Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» В. А. Баранов ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ БУКСОВЫХ УЗЛОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ Екатеринбург УрГУПС 2020 Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» В. А. Баранов ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ БУКСОВЫХ УЗЛОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ Методические указания к выполнению практических работ и курсового проекта (работы) для студентов всех форм обучения специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» и направления подготовки 27.03.04 «Управление в технических системах» всех форм обучения Екатеринбург УрГУПС 2020 УДК 629.4.027 Б24 Б24 Баранов, В. А. Изучение конструкции и работы буксовых узлов в эксплуатации : методические указания / В. А. Баранов. – Екатеринбург : УрГУПС, 2020. – 44 с. Рассмотрены типы буксовых узлов, их конструкции, работа буксовых узлов, тепловой режим буксовых узлов, техническое состояние букс в эксплуатации. Методические указания составлены в соответствии с учебной программой специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов», программой по дисциплине «Микропроцессорные системы контроля исправности подвижного состава» и направления подготовки 27.03.04 «Управление в технических системах». Для студентов всех форм обучения. УДК 629.4.027 Автор: В. А. Баранов, доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», канд. техн. наук, УрГУПС Рецензенты: Е. А. Малыгин, профессор кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», канд. техн. наук, УрГУПС С. А. Щиголев, директор по научной работе внедренческого научнотехнического центра «Уралжелдоравтоматизация» (ЗАО ВНТЦ «Уралжелдоравтоматизация»), канд. техн. наук Учебное издание Баранов Валерий Алексеевич ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ БУКСОВЫХ УЗЛОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ Редактор Н. А. Попова Подписано в печать 15.01.2020. Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 2,56. Тираж 20 экз. Заказ 5 УрГУПС. 620034, г. Екатеринбург, Колмогорова, 66 © Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2020 Оглавление ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 4 1. Буксовый узел .................................................................................................. 5 2. Типы буксовых узлов ...................................................................................... 7 2.1. Буксы с подшипниками скольжения ...................................................... 7 2.2 Буксы с роликовыми подшипниками.................................................... 15 2.3 Буксовый узел с подшипниками кассетного типа ............................... 21 3. Тепловой режим буксовых узлов. ............................................................... 26 4.Техническое состояние букс в эксплуатации. ............................................. 29 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ .......................................................................... 32 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................. 33 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 .............................................................................................. 34 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 .............................................................................................. 35 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 .............................................................................................. 36 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 .............................................................................................. 37 3 ВВЕДЕНИЕ Буксовый узел предназначен для передачи нагрузки от кузова вагона на шейку оси и ограничения перемещения колесной пары относительно тележки. Является одним из наиболее ответственных элементов ходовых частей вагона. Вместе с колесными парами это наиболее ответственные элементы ходовых частей вагона. Буксовые узлы отечественных вагонов, а также современных конструкций зарубежных вагонов оборудованы исключительно подшипниками качения (роликовыми подшипниками). Это обусловлено тем, что роликовые подшипники обеспечивают реализацию высоких скоростей движения и осевых нагрузок, а также более надежны и экономичны в эксплуатации. Основные требования, предъявляемые к буксовым узлам: безотказность и долговечность работы, небольшая собственная масса, взаимозаменяемость и унификация деталей, простота выполнения монтажа и демонтажа узлов при ремонте и хорошая герметизация буксового узла. 4 1. Буксовый узел Буксовый узел предназначен для: − соединения колесной пары с рамой тележки или вагона; − передачи нагрузки от кузова вагона через подшипник на шейку оси колесной пары; − ограничения поперечного и продольного перемещений колесных пар относительно кузова вагона или тележки при движении вагона; − размещения подшипника, смазки и смазочных приспособлений и защиты их от загрязнения и обводнения. Букса (рис. 1.1) должна обладать достаточной прочностью для передачи нагрузки; обеспечивать непрерывную подачу необходимого количества смазки к трущимся элементам буксы, быть герметичной – для предотвращения утечки смазки и загрязнения внутренней полости песком, пылью, водой и другими посторонними элементами; обеспечивать удобство и легкость монтажа и демонтажа подшипников, а также осмотр деталей буксового узла. Конструкции вагонных букс разнообразны в зависимости от типа применяемых подшипников, типа оси, вида применяющихся в них смазочных устройств. Рис. 1.1. Внешний вид буксового узла 5 Букса состоит из корпуса, подшипников (одного или нескольких) и деталей, уплотняющих корпус как с переднего торца, так и со стороны колеса. Корпус буксы служит резервуаром для смазки, конструкция его обеспечивает защиту внутренней полости от загрязнения и обводнения. В отдельных конструкциях букс имеются дополнительные устройства для закрепления подшипников на шейке оси, облегчения их смены и устройства для подвода смазки к трущимся поверхностям. Размещается букса в тележках между буксовыми направляющими (челюстями), входящими в пазы корпуса буксы. Имеются конструкции тележек (так называемые бесчелюстные тележки пассажирских вагонов, изотермических вагонов с машинным охлаждением, тележки грузовых вагонов конструкции «Уралвагонзавода» и др.), в которых перемещение букс, а следовательно, и колесных пар относительно рамы тележки ограничивается упругой деформацией пружин. Букса проектируется с таким расчетом, чтобы равнодействующая нагрузка на шейку оси проходила по вертикали через середину