Устройство и принцип действия. Колесные пары служат для преобразования вращательного движения валов тяговых двигателей в поступательное движение вагона. Они являются наиболее ответственными узлами тележки, так как воспринимают всю нагрузку от веса кузова со всем его оборудованием и пассажирами, тяговые и тормозные усилия, а также направляют вагон по рельсовому пути. От правильного содержания и эксплуатации колесных пар зависит безопасность движения, поэтому к конструкции, изготовлению, содержанию и ремонту колесных пар Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) метрополитенов предъявляются особые требования.

Колесная пара (рис. 7) состоит из оси 4 с роликовыми буксами 7, колеса с удлиненной ступицей 2, на которой монтируют редуктор 3, и колеса с нормальной ступицей 5 Расстояние между внутренними гранями бандажей или ободьев колес составляет 1440 мм.

Ось (рис. 8) представляет собой брус круглого сечения. Диаметр оси по ее длине неодинаков. На подступйчные части 4 напрессовывают колеса, поэтому, кроме напряжений изгиба и кручения, они испытывают еще напряжение сжатия от напрессованных на них колесных центров. Диаметр подступичных частей на 10 мм больше диаметра средней (межступичной) части 5.

На предподстуличные части 3 насаживают в горячем состоянии лабиринтные кольца (воротники) для уплотнения корпусов букс.

Концевые части оси - шейки 2 воспринимают вертикальную нагрузку от веса вагона. На шейки в горячем состоянии напрессовывают внутренние кольца буксовых подшипников. Резьбовые части 1 на концах оси предназначены для завинчивания осевых гаек, которыми закрепляют подшипники букс.

Для предотвращения концентрации напряжений все сопряжения участков одного диаметра с участками другого диаметра выполняют плавными. Их называют галтелями.

Оси колесных пар работают в тяжелых условиях, поэтому их изготовляют ковкой из специальной углеродистой стали с высокими механическими параметрами. Для увеличения срока службы осей буксовые шейки и подступичные части подвергают поверхностному упрочнению путем накатки роликами.

После обработки, проверки и приемки оси на торце ее первой шейки (со стороны зубчатого колеса) ставят клеймо с обозначением завода-изготовителя, номера оси, номера плавки металла, года изготовления и приемки оси инспекторами ОТК завода и службы подвижного состава метрополитена. При обнаружении на одной из осей дефектов металла под контроль берут все другие оси данной плавки (по шифру клейма).

Колеса. На вагонах метрополитена эксплуатируют подрези-ненные цельнометаллические и цельнокатаные колеса.

Подрезиненное колесо (рис. 9) обеспечивает снижение шума при движении и уменьшение силы динамических ударов, приходящихся на ходовые части и на путь. Оно состоит из колесного центра 1 с нормальной, как показано на рисунке, или удлиненной ступицей (в этом случае колесный центр называют первым), центрального диска 5 с насаженным на его обод бандажом 6, нажимной шайбы 4 и шестнадцати резиновых вкладышей 3, расположенных по обе стороны центрального диска по восемь штук в каждом ряду.

Бандаж 6 представляет собой съемное стальное кольцо специаль ного профиля, надеваемое на обод центрального диска. Съемными бандажи делают для того, чтобы при износе поверхности катания бандажи можно было сменить, не меняя другие детали колеса, которые практически не изнашиваются и подвергаются повреждениям гораздо реже. Поверхность катания бандажа имеет коническую форму; бандаж снабжен гребнем, расположенным с внутренней стороны рельса. Гребень препятствует сходу колеса с рельса.

Подрезиненное колесо
Рис. 9. Подрезиненное колесо

Для плотного прилегания бандажа к ободу центрального диска его внутренний диаметр должен быть меньше наружного диаметра обода. Бандаж надевают на центральный диск в нагретом состоянии. При нагревании внутренний диаметр увеличивается, и бандаж свободно надевается на диск. При остывании бандаж сжимает диск, сам несколько растягивается и остается на центральном диске в напряженном состоянии. Для удержания бандажа на диске при его ослаблении служат крепительное кольцо 7, которое изготовляют цельным без шва из высококачественной углеродистой стали, и бурт на другой стороне бандажа.

