипников устанавливаются по горячей посадке, а наружные с зазором и прочно удерживаются от проворота с помощью крепительной крышки.