Колесные центры

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Колесные центры отливаются или из стали марки ст.л.-1 или, лучше, из специальной литой стали (ОСТ 7504).

Колесный центр состоит из ступицы (втулки), спиц и обода. Центры движущих колесных пар имеют кроме того отлитые за одно целое с центром кривошипы и противовесы. Противовесы ведущих колесных пар товарных паровозов делаются часто полыми, для заливки свинцом, имеющим значительно больший удельный вес (11,30), чем литая сталь (7,85), и облегчающим размещение на колесе нужного противовеса. Но даже и при заливке свинцом противовесы крупных товарных паровозов получаются настолько большими, что занимают почти половину колеса. Такая форма противовеса, конечно, нерациональна из-за значительного уменьшения радиуса центра тяжести противовеса. Поэтому иногда у мощных паровозов приходится уменьшать расстояния между рамами (что очень нежелательно) для всемерного развития аксиальных размеров (толщины) противовесов. Размеры противовесов определяются по условиям достаточно удовлетворительного уравновешивания паровоза, о чем говорится в разделе курса «Паровоз»-«Динамика».

Сравнивая колесные центры наших старых паровозов по фиг. 428, 429 и 431 с колесными центрами новых типов паровозов, мы замечаем существенную разницу в конфигурации отдельных элементов колеса: если наши старые конструкции имели симметричную форму сечения каждого элемента обода, спиц и ступицы, то теперь для упрощения изготовления (упрощение моделей и опок) применяют несимметричную, при чем и спицы, и обод, и ступица имеют увеличенную ширину с внутренней стороны (со стороны рамы).

Отсутствие буртов на осях заставляет использовать внутренний торец ступицы как упор, ограничивающий перемещение оси относительно букс и рамы паровоза. Значительно развивая эту опорную поверхность, как показано на фиг. 430, мы имеем вполне удовлетворительную работу такого «ограничителя»-

значительно лучшую, чем бурта на оси, очень узкого и потому быстро срабатывающегося и изнашивающего торцевую часть подшипника.

Колесо насаживается на ось под прессовым давлением и удерживается в основном трением за счет натяга. Последний для паровозных движущих колес делается в пределах 0,25-0,35 мм и зависит от диаметра подступичной части оси. Для увеличения надежности укрепления колеса на оси соединяемые при запрессовке поверхности должны быть шлифованными, так как только в этом случае усилие пресса, доходящее до 200 т (ведущие колесные пары паровозов сер. «ФД» и «ИС»), будет несколько раздвигать, растягивать ступицу и сжимать подступичную часть оси.

Наоборот, при грубо обточенных поверхностях усилие запрессовки будет расходоваться на срезание неровностей, и посадка колеса будет недостаточно надежной. Вообще говоря, длина ступицы зависит от диаметра подступичной части оси и делается в пределах:

/ = [0,8 4- 0,95] й';

у некоторых наших паровозов, и в частности у паровозов серии «Су», это соотношение не выдержано; у ведущей оси этого паровоза:

/ = 180 мм; & = 230 мм,

т. е.

/ = 0,784'.

Для надежного предохранения движущего колеса от провертывания на оси ставится шпонка, показанная на всех приведенных чертежах.

Наружный диаметр ступицы должен удовлетворять следующему соотношению:

ЧИ = 0.8-2,0К;

В связи с необходимостью очень прочной посадки пальца длина его за прессованной в тело кривошипа части должна быть:

/2з 0,84,

где й - диаметр запрессованной части пальца.

Чем больше длина запрессовки пальца, тем лучше, так как палец переменными поперечными усилиями от шатуна расшатывается в разные стороны.

У небольших паровозов удается у ведущего пальца осуществить:

/ = (0,95 1,05) й;

у сцепных пальцев коэфициент перед й доходит до 1,15.

Заметим, что у мощных паровозов часто приходится увеличивать радиус кривошипа (т. е. ход поршня) из-за невозможности получать достаточно надежную работу перешейка между отверстиями для оси и ведущего пальца; так, ориентируясь по фиг. 433, находим, что у паровоза сер. «ФД», имеющего радиус кривошипа 385 мм, это расстояние равно всего:

385 -^-^=130 мм.

2 2 '

Толщина ступицы в наиболее ослабленном (соседним отверстием для пальца) месте должна быть:

■ />>(0,35^-0,40Кт,

где йет-диаметр подступичной части оси.

Что касается спиц, то их число т определяется по опытной формуле:

т^0,\Ох, (180)

где /)„-диаметр колеса по кругу катания в см.

Число спиц рекомендуется делать нечетным, так как в этом случае две противоположных спицы не располагаются одна против другой и внутренние напряжения в колесе, неизбежные, несмотря на обязательный отжиг отливок, несколько уменьшаются.

3. Колесные центры3. Колесные центры

Расчет спиц на прочность с достаточной степенью точности не может быть произведен из-за невыясненности распределения напряжений в отдельных спицах (в особенности при боксовании паровоза), из-за наличия внутренних напряжений, часто являющихся причиной появления трещин в спицах, из-за сложного очертания переходов от спин к ступице. Поэтому размеры спиц устанавливаются по существующим паровозам с опытными поправками на иные нагрузки на ось, давление на поршень и т. д. Подчеркиваем, что пользующиеся некоторым распространением упрощенные «расчеты» спиц основаны на совершенно произвольных допущениях.

Полости противовесов ведущих колес делаются или закрытыми, как это показано на фиг. 428, или открытыми, как показано на фиг. 433, закрывающимися железными крышками, приклепываемыми и затем привариваемыми к бортам коробки непрерывным швом. При открытых противовесах, значительно упрощающих отливку, спицы в зоне расположения противовеса должны быть сохранены и выполняются в виде ребер, пересекающих коробку противовеса.

В заключение укажем, что в самые последние годы у нас и в США получают большое распространение бесспицевые колесные центры, изготовляемые по типу дисковых, но снабженные большими окнами формы, напоминающей овальную. Уменьшение веса такого колеса обусловливает увеличение эффекта противовеса.

Большим достоинством дисковых колес является их меньший собственный вес, так как материал используется в значительно большей степени, чем при спице-вых колесах. У последнихсечения спиц и обода, работающих на изгиб, имеют значительные скопления металла у нейтральных слоев этих «элементарных балок». На чертеже фиг. 434 показана дисковая ведущая колесная пара паровоза сер. «ФД», применяющаяся на всех паровозах этой серии с декабря 1935 г. Если вес свинцовой заливки спицевой колесной пары паровоза сер. «ФД» равен 1 408 кг, то у дисковой вес свинца (частично импортный металл) уменьшен до 698 кг.' Выгода-налицо. Больше того, применение легированной стали для движущего механизма (легирующие присадки-отечественного производства) позволяет отказаться вовсе от свинца, как это показывает фиг. 434а-дисковая ведущая колесная пара двух опытных паровозов сер. «ФД». Заметим, что на фиг. 434 и 434а нанесены указания о заводских допусках на неточность изготовления колесной пары.

⇐ | Оси || Конструкции паровозов || Бандажи | ⇒