Изменения

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Вагоны и вагонное хозяйство|Вагоны и вагонное хозяйство|Категория:Механическое оборудование вагонов|Механическое оборудование вагонов}}   

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Вагоны и вагонное хозяйство|Вагоны и вагонное хозяйство|Категория:Механическое оборудование вагонов|Механическое оборудование вагонов}}   

Ось — стержень, на концах которого помещаются колёса. Оси бывают вращающиеся и неподвижные (относительно колеса). В отличие от вала, ось не предназначена для передачи крутящего момента.

 

Ось — стержень, на концах которого помещаются колёса. Оси бывают вращающиеся и неподвижные (относительно колеса).  

 

В отличие от вала, ось не предназначена для передачи крутящего момента.

 

 

 

 

Такие оси маркируются РУ–1 Ш.

__TOC__

__TOC__

==Классификация==

==Классификация==

Оси различаются:

Оси различаются:

*размерами основных элементов — в зависимости от величины воспри-нимаемой нагрузки;

*размерами основных элементов — в зависимости от величины воспринимаемой нагрузки;

*формой шейки — для подшипников скольжения или качения (роликовых);

*формой шейки — для подшипников скольжения или качения (роликовых);

*формой поперечного сечения — сплошные или полые.

*формой поперечного сечения — сплошные или полые.

*по технологии изготовления.

*по технологии изготовления.

На рисунке показаны стандартные оси вагонов широкой колеи СССР.

На рисунке показаны стандартные оси вагонов колеи 1520 мм.

==Конструкция==

==Конструкция==

Переход от подступичной части к средней может выполняться и без галтели (см. III вариант). В этом случае увеличивается на 11 кг масса оси и усложняется обточка подступичных частей при ремонте.

подшипников приставной шайбой; г и д — профили задней галтели шейки;

е — центровое отверстие осей типов РУ и РУ1; ж— то же осей типов РУ1Ш и III

Применяется и другой способ ограничения роликовых подшипников от перемещений по шейке оси — приставной шайбой, для крепления которой на торцах оси предусматривают по три резьбовых отверстия. Ось при этом (рис. V.2, в) получается короче, а ее изготовление удешевляется. Осп такой конструкции также предусмотрены стандартом и изготовляются некоторы¬ми заводами (например, Стахановским вагоностроительным).

Применяется и другой способ ограничения роликовых подшипников от перемещений по шейке оси — приставной шайбой, для крепления которой на торцах оси предусматривают по три резьбовых отверстия. Ось при этом (рис. V.2, в) получается короче, а ее изготовление удешевляется. Осп такой конструкции также предусмотрены стандартом и изготовляются некоторы¬ми заводами (например, Стахановским вагоностроительным).

На торцах всех осей предусмотрены центровые отверстия (рис. V.2, ей ж) для установки оси или колесной пары в центрах токарного станка.

На торцах всех осей предусмотрены центровые отверстия (рис. V.2, е и ж) для установки оси или колесной пары в центрах токарного станка.

Оси колесных пар вагонов, оборудованных дисковым тормозом, а также оси, на которых смонтирован привод генератора, имеют посадочные поверх¬ности для ступиц тормозных дисков или деталей редуктора.

Оси колесных пар вагонов, оборудованных дисковым тормозом, а также оси, на которых смонтирован привод генератора, имеют посадочные поверх¬ности для ступиц тормозных дисков или деталей редуктора.

В табл. V.3 приведены регламентированные ГОСТ 22780—77 основные размеры (см. рис. V.2) и допускаемая нагрузка для стандартных осей ва¬гонов широкой колеи, кроме вагонов электро- и дизель-поездов.

Технические требования на оси для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм регламентрованы ГОСТ 31334-2007.

 

Уменьшение допускаемых нагрузок для осей пассажирских вагонов по сравнению с осями грузовых вагонов обусловлено более высокими ско¬ростями движения пассажирских поездов и необходимостью обеспечения большей безопасности движения.

Уменьшение допускаемых нагрузок для осей пассажирских вагонов по сравнению с осями грузовых вагонов обусловлено более высокими ско¬ростями движения пассажирских поездов и необходимостью обеспечения большей безопасности движения.