На наружные торцовые грани бандажа и колесного центра наносят контрольные риски, смещение которых указывает на проворот бандажа. В эксплуатации допускается проворот не более чем на 200 мм. С повторным проворотом колесная пара в эксплуатацию не допускается.

При сборке колеса на дисковую часть 10 колесного центра 1, установленного в горизонтальное положение, ставят восемь шпи лек, которые снизу закрепляют гайками 9, скрепляемыми попарно дугообразными пластинчатыми шайбами 12, и укладывают восемь вкладышей первого ряда так, чтобы их нижние выступы попадали в углубления дисковой части. Затем устанавливают центральный диск 5 вместе с насаженным на него бандажом 6 таким образом, чтобы диск своими отверстиями попал на верхние выступы вкладышей.

Уложенный на верхнюю сторону центрального диска второй ряд резиновых вкладышей накрывают нажимной шайбой 4, расположенной в торце ступицы колесного центра 1. Штифты 11 служат для предотвращения проворота нажимной шайбы относительно колесного центра и среза болтов 2, крепящих нажимную шайбу. После равномерной затяжки гайками на шпильках и болтами на ступице (что обеспечивает равномерное сжатие резиновых вкладышей по всей плоскости колеса) гайки и болты закрепляют пластинчатыми шайбами. Колесный центр не соприкасается с бандажом и центральным диском и как бы «висит» на резиновых вкладышах.

Чтобы не нарушать электрическую цепь для отвода тока от колеса на ходовой рельс, каждое подрезиненное колесо имеет два гибких медных шунта 8 площадью сечения 50 мм2, соединяющих колесный центр с центральным диском.

Для обеспечения равномерного прогиба при качении по рельсу в колеса устанавливают вкладыши примерно одной жесткости. Толщина вкладыша, измеренная по наружным поверхностям арматуры, должна быть в пределах 24,1-25 мм. В зависимости от прогиба под нагрузкой вкладыши делят на шесть групп твердости. В оба колеса каждой колесной пары устанавливают вкладыши одной и той же группы.

Недостатками существующей конструкции подрезиненных колес являются большое число резьбовых соединений, что требует повседневного ухода и осмотра, отсутствие резины нужного качества, необходимость точного подбора вкладышей по их твердости.

Наряду с бандажными колесами на вагонах применяют безбандажные цельнокатаные колеса, у которых ступица, диск и обод с гребнем составляют одно целое.

По сравнению с бандажными цельнокатаные колеса имеют следующие преимущества: увеличенную прочность колеса; отсутствие насадного бандажа, что исключает работы по подбору натягов, нагреву, посадке, установке кольца и его завальцовке; облегчение наблюдения и ухода за колесами в эксплуатации; повышение безопасности движения, поскольку нет опасного проворота бандажа, ослабления посадки или разрыва бандажа и др.

По мере износа (образования проката) цельнокатаные колеса обтачивают по специальному профилю, а после предельного износа перетачивают под посадку на них бандажей.

В процессе эксплуатации вагонов на поверхности катания могут появиться следующие дефекты:

прокат - желобок глубиной а (рис. 10), образующийся по всей длине рабочей поверхности катания вследствие естественного износа бандажа при движении колеса по рельсам, а также смятия металла бандажа. Прокат сопровождается образованием характерного наплыва (наката) у наружного края колеса. Глубина и скорость нарастания проката зависят от пробега, качества ремонта и ухода за вагонами, от профиля и состояния пути. По мере нарастания проката свобода поперечного перемещения колесных пар уменьшается, особенно при прохождении кривых, ход подвижного состава становится менее спокойным, усиленно изнашиваются головки рельсов. По нормам допускается прокат глубиной до 5 мм;

выбоина - местный прокат бандажа, более интенсивный по сравнению с прокатом на остальной длине поверхности катания бандажа. Выбоина обычно образуется при заклинивании колесной пары. Причиной заклинивания могут быть неисправность тормозных приборов или рычажно-тормозной передачи, разрушение подшипников, излом зубчатой передачи. Выбоины создают большую опасность в эксплуатации, так как в момент их прохождения над головкой рельса колеса опускаются с высоты, равной глубине выбоин, и бьют по рельсам, как молот. Допускаются местные выбоины глубиной не более 0,3 мм. Приблизительно глубину выбоины можно определить на глаз, точно же ее определяют специальным шаблоном; при глубине 0,3 мм выбоина может иметь протяженность по кругу катания около 50 мм;

