Оси колесных пар

Оси колесных пар представляют собой брус круглого поперечного сечения (рис.5.2). Диаметр оси по длине не одинаков: наибольший диаметр имеет подступичная часть оси, на которую напрессовывается ступица колеса. Эта часть оси подвержена наибольшим нагрузкам и здесь, чаще всего, наблюдается излом осей.

Рис.5.2 Ось колесной пары: 1 - две буксовые шейки; 2 - предпоступичные части; 3 - подступичные части; 4 - шейки моторно-осевых подшипников

Ось унифицированной колесной пары электровозов ВЛ10, ВЛ60, ВЛ80 имеет две буксовые шейки 1 (они служат для монтажа роликовых подшипников буксы), предпоступичные части 2 (на них насаживаются лабиринтные кольца осевой буксы), подступичные части 3 (на них напрессовывают колесные центры), шейки моторно-осевых подшипников (МОП) 4 и среднюю часть

У осей колесных пар при рамном подвешивании ТЭД нет шеек для МОП. В конструкциях с приводом II класса на оси закреплены зубчатые колеса, в случае привода класса III они отсутствуют и вращающий момент передается непосредственно колесному центру.

Во избежании концентрации напряжений, все переходы с одного диаметра оси на другой выполняются плавными кривыми, сопряжение называется переходными галтелями.

Оси колесных пар подвергаются действию вертикальных и горизонтальных сил и скручиванию. Тяжелые условия работы предъявляют высокие требования к материалу осей, особенно к вязкости, и способам обработки. Оси колесных пар электровозов изготовляются из заготовок стали, выплавленной в мартеновской (или электрической) печи. Для отечественных электровозов применяется сталь марки ОсЛ.

На наружной поверхности заготовок не должно быть трещин, расслоений, волосовин, и других пороков; торцевые поверхности не должны иметь следов усадочной раковины и разности: в металле не допускаются флокены, пузыри, ликвации, расслоения и трещины.

Оси изготовляются ковкой и подвергаются последующей нормализации с дополнительным отпуском, причем термические операции должны проводиться при автоматической регистрации заданных режимов. Правка осей должна производиться в горячем состоянии и температуре конца правки не ниже 600 ˚С. Правку можно производить после нормализации или после отдельного нагрева до температуры не более 700˚С без последующей термообработки.

После грубой обточки оси подвергаются чистовой обточке; предподступичные, подступичные части и шейки накатываются и шлифуются. Качество обработки поверхности оси имеет большое значение для повышения предела усталости материала. Грубообработанные поверхности и поверхности с царапинами и вмятинами имеют пониженный предел усталости; на них чаще появляются трещины.

Посадка ступицы колеса и внутренних колес подшипников снижает усталостную прочность металла при циклической нагрузке. Накатка поверхности оси повышает усталостную прочность оси в 1,5 – 2 раза и делает ось менее чувствительной к концентрации напряжений. Глубина упрочненного слоя после накатки достигает 6 – 7 мм, причем поверхностная твердость металла повышается на 25 – 30 %.

Шейки осей накатываются сферическими роликами, затем шлифуются или подвергаются обработке цилиндрическим роликом для сглаживания поверхности. В торцах осей высверливаются отверстия для нарезки резьбы под болты, крепящие торцовые шайбы, которыми крепятся роликоподшипники на осях. Обработанная ось проверяется дефектоскопом. При наличии поперечных или косых трещин, а также плен на поверхности ось бракуется. На годной оси ставят клейма.

Колесная пара является неподрессоренным элементом поэтому для уменьшения сил взаимодействия с верхним строением пути в ряде случаев у пассажирских электровозов оси изготовляются из легированной стали с временным сопротивлением до 70 кг/мм², что позволяет уменьшить их диаметр или делают полыми по всей длине (диаметр отверстия 30 – 70 мм). Это позволяет снизить вес оси на 20 – 25 %.