Ремонт буксового узла вагона

• значительное сокращение среднего времени оборота грузового вагона (до 6,3 сут);
• повышение средней массы грузовых поездов до 4000 т;
• увеличение средней статистической нагрузки грузового вагона до 55,4 т;
• комплексное развитие пропускной и провозной способности основных направлений сети железных дорог;
• автоматизация основных технологических процессов, а также систем управления современной электроники, вычислительной техники и средств связи.

Важное место в развитии железнодорожного транспорта занимают вопросы внедрения интенсивных технологий, позволяющих на основе экономических методов управления добиться устойчивого повышения производительности труда. Интенсивные технологии в первую очередь призваны обеспечить устойчивое повышение пропускных и провозных способностей отдельных линий или целых направлений. Это достигается, прежде всего, увеличением числа сетевых поездов, весьма существенным резервом увеличения пропускной способности являются значительное сокращение простоя вагонов и ускорение их оборота, повышение скорости следования поездов, производительности труда железнодорожников и общей эффективности использования основных производственных процессов при полном обеспечении безопасности движения. Главной задачей наряду с техническим перевооружением и модернизацией является внедрение на железнодорожном транспорте высокоэффективных современных технологий перевозочной процесса, позволяющих на 20 - 50 % увеличить провозную и пропускную способность линий, обеспечить надежную высокопроизводительную работу локомотивов и вагонов, всей транспортной техники

1  Характеристика  ремонтируемого узла

Буксовые узлы относятся  к ходовым частям вагона. Они обеспечивают передачу силы тяжести брутто от вагона на шейки осей и одновременно являются емкостью для размещения смазки и смазочных устройств. Буксовые узлы соединяют колесные пары с рамой тележки, предохраняют шейки от загрязнения и повреждения, а также ограничивают продольные и поперечные перемещения колесной пары относительно тележки Буксовый узел не-подрессорен и жестко воспринимает динамические нагрузки от рельсового пути, возникающие при движении вагона. Кроме постоянно действующих нагрузок от массы брутто, буксовый узел испытывает значительные удары при прохождении колес по стыкам рельсов, от толчков во время торможения поезда или наезда колес на башмак при роспуске вагонов с горки, от действия центробежной силы при прохождении кривых участков пути и др.

С 1982 г. все новые вагоны выпускаются только на роликовых  подшипниках. Объясняется это тем, что вагоны на роликовых подшипниках более надежны в эксплуатации, чем на подшипниках скольжения. Отцепки вагонов и задержки поездов по грению букс на роликовых подшипниках в несколько раз меньше, чем на подшипниках скольжения. Удельное сопротивление поездов при трогании с места снижается в 7—10 раз, а расход топлива или электроэнергии локомотивами — на 10%. Кроме этого, при роликовых подшипниках возможно увеличение скоростей движения поездов и длины безостановочных участков, что приводит к повышению пропускной способности железных дорог и сокращению объема работы по обслуживанию поездов. В буксовых узлах с подшипниками качения меньше расходуется цветных металлов и смазочных материалов, чем с подшипниками скольжения. Таким образом, буксовые узлы на подшипниках качения обладают лучшими техническими качествами, чем буксовые узлы на подшипниках скольжения.

Основной буксовый узел современного вагона — это буксовый узел с цилиндрическими роликовыми подшипниками на горячей посадке, которыми оснащаются все типы пассажирских и грузовых вагонов. Основными требованиями, предъявляемыми к буксовым узлам, являются: безотказность и долговечность работы в существующих условиях эксплуатации в течение установленных сроков службы;  небольшая собственная масса; взаимозаменяемость и унификация деталей; простота выполнения монтажа и демонтажа узлов при ремонте и хорошая герметизация буксового узла.

Буксовый узел с роликовыми подшипниками современного грузового  вагона (рис. 1) имеет корпус 1, в котором размещены два подшипника — передний 2 и задний 3 с цилиндрическими роликами. Корпус закрыт со стороны колеса лабиринтными уплотнениями 4 и 5, а впереди крепительной 8 и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9.

Подшипники закреплены с торца корончатой гайкой 11, болтами 12 и стопорной планкой 13. Между корпусом и крепительной крышкой установлено уплотнительное кольцо 7.