шейки. Наиболее распространенной является непосредственная передача нагрузки на корпус буксы сверху. При этом нагружается только верхняя стенка корпуса буксы. Однако при таком способе нагруженная букса находится в неустойчивом равновесии, что приводит к более интенсивным износам буксовых пазов и буксовых челюстей. Чтобы обеспечить меньшую силу прижатия углов корпуса буксы к челюстям и уменьшить износ трущихся элементов, у челюстных букс пазы выполняют большой высоты. В современных пассажирских и некоторых грузовых вагонах железных дорог применяют буксы, у которых нагрузка передается на кронштейны (крылья) нижней части корпуса. При этой схеме передачи нагрузки весь корпус буксы является несущим. Классификация букс по типу подшипников: − с подшипниками скольжения; − с подшипниками качения (роликовыми подшипниками); − с подшипниками кассетного типа; − с подшипниками конического типа. 6 2. Типы буксовых узлов 2.1. Буксы с подшипниками скольжения До конца ХХ века практически основным типом буксового узла на железных дорогах Советского Союза был буксовый узел с подшипниками скольжения, к середине 80-х годов по планам МПС предполагалось перевести весь подвижной состав на буксовые узлы с подшипниками качения, но это оказалось возможным только к первой половине 90-х годов (рис. 2.6.) Буксы с подшипниками скольжения (рис 2.1, а, б) по устройству смазывающих приспособлений можно разделить на: − польстерные – смазка подается из нижней части буксы на шейку оси с помощью польстера; − подбивочные – смазка подводится к шейке оси с помощью упругих валиков; − польстерно-подбивочные (рис. 2.2) – в качестве смазывающего устройства применяются польстер и подбивочные валики. Корпус буксы представляет собой стальную литую коробку, имеющую в передней части прямоугольное отверстие, через которое устанавливаются и вынимаются вкладыш 2 и подшипник 3, заправляется и меняется польстер 5 и подбивочный материал, заливается смазка и осматривается шейка оси. Это отверстие в корпусе буксы закрывается крышкой. Через заднее овальное отверстие в корпусе проходит предподступичная часть оси. Оно уплотняется пылевой шайбой 4, помещаемой между двумя стенками заднего затвора буксы. Шайба плотно обхватывает предподступичную часть оси, благодаря чему устраняется зазор между осью и корпусом. Снаружи на боковых стенках корпуса буксы имеются направляющие пазы для челюстей боковых рам тележек четырехосных вагонов. На буксе имеется также место, которое воспринимает нагрузку: гнездо, подрессорный хомут для листовой рессоры, бурты или шипы для пружины, цилиндрическая или плоская поверхность для балансиров и т. п. Букса, являясь неподрессоренной частью вагона, жестко воспринимает нагрузки, возникающие при движении вагона. Кроме постоянно действующих сил от груза и тары вагона, она испытывает значительные удары в течение прохождения колесной парой по стыкам рельсов и неровностей, 7 как на поверхности катания колес, так и на поверхности катания рельсов. Во время резкого торможения поезда или наезда вагона на башмак при роспуске с горки, при прохождении кривых участков пути вследствие возникновения центробежной силы возникают дополнительные усилия на буксовый узел. Большую нагрузку также воспринимает корпус буксы во время подъема домкратом груженого вагона, например, при смене подшипника. Поэтому корпус буксы должен быть прочным, чтобы выдерживать действующие на него усилия. Такими являются стальные буксовые корпуса, которые отливают из углеродистой стали марки 15Л или 20Л, имеющей предел прочности 400 – 420 МН/м2. Рис. 2.1, а. Буксы с подшипниками скольжения. Внешний вид Рис 2.1, б. Буксы с подшипниками скольжения с открытой крышкой 8 Рис. 2.2. Букса с подшипником скольжения четырехосного грузового вагона: 1 – корпус; 2 – вкладыш (клин); 3 – подшипник; 4 – пылевая шайба; 5 – польстер; 6 – крышка Если обнаруживаются раковины или другие дефекты, корпус подвергают испытанию. Для этого в буксу наливают керосин, а снаружи корпуса зона расположения дефектов покрывается мелом. Если в течение 5 минут на поверхности мела окажутся следы керосина, корпус бракуют. Стенки стальных букс делаются толщиной 8 – 10 мм. На каждом корпусе буксы отливают товарный знак завода-изготовителя и ставят приемочное клеймо отдела технического контроля. Снаружи буксы окрашивают в черный цвет. На рис. 2.2, а показан корпус буксы тележек со стальными литыми боковинами для грузовых вагонов. Боковые стенки корпуса буксы имеют широкие пазы, в которые входят направляющие боковины. Верхняя стенка корпуса, непосредственно воспринимающая нагрузку от боковины тележки, усилена кольцевым ребром. Внутри буксы на этой стенке имеется об9 работанное место (потолок) для размещения вкладыша подшипника. В верхней части боковых стенок с обеих сторон находятся приливы для упора подшипника. Для правильной работы подшипника необходимо, чтобы эти приливы имели строго определенные размеры в, г, д, е (рис. 2.2, б) и располагались одинаково относительно плоскости, перпендикулярной оси корпуса буксы, совпадающей с осью колесной пары. Для предотвращения скольжения при подъеме домкратом нижняя поверхность корпуса буксы отливается рифленой. Корпус буксы должен обладать герметичностью, которая обеспечивается уплотняющей шайбой по периметру крышки. Буксовые крышки должны прилегать к торцовой плоскости стенок переднего отверстия корпуса буксы по всему периметру и прижиматься к ней силой, обеспечивающей постоянный контакт при действии на буксу вертикальных ускорений величиной 15–20g и горизонтальных 5g, где g – ускорение силы тяжести. Требованиям герметичности не удовлетворяет в полной мере ни одна из существующих буксовых крышек. Попытка разработать удобную в эксплуатации крышку с надежным кулачковым затвором, самоустанавливающуюся по всему периметру отверстия корпуса буксы («плавающего типа»), оказалась неудачной из-за сложности обслуживания и неисправностей деталей кулачкового механизма. Подшипники скольжения являются основной частью буксы, через них передается нагрузка от кузова вагона непосредственно на вращающуюся шейку оси колесной пары. Своей внутренней поверхностью они соприкасаются с осевой шейкой по всей длине и при вращении шейки скользят по ее поверхности. Подшипник скольжения должен быть прочным и устойчивым как от опрокидывания, так и от смещения поперек шейки под действием горизонтальных сил со стороны корпуса буксы. Конструкция подшипника должна обеспечивать возможность более равномерного распределения нагрузки по его длине. При этом требуется, чтобы во время движения вагона части шейки оси, находящиеся в сопряжении с подшипниками, изнашивались как можно меньше и температура нагрева подшипника не превосходила