Что такое обод колеса вагона
Колёсная пара
Колёсная пара — основной элемент ходовой части транспортного средства. Термин применяется, как правило, по отношению к рельсовому транспорту. [1]
Колёсные пары в подавляющем большинстве являются глухими, то есть оба колеса жёстко насажены на цельную ось. Такая конструкция фактически из одной детали отличается высокой надёжностью. Пробег колёсных пар локомотивов с колёсами бандажного типа может достигать нескольких миллионов км при нагрузке 20-25 тс при сменных бандажах.
Вписывание в кривые больших радиусов (порядка 500 м и более) осуществляется за счёт разности диаметров колёс по кругам катания, возникающей при смещении колёсной пары поперёк пути. Эта разность обусловлена тем, что поверхность катания колёс (профиль колеса) не цилиндрическая, а коническая или образована вращением некоторой кривой вокруг оси колёсной пары. При смещении колёсной пары поперёк пути, например, вправо важно, чтобы увеличивался радиус катания правого колеса, а левого — уменьшался. В этом случае обеспечивается устойчивое движение колёс подвижного состава в пути и вписывание в пологие кривые, не сопровождающееся интенсивным изнашиванием колёс и рельсов.
В крутых кривых колёсная пара направляется силами, возникающими в контакте внутренней боковой поверхности рельса и гребнем наружного колеса. Силы, действующие в контакте колеса и рельса и направляющие движение подвижного состава, называются силами крипа (от англ. creep — ползти). Они обусловлены тем, что материалы колеса и рельса не есть абсолютно твёрдые тела, а являются упруго-пластическими телами. В контакте наблюдаются микродеформации рельса и колеса, это определяет постепенное нарастание силы крипа с ростом относительного проскальзывания колеса по рельсу. Для поддержания профиля ж.д. колёс, обеспечивающих нормальное движение, применяется обточка колёс, а в случае бандажных колёс — и смена бандажей.
Основной параметр колёсной пары — это расстояние между внутренними поверхностями гребней колёс колёсной пары. Для российских дорог (колеи 1520 и 1524 мм) это расстояние равно 1440 мм с допусками ±3 мм.
Ввиду высоких требований по прочности и надёжности, предъявляемых к колёсным парам, разработаны и существуют правила формирования и ремонта колёсных пар строго нормирующие весь технологический процесс: токарную и фрезерную обработку заготовок (в частности даже радиусы галтелей, класс чистоты обработанной поверхности), температурные режимы при формировании колёсных пар, допуски, посадки и т. д.
Содержание
Вагонная колёсная пара
Цельнокатаное вагонное колесо состоит из ступицы, диска и обода. У обода обращённого внутрь колеи имеется выступ, называемый гребнем или ребо́рдой. Гребень предохраняет колёсную пару от выхода из пределов колеи.
Некоторые типы вагонов используют дисковые тормоза + МРТ(магнитно-рельсовый тормоз). Колёсные пары таких вагонов оборудованы тормозными дисками. На ось между колёсами напрессовываются два (четыре поверхности трения) или три (шесть поверхностей трения) тормозных диска.
Локомотивная колёсная пара
Колёсные пары локомотивов как правило выполняются с бандажом. При износе профиля колеса по кругу катания и по выкружке гребня производится обточка колеса на токарном или токарно-фрезерном станке. После проведения нескольких обточек (от 3 до 5) бандаж колеса достигает минимальной величины, нормируемой по условиям прочности. Бандаж срезается и заменяется новым. Тем самым продлевается срок службы колёсной пары.
Колёсная пара моторвагонного подвижного состава
На моторвагонном подвижном составе (электросекции, электропоезда, дизель-поезда, автомотрисы) колёсные пары прицепных вагонов имеют необмоторенные оси — по конструкции они аналогичны вагонной колёсной паре; обмоторенные оси имеют колёсные пары аналогичные по конструкции локомотивным.
