1.3. Колесный центр
Колесный центр по всему внешнему периметру подвергается сжатию при остывании напрессованного на него бандажа. Во время запрессовки оси в ступицу происходит ее расширение, и средняя часть колесного центра оказывается сжатой. На колесный центр передаются также удары при прохождении колеса по поверхности пути. Колесный центр должен иметь достаточные прочность и жесткость.
На локомотивах применяют спицевые и дисковые (преимущественно литые) колесные центры. Спицевые колесные центры состоят из обода, спиц и ступицы. Применялись они на электровозах ВЛ19, ВЛ22М (11 спиц) (рис. 1.7) и ЧС2 и ЧС4 (12 спиц). Во избежание их разрыва предпочтительнее выбирать нечетное количество спиц.
Рис. 1.7. Спицевой колесный центр электровоза ВЛ19
Рис. 1.8. Колесный центр унифицированной колесной пары электровозов ВЛ60, ВЛ80, ВЛ10
Унифицированные колесные пары электровозов ВЛ10, ВЛ60, ВЛ80 имеют литые двухдисковые колесные центры (рис. 1.8), у которых предусмотрена удлиненная колесная ступица для насадки зубчатого колеса. Обод и ступицу связывают два диска, имеющие отверстия.
Для повышения прочности и жесткости колесного центра диски соединены простенками, играющими роль спиц. В ступице имеется канал, по которому для уменьшения усилия распрессовки на посадочные поверхности подается под давлением масло. В соответствии с ГОСТ 4491-86 колесные центры отливают из стали 20Л и 25Л. Для снятия внутренних напряжений колесные центры подвергают отжигу.
1.4. Бандажи
На бандажи действуют нагрузки от вертикальных и горизонтальных сил взаимодействия колес и рельсов. Напряжения, связанные с действием этих сил в зоне контакта колеса и рельса, могут быть достаточно большими.
При прохождении неровностей пути эти силы имеют ударный характер. Поэтому материал, из которого изготовлен бандаж, должен обладать высокой прочностью при растяжении и сжатии, быть достаточно износостойким и вязким, чтобы противостоять ударным нагрузкам. Бандажи изготавливают из мартеновской стали с введением легирующих добавок и подвергаются специальной термообработке (закалка и отпуск).
Ширина локомотивных бандажей -140 мм, толщина новых бандажей на электровозах -90 мм. Для уменьшения неподрессоренной массы колесной пары целесообразно уменьшать толщину бандажа. Однако при периодических обточках это снижает срок его службы.
Профиль бандажа (рис. 1.9) определяется ГОСТ 11018-00. Средняя часть наружной поверхности бандажа (поверхность катания) имеет коничность 1/10, что способствует центрированию колесной пары в рельсовой колее и облегчает прохождение кривых. Внешняя часть бандажа имеет коничность 1/3,5 и фаску, которые облегчают прохождение стрелочных переводов. Гребень, угол наклона которого к горизонтали составляет 70°, ограничивает поперечные перемещения колесной пары относительно рельсовой колеи.
С целью уменьшения износа гребней бандажей, рельсов и улучшения ходовых качеств локомотивов предложены и другие профили, которые подвергаются эксплуатационным испытаниям. Унифицированный профиль для колес локомотивов и вагонов, разработанный ВНИИЖТом, приведен на рис. 1.10.
Рис. 1.9. Профиль бандажа
Так как от состояния колесных пар зависит безопасность движения, требования к колесным парам регламентируются ПТЭ и инструкцией по формированию и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм.
Рис. 1.10. Унифицированный профиль бандажа, разработанный ВНИИЖТом