допускаемой нормы. Это достигается выбором соответствующего материала для подшипника, установлением правильных размеров и применением 10 рациональной смазки. В буксах вагонов применяют трехслойные подшипники, состоящие из стального корпуса, бронзовой армировки и баббитовой заливки. Конструкция и размеры подшипников скольжения, применяемых в вагонах (рис. 2.3), зависят в основном от длины и диаметра шеек осей и типа буксы. Рис. 2.3. Подшипник для грузовых вагонов: 1 – корпус подшипника; 2 – прокладка; 3 – постель для баббита Корпуса подшипников (рис. 2.3) 1 изготовляются литые: из стали марки 15Л или 20Л и штампованные из стали марок Ст0, Ст2, СтЗ или Ст4. Нижняя часть подшипника 3 (постель для баббита), соприкасающаяся с шейкой оси, заливается мягким антифрикционным сплавом – баббитом. Между корпусом и баббитовым слоем имеется прокладка 2 из марганцовисто-свинцовой латуни марки ЛМцС58-2-2 или из бронзы марки БрОЦС5-5-5. Армирование предохраняет от порчи шейку оси в случае выплавления баббита. Армирование закреплено в корпусе подшипника в пазах, имеющих форму «ласточкина хвоста», также крепится и баббитовая заливка в армировании. Баббитовая поверхность подшипника скольжения делается цилиндрической и обхватывает шейку оси примерно на 1/3 ее окружности. Для обеспечения нормальной работы подшипника необходимо, чтобы его 11 внутренний радиус Rп (рис. 2.4) был всегда несколько больше радиуса шейки оси Rш (примерно на 1 – 2 мм), тогда между подшипником 1 и шейкой 2 у краев проникает смазка, при этом продольные грани баббитовой заливки подшипника должны иметь небольшие фаски шириной 5 – 8 мм, чтобы смазка не срезалась. Рис. 2.4. Схема правильного расположения подшипника на шейке оси: 1 – подшипник; 2 – шейка оси Длина подшипника Lп должна быть короче длины шейки Lш на величину а + б = 6 ÷ 8 мм для четырехосных вагонов. Эта величина называется разбегом подшипника (см. рис. 2.4). Разбег необходим для свободного перемещения подшипника вдоль шейки при проходе вагона по кривым участкам пути. При отсутствии разбега подшипник будет заклиниваться и вызывать сильное нагревание шейки. При большом разбеге вагон будет испытывать сильные боковые толчки. Угол обхвата шейки оси в эксплуатируемых подшипниках составляет около 120°. Работоспособность подшипников скольжения в значительной мере определяется свойствами антифрикционных сплавов. Антифрикционный слой подшипника (баббитовая заливка) должен удовлетворять следующим требованиям: − обладать большой сопротивляемостью сжатию при достаточной способности деформироваться; − легко прирабатываться к шейке оси; − быть износо- и теплостойким; − обладать хорошими литейными качествами. 12 Баббитами называются антифрикционные сплавы на оловянной или свинцовой основе. Они представляют собой пластичную массу олова и свинца, в которой равномерно размещаются более твердые зерна сурьмы, кальция, натрия и других химических элементов. Эти зерна воспринимают нагрузку и передают ее всей массе сплава. В случае, когда отдельные зерна оказываются перегруженными, они вдавливаются в пластичную массу, в результате нагрузка выравнивается по всей поверхности трения. Для заливки подшипников применяется кальциевый баббит БКА, в состав которого входят кальций 0,95 – 1,15 %, натрий 0,70 – 0,90 %, алюминий 0,05 – 0,20 % и примеси не более: 0,1 % висмута, 0,25 % сурьмы, 0,02 % магния и прочих 0,3 %. Основной составной частью баббита является свинец, содержание которого в сплаве достигает 98 %. Кальциевый баббит имеет ряд преимуществ перед оловянистым и сурьмянистым баббитом. Он имеет высокую температуру плавления (320°С), выдерживает более высокие нагрузки, обладает большой сопротивляемостью ударным нагрузкам и хорошо прирабатывается к шейкам осей. Подшипники скольжения, залитые баббитом, должны удовлетворять следующим требованиям: − поверхность залитого слоя должна иметь матово-серебристый цвет, наличие желтого оттенка свидетельствует о перегреве баббита во время заливки, и такие подшипники бракуются; − соединение заливки с корпусом и армировкой должно быть плотным, что контролируется легким простукиванием подвешенного подшипника. При плотном соединении получается чистый звук, а при неплотном – дребезжащий; − поверхность залитого баббитового слоя должна быть чистой, в средней части не допускаются трещины, пористость и раковины. По краям подшипника на участках шириной 25 мм не допускается более двух раковин диаметром и глубиной более 2 мм на 1 см2 поверхности. Отдельные крупные раковины в баббитовой заливке с диаметром до 10 мм допускается заплавлять баббитом той же марки; − твердость баббитового слоя должна быть не ниже НВ 18 по истечении 3 ч после заливки или не ниже НВ 23 по истечении 24 ч. Твердость 13 баббитового слоя проверяется на прессе Бринелля. Испытание на твердость состоит в том, что стальной закаленный шарик установленного диаметра с определенной нагрузкой вдавливается в течение заданного времени в гладкую плоскую поверхность испытуемого сплава. При этом на поверхности сплава остается лунка, диаметр которой тем больше, чем меньше твердость сплава. Польстер (рис. 2.5), являющийся основным смазочным устройством, применяемым в вагонных буксах, состоит из металлического каркаса и щетки с фитилями, которые заменяют подбивку. Каркас польстера имеет нижние большую 6 и малую 5 пластины, опирающиеся на дно корпуса буксы, верхнюю пластину 3, две пружины 2, скобу 4 и шарнирную ручку 1. Рис. 2.5. Польстер буксы и его каркас: 1 – шарнирная ручка; 2 – две пружины; 3 – верхняя пластина; 4 – скоба; 5 – малая пластина, опирающаяся на дно корпуса буксы; 6 – большая пластина, опирающаяся на дно корпуса буксы; 7 – польстерная щетка Польстерная щетка 7 изготавливается из полушерстяной пряжи. Верхняя часть ее состоит из коротких петель, а вниз спускаются длинные 14 фитили. Щетка привязана шнуром к верхней пластине каркаса через отверстия по краям пластины. Фитили щетки пропущены через четыре продолговатых отверстия в верхней пластине каркаса. В модернизированном польстере (ПМ-65) щетка имеет три группы фитилей (вместо двух), что позволило увеличить подачу масла к шейке оси на 40 %. Собранный польстер пропитывают в смазке и вставляют в буксу. По фитилям смазка поднимается к щетке и через нее поступает на шейку оси. Интенсивность подачи масла зависит от усилия, с которым щетка польстера прижимается к шейке: при увеличении этого усилия с 3 до 30 Н подача масла возрастает в 8 – 10 раз, а при давлении на шейку свыше 100 Н поток масла почти не возрастает. Сила прижатия щетки польстера к шейке оси равна 40 Н. Чтобы смазка к шейке поступала в необходимом количестве, должен быть также достаточно высоким уровень ее в корпусе буксы. 