Корпус буксы предназначен для передачи нагрузки от массы вагона на шейку оси, ограничения перемещений колесной пары вдоль   и поперек относительно рамы тележки и размещения подшипников. В корпус буксы закладывают смазку.

Лабиринтное кольцо и лабиринтная часть корпуса препятствуют вытеканию смазки из буксы и попаданию в нее механических примесей. Кроме этого, кольцо фиксирует положение корпуса буксы на шейке оси.

Крепительная крышка уплотняет и фиксирует наружные кольца подшипников в буксе.

Смотровая крышка необходима для промежуточной ревизии буксового узла и обточки колесной пары без демонтажа букс.

Детали торцового крепления  подшипников служат для предотвращения сдвига внутренних колец в осевом направлении. К ним относятся: корончатые торцовые гайки, стопорные планки, специальные шайбы и болты для крепления планок и шайб. Корончатые гайки обычно изготавливают шестигранными с одиннадцатью пазами для постановки стопорной планки. Планку укрепляют в пазу торца оси двумя болтами диаметром 12 мм, скрепляемыми вязальной   проволокой.

В колесных парах с  роликовыми буксовыми узлами современных  вагонов для торцового крепления подшипников применяются специальные шайбы. Шайбы изготавливают двух разновидностей, с тремя или четырьмя отверстиями для постановки болтов.

Внутри корпуса буксы  обычно размещаются два подшипника качения. Подшипники выполнены разъемными: наружное кольцо, сепаратор, ролики образуют отдельный блок, который свободно снимается и надевается на внутреннее кольцо. Такая конструкция упрощает технологию монтажа и демонтажа буксового узла, поэтому она находит широкое применение в вагоностроении.

Внутренние кольца подшипников  неподвижно посажены на шейку оси  и вращаются вместе с ней, а  наружные свободно установлены в корпусе буксы и удерживаются крепительной крышкой. Неподвижность крепления внутренних колец на шейке оси достигается за счет натяга, равного 40— 70 мкм. Поэтому монтаж и демонтаж внутренних колец производятся в горячем состоянии при температуре 100—120 °С, при котором внутренний диаметр кольца становится больше диаметра шейки.

Таблица   1.   Типы буксовых узлов, применяемых в грузовых и пассажирских вагонах

2  Периодичность  и сроки ТО и ремонта

Техническое обслуживание и ремонт предусматривает:

• техническое обслуживание (ТО-1) — вагонов в составах и поездах на пунктах технического обслуживания;
• техническое обслуживание (ТО-2) — вагонов перед началом летних и зимних перевозок в пунктах формирования пассажирских поездов;
• техническое обслуживание (ТО-3) — единая техническая ревизия основных узлов пассажирских вагонов;
• текущий ремонт (ТР) — с отцепкой вагонов от состава или поезда в пунктах формирования, оборота или в пути с подачей их на специализированные ремонтные пути или в вагонные депо;
• деповской ремонт (ДР) — плановый вид ремонта вагонов для восстановления их работоспособности с заменой или ремонтом отдельных составных частей, а также модернизации отдельных узлов;
• капитальный ремонт (КР-1) — плановый ремонт вагонов для восстановления исправности и ресурса вагонов путем замены или ремонта изношенных и поврежденных узлов и деталей, а также их модернизации;
• капитальный ремонт (КР-2) — плановый ремонт для восстановления исправности и ресурса вагонов с частичным вскрытием кузова до металла с заменой теплоизоляции и электропроводки. При необходимости замены базовых систем, элементов конструкции и модернизации основных узлов.

При выполнении ТО-1 производится внешний осмотр и по внешним признакам  устанавливают исправность.

При выполнении ТО-2 (сезонное ТО) необходимо заменять смазку в зависимости от сезона эксплуатации.

При выполнении единой технической  ревизии пассажирских вагонов (ТО-3) тележки выкатывают из-под всех типов вагонов. С тележек снимают и отправляют для проверки и ремонта гидравлические гасители колебаний, датчики противогазных устройств, скоростные регуляторы нажатия тормозных колодок. Колесные пары с редукторами от средней части оси или от торца оси выкатывают и подают на соответствующие ремонтные позиции для контроля технического состояния приводов генератора. Тележки очищают от снега, грязи и осматривают.

