КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ ВАГОНОВ

Колесные пары - наиболее ответственные узлы вагонов, от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагона.

Колесные пары предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсы и обратно. Они должны удовлетворять определенным требованиям: обладать достаточной прочностью, износостойкостью, иметь небольшую массу для снижения тары вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути, а также обладать некоторой упругостью для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона. За состоянием колесных пар установлено особо тщательное наблюдение на ремонтных предприятиях вагонного хозяйства (заводы, депо) и в эксплуатации.

Колесная пара вагона состоит из оси (2) с напрессованными на нее двумя колесами (3).

Ось колесной пары имеет:

• шейки (1) для установки буксовых подшипников;
• предподступичные части (2), служащие для установки уплотнительных деталей букс;
• подступичные части (3), на которые прочно насаживают колеса;
• среднюю часть (4).

Колеса вагонов бывают двух диаметров: 950 и 1050 мм. Последние предназначены только для замены неисправных колес в колесных парах, применяемых в некоторых вагонах старой постройки.

Наружная поверхность колеса, соприкасающаяся с рельсом, называется поверхностью катания. Профиль поверхности катания имеет определенную форму и размеры. Поверхность катания нового колеса в поперечном профиле имеет коническую форму. Конусность основной рабочей части поверхности катания шириной 60 мм у вагонов и 70 мм у локомотивов составляет 1:20. Наличие конусности повышает устойчивость колесной пары за счет снижения ее "виляния" при движении по прямой, способствует выравниванию расстояний, пройденных внутренними и внешними колесами, при движении в кривых, обеспечивает равномерный износ поверхностей катания. На расстоянии 30 мм от боковой грани колеса конусность увеличивается до 1:7, а затем переходит в фаску размером 6 мм, расположенную под углом 45° к горизонтали. Увеличенная конусность и фаска облегчают прохождение колесной парой стрелочных переводов и способствуют свободному перекатыванию колеса с одного элемента стрелочного перевода на другой.

Профиль поверхностей катания колес скоростных вагонов характеризуется наличием конусностей 1:50, 1:10 и 1:3,5.

С внутренней стороны колеса поверхность катания переходит в гребень высотой 28 мм (30 мм - у локомотивов) и имеющий наклон 60° к горизонтали (70° - у локомотивов ). Гребни направляют колесную пару и предохраняют вагон от схода с рельсов. Согласно требованиям ПТЭ толщина гребня колеса, измеренная на расстоянии 18 мм (20 мм - у локомотивов) от его вершины должна быть:

• от 33 до 30 мм - при скорости движения от 140 до 160 км/ч;
• от 33 до 28 мм - при скорости движения от 120 до 140 км/ч;
• от 33 до 25 мм - при скорости движения до 120 км/ч;
• от 33 до 22 мм - на железнодорожных путях необщего пользования.

Вагоны и локомотивы, имеющие толщину гребня, не соответствующую указанным нормам, к эксплуатации не допускаются.

Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колесных пар определены Государственным стандартом (ГОСТ 4835-80), а содержание и ремонт - Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) и Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар.

Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес. Основным типом колесных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колесами с диаметром по кругу катания 950 мм.

Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки - для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Бóльшая часть колесных пар предназначена для эксплуатации с буксовыми подшипниками качения. Колесные пары с осями, предназначенными для установки подшипников скольжения, в настоящее время встречаются только у вагонов промышленного транспорта. На торцах их шеек имеются буртики (М), ограничивающие продольные перемещения подшипников скольжения, располагающихся в верхних частях.

Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчетной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона.

Кроме колесных пар, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ 4835-80, поставляют также конструкции, выполненные по специальным чертежам и техническим условиям, для вагонов промышленного транспорта, вагонов электропоездов и дизель-поездов, а также с раздвижными на оси колесами для эксплуатации на дорогах с различной шириной колеи и др.

В вагонах, оснащенных дисковыми тормозами, на оси, кроме двух колес, прочно укреплены тормозные диски.

Для безопасного движения вагона по рельсовому пути на ось 1 прочно насаживаются колеса 2 с соблюдением строго определенных размеров. Согласно п.13 Приложения № 5 к ПТЭ расстояние между внутренними гранями колес L у ненагруженной колесной пары должно быть:

• 1440 +3/-1 мм - у локомотивов и вагонов, обращающихся в поездах со скоростью свыше 120 км/ч до 140 км/ч;
• 1440 ±3 мм - при скоростях до 120 км/ч >.

Во избежание неравномерной передачи нагрузки на колеса и рельсы разность размеров от торца оси до внутренней грани обода l допускается для колесной пары не более 3 мм. Колеса, укрепленные на одной оси, не должны иметь разность диаметров D более 1 мм, что предотвращает односторонний износ гребней и не допускает повышения сопротивления движению.