2.2. Буксы с роликовыми подшипниками (подшипниками качения) Подшипники качения (рис. 2.6) обладают большими преимуществами по сравнению с подшипниками скольжения. Рис. 2.6. Буксы с роликовыми подшипниками Использование подшипников качения в буксах пассажирских и грузовых вагонов позволило не только резко сократить расход цветных ме15 таллов, идущих на изготовление подшипников скольжения, но и значительно повысить эффективность работы подвижного состава. Вагоны, оборудованные подшипниками качения, легче передвигаются вследствие уменьшения силы трения при вращении оси, при той же мощности локомотива и при прочих равных условиях это дает возможность увеличить полезный вес поезда и скорость движения, повысить пропускную способность дорог, так как уменьшается расход смазки, снижаются эксплуатационные расходы. Кроме того, в 7 – 10 раз уменьшается сопротивление движению состава при трогании с места, что важно для работы с тяжеловесными грузовыми поездами. Применение подшипников качения в подвижном составе также повышает эксплуатационную надежность вагонов, увеличивает срок службы вагонных осей, ликвидирует надобность в подбивочных материалах. Уход за роликовыми подшипниками в эксплуатации сводится только к ревизии букс и замене в них смазки. Все это позволяет сократить штат обслуживающего персонала. При правильном монтаже и эксплуатации срок службы подшипников качения больше, чем у букс с подшипниками скольжения. Буксами с подшипниками качения (роликовыми подшипниками) оборудованы все современные пассажирские вагоны и часть вагонов грузового парка дорог. Буксы с подшипниками скольжения сохранились в вагонах постройки прежних лет. Опыт эксплуатации грузовых и пассажирских вагонов, оборудованных роликовыми подшипниками (подшипниками качения), показал техническую и экономическую целесообразность перехода от подшипников скольжения к роликовым подшипникам. В комплект буксы с роликовыми подшипниками входят (рис. 2.7): корпус буксы с лабиринтной частью, передний и задний подшипники качения, торцовая гайка со стопорной планкой, крепительная и смотровая крышки и крепящие их болты. Роликовые подшипники размещаются внутри корпуса буксы на шейке вагонной оси таким образом, что внутреннее кольцо подшипника крепится неподвижно на шейке и вращается вместе с ней, а наружное сопрягается с внутренними стенками неподвижного корпуса буксы. Поворачиваясь вместе с осью, внутреннее кольцо увлекает за 16 собой ролики, каждый из которых вращается вокруг своей оси, и перекатывается по дорожкам качения между наружным и внутренним кольцами. Корпус букс для подшипников качения отливают из мартеновской стали (или электростали) марок 15Л, 20Л, 25Л или стали I группы, предназначенной для изготовления автосцепок. При отливке корпусов из стали марки 25Л1 содержание углерода в ней не должно превышать 0,27 %. Все отливки термически обрабатывают для получения мелкозернистой структуры металла и устранения внутренних напряжений. Рис. 2.7. Букса с подшипниками качения (роликовые): 1 – лабиринтное кольцо; 2 – корпус буксы; 3 – резиновое кольцо; 4 – резиновая прокладка; 5 – пружинная шайба: 6 – болт смотровой крышки; 7 – проволока; 8 – болт стопорной планки; 9 – стопорная планка; 10 – торцовая гайка; 11 – смотровая крышка; 12 – крепительная крышка; 13 – передний подшипник; 14 – задний подшипник 17 Преимущества роликовых подшипников по сравнению с подшипниками скольжения следующие: 1. Снижение удельного сопротивления движению и снижение расхода топлива или электроэнергии локомотивами (на 4 – 11 % в зависимости от типа подшипников) или возможность увеличения скорости движения или массы поезда, что обеспечивает повышение пропускной и провозной способности дорог, снижение расходов на ремонт локомотивов. 2. Снижение сопротивления движению при трогании с места в 7–10 раз, при этом величина сопротивления не зависит от времени стоянки и температуры наружного воздуха. 3. Большая надежность в эксплуатации при повышении скоростей движения, удлинении безостановочных пробегов и ускорении оборота вагона. 4. Резкое сокращение объема работ по обслуживанию букс в эксплуатации, что позволяет значительно сократить штат слесарей и осмотрщиков на пунктах технического обслуживания (ПТО), ликвидировать штат станционных смазчиков, уменьшить количество ПТО на сети дорог. 5. Значительное или даже полное сокращение расхода цветных металлов (при изготовлении сепараторов роликовых подшипников из стали, специального чугуна или полимерных материалов). 6. Большая экономия смазочных материалов, а также полное исключение расхода подбивочных материалов и необходимости сезонной смены смазки. Буксы классифицируются по типу роликовых подшипников, способу их посадки на шейки оси и конструкции корпуса буксы: − с цилиндрическими подшипниками без дистанционного кольца (рис. 2.8, а); − с дистанционным кольцом (рис. 2.8, б); − со сферическими подшипниками (рис. 2.8, в); − с одним сферическим и одним цилиндрическим подшипниками (рис. 2.8, г). Наиболее распространены подшипники с цилиндрическими роликами (особенно в Европе). 18 Рис. 2.8. Основные типы букс с роликовыми подшипниками Подшипники качения в зависимости от формы тел качения (шарики, ролики) разделяются на шарикоподшипники и роликоподшипники. Ролики бывают цилиндрические, сферические, игольчатые и конические. Подшипники с цилиндрическими роликами расположены параллельно шейке оси (рис. 2.9, а, б), у сферических бочкообразных (рис. 2.9, в) ось вращения наклонена к поверхности шейки оси. Первые подшипники принято называть цилиндрическими, а вторые – сферическими. Рис. 2.9. Роликовые подшипники: а, б – однорядные соответственно с беззаклепочным и клепаным сепаратором; в – двухрядный; 1 – наружное кольцо; 2 – ролик; 3 – внутреннее кольцо; 4 – сепаратор; 5 – заклепка; 6 – шайба 19 По нагрузочной способности подшипники различают: − радиальные, рассчитанные на усилия, действующие перпендикулярно оси; − упорные, предназначенные только для осевых усилий, направленных вдоль оси; − радиально-упорные, воспринимающие как радиальные, так и осевые нагрузки. Подшипники качения могут быть однорядные и двухрядные. У первых тела качения расположены в один ряд (рис. 2.9, а, б), а у вторых – в два ряда (рис. 2.9, в). Каждый подшипник качения состоит из наружного 1 (рис. 2.10) и внутреннего 4 колец, между которыми помещаются ролики 3, удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга сепаратором 2. Кольца подшипника имеют наружные и внутренние поверхности. У наружного кольца наружная цилиндрическая поверхность является посадочной, а внутренняя представляет собой дорожки качения. У внутреннего кольца наружная поверхность – это дорожки качения, а внутренняя – посадочное