Оси изготовляют из углеродистой стали марки Ос В, которая согласно ГОСТ 4728—79 имеет следующий химический состав (в %) : углерода—0,40—0,48; марганца—0,55—0,85; кремния—0,15— 0,35; фосфора — не более 0,04; серы — не более 0,045; хрома — не более 0,3; никеля — не более 0,3; меди — не более 0,25. Механические свойства металла оси после ее изготовления согласно ГОСТ 4008—79 должны удовлетворять нормам, указанным в таблице. Гарантийной срок эксплуатации оси установлен 8,5 лет, а срок службы — 15 лет.

Оси изготовляют из углеродистой стали марки Ос В, которая согласно ГОСТ 4728—79 имеет следующий химический состав (в %) : углерода—0,40—0,48; марганца—0,55—0,85; кремния—0,15— 0,35; фосфора — не более 0,04; серы — не более 0,045; хрома — не более 0,3; никеля — не более 0,3; меди — не более 0,25. Механические свойства металла оси после ее изготовления согласно ГОСТ 4008—79 должны удовлетворять нормам, указанным в таблице. Гарантийной срок эксплуатации оси установлен 8,5 лет, а срок службы — 15 лет.

Поскольку нестационарный режим нагружения при вращении колес¬ной пары вызывает в оси знакопеременные напряжения с амплитудами изменяющейся величины, большое значение имеют меры по повышению пре¬дела выносливости осевой стали [95]. К таким мерам, осуществленным в последние годы, относятся обточка средней части осин упрочнение всей оси накаткой роликами, а также контроль ультразвуком, позволяющий выявить оси с крупнозернистой структурой металла. Целесообразность и способы осу¬ществления таких мероприятий рас¬сматриваются в курсе «Технология вагоностроения и ремонта вагонов». Там же объясняется процесс изготов¬ления осей способом поперечно-вин¬товой прокатки. Цех для этого высокопроизводительного процесса по¬строен на Днепровском металлурги¬ческом заводе. В результате попереч¬но-винтовой прокатки расход металла на заготовку оси сокращается на 15%. Такой оси присвоен Государствен¬ный знак качества, а специалисты, создавшие прокатный агрегат «250» и комплексную технологию массового производства осей, в 1978 г. были удостоены Государственной премии СССР.

Повышение усталостной прочности материала оси может быть также достигнуто совершенствованием термической обработки. Например, индук¬ционная закалка по сравнению с обычной термообработкой, согласно япон¬ским исследованиям, повышает предел выносливости вдвое. Однако, как показали выполненные в СССР исследования, при этом резко снижается прочность прессового соединения таких осей с колесами.

Поскольку нестационарный режим нагружения при вращении колесной пары вызывает в оси знакопеременные напряжения с амплитудами изменяющейся величины, большое значение имеют меры по повышению предела выносливости осевой стали. К таким мерам, осуществленным в последние годы, относятся обточка средней части осин упрочнение всей оси накаткой роликами, а также контроль ультразвуком, позволяющий выявить оси с крупнозернистой структурой металла. Целесообразность и способы осуществления таких мероприятий рассматриваются в курсе «Технология вагоностроения и ремонта вагонов». Там же объясняется процесс изготовления осей способом поперечно-винтовой прокатки. Цех для этого высокопроизводительного процесса построен на Днепровском металлургическом заводе. В результате поперечно-винтовой прокатки расход металла на заготовку оси сокращается на 15%. Такой оси присвоен Государственный знак качества, а специалисты, создавшие прокатный агрегат «250» и комплексную технологию массового производства осей, в 1978 г. были удостоены Государственной премии СССР.

Повышение усталостной прочности материала оси может быть также достигнуто совершенствованием термической обработки. Например, индукционная закалка по сравнению с обычной термообработкой, согласно японским исследованиям, повышает предел выносливости вдвое. Однако, как показали выполненные в СССР исследования, при этом резко снижается прочность прессового соединения таких осей с колесами.

==Полые оси колесных пар==

==Полые оси колесных пар==

Как известно, напряжения поперечного изгиба распределяются нерав¬номерно по сечению детали, достигая наибольшей величины в наружных волокнах и наименьшей — во внутренней части. Поэтому для рассматривае¬мых условий целесообразно заменить сплошное сечение полым. Например, вал полого (кольцевого) сечения с наружным диаметром 125 мм и внутрен¬ним 75 мм имеет площадь сечения, а следовательно, и массу на 30% меньше, чем вал сплошного сечения диаметром 120 мм, хотя моменты сопротивления изгибу и кручению (прочность) сечений обоих валов одинаковы.