Согласно п.12 Приложения № 5 к ПТЭ каждая колесная пара должна удовлетворять требованиям, установленным правилами и нормами и иметь на оси четко поставленные знаки о времени и месте формирования и полного освидетельствования колесной пары, а также клейма о приемке ее при формировании.

Знаки и клейма ставят в местах, предусмотренных правилами маркировки. По клеймам, нанесенным на торцы осей и колеса, можно установить, каким заводом и когда были изготовлены ось, цельнокатаное колесо; когда и кем производилось формирование и полное освидетельствование колесной пары, а по клейму государства-собственника и коду - принадлежность тому или иному государству.

С целью обеспечения безопасности движения поездов ПТЭ установлены нормы допусков, износов и повреждений элементов колесных пар, при которых не допускается эксплуатация вагонов.

Для проверки состояния эксплуатируемых колесных пар, своевременного изъятия из-под вагонов колесных пар с дефектами, угрожающими безопасности движения, а также для проверки качества подкатываемых и отремонтированных колесных пар существует система осмотра и освидетельствования - обыкновенного и полного.

Осмотр колесных пар под вагонами производится на станциях формирования и оборота поездов в момент их прибытия с ходу (выявление ползунов, крупных выщербин, раковин и т.п.); после прибытия и перед отправлением; на пунктах технического обслуживания станции, где предусмотрена стоянка для технического осмотра вагонов; после крушений, аварий, столкновений - у неповрежденных вагонов; при текущем отцепочном ремонте.

Полное освидетельствование колесных пар производится при их формировании и ремонте со сменой элементов; при нечетких клейме и знаках последнего полного освидетельствования; через одну обточку колесных пар при предельном прокате и других неисправностях поверхности катания; во время полной ревизии букс; при ремонте вагонов на заводах; после крушений и аварий - у поврежденных вагонов и в ряде других случаев. По окончании освидетельствования колесные пары принимает представитель ОТК или колесный мастер, затем на них наносят установленные клейма и знаки, окрашивают и сушат. Клейма и знаки ставят на торцах оси в пределах контрольной окружности.

Обыкновенное освидетельствование колесных пар выполняется при каждой подкатке их под вагон, если перед этим они не подвергались полному освидетельствованию. До очистки колесной пары производится предварительный осмотр. После обмывки и очистки доступные части оси проверяют магнитным дефектоскопом. Затем производят внешний осмотр колесной пары и проверку соответствия всех размеров и износов установленным нормам. Колесные пары с роликовыми подшипниками подвергаются также промежуточной ревизии букс.

При подкатке колесных пар должна проводиться их регистрация в соответствующих журналах или паспортах.

Нормальная работа вагонов и безопасность движения поезда во многом зависят от исправности колесных пар. Чаще всего изнашиваются и повреждаются поверхности катания и гребни колесных пар. Для проверки состояния колесных пар осмотрщики вагонов в пунктах формирования и оборота поездов используют специальный контрольно-измерительный инструмент, в том числе:

• абсолютный шаблон - для измерения величины проката, глубины позуна и толщины гребня колеса;
• шаблон ВПГ - для определения вертикального подреза гребня;
• толщиномер - для измерения толщины обода колеса, величины проката и глубины ползуна;
• штанген РВП - для измерения расстояния между внутренними гранями ободов колес.

Основные требования, касающиеся норм содержания и ремонта колесных пар, а также неисправности, при наличии которых запрещается их эксплуатация, отражены в Приложении № 5 к ПТЭ, п.п. 13-14).

Запрещается выпускать в эксплуатацию подвижной состав с трещиной в любой части оси колесной пары, кольцевыми протертостями глубиной более 2,5 мм, а также следами электродугового ожега, что может привести к излому оси.

Не допускаются трещины в колесах, местные уширения обода величиной более 5 мм, а также износы и повреждения колесных пар, нарушающие нормальное взаимодействие пути и подвижного состава.

Толщина обода колеса уменьшается из-за износа в процессе эксплуатации и при обточках. Не разрешается эксплуатировать вагоны, толщина обода колеса которых по кругу катания менее:

• 22 мм - у грузовых вагонов;
• 30 мм – у пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростью до 120 км/ч;
• 35 мм – у пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями от 120 до 140 км/ч;
• 40 мм – у пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями от 140 до 160 км/ч.

Прокатом колес называют естественный износ поверхности их катания вследствие трения о рельсы. При достаточно большом прокате гребень колеса может касаться болтов рельсовых скреплений, что представляет прямую угрозу безопасности движения. Поэтому к эксплуатации не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют предельный прокат, измеренный на расстоянии 70 мм от внутренней грани колеса:

• глубиной более 5 мм - при скорости от 120 до 140 км/ч у пассажирских вагонов и локомотивов;
• глубиной более 7 мм - при скорости до 120 км/ч у вагонов поездов дальнего следования, локомотивов и МВПС;
• глубиной более 8 мм - при скорости до 120 км/ч у вагонов поездов местного и пригородного сообщения, ССПС;
• глубиной более 9 мм - при скорости до 120 км/ч у грузовых вагонов.