отверстие. Рис. 2.10. Цилиндрические и сферические роликовые подшипники на горячей (а) и втулочной (б, в) посадках: 1 – наружное кольцо; 2 – сепаратор; 3 – ролики; 4 – внутреннее кольцо При изготовлении и эксплуатации подшипников особое внимание обращается на создание определенных зазоров, обеспечивающих нормаль20 ную их работу. Под зазорами в подшипниках качения понимают внутренние зазоры между кольцами и роликами, которые позволяют кольцам подшипника перемещаться относительно друг друга. Различают три вида зазоров: − начальный – до монтажа подшипника в буксу; − посадочный – после установки подшипника в буксу и на ось; − рабочий, существующий в подшипнике при установленном режиме работы. Посадочный зазор меньше начального, так как в результате посадки размеры дорожек качения колец изменяются. Рабочий зазор зависит от величины и характера нагрузок и от температуры подшипника во время его работы. Зазоры бывают радиальные и осевые. Радиальный зазор, измеряемый в радиальном направлении, представляет собой сумму зазоров между дорожками качения колец и роликами. Осевым зазором называется величина, на которую могут взаимно смещаться наружные и внутренние кольца подшипника вдоль его оси. Он определяется суммой зазоров между торцами ролика и внутренними поверхностями бортов колец и измеряется перед монтажом только у подшипников с цилиндрическими роликами, воспринимающими осевые нагрузки. В процессе работы буксовые роликовые подшипники испытывают статические и динамические нагрузки, которые могут быть как радиальными (вертикальными), так и осевыми (горизонтальными). Радиальные нагрузки обусловлены весом вагона, ударами колес на стыках и других неровностях пути. Эти нагрузки действуют перпендикулярно оси вращения подшипника. Осевые нагрузки действуют вдоль оси вращения буксового подшипника и возникают при прохождении вагона по кривым участкам пути, стрелочным переводам, крестовинам и т. п. 2.3. Буксовый узел с подшипниками кассетного типа В высокоскоростных поездах tgv Франции, Германии, Италии, Испании, эксплуатируемых со скоростями 200÷350 км/ч, используются буксовые узлы с кассетными подшипниками (рис. 2.11, а, б). 21 а б Рис. 2.11, а, б. Буксовый узел с кассетным подшипником Двухрядные роликовые подшипники представлены на рис. 2.12. 22 Рис. 2.12. Букса для высокоскоростного подвижного состава: 1 – подшипник; 2 – прокладка полимерная; 3 – лабиринт; 4 – ось типа РУ1Ш; 5 – корпус буксы; 6 – крышка крепительная; 7 – болт М12x35; 8 – шайба пружинная под болт М12х35; 9 – крышка смотровая; 10 – шайба тарельчатая торцевого крепления; 11 – болт М20х60 торцевого крепления шайбы тарельчатой; 12 – шайба стопорная пластинчатая; 13 – прокладка уплотнительная резиновая смотровой крышки; 14 – кольцо уплотнительное резиновое крепительной крышки Достоинства конических двухрядных роликовых кассетных подшипников: соответствие герметических характеристик подшипников условиям высокоскоростного движения; компактное конструктивное исполнение; кассетный конструктивный принцип, обеспечивающий значительное преимущество при организации экономически эффективного централизованного технического обслуживания – обусловили широкое распространение их в ходовых частях высокоскоростного подвижного состава. Кассетный буксовый узел представляет собой готовую к установке конструкцию, отрегулированную на заводе-изготовителе, заправленную 23 смазкой и снабженную внутренними уплотнителями. Он имеет меньшие размеры и массу, чем типовой узел, а также требует в два раза меньшее количество смазки на заправку узла. Рис. 2.13. Кассетный буксовый узел: 1 – уплотнительный кожух; 2 – переднее упорное кольцо; 3 – стопорная шайба; 4 – болт (3 шт.); 5 – передняя крепительная крышка; 6 – два ряда внутренних колец; 7 – наружное кольцо; 8 – сепаратор; 9 – среднее упорное кольцо; 10 – конический ролик; 11 – задняя крепительная крышка Буксовый узел состоит из двухрядного подшипника, включающего два ряда внутренних колец 6, двух комплектов конических роликов 10, двух сепараторов 8, единого наружного кольца 7, выполняющего роль корпуса буксы. Положение подшипника на шейке оси фиксируется передней 5 и задней 11 крепительными крышками, а также тремя упорными кольцами (передним 2, средним дистанционным 9 и задним). Задняя крепительная крышка 11 закрученная с натягом, имеет тугую посадку на шейке оси, а передняя 5 крепится к торцу оси тремя болтами 4, которые фиксируются от самопроизвольного отворачивания стопорной шайбой 3. Герметизация подшипника от проникновения пыли и влаги обеспечивается уплотнительными кожухами 1 (передним и задним) с упругими сальниками. 24 В отечественных пассажирских тележках нового поколения для скоростей движения до 200 км/ч (модели 68-4075, 68-4076) устанавливают буксовые узлы такие, как показано на рис. 2.14. Рис. 2.14. Буксовый узел отечественных пассажирских тележек нового поколения: 1, 9 – крепительные крышки; 2 – задняя крышка; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – кожух; 5 – корпус буксы; 6 – подшипник; 7 – передняя крышка; 8 – уплотнительное кольцо; 10 – резиновая прокладка; 11 – смотровая крышка; 12 – болт М20; 13 – стопорная шайба; 14 – болт М12 с шайбой; 15 – болт М20 с шайбой Такой буксовый узел имеет корпус буксы и кассетный двухрядный конический подшипник. С каждой стороны буксового узла расположены внутренние и наружные крепительные крышки, между которыми размещаются уплотнительные кожухи. Внутренние крепительные крышки фиксируют в осевом направлении внутренние кольца подшипников, 25 наружное кольцо. Задняя внутренняя крепительная крышка напрессовывается на предподступичную часть оси. Передняя внутренняя и наружная крышки крепятся болтами соответственно к торцу оси корпуса буксы. Лабиринтное уплотнение буксы обеспечивается кожухами совместно с кольцами, которые устанавливаются в кольцевые канавки внутренних передних и задних крышек. 