Лекция №15 Тепловозные буксовые узлы.

Назначение букс. Буксы предназначены для передачи вертикальных и горизонтальных сил (сил тяги и торможения, поперечных сил от набегания колеса на рельсы) между рамой тележки и колесной парой.

Классификация букс. Исходя из типа подшипников и конструкции корпуса буксы классифицируются на три группы:

– челюстные с подшипниками скольжения;

– челюстные с подшипниками качения;

– бесчелюстные с подшипниками качения.

Буксы с подшипниками скольжения требуют постоянного ухода со стороны локомотивных и ремонтных бригад и обладают большим сопротивлением при движении. В настоящее время они не используются на локомотивах. Челюстные буксы имеют жесткую связь с рамой тележки через наличники, которые изнашиваясь увеличивают свободный ход буксы и, как следствие, неравномерность движения колесных пар. Бесчелюстные буксы связаны с рамой тележки с помощью резинометаллических поводков, которые исключают механическое трение, не требуют постоянной смазки и смягчают удары и толчки при движении по неровностям пути. Поэтому все современные локомотивы оборудуются бесчелюстными буксами.

Конструктивные особенности букс

В соответствии с возложенными функциями буксовый узел включает в себя следующие основные элементы:

– подшипниковый узел, обеспечивающий механическую связь невращающих конструкций тележки с вращающейся колесной парой. В него входят подшипники и несущий корпус буксы. На корпусе буксы предусмотрены посадочные места для элементов, через которые осуществляется связь с рамой тележки;

– упругий элемент вертикальной связи через, который тележка опирается на буксу (пружины, листовые рессоры, резинометаллические амортизаторы;

– устройства продольного и поперечного соединений буксы с рамой тележки (балансиры, валики, поводки и т. п.).

Особое значение у бесчелюстных букс занимают поводки, с помощью которых она соединяется с рамой тележки. Поводок состоит из корпуса, валика и размещенного между ними резинового амортизатора

Особенности конструкции челюстной буксы. Корпус буксы литой. Передача вертикальной нагрузки на него осуществляется через арку, в которую вставлены опоры балансиров. Арка снижает нагруженность подшипников, что позволяет уменьшить их размеры. По бокам на корпус приварены наличники, к которым подается самотеком осевая смазка. Подшипники смазываются консистентной смазкой. Осевой упор – бронзовый, смазывается осевой смазкой с помощью фитиля. У крайних колесных пар он прижимается пружиной усилием 15 кН и имеет поперечное перемещение на 10–11 мм. Упругий упор снижает рамное давление при движении в кривом участке пути. У средних колесных пар пружина отсутствует. Букса свободно перемещается на 14 мм от среднего положения. Надежность буксы в эксплуатации обеспечивается правильной установкой разбегов колесной пары относительно рамы тележки.

Особенности конструкции бесчелюстной буксы.Корпус буксы литой, соединяется с рамой с помощью двух поводков, которые крепятся клиновым соединением. Потолок корпуса буксы выполнен в виде свода переменного сечения с увеличенной толщиной в верхней части, что приводит не только к более равномерному распределению нагрузки между роликами, но и к увеличению числа роликов, находящихся в рабочей зоне. В передней части буксы установлен осевой упор качения. Упорный подшипник постоянно прижат к оси пружиной усилием 2 кН. Между упором и крышкой установлен амортизатор (две металлические пластины толщиной 2 мм с резиновым элементом). В корпусах буксы средних колесных пар амортизатор не ставится, что обеспечивает им осевой разбег 14 мм. Чтобы отличить колесные пары на буксах средних ставится метка СР, а на крайних – КР.

Конструкция поводка.Поводок служит для передачи силы тяги от корпуса буксы к тележке и силы торможения от рамы тележки к корпусу буксы. Поводок состоит (рис. 7.1) из корпуса, стальной втулки, сайлент-блока, амортизатора и шайбы.

Рис. 7.1. Буксовый поводок: 1 – наружная
шайба; 2 – амортизатор; 3 – корпус; 4 –
стальная втулка; 5 – сайлент-блок; 6 – ось

Перед монтажом сайлент-блока его смазывают смесью, состоящей из 30 % касторового масла и 70 % этилового спирта. Для прочной вулканизации поводок помещают в темное место и выдерживают в течение 20 суток. Ось по концам обработана под клин, что обеспечивает их беззазорную посадку в пазы буксы и рамы тележки. При движении по неровностям пути возникают вертикальные перемещения буксы, вызывающие возникновение в поводке напряжения скручивания. В результате этого на буксу действует дополнительная нагрузка, увеличивающая жесткость рессорного подвешивания.

Выбор роликовых подшипников

Роликовые подшипники изготавливают из высокопрочных хромистых сталей ШХ – 15СГ при твердости после термообработки Н С = 62–65.

Приближенный расчет локомотивных роликовых подшипников строится исходя из срока службы до появления усталостного износа (выкрашивания) металла на поверхности роликов и беговых дорожек.

Срок службы подшипников определяется

h = , (7.1)

где С – коэффициент работоспособности подшипника; Q – приведенная радиальная нагрузка на подшипник, кгс; n – средняя частота вращения подшипника, об/мин; h – срок службы подшипника, ч.

В свою очередь радиальная нагрузка на подшипник определяется из выражения

Q = (R + m Y_о) Ks, (7.2)

где R – радиальная нагрузка на подшипник, с учетом нагрузки, приходящейся на шейку, и силы тяги, реализуемой одним колесом, определяется как

R = , (7.3)

где Р_СТ – статическая нагрузка на шейку; F_КОЛ – сила тяги, отнесенная к колесу; m – коэффициент приведения осевой нагрузки к радиальной. Для цилиндрических подшипников, смонтированных в буксе с осевым упором m = 0, для сферических подшипников – 3,0, для конических роликовых – 1,3; Y_о – осевая нагрузка, кН, принимается равной 0,45 Р_СТ, где Р_СТ – статическая нагрузка от колеса на рельс; Ks – коэффициент, учитывающий влияние динамических усилий, для тепловозных букс он равен 1,5–3; средняя частота вращения подшипника рассчитывается следующим образом:

n_СР = , (7.4)

где n₁ – частота вращения при движении по расчетному подъему; n₂ – частота вращения при движении с конструкционной скоростью.