Некоторые типы вагонов используют дисковые тормоза. Колёсные пары таких вагонов оборудованы тормозными дисками. У обмоторенных колёсных пар тормозные диски не напрессовываются на ось между колёсами (поскольку место между колёсами как правило занимает двигатель или другие части ходовой системы), диски прикрепляются болтами на колёса со внешней и внутренней сторон (таким образом получается четыре тормозные поверхности). У необмоторенных пар тормозные диски напрессовываются на ось, как на колёсных парах несамоходных вагонов.
Колёсная пара специального самоходного подвижного состава
Различают ведущие и бегунковые колёсные пары. Ведущие по конструкции подобны локомотивным, бегунковые — вагонным. Отличаются от них размерами и конструкцией осевых редукторов.
Колёсная пара трамвая
На старых типах трамваев применялись колёсные пары с жёсткими колёсами, наружными буксами и опорно-осевым подвешиванием тягового двигателя. Конструкция таких колёсных пар аналогична локомотивным, но размер их меньше. На современных трамвайных вагонах применяют колёсные пары с подрезиненными колёсами и внутренними буксами.
Конструкция
Локомотивной колёсной пары
Вагонной колёсной пары
Основные повреждения и износы колеса
Вагонная колёсная пара
— сборки тележки;
— либо обточки (нарушение допустимых геометрических параметров колёсной пары);
— либо сборки дорожной клети и укладки дорожного полотна с нарушением угловых скоростей на участках дороги, где движения поезда ограничивается (нарушается) по скорости при прохождении поезда в кривые (см. выше колёсная пара).
Измеряется вертикальный подрез гребня шаблоном на расстоянии 18 мм (20 мм локомотивы) от верхней части гребня. Рабочая толщина гребня должна быть 19—28 мм для вагонов, 23—33 мм для локомотивов. Если толщина гребня достигает минимального значения колёсную пару бракуют, или отправляют на ремонт где производят восстановление — наплавку (+обточка) полуавтоматической сварочной установкой (при скорости движения поезда до 60 км/ч) изношенной (как правило внутренней) части гребня+обточка на специализированном станке КЖ20, КЖ20ТФ1, 1836, либо формируют (прессуют и обтачивают) новую колесную пару с соблюдением геометрических размеров (меняют: вагоны — колёса (цельнокатанные), оси; локомотивы — колёсные центра, оси, бандажи, зубчатые колеса — при скорости движения поезда до 180 км/ч). ///// это требования для устранения ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОДРЕЗА ГРЕБНЯ.
Локомотивная колёсная пара
Заводы, ремонтирующие КП
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Колёсная пара» в других словарях:
Колёсная пара — один из основных узлов ходовой части вагона или экипажной части локомотива. Представляет собой ось с двумя насаженными на неё колёсами, которые служат для направления движения вагонов и локомотивов по рельсам. К. п. воспринимают и… … Большая советская энциклопедия
колёсная пара — основной элемент ходовой части вагона и локомотива. Специфическая особенность железнодорожных колёс – жёсткое соединение двух колёс одной осью, что предотвращает их сход с рельсов. Кроме того, для предупреждения соскальзывания с рельса каждое… … Энциклопедия техники
КОЛЁСНАЯ ПАРА — один из осн. узлов ходовой части вагона или экипажной части локомотива; служит для передачи веса подвижного состава на рельсы и создания силы тяги (на тяговом подвижном составе). К. п. представляет собой ось с двумя наглухо насаж. на неё колёсами … Большой энциклопедический политехнический словарь
Колёсно-гусеничные танки — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
Колёсно-гусеничный танк — Колесно гусеничный танк Т2 Танк Кристи на испытаниях в СССР Колёсно гусеничные танки танки с колесно гусеничным движителем, где для движения на колесах гусеницы снимались. Задние опорные катки при этом становились ведущими колесами. Тема колёсно… … Википедия
Колесная пара — Колёсная пара основной элемент ходовых частей подвижного состава рельсового транспорта[1]. Колёсные пары в подавляющем большинстве являются глухими, то есть оба колеса жёстко насажены на цельную ось. Такая конструкция фактически из одной детали… … Википедия
Движущие колёсные пары — (обведены) паровоза типа 2 3 1 Движущие колёсные пары (сцепные колёсные пары, сцепные оси, движущие колёса и т. д.) колёсные пары, на которые не … Википедия
Пассажирский вагон — времён первой половины XIX века на линии Ливерпуль Манчестер Пассажирский вагон железнодорожный вагон, предназначенный для размещения пассажиров при их перевозке с обеспечением необходимых удобств в соста … Википедия
Ходовая часть транспортного средства — Содержание 1 Ходовая часть локомотива 1.1 Тележки электровоза 1.2 Тележки тепловоза … Википедия
3.2.2 Классификация и основные элементы вагонных колес
По конструкции вагонные колеса можно разделить на: безбандажные (цельные); бандажные (составные, состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца); упругие, имеющие между бандажом и колесным центром упругий элемент; раздвижные на оси, вращающиеся на оси колеса. По способу изготовления колеса делятся на катаные и литые. В зависимости от размеров диаметра, измеренного в плоскости круга катания, — 950 и 1050 мм.