3. Тепловой режим буксовых узлов При движении поезда из-за трения подшипника об ось выделяется тепло, которое рассеивается несколькими путями: через шейку оси на колесо и ось и через подшипник на корпус буксы. Работоспособность буксовых узлов определяется главным образом температурой нагрева подшипников и шейки оси. От нее зависят значения внутренних зазоров, несущая способность баббита, вязкость и срок службы смазки, и, в конечном итоге, трение качения у роликов, трение скольжения роликов с сепаратором и трение скольжения букс скольжения. Для обеспечения нормальной работы и контроля работоспособности необходим расчет температурного режима буксовых узлов при различных условиях теплопередачи. Тепло, выделяющееся во время работы подшипников dQвыд ( Дж ) , расходуется на нагрев буксового узла и сопряженных с ним элементов колесной пары dQнагр , часть его отводится через наружные поверхности буксы, оси и колеса в окружающую среду dQотв . Уравнение теплового баланса для нестационарного режима теплопередачи буксы dQ dQнагр + dQотв . = выд (1) Количество тепла dQвыд ( Дж ) , выделяющегося в подшипниках в результате сил трения dQвыд = Pб ⋅ f пр Dп Vп ⋅ dτ , Dк где Pб – нагрузка на буксу, Н; f пр – приведенный коэффициент трения; 26 (2) Dп – диаметр подшипника (для подшипников скольжения – это диа- метр шейки оси, а для подшипников качения – диаметр центров роликов); Dк – диаметр колеса, м; Vп – скорость поезда, м/с; dτ – время работы подшипников, с. Количество тепла dQнагр ( Дж ) , расходуемого на нагревание смазки, деталей буксового узла и элементов колесной пары n dQнагр = ∑ ci pi dTi , (3) i =1 где ci – удельная теплоемкость смазки [Дж/(кг·К)] деталей буксового узла, элементов оси и колеса массой pi , кг; dTi – изменение температуры смазки деталей буксового узла и элемен- тов колесной пары, К (= Ti 273 + tio C ). Количество тепла dQотв , отведенное через наружные поверхности буксы, оси и колеса в окружающую среду dQотв = n ∑ a F (T − T ) dτ , i =1 i i (4) нв i где ai Fi – коэффициент теплопередачи ( Вт/м 2 ⋅ К ) с площади наружных поверхностей элементов, м2 ; Ti – температура наружных поверхностей, К; Tнв – температура наружного воздуха, К. Подставив (2), (3) и (4) в уравнение теплового баланса (1), после преобразования получим: n ∑ dTi PV б п Dп f пр = − i =1 n dτ Dк ∑ ci pi ai Fi (Ti − Tнв ) n ∑c p =i 1 =i 1 i . (5) i Из выражения (5) видно, что увеличение температуры элементов буксового узла, оси и колеса за единицу времени dτ прямо пропорционально: нагрузке на буксу, скорости движения поезда, коэффициенту тре27 ния в подшипниках и обратно пропорционально полной теплоемкости n нагревающихся тел, С = ∑ ci pi , при этом: чем больше охлаждающая споi =1 собность среды (Ti − Tнв ) , теплопередача и площадь наружных поверхностей корпусов букс, элементов оси и колеса, тем ниже их температура нагрева. В установившемся режиме значение избыточной температуры Tизб= Ti − Tнв наружных поверхностей букс, оси и ступицы колеса определим из (5), приняв dT = 0, Vп = const, f пр = const и Tнв = const . dτ PV D f Tизб = б пn п пр . Dк ∑ ai Fi (6) i =1 При помощи коэффициента f пр у букс скольжения учитывается трение шейки оси в подшипнике, трение польстерной щетки и уплотнительной шайбы с рабочей поверхностью шейки и предподступичной части оси. У роликовых букс этим коэффициентом учитывается суммарное трение качения и скольжения рабочих поверхностей подшипников, сопротивление смазки и трение роликов с сепаратором. Коэффициент трения подшипника f пр для разных марок осевых масел при жидкостном трении равен 0,001 – 0,01; при полужидкостном 0,01 – 0,05; при полусухом 0,05 – 0,15, а при сухом 0,15 – 0,2. Коэффициент трения у хорошо пропитанной осевым маслом польстерной щетки составляет 0,004; у длительно работающей 0,006; засаленной 0,008; у перегретой буксы от 0,015 до 0,1. Площадь поверхности роликовой буксы 0,35 м2, скольжения – 0,59 м2. Суммарная площадь поверхности, примыкающей к ступице части оси, ступицы, диска и обода колеса равна 2,5 м2. Можно принять, что при скорости Vп = 60= км/ч ai 70 Вт ( м 2 ⋅ К ) . Тогда, выполнив расчеты для буксы и ступицы колеса по формуле (6), получим, что через буксу отводится примерно 28 % избыточной температуры, а через ось и колесо 72 %. 28 Анализируя выражение (5), можно заметить, что температура наружных поверхностей, сопряженных с подшипником, зависит от конструкции (типа) подшипника, внешних условий (окружающей среды), скорости движения, статической нагрузки на ось и других факторов. Дополнительный нагрев поверхностей букс для средней полосы и скорости движения поезда 60 км/ч от солнечной радиации может составлять 3÷5 °С, достигая предельного значения 10 °С. 4. Техническое состояние букс в эксплуатации Во время работы буксовых узлов повышение температуры подшипников приводит к снижению вязкости и несущей способности смазки. Для обеспечения жидкостного трения толщина смазки на границе трущихся элементов буксы должна быть больше высоты микронеровностей ориентировочно на 2,5 мкм. Предельно допустимая температура нагрева подшипников скольжения соответствует границе перехода от жидкостного к полужидкостному трению. Нижняя граница критической температуры подшипника, при которой возможно образование зон полусухого трения и схватывание баббита с шейкой оси для масла марки З (зимнее), равна 120 °С, а для масла марки Л (летнее) 140 °С. Верхняя граница критической температуры нагрева подшипника, при которой баббит размягчается и теряет несущую способность – выдавливается и намазывается на шейку оси, равна 240 °С. Излом шейки оси происходит при температуре 800 – 900 °С. Летом температура нагрева букс в 1,3 – 1,4 раза выше, чем зимой, при этом неисправные буксы имеют среднюю температуру нагрева в 2 – 3 раза выше, чем исправные. 29 Рис. 4.1. Поля температур в буксах с роликовыми подшипниками: а – при стационарном тепловом режиме (при скорости движения поезда 60 км/ч); б – при изломе роликового подшипника 30 Для роликовых букс допустимая температура нагрева определяется исходя из установленных радиальных и осевых зазоров. При регламентированном осевом зазоре 43 мкм критическая разность температур роликов и наружных колец равна 70 °С, а корпуса буксы и наружного воздуха 35– 40 °С. Термодатчики, устанавливаемые в роликовых буксах пассажирских вагонов и локомотивов, настраиваются на подачу предупредительного сигнала при температуре наружного кольца 80 – 90 °С и аварийного сигнала – 120 °С. На основании рассмотренного можно установить граничные значения температур, которыми необходимо руководствоваться при определении исправности буксового узла. Для букс с подшипниками скольжения: − нижнее значение предельно допустимой температуры рабочего нагрева подшипников и шеек осей 80 – 100 °С зимой и 100 – 120 °С летом, что соответствует избыточной температуре корпусов букс 15 – 30 °С; − верхнее значение критической температуры нагрева подшипников 120 °С зимой и 140 °С летом, что соответствует избыточной температуре 30 – 35 °С. Для букс с подшипниками качения: − нижнее значение предельно допустимой температуры рабочего нагрева корпусов букс 70 – 75 °С (избыточная температура корпуса 30 – 35 °С); − верхнее значение критической температуры нагрева корпусов букс 80 – 90 °С (избыточная температура 40 – 50 °С и выше). 31 Контрольные вопросы 1. Назначение буксовых узлов. 2. Чем обеспечивается нормальная работа буксовых узлов? З. Конструкция буксового узла скольжения. 4. Конструкция роликового буксового узла. 5. Причины повреждаемости буксовых узлов в эксплуатации. 