подрез гребня - сильное истирание рельсом внутренней наклонной поверхности гребня бандажа, вызывающее образование острого гребня, что может быть причиной схода вагона с рельсов на стрелках, в кривых участках пути. Вертикальный подрез гребня высотой более 18 мм недопустим. Подрез гребня происходит вследствие ряда причин: неправильного формирования колесной пары, неодинакового диаметра бандажей колесной пары и перекоса ее относительно рамы тележки. В результате подреза гребня угол перехода поверхности катания к гребню вместо 60° начинает приближаться к прямому, толщина гребня уменьшается. Нормами допускается толщина гребня не менее 25 мм (у новых гребней она равна 33 мм) и угловой подрез гребня не более 80°;

выкрашивание - выпадание кусочков металла из поверхности катания в результате сильно развитой сетки трещин, возникающей в поверхностном слое бандажа при сильном нагреве, вызванном длительным торможением колодками с последующим резким охлаждением колес на рельсах. Интенсивность сетки трещин на поверхности катания допускают в соответствии с фотоснимками в альбоме эталонов. Отдельные выкрашивания допускаются на площади не более 200 мм2 глубиной не более 1,0 мм.

Освидетельствование колесных пар. Все колесные пары периодически проходят различные виды освидетельствования в электродепо и на заводах по ремонту вагонов с целью обеспечения безаварийной работы вагонов на линии. Существуют следующие виды освидетельствования:

осмотр колесных пар под вагоном для определения пригодности их к дальнейшей эксплуатации с проведением замеров основных параметров;

обыкновенное освидетельствование колесных пар; его выполняют при выкатке колесных пар для ремонта;

полное освидетельствование (с постановкой клейм); его выполняют периодически на заводе, а также при смене элементов колесных пар. При полном освидетельствовании проверяют соответствие размеров и износов элементов колесной пары установленным нормам; шейки оси, среднюю и предподступичные части проверяют дефектоскопом.

Уход за осями и колесами. Выявляют перечисленные выше неисправности и при их наличии принимают меры по устранению.

При осмотре осей убеждаются в отсутствии трещин, забоин, потертых мест и других видимых пороков на открытых участках. Подступичные части осей осмотру недоступны, однако трещины в них моїут быть обнаружены по вздутию или нарушению слоя краски в месте соединения оси со ступицей колесного центра, а также по появлению ржавчины в этом месте.

При осмотре колес проверяют состояние поверхности катания и гребней бандажей, убеждаются в отсутствии выбоин, трещин, выкрашивания, подреза гребней и других дефектов. Проверяют плотность посадки бандажа на ободе центрального диска обстукиванием бандажа молотком с удлиненной ручкой. Проверку выполняют при отпущенных тормозах, когда тормозные колодки не касаются поверхности катания.

Глухой дребезжащий звук служит одним из признаков ослабления посадки бандажа. Другим признаком ослабления посадки является проворот бандажа относительно колесного центра, определяемый по контрольным меткам, нанесенным на бандаже и колесном центре.

На подрезиненных колесах проверяют состояние резиновых вкладышей, убеждаются в отсутствии их сдвига и проворота, расслоения, выкрашивания, отслоения резины от арматуры в видимой зоне между ободом центрального диска и колесным центром или нажимной шайбой.

Осматривают нажимные диски, шпильки, гайки, стопорные пластинчатые шайбы. Убеждаются в отсутствии трещин, ослабления креплений и других повреждений, в наличии нормированного зазора между колесными центрами и центральными дисками. Контролируют состояние и крепление гибких медных шунтов на центральном диске и колесном центре.

Контрольные вопросы 1. Из каких элементов состоит колесная пара?

2. На какие части условно делится ось и каково их назначение?

3. В чем преимущество цельнокатаных колес?

4. Каковы особенности подрезиненного колеса, в чем преимущества и недостатки его конструкции?

5. Какие дефекты могут возникнуть на поверхности катания колеса?

6. Для чего на подрезиненном колесе устанавливают медные шунты?

7. По каким признакам определяют ослабление посадки бандажа колеса?

8. В чем состоит уход за осями и колесами в эксплуатации?

Тележки. Рамы тележек | Электропоезда метрополитена | Буксовые узлы