Виды, сроки и правила ревизии букс.

Полную ревизию букс с роликовыми подшипниками производят при полном освидетельствовании колесных пар.

Промежуточную ревизию производят:

а) при обточке колесных пар без демонтажа букс;

6) при обыкновенном освидетельствовании колесных пар;

в) при единовременной технической ревизии пассажирских вагонов;

г) в качестве профилактической меры по отдельным указаниям (профилактическая ревизия).

Ревизию осуществляет слесарь, имеющий квалификацию не ниже 4-го разряда и соответствующее удостоверение.

Наблюдение и уход за буксами  
с роликовыми подшипниками в эксплуатации.

Наружный осмотр букс производят в пунктах подготовки вагонов к перевозкам, формирования технического обслуживания и оборота вагонов, а также в депо. Основным признаком возможной неисправности буксового узла вагонов является, как правило, повышенный нагрев корпуса буксы. Однако встречаются такие неисправности роликовых подшипников, которые на первоначальной стадии не вызывают нагрева букс, но представляют серьезную угрозу для безопасности движения поездов. Поэтому при встрече поездов в пунктах технического обслуживания необходимо выявлять возможные неисправности буксовых узлов по температурным режимам и внешним признакам. В пунктах технического обслуживания у прибывшего поезда, кроме наружного осмотра букс и проверки крепления крышек, на ощупь сразу же после прибытия поезда определяют температуру верхней части букс, которая по всему составу должна быть примерно одинаковой.

3  Основные неисправности  и методы их 

устранения

Основными неисправностями  буксовых узлов на подшипниках качения являются:

– износы и изломы сепараторов, разрушение деталей крепления подшипников, обводнение смазки, ослабление натяга внутренних и лабиринтных колец, изломы и разрывы внутренних и упорных колец подшипников (рис. 2). Износ и разрушение сепараторов, как правило, происходят из-за обводнения или недостаточного количества смазки в подшипниках, а также из-за механических повреждений сепараторов, не выявленных при полной ревизии буксы. В настоящее время необходимо обязательно производить вихретоковый контроль сепараторов, обращая особое внимание на состояние мест перехода от перемычек к основанию.

Рис. 2. Неисправности деталей букс:

1— отколы бортов  колец; 2— разрывы колец;  3 —  износ резьбы; 4 — излом стопорной  планки;  5 — трещины, раковины роликов; 6 — излом сепаратора

Причинами попадания  влаги в смазку являются неправильное ее хранение и нарушения технических требований к монтажу буксы. Не разрешается хранить смазку под открытым небом незащищенной от попадания атмосферных осадков. Во избежание попадания влаги в буксу не разрешается промывка колесных пар, подлежащих промежуточной ревизии, без специальной защиты буксового узла. При монтаже следует закладывать смазку в лабиринтное кольцо равномерно по всей окружности; необходимо заменять резиновые прокладки и кольца на новые и следить за прочностью болтовых креплений крышек.

Основная причина разрушения торцового крепления подшипников  на шейке оси — нарушение требований монтажа букс: завышение зазоров  между кольцами, неправильный подбор и установка гайки M110. Следует тщательно контролировать состояние резьбы гаек и шеек осей.

Проворот колец происходит из-за нарушения температурных режимов  при монтаже букс, применение несовершенных  измерительных приборов и инструментов или неправильной их настройки. Допускаемая  разница температур измеряемых деталей и инструмента — не более 3°С.

Рис. 3. Признаки неисправностей букс в эксплуатации:

а — корпус буксы имеет  наклон;  б — сдвиг корпуса  буксы относительно лабиринтного кольца

Изломы колец происходят из-за нарушений требований неразру-шающего контроля колец без снятия их с шеек осей, а также из-за значительных нагрузок на подшипники. При контроле колец особое внимание следует уделить состоянию их бортов и мест перехода от бортов к цилиндрической поверхности. Для уменьшения вероятности появления усталостных разрушений на наружных кольцах при установке блока подшипника в буксу следует менять зону его нагружения.