6. Уравнение теплового баланса буксы. 7. От чего зависит повышение температуры элементов буксового узла? 8. Каковы предельно допустимые температуры нагрева подшипников в эксплуатации? 9. Чем характеризуется критическая температура нагрева подшипников? 10. При определении исправности буксового узла какие граничные значения температур принимаются? 11. Из каких соображений выбраны зоны обзора букс в аппаратуре ПОНАБ-3, ДИСК-Б? 12. Существует ли влияние состояния поверхностей катания колес и рельсов на работоспособность буксовых узлов? 13. Методы контроля состояния букс в эксплуатации. 14. Основные типы букс с роликовыми подшипниками. 32 Библиографический список 1. Гундорова Е. В. Технические средства железных дорог : учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / Е. В. Гундорова. – М. : Маршрут, 2003. 2. Миронов А. А. Научные и технические основы бесконтактного теплового контроля букс железнодорожного подвижного состава / А. А. Миронов. – Екатеринбург : УрГУПС, 2009. З. Миронов А. А. Теория и практика бесконтактного теплового контроля буксовых узлов в поездах / А. А. Миронов, В. Л. Образцов, А. Э. Павлюков. – Екатеринбург : УрГУПС, 2012. 4. Трестман Е. Е. Автоматизация контроля буксовых узлов в поездах / Е. Е. Трестман, С. Н. Лозинский, В. Л. Образцов. – М. : Транспорт, 1983. 5. Швалов Д. В. Системы диагностики подвижного состава : учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / Д. В. Швалов, В. В. Шаповалов ; под ред. Д. В. Швалова. – М. : Маршрут, 2005. 33 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Букса с подшипником скольжения: 1 – литой корпус; 2 – вкладыш; 3 – подшипник; 4 – уплотняющая (пылевая) шайба; 5 – польстер; 6 – откидная крышка; 7 – шейка оси 34 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 8 Букса с подшипником качения грузовых вагонов: 1 – корпус буксы; 2 – передний подшипник; 3 – задний подшипник; 4 – лабиринтная часть корпуса; 5 – лабиринтное кольцо; 6 – болт М 12 с шайбой; 7 – резиновое кольцо; 8 – крепительная крышка; 9 – смотровая крышка; 10 – гайка М110; 11 – болт М12 с вязальной проволокой; 12 – стопорная планка; 1З – прокладка резиновая; 14 – шайба крепительная 35 ОАО «РЖД» ТЕЛЕГРАММА НГ, ДИ, В, Ш СВЕРД, Ю-УР, З-СИБ, КРАС, ЗАБ, В-СИБ, ДВОСТ ООО «Инфотэкс АТ» (по согласованию) – почтой Копия ЦВ, ЦШ ПРИЛОЖЕНИЕ 3 В целях снижения количества необоснованных остановок поездов по показаниям аппаратуры КТСМ-02 на рабочий нагрев буксовых узлов грузовых вагонов с «кассетными» буксовыми узлами под адаптером организовывать проведение опытной эксплуатации программного обеспечения автоматизированных рабочих мест линейного поста контроля (далее АРМ ЛПК) и центрального поста контроля (далее АРМ ЦПК) автоматизированной системы контроля подвижного состава (далее АСК ПС) версии 2.0.9.3 с функцией коррекции тревожной сигнализации в зависимости от температуры окружающего воздуха в период с 06.02.2018 по 31.03.2018: 1. Директору ООО «Инфотэкс АТ» Миронову А.А. (по согласованию) до 01.02.2018 передать на железные дороги, указанные в адресе, программное обеспечение АРМ ЛПК и АРМ ЦПК системы АСК ПС с таблицами порогов тревожной сигнализации и зависимости автоматической коррекции от температуры наружного воздуха согласно приложению к настоящему телеграфному указанию. 2. НГ СВЕРД, Ю-УР, З-СИБ, КРАС, ЗАБ, В-СИБ, ДВОСТ: 2.1. До 05.02.2018 обеспечить установку и настройку на всех АРМ ЛПК аппаратуры КТСМ и АРМ ЦПК системы АСК ПС программного обеспечения версии 2.0.9.3 с таблицами порогов тревожной сигнализации № 42. 2.2. С 06.02 по 31.03.2018 обеспечить проведение опытной эксплуатации. По окончании опытной эксплуатации до 07.04.2018 обеспечить установку и настройку на всех АРМ ЛПК аппаратуры КТСМ и АРМ ЦПК системы АСК ПС программного обеспечения версии 2.0.8.8 с таблицами порогов тревожной сигнализации № 41. 2.3. До 10.04.2018 представить в ЦВ отчет о результатах опытной эксплуатации программного обеспечения устройств КТСМ-02. 3. ЦВ Сапетову М.В. до 20.05.2018 представить заключение о результатах опытной эксплуатации программного обеспечения и предложения о его дальнейшем использовании. 36 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ЦЗ-ЦДИ Г.В. Верховых ТАБЛИЦЫ порогов тревожной сигнализации АРМ ЛПК и АРМ ЦПК для аппаратуры КТСМ и системы АСК ПС Тревога 0 Тревога 1 Тревога 2 – – – Тревога 0 Тревога 1 Тревога 2 60 70 80 Тревога 2 Тревога 08 Тревога 010 Тревога 1 – – – Разность температур букс на одной оси (Rось) 9 28 40 6 20 25 32 32 32 36 – 36 33 37 41 39 40 – 43 40 43 47 45 1 Относительная температура буксы (dTб) 50 70 50 60 80 60 70 85 70 Абсолютная температура (Тб)2 100 Заторможенные тележки грузовых вагонов (условные единицы) – 35 – 70 – 100 37 повышенная скоростная3 промежуточная скоростная повышенная настройка 3 промежуточная станция пониженная настройка 4 основные ПТО 5 кассета под адаптером Значения температуры в градусах Цельсия Грузовые скогрузовые поезда ростные 7 Локомотив Вид тревоги Пассажирские поезда (Программное обеспечение версии 2.0.9.3. Таблица порогов № 42) Пороговые значения сигнализации для аппаратуры КТСМ-02 в градусах Цельсия приведены в табл. 1. Таблица 1 32 44 50 Примечания: 1. Относительная температура – это превышение температуры буксового узла над температурой наружного воздуха. 2. Абсолютная температура – это температура нагрева буксового узла по шкале градусов Цельсия, то есть не зависящая от температуры наружного воздуха. 3. Значения, указанные в столбце «повышенная настройка», применяются на приборах КТСМ-02, расстояние от которых до впереди расположенного пункта контроля составляет менее 25 км. 4. Значения, указанные в столбце «пониженная настройка», применяются при отключении приборов КТСМ-02 в соответствии с подпунктом 3.6.24 инструкции по размещению, установке и эксплуатации средств автоматического контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда, утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 18 марта 2016 г. №469р, и при расстоянии до впереди расположенного линейного пункта контроля более 35 км. 5. Значения, указанные в столбце «основные ПТО», применяются на проборах КТСМ-02, расположенных перед станциями, имеющими ПТО, где выполняется полное техническое обслуживание грузовых вагонов. Допускается применение настроек приборов КТСМ, расположенных перед станциями, имеющими ПТО, где поток транзитных поездов составляет более 50 % пар в сутки в зависимости от расстояния до впереди расположенного пункта контроля. 6. Применяется на приборах КТСМ-02, расположенных перед станциями, имеющими ПТО. 7. Рекомендуется применять для участков железных дорог с безостановочным следованием грузовых поездов с технической скоростью более 70 км/ч или направлений со значительным преобладанием (более 75 %) движения поездов, состоящих из груженых вагонов. 