В эксплуатации колеса, перекатываясь по рельсовому пути и передавая ему значительные статические и динамические нагрузки через небольшую площадку, работают в сложных условиях окружающей среды. Одновременно с этим в процессе торможения между колесами и колодками, а также в контакте с рельсами возникают силы трения, вызывающие нагрев и износ обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары на стыках могут вызывать появление трещин и отколов в ободе колес. В этой связи от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов.
Учитывая сложные условия работы и повышение надежности в эксплуатации, поверхность катания колеса должна обладать высокой прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью, а металл диска и ступицы, удерживающихся на оси силами упругости, необходимой вязкостью. Этим требованиям удовлетворяют составные колеса, в которых бандаж можно изготовлять из стали повышенной прочности и твердости, а колесный центр — из более вязкой и дешевой стали. Кроме того, при достижении предельного износа или появлении другого повреждения в эксплуатации бандаж можно заменить без смены колесного центра.
Однако в современных условиях эксплуатации железных дорог из-за существенных недостатков по прочности и надежности, значительной трудоемкости формирования колесной пары и повышенной массы бандажные колеса в нашей стране были заменены безбандажными. Причем наиболее совершенными и надежными в эксплуатации признаны стальные цельнокатаные. Конструкция, размеры и технология изготовления колес определяются Гос. стандартами.
Стальное цельнокатаное колесо (рис. 3.10) состоит из обода 7, диска 2 и ступицы 3. Рабочая часть колеса представляет собой поверхность катания 4. Номинальный размер ширины обода составляет 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней грани а обода, являющейся базовой, расположен воображаемый круг катания, используемый для измерения специальными инструментами диаметра колеса, толщины обода и проката. Противоположная грань б называется наружной. Ступица 3 с ободом 1 объединены диском 2, расположенным под некоторым углом к плоскости круга катания, что придает колесу упругость и способствует снижению уровня динамических сил во время движения вагона. Ступица служит для посадки колеса на подступичной части оси. Поверхность катания 4 обрабатывается по стандартному профилю.
В соответствии с ГОСТ 10791-89 цельнокатаные колеса изготовляются из сталей двух марок: 1 — для пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов электропоездов и дизель-поездов; 2 — для грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм.
Химический состав сталей, в %, марки 1 — углерода 0,44—0,52, марганца 0,80—1,20, кремния 0,40—0,60, ванадия 0,08—0,15; марки 2 — углерода 0,55—0,65, марганца 0,50—0,90, кремния 0,20—0,42; для обеих марок сталей допускается не более: фосфора 0,035 и серы 0,040. Ободы колес подвергаются упрочняющей термической обработке путем прерывистой закалки и отпуска. Механические свойства стали ободов после упрочняющей термической обработки должны соответствовать нормам (табл. 3.4).
