Изменения

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. На этом основано стремление применять полые оси колесных пар вместо осей сплошного сечения.  

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. 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.

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.

Изучались оси, изготовленные из толстостенных труб путем высадки шеек и подступичных частей, полученные центробежной отливкой, выполненные высверливанием внутренней части. Учитывается опыт применения полых осей для отечественных локомотивов и за рубежом. Колесные пары с полыми осями применяют на железных дорогах Швейцарии и некоторых других стран Западной Европы. Однако 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.

При создании колесных пар с полыми осями особое внимание уделяется обеспечению надежного соединения колеса с осью. Это объясняется тем, что в первых опытных партиях колесных пар с полыми осями усилия, необходимые для распрессовки колес, оказались ниже усилий напрессовки. У колесных пар со сплошными осями распрессовочные усилия, по которым судят о прочности соединения колеса с осью, обычно больше напрессовочных.

При создании колесных пар с полыми осями особое внимание уделяется обеспечению надежного соединения колеса с осью. Это объясняется тем, что в первых опытных партиях колесных пар с полыми осями усилия, необходимые для распрессовки колес, оказались ниже усилий напрессовки. У колесных пар со сплошными осями распрессовочные усилия, по которым судят о прочности соединения колеса с осью, обычно больше напрессовочных.

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.

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.

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

В 1964—1965 гг. Уральский вагоностроительный завод изготовил опытную партию полых осей (1000 шт.). В отличие от американских и прежних отечественных конструкций эти полые оси имели диаметр подступичных частей больший, чем у сплошных осей. При этом использовались стандартные 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 чувствительность к концентрации напряжений меньше, чем у стандартных сплошных осей.

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

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

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

   

   

   

   

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

Рис. V.3. Полая ось для крепления роликовых подшипников приставной шайбой  

(одной звездочкой обозначены размеры, обусловленные технологией изготовления, двумя звездочками — для справок)  

Вследствие снижения массы сплошной оси на 100 кг (на 25%) по сравнению со сплошной осью на каждые 100 000 четырехосных вагонов достигается уменьшение расхода металла на сумму 4,2 млн. руб., а ежегодная экономия 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.

Вследствие снижения массы сплошной оси на 100 кг (на 25%) по сравнению со сплошной осью на каждые 100 000 четырехосных вагонов достигается уменьшение расхода металла на сумму 4,2 млн. руб., а ежегодная экономия 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 сплошные, будут изготовляться методом поперечно-винтовой прокатки на Днепровском металлургическом заводе прокатного цеха.

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 сплошные, будут изготовляться методом поперечно-винтовой прокатки на Днепровском металлургическом заводе прокатного цеха.

==Литература==

==Литература==