8. Активировать на приборах КТСМ-02, расположенных перед станциями, имеющими ПТО и ПОТ. 9. При формировании тревог по алгоритму «Разность температур букс на одной оси» в случае, если температура противоположной буксы 38 ниже 10 (15) °C, то при вычислении разности она принимается равной 10 (15) °C. 10. Активировать только в АРМ ЦПК на всех приборах КТСМ, за исключением устройств, расположенных перед станциями, имеющими ПТО и ПОТ. Осмотр вагонов производить при графиковых остановках поездов на станциях с ПОТ или ПТО. Зависимость коррекции порогов тревожной сигнализации аппаратуры КТСМ-02 от температуры наружного воздуха по критерию «Разность температур букс на одной оси» при контроле вагонов грузовых поездов приведена в табл. 2. Таблица 2 Диапазон Тнв, °С Величина изменения порогов, °С + 50…-4 - 5… - 9 -10…-14 -15…-19 -20…-24 -25…-29 -30…-34 -35…-39 -40…-44 -45…-49 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Зависимость коррекции порогов тревожной сигнализации аппаратуры КТСМ-02 от температуры наружного воздуха по критерию «Относительная температура буксы» при контроле вагонов грузовых поездов для грузовых вагонов без признака «Касс. под адаптером» приведена в табл. 3. 39 Таблица 3 Диапазон Тнв, °С +50…-3 -4…-6 -7…-9 -10…-12 -13…-15 -16…-18 -19…-21 -22…-24 -25…-27 -28…-30 -31…-33 -34…-36 -37…-39 -40…-43 -44…-46 -47…-49 -50…-52 Величина изменения порогов, °С 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Зависимость коррекции порогов тревожной сигнализации аппаратуры КТСМ-02 от температуры наружного воздуха по критерию «Относительная температура буксы» при контроле вагонов грузовых поездов для грузовых вагонов с признаком «Касс. под адаптером» приведена в табл. 4. Таблица 4 Диапазон Тнв, °С +50…-4 -5…-9 -10…-14 -15…-19 -20…-24 -25…-29 -30…-34 -35…-39 -40…-44 -45…-49 -50…-55 Величина изменения порогов, °С 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 Пороги сигнализации КТСМ-02 при работе в «квантах» приведены в табл. 5 Таблица 5 Вид тревоги Тревога 0 Тревога 1 Тревога 2 Тревога 0 Тревога 1 Тревога 2 Все подвижные единицы Разность нагрева букс на одной оси (кванты) 30 40 50 Относительный нагрев буксы (кванты) 55 60 70 Примечание. Работа КТСМ-02 в «квантах» является временным, аварийным режимом работы аппаратуры. Все пороги не зависят от варианта настройки. 41 Пороги тревожной сигнализации АРМ ЛПК и АРМ ЦПК для аппаратуры КТСМ-01(01Д) и системы АСК ПС приведены в табл. 6 (Программное обеспечение версии 2.0.9.3. табл. порогов № 42) Таблица 6 Значения порогов в условных единицах КТСМ Вид тревоги Локомотив Настройки для грузовых поездов Пассажирские промежуточная пониженная основное поезда станция настройка ПТО Разность нагрева букс на одной оси (Ru_oc) Тревога 0 40 Тревога 1 Тревога 2 45 50 Тревога 0 Тревога 1 Тревога 2 40 45 50 Тревога 0 Тревога 1 Тревога 2 60 65 70 Тревога 01 Тревога 02 Тревога 1 - 35 28 25 40 32 29 50 45 45 Разность нагрева букс по стороне вагона (Ru_ст) 35 26 25 40 30 28 50 40 40 Относительный нагрев буксы 45 45 45 55 55 55 65 65 65 Вспомогательные камеры 20 20 40 45 65 20 32 45 20 30 40 30 55 65 Примечания. 1. Активировать на приборах КТСМ-01Д, расположенных перед станциями, имеющими ПТО и ПОТ. 2. Активировать только в АРМ ЦПК на всех приборах КТСМ-01Д, за исключением устройств, расположенных перед станциями, имеющими ПТО и ПОТ, осмотр вагонов производить при графиковых остановках поездов на станциях ПОТ или ПТО. 42 Алгоритм распознавания кассетных букс под адаптером Алгоритм распознавания основан на том, что кассетные буксы под адаптером («открытого типа») создают тепловое поле, по своей форме отличное от поля, создаваемого буксами в стандартном корпусе. В первую очередь этому способствуют отличия в конструкции рам тележек: размер буксового проема и наличие «блокиратора» буксы (блокиратор предотвращает выход колесных пар из буксового проема). Аппаратура КТСМ-02 производит анализ параметров формы теплового сигнала от букс нечетных осей вагона. АРМ ЛПК и АРМ ЦПК по полученным параметрам тепловых сигналов принимают решение о принадлежности букс вагона к «кассетным». Для распознавания всех моделей грузовых вагонов, оборудованных тележками с кассетными буксами под адаптером, необходимо использовать ПО БУНК версии не ниже 2.96 (установлена на сети железных дорог ОАО «РЖД» в соответствии с телеграммой ЦДИ от 04.03.2016 № ИСХ8304/ЦДИ). Для максимального снижения вероятности ложного распознавания в алгоритм введены следующие ограничения: 1. К анализу принимаются только четырехосные вагоны, имеющие тележку грузового типа (с базой 1850 мм). 2. Исключаются вагоны поездов, движущихся в неправильном направлении. 3. Исключаются вагоны, в которых встречаются тепловые сигналы «неправильной» формы, например, сигналы от кусков нагретой окалины или оторвавшихся кусков тормозных колодок. Вагоны с кассетными буксами могут быть не распознаны по следующим причинам: 1. Относительная температура букс нечетных осей ниже 5 °С. (Анализ формы теплового сигнала производится по буксам нечетных осей. Распознавание по четным буксам не позволяет достичь высокой достоверности). 2. В вагоне обнаружены признаки неотпущенных тормозов (разогрев рамы в зоне нижних стенок наклонных поясов). Распознавание не произ43 водится в случае, если уровень разогрева рамы не позволяет произвести анализ формы теплового сигнала от буксы. 3. Отсутствие всех или части «блокираторов» букс (в соответствии с подпунктом 3.4.1 Инструкции по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации, утвержденной Советом по железнодорожному транспорту государств – участников Содружества (протокол от 21 – 22 мая 2009 г. № 50) – «Запрещается постановка в поезда и следование в них вагонов, в тележках которых имеется хотя бы одна из следующих неисправностей: – у грузовых вагонов, оборудованных кассетными подшипниками и адаптерами, … ослабление крепления, отсутствие устройства, исключающего выход колесной пары из буксового проема…». Алгоритм функционирует только на аппаратуре КТСМ-02 с напольными камерами КНМ-05. Алгоритм позволяет с вероятностью не менее 97 % распознавать кассетные буксы под адаптером в тележках моделей 18-194, 18-194-1, 189810, 18-9836, 18-9855, 18-9800, ZK1(КНР). Алгоритм не позволяет распознавать кассетные буксы под адаптером в тележках моделей 18-7033, 18-7020 (по причине отсутствия в их конструкции блокираторов букс), модернизированные 18-100 ПГК, 18-555 (по причине неподходящей конструкции блокираторов) и кассетные подшипники, установленные в корпусе буксы. 44
