Надежность роликов подшипников буксового узла

где С_r – динамическая радиальная грузоподъемность подшипников;

D_k – диаметр круга катания среднеизношенного колеса: при номинальном диаметре колеса 0,95 м принимается D_k = 0,9 м;

Р_э - эквивалентная динамическая сила на один подшипник.

     Эквивалентная динамическая сила, приходящаяся на роликовый  подшипник,

Р_э = Р_стК_д,

Где Р_ст- вертикальная статическая сила, действующая на один подшипник в эксплуатации, Н,

 

m_бр – масса вагона брутто;

m_кп – масса колесной пары;

m₀ – число колесных пар в вагоне;

n_п – число подшипников в одной буксе, воспринимающих радиальные нагрузки: для типовой буксы n_п = 2;

К_д – коэффициент, учитывающий динамичность приложения нагрузки в эксплуатации: К_д =1,3.

 

     Расчетная долговечность должна быть не менее 1,5 млн.км.

     Число сделанных сделанных оборотов подшипником  за пробег

     Контактные  напряжения на поверхностях соприкосновения наиболее нагруженного ролика и колец цилиндрического подшипника

где P_ор – наибольшая нагрузка на ролик, Н;

l_p, d_p – соответственно фактические длина и диаметр ролика, l_p=38 мм, d_p=32 мм;

R_в, R_н – радиусы дорожек качения соответственно внутреннего и наружного колец, R_в=80 мм, R_н=112 мм.

     Расчетная радиальная нагрузка, действующая в  эксплуатации на наиболее нагруженный  ролик

где P_ст- статическая нагрузка на один подшипник;

z – число роликов в подшипнике, z=14.

     Полученные контактные напряжения недолжны превышать допускаемые , т.е должно соблюдаться условие

Где - допускаемые контактные напряжения, которые для стали марки ШХ15СГ принимаются =3500 МПа.

     Таким образом, соблюдается условие  , т.е контактная прочность материала роликовых подшипников обеспечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4. Мероприятия по повышению надёжности

    Увеличение  скоростей и осевых нагрузок требует  постоянного повышения эксплуатационной надежности буксовых узлов. Увеличение эксплуатационной надежности буксовых узлов ведется по следующим направлениям : повышение надежности и долговечности подшипников; улучшение качества смазки; повышение надежности и долговечности торцевого крепления подшипников; уменьшение динамических нагрузок, действующих на подшипники; контроль за состоянием подшипников перед монтажом, строгое соблюдение требований монтажа; контроль за состоянием букс в поездах.

    Работоспособность подшипников качения в последние  годы заметно повысилась в результате применения новых материалов для их элементов, совершенствования технологии изготовления, улучшение геометрии контактных поверхностей и совершенствование конструктивных элементов – сепаратора, роликов и колец.

    Особое  внимание уделяется вопросам повышения  усталостной прочности отдельных элементов подшипников.

    Изготовление  колец и роликов из хромистой  стали регламентируемой прокаливаемости  ШХ4, т.е. стали с поверхностным  упорчнением, позволило увеличить  их долговечность в 2 раза, а также  исключить разрывы внутренних колец и сколы бортов в процессе эксплуатации.

    Применение  полиамидных сепараторов, позволило  обеспечить существенное повышение  надежности работы буксового узла за счёт  устранения износов сепаратора по центрирующей поверхности и перемычкам. При этом устраняется окисление смазки, задиры торцов роликов и бортовых колец, исключается заклинивание подшипников.

    Проводятся  работы по созданию новых влагостойких смазок на литиевой основе с добавлением  присадок.

    Проводятся  комплексные работы по повышению  надежности торцевого крепления, так внедрена гайка с кольцевой выточкой, что повышает её упругость и податливость. В осях типа РУ-1Ш внедрено торцевое крепление шайбой с четырьмя болтами вместо трех. Внедрена регламинтированная затяжка болтов М20 динамометрическим ключом, повышен класс прочности болтов до 4,8 и резьба выполняется накаткой вместо нарезки.

    Гарантийный срок эксплуатации колесной пары по качеству сборки торцевого крепления подшипников  установлен до 3-х лет.

    Снижение  действующих на подшипники динамических сил обеспечивается введением резиновых прокладок между корпусом буксы и рамой тележки или между наружными кольцами подшипников и элементом, передающим нагрузку на подшипники от рамы тележки.

    Ведется разработка новой безремонтной конструкции  буксового узла кассетного типа с двухрядным малогабаритным коническим роликовым подшипником.

    Контроль  за состоянием букс в поездах осуществляется с помощью систем ПОНАБ ( прибор для  обнаружения аварийно нагретых букс) и ДИСК-Б (комплексной дистанционно-инфармационной системы обнаружения перегретых букс), в пассажирских вагонах также есть система СКНБ ( система контроля нагрева букс) для своевременного изъятия из эксплуатации колесных пар, у которых подшипники или стопорные устройства находятся в стадии разрушения.

    4.1 Контроль и дефектоскопия роликов подшипников

    Контроль  линейных размеров роликов подшипников  и сортировка их на размерные группы осуществляется с помощью прибора  Робокон (рис.1.1).

    

Рисунок 1.1. Прибор полуавтоматический для контроля и сортировки 
роликов подшипников - Модель 4155 
 

    Контролируемые  параметры ролика:

• Средний диаметр в среднем сечении ролика;
• Овальность в среднем сечении ролика;
• Бомбина;
• Длина ролика;

    Результаты  контроля выводятся на дисплей в виде:

• Цифрового значения контролируемых параметров;
• Номеров размерных групп по диаметру и длине;
• Световой сигнализацией при переходе значения контролируемых параметров за границы полей допусков.

    Применение  данного прибора наиболее эффективно при использовании его в составе производственно – метрологической системы, образованной на базе измерительных приборов фирмы «Робокон». Система включает в себя, кроме данного прибора:

• Полуавтомат для контроля блоков роликовых подшипников модели 4156;
• Полуавтомат для контроля и сортировки наружных колец модели 4161;
• Микропроцессорная скоба для сортировки внутренних колец по диаметру дорожки качения  модели 4150М-158;
• Микропроцессорный прибор для сортировки внутренних колец по диаметру отверстия модели 4152-130;
• Микропроцессорная скоба для сортировки шеек осей на размерные группы модели 4152М-130.

Таблица №1 – Технические характеристики.