Все неисправности приводят к повышенному нагреву букс. Но в начальной стадии дефекты могут не вызывать повышенного нагрева, однако создавая при этом аварийные ситуации. Выявить такие скрытые неисправности позволяют характерные внешние признаки, сопутствующие этим неисправностям.

Внешние признаки неисправностей роликовых букс

Отдельные неисправности  буксового узла проще выявить при встрече поезда с хода. При этом следует обращать внимание на поведение и состояние колесных пар, корпусов букс, рам тележек и рычажной передачи, на наличие посторонних ударов, стуков, дыма, искр, запаха горелой смазки.

Другие признаки неисправностей букс более заметны при осмотре вагонов во время стоянки поезда, когда особое внимание следует обращать проверке степени нагрева корпуса, состоянию смотровых и крепительных крышек, лабиринтных колец, положению корпуса буксы по отношению к лабиринтному кольцу.

4  Технология ремонта  узла

Роликовые буксовые узлы с помощью механизированной установки  демонтируют с колесных пар. Снятые с колесных пар буксовые узлы очищают снаружи от грязи, затем разбирают и направляют корпуса букс и детали крепления в моечную машину для обмывки корпусов букс. Промытые корпуса букс и детали крепления передаются в монтажное отделения для контроля и монтажа.

Роликовые подшипники после  промывки в моечной машине передаются по специальному передаточному лотку в комплектовочное отделение для осмотра, определения необходимого ремонта, комплектования и хранения.

Снятые с колесных пар внутренние кольца подшипников  поступают после промывки в моечной машине поступают на стеллаж для измерения при помощи специального прибора диаметров внутренних колец.

Проверенные таким образом  детали крепления буксового узла, корпуса букс ролики подшипников скомплектованные по размерам, а также внутренние и наружные кольца подаются в монтажное отделение дополнительно проверка, подготовка и монтаж буксового узла.

Подобранные по размерам внутренние кольца подшипников предварительно нагревают и устанавливают на оси колесных пар. Затем в корпус буксы устанавливают подшипники закладывают смазка , одевают на ось с установленными  внутренними кольцами.

Демонтаж букс с подшипниками качения выполняют на механизированной или полуавтоматической поточных линиях или ручным способом. Демонтаж букс на горячей посадке без снятия внутренних и лабиринтных колец производят при условии проверки оси специальным щупом ультразвукового дефектоскопа. Снимать внутренние и лабиринтные кольца букс на горячей посадке необходимо при их неисправностях, ремонте колесной пары со сменой элементов, а также при отсутствии соответствующих средств неразрушающего контроля.

При демонтаже буксы любым способом необходимо отвернуть болты крепительной крышки и снять ее вместе со смотровой. Из передней части буксы удалить смазку, отвинтить болты стопорной планки или тарельчатой шайбы, снять планку или шайбу. Далее с осей РУ1 отвинчивают и снимают торцовую гайку. Выкручивание болтов производят с использованием демонтажных стендов или гайковертов. Гайку снимают с помощью стенда или инерционным ключом. Снятые детали укладывают в контейнер для последующей обмывки. После удаления упорного кольца кран-балкой со специальным захватом или буксосъемником снимают корпус буксы вместе с блоками подшипников (наружное кольцо с роликами и сепаратором). Из корпуса буксы пневмо- или гидропрессом удаляют блоки подшипников. При этом запрещается ударять молотком по корпусу буксы или подшипникам. При необходимости с шейки оси с помощью индукционного нагревателя снимают одно или оба внутренних кольца, а с предподступичной части оси лабиринтное кольцо.

Все детали буксового  узла подают в моечные машины для  промывки.

Подшипники промывают в автоматических моечных машинах при температуре 90-95°С мыльной эмульсией, содержащей 8-10% отработавшей смазки ЛЗ-ЦНИИ. Подшипники на горячей посадке подают в моечную машину со специальными втулками или внутренними кольцами для предохранения роликов от выпадения.

Все остальные детали буксового узла промывают двумя  моющими жидкостями при температуре не ниже 90°С.

После промывки детали буксового  узла осматривают, контролируют их состояние  и, при необходимости, ремонтируют.

Ремонт деталей буксового  узла

Для разборки цилиндрического  подшипника на горячей посадке необходимо выдвинуть ролики из бортов наружного кольца внутрь подшипника и, сняв наружное кольцо, вынуть ролики из гнезд сепараторов.