Ударная вязкость стали дисков колес при температуре 20 °С должна быть не менее: для стали марки 1 — 0,3 МДж/м² для стали марки 2 — 0,2 МДж/м².
На процессы взаимодействия колес с рельсами и безопасность движения поездов существенное влияние оказывает профиль поверхности катания. Стандартный профиль поверхности обода колеса (рис. 3.11) распространяется на колеса для колесных пар тележек грузовых и пассажирских вагонов локомотивной тяги. Он имеет гребень, служащий для направления движения и предохранения от схода колесной пары. Гребень имеет высоту 28 мм, измеряемую от его вершины до горизонтальной линии, проходящей через точку пересечения круга катания с профилем. Угол наклона наружной грани гребня оказывает влияние на безопасность движения: его увеличение повышает устойчивость колесной пары на рельсах и уменьшает износ.
Стандартный профиль (см. рис. 3.11) имеет конусность рабочей части 1:10, которая обеспечивает центрирование колесной пары при ее движении на прямом участке пути и предотвращает образование неравномерного износа по ширине обода колеса, а также улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с тем, конусность 1:10 создает условия для появления извилистого движения, что неблагоприятно влияет на плавность хода вагона.
Поверхность профиля катания колеса с конусностью 1:3,5 гораздо реже катится по рельсу, поэтому она меньше изнашивается. Благодаря наличию этой конусности и фаски 6 мм х 45° наружная грань (см. рис. 3.11) приподнимается над головкой рельса даже при наличии допустимого проката, наплыва металла и других дефектов поверхности катания колес, обеспечивая безопасный проход стрелочных переводов. Профиль поверхности катания обода для колесных пар пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч, имеет горизонтальную площадку между размерами 60,7 до 70 мм, а далее конусности 1:50; 1:10; 1:3,5 и фаску 6 мм х 45°. Наружная грань гребня составляет 65° к горизонтали вместо 60°, как это предусмотрено в стандартном профиле (см. рис. 3.11), переходные радиусы закруглений также изменены.
Цилиндрическая часть катания, обработанная в соответствии с горизонтальной частью профиля, исключает извилистое движение колесной пары, а вместе с уменьшенной конусностью до 1:50 рабочей части колеса не допускает ухудшения плавности хода вагона. Увеличение угла наклона наружной грани гребня, совместно с изменением профиля рабочей части поверхности катания колеса, улучшает устойчивость движения колесной пары, способствует уменьшению износа гребня, повышает безопасность движения вагонов скоростных поездов. Технология изготовления стальных колес основана на штампованно-катаном способе, включающем в себя процессы подготовки заготовок, их нагрева, горячей деформации, противофлоксной, термической и механической обработки, контроля и испытания.
В процессе изготовления колес на наружной грани обода в горячем состоянии наносят знаки и клейма (рис. 3.12).
Упругие колеса имеют более сложную конструкцию. Включая упругие элементы между ободом и колесным центром, они обладают целым рядом преимуществ, особенно важных для вагонов скоростных пассажирских поездов, трамваев и метрополитена: смягчают вертикальные и боковые толчки; имеют минимальную необрессоренную массу; уменьшают шум при движении вагона; обеспечивают упругую передачу крутящего момента в моторных вагонах при движении и торможении.
Как устроены колесные пары локомотивов и вагонов?
Опубликовано 03.08.2019 · Обновлено 02.11.2021
А как устроены колесные пары локомотивов и вагонов? Колесные пары направляют движение локомотива и вагона по рельсовому пути.
Колесные пары с шестерней от электровоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-300×225.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-1024×768.jpg» width=»1024″ height=»768″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-1024×768.jpg» alt=»колесные пары с зубчатой шестерней от электровоза | Колесные пары с шестерней от электровоза | Движение24″class=»wp-image-1504″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-300×225.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/08/Q1-7-768×576.jpg 768w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»колесные пары с зубчатой шестерней от электровоза | Движение24″ /> Колесные пары с шестерней от электровоза
Колесная пара локомотива состоит из оси, насаженных на нее колесных центров, зубчатых колес тяговой передачи, на ободы колесных центров надеты бандажи — на локомотивах они сменные, а на вагонах, как правило, колеса цельнокатаные.
