Конструкция колес

Вагонные колеса различают: по конструкции цельнокатаные и

бандажные (для вагонов электропоездов), состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца; по способу изготовления - катаные и литые; по диаметру, измеренному по кругу катания 950 мм.

При качении колес по рельсам они испытывают сложные виды нагружений: контактные и ударные нагрузки, трение от соприкосновения с рельсами и тормозными колодками. Соприкасаясь с рельсом малой поверхностью, колесо передает ему значительные статические и динамические нагрузки. В результате этого в зонах соприкосновения колес с рельсами возникают большие контактные напряжения. В процессе торможения между колесами и колодками создаются большие силы трения, вызывающие нагрев обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары колес на стыках рельсов могут вызвать появление трещин в ободе.

Раньше колеса грузовых и пассажирских вагонов изготавливались из одной марки стали. Стандартом введено дифференцирование марок стали колес для грузовых и пассажирских вагонов. Обоснование этого изменения выполнено с учетом реальных условий эксплуатации колес.

Условия эксплуатации пассажирских вагонов характеризуется частыми и интенсивными торможениями, в результате чего на поверхности катания колес появляются участки с измененной структурой. Для таких колес предусмотрена низколегированная сталь 45ГСФ (марка 1 по ГОСТ 10791—81), обладающая более высоким сопротивлением хрупкому разрушению.

Колеса грузовых вагонов работают в условиях более высоких напряжений в контакте колеса и рельса, поэтому сталь для таких колес должна обладать повышенной износостойкостью и контактной прочностью, что достигается увеличением содержания углерода до 0,55—0,65% (марка 2 по ГОСТ 10791—81).

Цельнокатаное колесо (рис. 1) имеет обод 1, диск 2 и ступицу 3. Ширина обода—130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней базовой грани а поверхности обода находится круг катания, по которому измеряют прокат, диаметр колеса и толщину обода. Ступица колеса в холодном состоянии прочно запрессована на ось. Переход от ступицы к ободу выполнен в форме диска, расположенного под некоторым углом к этим частям, что придает колесу упругость и снижает воздействия динамических сил.

Для рационального взаимодействия колес с рельсами важное значение имеет профиль поверхности катания колес.

Стандартный профиль (рис. 6) колеса имеет гребень, коническую поверхность 1:20, 1:7 и фаску 6 мм х 45°.

Гребень колеса направляет движение и предохраняет колесную пару от схода с рельсов. Он имеет высоту 28 мм и толщину 33 мм, измеренную на высоте 18 мм.

 

Рис.6

Конусность 1:20 обеспечивает центрирование колесной пары при движении ее на прямом участке пути, предотвращая образование неравномерного проката по ширине обода, и улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с этим конусность 1:20 создает условия для извилистого движения колесной пары, что неблагоприятно сказывается на плавности хода вагона. Конусность 1:7 и фаска 6 мм х 45° приподнимают наружную грань б колеса над головкой рельса, что улучшает прохождение стрелочных переводов, особенно при наличии проката и других дефектов поверхности катания колес.

Толщина обода нового колеса 70 мм. и более. Диск колеса конусный, толщина - у ступицы 25 мм., у обода 18 мм.