Детали подшипников  внимательно осматривают и подвергают испытанию средствами неразрушающего контроля.

На кольцах и роликах  имеют место разнообразные неисправности: усталостные раковины из-за постоянных динамических нагрузок и достижением металлом предела выносливости; шелушение вследствие проскальзывания роликов по дорожкам качения; точечная коррозия и коррозийные раковины из-за попадания в смазку воды или длительного отстоя вагонов в парке ожидания; электроожоги в виде небольших точек или рифления из-за прохождения электрического тока через подшипник; вмятины из-за попадания в подшипник твердых включений; разнообразные забоины и задиры вследствие небрежности демонтажа и монтажа. На торцах роликов и бортах колец могут быть задиры типа «елочки», возникающие от осевых нагрузок при отсутствии масляной пленки на трущихся поверхностях.

Разрывы и отколы колец  происходят из-за нарушения технологии изготовления, электроожогов, заклинивания роликов. При заклинивании роликов на их поверхности образуются ползуны.

Усталостные разрушения и изломы сепараторов происходят вследствие нарушений технологии изготовления, монтажа, обводнения смазки.

Детали подшипников с трещинами, отколами, коррозионными раковинами и пятнами бракуют. Детали с незначительными дефектами, например, кольца с задирами и заусенцами фасок бортов, задирами типа «елочка» ремонтируют обработкой шлифовальной шкуркой с маслом. У сепараторов разрешается восстанавливать чеканку, производить расточку по внутреннему диаметру, запиливать острые углы у перемычек.

Рис. 4. Разборка блока цилиндрического подшипника

на горячей посадке:

а — выдвигание роликов  из бортов наружного кольца;

б — снятие наружного  кольца;

в — удаление роликов  из гнезд сепаратора

Установлены два вида ремонта подшипников — без  переборки роликов и с переборкой. Ремонт без переборки роликов выполняют при замене или шлифовке колец, замене или ремонте сепараторов.

Ремонт подшипников  с переборкой роликов (с измерением их по диаметру и длине) выполняют при замене любого количества роликов, шлифовке торцов или цилиндрических поверхностей роликов, а так же выпадании роликов из гнезд сепаратора. Для комплектования подшипников ролики измеряют по диаметру и длине, при этом разность диаметров роликов в одном подшипнике на горячей посадке не должна превышать 5 Мкм, а разность в длине — не более 12 Мкм. В один подшипник запрещается ставить различные по форме ролики.

При сборке блока подшипника необходимо, чтобы кольца, сепараторы и ролики маркировкой были обращены в одну сторону. Если маркировка на деталях отсутствует; необходимо наносить на одном из торцов сепаратора букву Ж, а один из торцов роликов условно обозначать знаком +. Сборку подшипников производят в обратной последовательности их разборки.

На наружном кольце отремонтированного подшипника наносят надпись, которая содержит букву Р1 или Р11 в зависимости от вида ремонта, месяц, две последние цифры года и условный номер предприятия, производившего ремонт. Надпись наносят электрографом при разобранном подшипнике или кислотой на собранном.

Отремонтированные подшипники комплектуют по радиальным, осевым зазорам и по диаметрам отверстий внутренних колец. Радиальные и осевые зазоры увеличиваются при длительной эксплуатации от естественного износа, а отверстия внутренних колец изнашивается от повторных работ по монтажу и демонтажу.

Радиальные и осевые зазоры измеряются щупом с применением специальных приспособлений. Величина зазоров должна быть в пределах допустимых норм. Например, радиальный зазор подшипников на горячей посадке для грузовых и пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростью до 120 км/ч, при ремонте должен быть в пределах 0,09-0,25 мм. Разность радиальных зазоров подшипников в одной буксе при измерении на эталонном кольце не более 0,01 мм. Осевой зазор в подшипниках грузовых и пассажирских вагонов при ремонте — не менее 0,06 мм. Осевой разбег для двух парных цилиндрических подшипников обеспечивается конструкцией буксы и должен быть 0,68-1,38 мм.