Как известно, напряжения поперечного изгиба распределяются неравномерно по сечению детали, достигая наибольшей величины в наружных волокнах и наименьшей — во внутренней части. Поэтому для рассматриваемых условий целесообразно заменить сплошное сечение полым. Например, вал полого (кольцевого) сечения с наружным диаметром 125 мм и внутренним 75 мм имеет площадь сечения, а следовательно, и массу на 30% меньше, чем вал сплошного сечения диаметром 120 мм, хотя моменты сопротивления изгибу и кручению (прочность) сечений обоих валов одинаковы. На этом основано стремление применять полые оси колесных пар вместо осей сплошного сечения.  

На этом основано стремление применять полые оси колесных пар вместо осей сплошного сечения. Кроме того, при изготовлении полых осей удается достичь улучшения структуры и механических свойств металла. Например, по данным Ассоциации американских железных дорог, предел выносливости полой оси, изготовленной из толстостенной трубы, составлял 132 МПа в средней части и 93 МПа в месте напрессовки колеса, а у осей сплошного сечения эти показатели соответственно равны 121 и 62—83 МПа

Кроме того, при изготовлении полых осей удается достичь улучшения структуры и механических свойств металла. Например, по данным Ассоциации американских железных дорог, предел выносливости полой оси, изготовленной из толстостенной трубы, составлял 132 МПа в средней части и 93 МПа в месте напрессовки колеса, а у осей сплошного сечения эти показатели соответственно равны 121 и 62—83 МПа.

В 1964—1965 гг. Уральский вагоностроительный завод изготовил опытную партию полых осей (1000 шт.). В отличие от американских и преж¬них отечественных конструкций эти полые оси имели диаметр подступичных частей больший, чем у сплошных осей. При этом использовались стандарт¬ные колеса за счет соответствующей расточки отверстия в ступице.

Колесные пары, сформированные с такими полыми осями, подвергались лабораторным и эксплуатационным испытаниям [94]. Было установлено, что предел выносливости во всех частях полых осей не ниже, а чувствитель¬ность к концентрации напряжений меньше, чем у стандартных сплошных осей.

Создание надежных колесных пар с полыми осями является сложной задачей, о чем, в частности, свидетельствует опыт США. В 1943 г. там для массового изготовления полых осей был создан специальный цех, но впоследствии из-за частого повреждения такие оси стали изымать из эксплуатации.

Несущая способность, оцениваемая произведением предела выносливо¬сти на момент сопротивления сечения изгибу, в подступичной части полой оси на 15% превышает этот показатель для сравниваемой сплошной оси.

Снижение распрессовочных усилий может быть объяснено остаточными деформациями полой оси. Такие деформации снижаются при насадке на ось колеса со ступицей уменьшенной толщины и увеличенной длины, но в такой конструкции интенсивнее развивается коррозия трения, снижающая предел выносливости оси.

Рис. V.3. Полая ось для крепления роликовых подшипников приставной шайбой (одной звездочкой обозначены размеры, обусловленные технологией изготовления, двумя звездочками — для справок)

ГОСТ 31334-2007. Оси для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия

Возникающие при накатывании роликами сжимающие напряжения в полых осях на 15—25% больше, чем в сплошных, т. е. они эффективнее под¬даются этому виду упрочнения. Уменьшение толщины стенки ступицы коле¬са, вызванное увеличением диаметра подступичной части полой оси, сни¬жает напряжения от насадки колеса и не представляет опасности для проч¬ности ступицы.

Вследствие снижения массы сплошной оси на 100 кг (на 25%) по срав¬нению со сплошной осью на каждые 100 000 четырехосных вагонов достигает¬ся уменьшение расхода металла на сумму 4,2 млн. руб., а ежегодная эконо¬мия эксплуатационных расходов железных дорог благодаря уменьшению тары и соответствующему увеличению грузоподъемности может составить 2,2 млн. руб. Кроме того, уменьшается воздействие таких вагонов на путь, обусловленное уменьшением массы необрессоренных частей.

По результатам испытаний внесены коррективы в конструкцию полой оси (рис. V.3) и принято решение изготовить крупную партию колесных пар с такими осями. Это позволит отработать технологию их промышленного производства и освоить методы осмотра и ремонта. Полые оси, как и сплош¬ные, будут изготовляться методом поперечно-винтовой прокатки на Днеп¬ровском металлургическом заводе прокатного цеха.