Ползунами называют стертые места (выбоины) на поверхности катания колеса, образующиеся при неправильном торможении, когда колеса, сильно зажатые тормозными колодками, перестают вращаться и "ползут" по рельсам ("идут юзом"). Ползуны - крайне опасный дефект, вызывающий сильные удары колес о рельсы при движении вагонов, разрушающие путь и ходовые части вагонов. О появлении ползуна можно судить по характерному ритмичному стуку колес о рельсы при движении.

Глубину ползуна определяют абсолютным шаблоном, либо толщиномером (аналогично определению проката) по разности промеров в середине выбоины (наиболее глубокой ее части) и в месте нормального проката колеса. Также, чтобы определить глубину ползуна, можно измерить его длину, после чего найти значение по специальной таблице. Так, ползун длиной 60 мм на колесе диаметром 950 мм имеет глубину 1 мм.

Колесные пары, имеющие ползун глубиной более 1 мм, к эксплуатации не допускаются. При выявлении ползуна в пути следовнания возможность и условия дальнейшего движения определяются исходя из величины выявленного ползуна и категории подвижного состава:

При обнаружении в пути следования у вагона, кроме моторного вагона моторвагонного подвижного состава, ползуна (выбоины) глубиной более 1 мм, но не более 2 мм разрешается довести такой вагон без отцепки от поезда (пассажирский со скоростью не свыше 100 км/ч, грузовой - не свыше 70 км/ч) до ближайшего пункта технического обслуживания (ПТО), имеющего средства для замены колесных пар. При выявлении ползуна величиной от 2 до 6 мм допускается следование вагона до ближайшей станции со скоростью не более 15 км/ч, а при величине ползуна от 6 до 12 мм - со скоростью не более 10 км/ч, где колесная пара должна быть заменена. При ползуне глубиной более 12 мм движение вагона осуществляется до ближайшей станции со скоростью не более 10 км/ч с вывешиванием, либо исключением вращения неисправной колесной пары.

Вертикальный подрез гребня - неисправность, вызванная нарушением геометрической формы гребня вследствие его повышенного износа. Вертикальный подрез гребня образуется, если имеется перекос рамы тележки, либо от несимметричной насадки колес на оси. Для выявления опасного вертикального подреза гребня применяют специальный шаблон ВПГ, либо абсолютный шаблон. Колесная пара не допускается к работе под вагоном, если вертикальная грань шаблона ВПГ соприкасается с подрезанной поверхностью гребня на высоте 18 мм независимо от фактической толщины гребня.

Для уменьшения износа гребней и головок рельсов применяются автоматические рельсозмазыватели, устанавливаемые в кривых и распыляющие смазку (лубрикант) на наружный рельс при проходе колесных пар. Также применяются вагоны-рельсосмазыватели, курсирующие в составах пассажирских поездов, и рельсосмазывающие установки на грузовых локомотивах.

Остроконечный накат гребня - также неисправность, связанная с нарушением геометрической формы гребня колеса. Он образуется вследствие "выдавливания" металла на конце гребня. Не допускается эксплуатация колесной пары с остроконечным накатом гребня у любого из колес, так как это может привести к сходу вагона из-за набегания гребня на остряк стрелочного перевода.

Выщербиной называют небольшое местное углубление на поверхности катания обода колеса, появляющееся вследствие наличия ползуна. Выщербины могут также появиться из-за скрытых дефектов металла. К эксплуатации не допускаются колесные пары, имеющие на поверхности катания колес выщербину глубиной более 10 мм или длиной более 50 мм у грузовых вагонов и длиной более 25 мм у пассажирских.

В связи с повышением скоростей движения поездов и применением композиционных колодок участились повреждения поверхности катания колес в виде так называемых наваров, т.е. смещений металла, образующих возвышение на поверхности катания. Недопустима высота навара более 0,5 мм для колесных пар пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых.

Также недопустимо наличие кольцевых выработок на поверхности катания глубиной более 1 мм и шириной более 15 мм.

Запрещается выпускать в эксплуатацию колесные пары, имеющие задиры шеек или предподступичных частей осей колесных пар, с ослаблением ступицы на подступичной части оси, что может привести к сдвигу ступицы колеса, колесные пары с шириной обода колеса менее 126 мм, а также отколом наружной грани обода колеса глубиной более 10 мм.

При включении грузовых вагонов в пассажирские поезда нормы содержания колесных пар должны удовлетворять нормам, установленным для пассажирских поездов.