ОСЬ

Вагонная ось (рис. 1) является составной частью колёсной пары и представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. На подступичных частях 3 оси располагаются колёса, укреплённые жёстко или подвижно, а на шейках 1 размещаются подшипники. Вагонные оси различаются между собой размерами, определяемыми в зависимости от заданной нагрузки; формой шейки оси в соответствии с применяемым типом подшипника – для подшипников качения и подшипников скольжения; формой круглого поперечного сечения – сплошные или полые; способом торцового крепления подшипников качения на шейке оси – корончатой гайкой или шайбой.

Рис. 1. Типы вагонных осей:1 - шейка;2 - предподступичная часть;
3 - подступичная часть;4 - средняя часть

Кроме того, оси классифицируются по материалу и технологии изготовления. Между шейками 1и подступичными частями 3 находятся предподступичные части 2, служащие для размещения деталей задних уплотняющих устройств букс, а также снижения концентрации напряжений в переходных сечениях от nодступичных частей к шейкам оси. В местах изменения диаметров для снижения концентрации напряжений имеются плавные сопряжения – галтели, выполненные определёнными радиусами: от шейки 1 – к предподступичной 2, от предnодступичной – к подступичной 3 и от средней 4 – к подступичной частям. Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой внутреннего кольца роликового подшипника, обеспечивается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси (рис. 8, г). Оси для подшипников качения на концах шеек имеют нарезную часть К (рис.1, а) для навинчивания корончатой гайки, на торце имеется паз с двумя нарезными отверстиями для постановки и крепления двумя болтами стопорной планки.
В вагонных осях с креплением подшипников качения при помощи приставной шайбы в торцах шеек делают нарезные отверстия для болтов (рис. 1, б) в двух вариантах: при помощи трёх или четырёх болтов. На торцах всех типов осей предусмотрены центровые отверстия (рис. 1, д, е), служащие дляустановки и закрепления оси или колёсной пары в центрах при обработке на токарном станке. Форма и размеры центровых отверстий стандартизированы. Оси колёсных пар, оборудуемых дисковым тормозом, а также оси, на которых предусмотрена установка привода подвагонного генератора, имеют посадочные поверхности для установки тормозных дисков или деталей редуктора. Основные размеры и допускаемые нагрузки для стандартных типов осей вагонов широкой колеи, кроме вагонов электро- и дизель-поездов, приведены в табл. 2.
На шейки осей РУ1 и РУ1Ш устанавливают роликовые подшипники с наружным диаметром 250 мм.
У всех типов осей расстояния между центрами приложения нагрузки к шейкам одинаковы и составляют 2036 мм. Для грузовых вагонов с повышенными нагрузками от колесной пары на рельсы до 245 кН предусмотрена усиленная ось, имеющая увеличенные диаметры.

Таблица 2
Стандартные типы осей вагонов широкой колеи (ГОСТ Р50334-92)

Оси проектируют в исполнении УХЛ по ГОСТ 15150. для вагонов магистральных дорог колеи 1520 мм оси изготовляют из осевой заготовки по ГОСТ 4728: для вагонов основных типов применяется сталь марки ОсВ, для вагонов электропоездов - сталь марки ОсЛ.
Химический состав:

• 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;
• меди не более 0,25 %.

В соответствии с ГОСТ 4008 гарантийный срок эксплуатации чистовых осей 8,5 лет, а срок службы - 15 лет. На торце чистовой оси предусмотрена маркировка с соответствующим расположением знаков и клейм: клеймо Госприёмки; условный номер предприятия, производившего обработку и перенесшего знаки маркировки; номер оси; две последние цифры года изготовления черновой оси; клеймо технического контроля.

Вагонные оси изготавливают поперечно–винтовой прокаткой и радиально–ротационным  методом.
Процесс поперечно – винтовой прокатки ведётся на трёхвалковом стане, валки которого расположены под углом 120 градусов один к другому, что обеспечивает автоматическую деформацию заготовки по форме оси при помощи контролирующего  устройства.
При радиально–ротационном способе черновая ось зажимается в шпинделе машины, где ролики обеспечивают обжатие заготовки в соответствии с требуемыми размерами.
Изготовление вагонных осей методом поперечно–винтовой прокатки и радиально–ротационным методом даёт возможность обеспечить высокую производительность и улучшить качество металла оси.

Схема изготовления осей

Технологический процесс изготовления вагонной оси включает:

• получение черновой заготовки;
• термическую обработку;
• правку;
• очистку от окалины;
• черновую и чистовую механическую обработку;
• приёмку и клеймение.

На шейке или средней части оси в горячем состоянии наносят знаки и клейма

1-номер завода изготовителя
2-дата изготовления оси
3-приемочные клейма МПС
4-номер оси
5-номер плавки.

После этого черновые оси термически обрабатывают (нормализация или нормализация с отпуском) с последующим процессом правки на прессах или штампах, а затем очистки в дробеструйных конвейерных камерах.  Черновые оси проходят приемо-сдаточные испытания от каждой партии одной плавки до 150 штук.

Черновые оси

При этом проверяют внешний вид, размеры каждой оси и проводят механические испытания образцов, вырезанных из оси, на удар и растяжение.
После механической обработки клейма, нанесённые на среднюю часть черновой оси, переносят на один из торцов.
В процессе механической обработки вагонных осей на участках, оснащенных  автоматическими линиями, обрезают два конца заготовки и зацентровывают их, затем выполняют черновую обработку оси, проточку шеек под резьбу М110, фрезерование пазов под стопорную планку и сверловку отверстий под резьбу М12, с последующим нарезанием резьбы.

Обточка оси

Для повышения усталостной прочности всю поверхность вагонной оси накатывают роликами на специальных  токарно-накатных станках. Сущность накатки состоит в том, что закреплёная в станке ось приводится во вращение и к её поверхности с определённым усилием прижимаются ролики, которые одновременно перемещаются с супортом вдоль оси.

Накатка шеек оси

После накатки шлифуют шейки оси и подступичные части, затем промывают водным раствором триэтаноламина в одной камере и обдувают воздухом – во второй.
У готовой оси колёсной пары автоматически контролируют размеры, потом проверяют ось магнитным дефектоскопом.

Чистовые оси

В эксплуатации ось работает при нестационарном режиме нагружения при вращении колёсной пары. Поэтому она испытывает знакопеременные напряжения с амплитудами переменной величины. Такой нестационарный режим требует применения мер по повышению предела выносливости осевой стали.
Специфика работы оси заключается в том, что при нагружении она испытывает изгибные напряжения, которые по площади поперечного сечения распределяются неравномерно, достигая наибольших значений в наружных и наименьших - во внутренних волокнах. Это обстоятельство ставит проблему замены сплошного сечения оси полым, не вызывая заметного увеличения габаритных размеров, но способствующее уменьшению массы на 100...110 кг по сравнению с осью сплошного сечения. Поэтому разрабатываются конструкции и технология изготовления полых осей методом поперечно-винтовой прокатки (рис.2).

Рис. 2 Полая ось

Опыт применения колёсных пар с полыми осями показывает, что при их создании особое внимание следует уделять обеспечению надежного соединения колеса с осью, так как в эксплуатации ослабевает их посадка – усилия распрессовки колёс оказываются ниже усилий напрессовки. Это может быть объяснено возникновением остаточных деформаций полой оси и действием других факторов, определение которых требует специальных исследований.

В начало страницы
Назад <<< >>> Вперед