Бандаж на колесной паре
Поверхности бандажей на всех колесных парах имеют коническую форму, с уменьшением диаметра во внешнюю сторону, с внутренней стороны находятся гребни – они расположены внутри колеи и предохраняют колесную пару от схода с рельсов. По центру проходит, так называемый, круг катания – эта часть бандажа непосредственно контактирует с головкой рельса.
Но вот вопрос — а почему профиль колеса конический и его диаметр уменьшается во внешнюю сторону?
Это чисто физический вопрос. Вот колесная пара вошла в кривую на участке пути, радиус кривой с одной стороны будет меньше, а с другой больше, в зависимости от того в какую сторону кривая. Колесо со стороны меньшего радиуса будет упираться своим гребнем на внутреннюю грань рельса и пройдет меньший путь, а вот колесу со стороны большего радиуса надо пройти путь больше. Для этого ему надо увеличить скорость, чтобы «догнать» колесо с другой стороны, но оно этого сделать не сможет и все – колесная пара застопорится, то есть, пойдет юзом. Этого допустить нельзя! Но можно и не отставать от колеса, проходящего меньший радиус кривой, а как это сделать – конечно, надо уменьшить диаметр колеса и оно спокойно будет догонять своего «внутреннего собрата». Поэтому бандаж колеса и имеет коническую форму – чем ближе к внешней стороне, тем меньше его диаметр. Все просто!
Бандаж
На вагонах по мере износа бандажей меняется все колесо, на локомотивах они меняются непосредственно. Как это происходит? Бандаж изготовляется из углеродистой стали. Технология проста: его надевают на обод колесного центра в горячем состоянии, для предотвращения сползания с колесного центра он стопорится специальным кольцом. Все, в итоге бандаж остывает и накрепко «прикипает» к колесному центру. На колесном центре ставится керном полоска, а еще на нем, как раз под этой меткой, также керном наносятся четыре точки. Потом сам бандаж с внешней стороны красится белой краской, а на месте кернения наносится полоска красной краской. Все это сделано для того, чтобы локомотивная бригада постоянно их контролировала на предмет «проворота» — это когда они начинает смещаться вследствие неплотного прилегания, что очень опасно и может привести к крушению! Также белая краска при нагреве приобретает «кофейный» цвет. Существует много причин образования этой нехорошей и очень опасной неисправности, например, сильное и длительное зажатие бандажа тормозными колодками при торможении, это приводит к его сильному нагреву и сдвигу.
Существует ряд параметров, по которым контролируется толщина бандажей и допуски на их сдвиг, но, если сдвиг большой – дело серьезное, требуется замена, а это простой локомотива.
Колесная пара: устройство, вес, типы и виды неисправностей
Колесная пара — состоит из оси, соединенной с колесным центром и зубчатыми колесами тяговой передачи, которые вращаются как единое целое. На колесные центры закреплены бандажи, которые на локомотивах сменные, а на вагонах, как правило колеса цельнолитые. Такая конструкция позволяет выдерживать пробег в несколько сотен тысяч километров при условии своевременной замены бандажей, профилактике зубчатой тяги и нужного типа рельс.
Меню страницы:
Прохождение кривых большого радиуса (порядка 500 м или более) выполняется из-за разницы диаметров колес вдоль окружностей колеса, которая возникает, когда колесная пара смещается по всей траектории. Это различие характеризуется тем, что плоскость колес (профиль колеса) является не цилиндрической, а конической формы: диаметр обода колеса снаружи меньше, чем изнутри, что с учетом профиля поверхности рельса позволяет колесной паре смещаться от центра рельса к внешней стороне поворота. Это позволяет переключаясь на разные колеса во время движения поезда. Движение колесной пары по на стрелочных переводах, где радиус дуги гораздо меньше, осуществляется за счет наличия гребней на колесах. Поверхность рельса и гребня внешнего колеса контролируется силами, возникающими в результате движения колесной пары и контакта внутренней боковой поверхности рельса. При движении состава по прямой гребни колёс выполняют стабилизирующую функцию для поддержки прямолинейного направления движения.