Прочная посадка внутренних колец на шейку оси и цилиндрических подшипников на горячей посадке обеспечивается за счет натяга, который создается из-за разности диаметров шейки и внутренних колец и должен быть при ремонте в пределах 0,03-0,065 мм. Подбор внутренних колец к шейкам осей выполняются с использованием специальных приборов или на автоматизированной установке.

Данные о размерах колец и шеек заносят в журнал ВУ-90.

Если внутренние кольца не снимали с шейки, то дефектоскопиро-вание  колец производят непосредственно  на шейке оси для выявления  трещин, располагающихся, в основном, в галтелях задних бортов колец.

Кроме деталей подшипников при периодических видах ремонта вагонов магнитопорошковому контролю подвергают стопорные планки и осевые гайки. Детали с трещинами подлежат браковке. На стопорных планках и шайбах, торцовых гайках, болтах не допускаются заусенцы, забоины и другие неисправности, влияющие на работу буксового узлы. Запрещается растачивать резьбу гайки M 110.

Резиновые кольца и прокладки  при полной ревизии букс заменяют независимо от их состояния.

На крепительных и  смотровых крышках не допускаются трещины, забоины, вмятины, изгибы и другие неисправности. Прогнутые смотровые крышки разрешается выравнивать по их привалочной поверхности.

При любом виде ремонта  вагонов в крепительных крышках (рис. 5) разрешается заварка отверстий 1 с изношенной резьбой для болтов смотровой крышки и отверстий 2 с последующей механической обработкой отремонтированных мест.

У лабиринтных колец  проверяют размеры посадочных поверхностей и сравнивают их с нормами. Задиры на поверхностях лабиринтных колец  зачищают шкуркой. Корпуса букс зачищают от коррозии, заусенцев. Внутренний диаметр корпуса проверяют нутромером на соответствие установленным размерам.

При всех видах ремонта  вагонов разрешается ремонтировать  наплавкой в корпусах букс грузовых вагонов трущиеся поверхности, если расстояние между ними вдоль вагона не менее 322 мм; опорные поверхности, если расстояние от оси буксы до опорной поверхности не менее 170 мм; изношенные поверхности 3, если ширина челюсти поперек оси вагона не более 175 мм.

Монтаж букс с роликовыми подшипниками

Достаточная прочность посадки подшипников на шейке оси обеспечивается при условии, если подшипники и колесные пары имеют температуру окружающей среды.

Монтаж букс на горячей  посадке разрешается производить  не раньше чем через 12 ч после  обмывки колесных пар и через 8 ч после обмывки подшипников.

Монтаж букс с цилиндрическими  подшипниками на горячей посадке  начинают с установки на предподступичную часть от лабиринтного кольца 1 подобранного по натягу и нагретого до температуры 125-И50°С в электропечи, масляной ванне или индукционным нагревателем. Величина натяга лабиринтных колец при ремонте должна составлять 0,02-й), 15 мм. Лабиринтное кольцо должно упереться в торец предподступичной части оси. На шейку оси надевают монтажную втулку, которой наносят по лабиринтному кольцу удары, усиливающиеся по мере его остывания до получения чистого металлического звука. Правильность расположения кольца проверяют лекальным угольником и щупом. Пластинка щупа толщиной  0,05 мм не должна проходить в зазор между угольником и торцом лабиринтного кольца, а также в зазор между кольцом и торцом предподступичной части оси.

Внутренние кольца 2 и 3 подшипников  подбирают к шейкам с учетом натяга, который должен составлять при ремонте 0,03-0,065 мм. Кольца нагревают до температуры 100-120°С таким же образом, как и лабиринтное кольцо. Устанавливают кольца с помощью направляющего стакана и монтажной втулки. После установки внутренних колец ставят упорное кольцо 4 и при помощи шайбы и болтов М20 или торцевой гайки 5 все детали затягиваются в осевом направлении (рис.7, а). По мере остывания внутренних колец болты или гайка подтягиваются для обеспечения плотного прилегания деталей друг к другу. После полного остывания шайбу или гайку и упорное кольцо снимают. Плотность прилегания внутренних колец друг к другу и к лабиринтному кольцу проверяют пластинкой щупа толщиной 0,04 мм, которая может войти в зазор между деталями на участке длиной не более 1/3 окружности.