Краткие сведения из теории

1 Основные типы подшипников

Вновь изготавливаемые колесные пары должны быть оборудованы буксовыми узлами (по нормативным техническим документам) с подшипниками качения по ГОСТ 520-2002 (ИСО 492‑94, ИСО 199‑97) с цилиндрическим роликами или двухрядными коническими подшипниками кассетного типа. Колесные пары типа РВ2Ш-957-Г должны быть оборудованы адаптерами и двухрядными коническими подшипниками кассетного типа.

На сети железных дорог эксплуатируются десятки тысяч вагонов, оборудованных буксами с роликовыми подшипниками. Подшипники, расположенные в буксах, воспринимают радиальные и осевые (боковые) нагрузки, передают их к вращающимся шейкам оси и ограничивают перемещение колесной пары при движении вагона. Радиальная нагрузка, направленная перпендикулярно оси вращения подшипников к шейке оси, возникает от тары вагона и груза, находящегося в нем, а также от вертикальных динамических воздействий, возникающих вследствие неровности пути, наличия неравномерного проката и ползунов по кругу катания колеса, стыков на рельсах и т. д. Осевая нагрузка вызывается центробежной силой, силой ветра и другими горизонтальными усилиями, действующими вдоль оси вращения подшипников.

Подшипники качения в зависимости от формы тел качения разделяются на шарикоподшипники с телами качения в форме шариков и роликоподшипники с телами качения в форме роликов. Роликоподшипники в свою очередь в зависимости от формы роликов бывают с цилиндрическими, сферическими, игольчатыми и коническими роликами. В вагонных буксах применяют подшипники с цилиндрическими роликами (в колесных парах типа РУ1-950 и РУ1Ш-950) и коническими роликами (в буксовых узлах кассетного типа).

В вагонных буксах применяются подшипники:

цилиндрические на горячей посадке с габаритными размерами 130х250х80 мм (42726 и 232726);

двухрядные конические подшипники кассетного типа на прессовой посадке с габаритными размерами 150х250х175 мм для колесных пар вагонов нового поколения, 140х250х150 мм для усиленных колесных пар типа РУ1Ш-950, 130x250x150 мм для стандартных колесных пар типа РУ1Ш-950.

В каждой буксе устанавливают по два цилиндрических или один двухрядный конический подшипник. Цилиндрический роликовый подшипник состоит из внутреннего и наружного колец. Между ними находятся ролики, удерживаемые в сепараторе на одинаковом расстоянии один от другого. Ранее сепараторы изготовлялись из латуни, в настоящее время латунные сепараторы заменяют на полиамидные.

Внутреннее кольцо подшипника устанавливают на шейку оси колесной пары с натягом, а наружное – в корпус буксы свободно. Свободное перемещение роликов обеспечивается радиальными и осевыми зазорами. В цилиндрических подшипниках с короткими цилиндрическими роликами отношение длины ролика l к его диаметру d равно или меньше двух. Радиальная нагрузка в цилиндрическом подшипнике воспринимается роликом почти по всей длине. Полиамидный сепаратор цилиндрического подшипника имеет рамную конструкцию с гнездами для роликов.

2 Подшипники и детали торцевого крепления подшипников на оси

В настоящее время под вагонами эксплуатируют подшипники, обозначаемые: 232726 – передний, 42726 – задний.

Материал деталей подшипников: колец и роликов – специальная сталь ШХ 15 (ГОСТ 801-78) или ШХ 15СГ, ШХ15СГШ (шлакового переплава, более качественная). Внутренние кольца изготовляют также из стали ШХ4 (регламентированной прокаливаемости). Сталь ШХ 15 (шарикоподшипниковая) имеет содержание углерода 0,95 – 1,1 %, хрома 1,3 – 1,65 %, марганца 0,2 – 0,4 %, кремния 0,17 – 037 %, серы до 0,02 %, фосфора до 0,027 %. Сталь ШX4 содержит меньше хрома (в среднем 0,4 %) и после объемно-поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве имеет твердость на глубине до 2,5 – 3 мм 60 – 62 по Роквеллу, а сердцевина 35 – 40 единиц.

Начиная с 1995 г. получили распространение пластмассовые сепараторы из стеклонаполненного полиамида с добавлением графита. Сепараторы из полиамида вследствие существенно меньшей массы (около 0,2 кг) меньше повреждаются трещинами при увеличении жесткости пути в зимнее время, т. е. при увеличении ускорений буксы в процессе движения вагона, и имеют уменьшенный износ центрирующих поверхностей, происходящих вследствие недостаточной смазки (масляного голодания). С 2003 г. проводилась плановая замена латунных сепараторов на полиамидные.

В конструкции подшипника с полиамидным сепаратором сделаны изменения: устанавливается 15 роликов вместо 14 за счет уменьшения толщины перемычки сепаратора. В результате расчетная несущая радиальная и осевая грузоподъемность увеличена на 9 – 10 %, а расчетная долговечность подшипника на 20 %. Взамен расчеканки латунных сепараторов для предохранения роликов от выпадения предусмотрены выступы на всю длину перемычки, толщиной около 2 мм.