Во время движения поезда между колесом и рельсом наблюдаются микродеформации, за счет того что металл не является сверх плотным. Это создает постоянное нарастание силы скрепления колеса и рельса, во время увеличения скорости и увеличения сил трения. Существуют системы из пары колёс, позволяющих вращаться с разными относительными скоростями. Такие колеса не являются колесными парами и применяются исключительно в мало скоростных подвижных составах.
КОЛЕСО
Рис.1 Бандажное колесо
Стальное цельнокатаное колесо (рис.2) состоит из обода 1, диска 2 и ступицы 3. Рабочая часть колеса представляет собой поверхность катания 4. Номинальный размер ширины обода составляет 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней грани а обода, являющейся базовой, расположен воображаемый круг катания, используемый для измерения специальными инструментами диаметра колеса, толщины обода и проката.
Профиль поверхности катания обода для колёсных пар пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч (рис. 3, б), имеет горизонтальную площадку между размерами от 60,7 до 70 мм, а далее конусности 1:50; 1:10; 1:3,5 – и фаску 6 мм х 45о. Наружная грань гребня составляет 65о к горизонтали вместо 60о, как это предусмотрено в стандартном профиле (рис. 3, а),переходные радиусы закруглений также изменены. Цилиндрическая часть катания, обработанная в соответствие с горизонтальной частью профиля, исключает извилистое движение колёсной пары. Вместе с уменьшенной конусностью до 1:50 рабочей части колеса она не допускает ухудшения плавности хода вагона. Увеличение угла наклона наружной грани гребня совместно с изменением профиля рабочей части поверхности катания колеса улучшает устойчивость движения колёсной пары, способствует уменьшению износа гребня, повышает безопасность движения вагонов скоростных поездов.
Примечание: Наш внимательный читатель Алексей Николаевич Дывыдов прислал ряд замечаний по тексту данной статьи. Сейчас действует ГОСТ 9036-88 «Колеса цельнокатаные», а наш материал базируется на более ранних нормативных документах.Прилагаем эти замечания в виде документа doc (СКАЧАТЬ ЗДЕСЬ). Алексею Николаевичу выражаем огромную благодарность.
Испытания показали, что применение таких колёс способствует уменьшению ускорений, особенно необрессоренных масс вагона, а также снижению уровня боковых сил и коэффициентов динамики, гашению высокочастотных шумовых колебаний. Однако болтовое крепление элементов в такой конструкции упругого колеса недостаточно надёжно, резиновые элементы имеют малый срок службы, который может быть увеличен при правильном подборе вкладышей по их жёсткости. Поэтому по сравнению с болтовой более целесообразной считается сварная конструкция упругого колеса с резиновыми прокладками (рис. 5).
Рис. 5. Упругое колесо сварной конструкции
Повышение упругости колеса и уменьшение необрессоренной массы достигается также за счёт применения колёсных центров, изготовленных из алюминиевых сплавов. Такие центры из сплава марки АМг6 выпускались и испытывались в 70-х годах на российских и американских железных дорогах. Однако такие колёса, имея ненадёжную бандажную конструкцию, обладают существенным различием величин коэффициента объёмного расширения стального бандажа и алюминиевого центра. Сложным также является обеспечение надёжного соединения алюминиевого центра со стальной осью. Нарушение прочности этих соединений особенно проявляется при изменении температуры во время торможения. С целью предотвращения нагрева бандажей тормозными колодками при использовании таких колёс в некоторых странах применяют дисковые тормоза. В Германии велись исследования возможности применения колесных центров из стеклопластика.
Технологический процесс изготовления цельнокатаного колеса
Все процессы изготовления колес выполняются на прессопрокатной линии.
