СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ КОЛЕСНЫЙ ЦЕНТР - БАНДАЖ КОЛЕСА ТЕПЛОВОЗА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к установкам для испытания соединения цилиндрических деталей с гарантированным натягом и может найти применение для испытаний высоконагруженных неподвижных соединений при механической нагрузке и тепловом воздействии.
Известны установки для испытания соединений с гарантированным натягом на усталость при кручении и осевом нагружении (см., например, [1]). Установка содержит основание, привод, механизм для создания циклического осевого усилия, два зубчатых сектора с косыми зубьями, один из которых неподвижно установлен на охватывающей детали соединения, а другой жестко связан с валом, при этом вал снабжен рычагом, одно из плеч которого взаимодействует через упругие элементы с механизмом осевого усилия и основанием. За счет оппозитного расположения упругих элементов и подбора их характеристик обеспечивается требуемый цикл изменения нагрузки. Это позволяет расширить диапазон нагрузок на соединение и обеспечить требуемое по величине и направлению нагружение его осевой силой и крутящим моментом.
Вместе с этим, устройство не позволяет имитировать условия работы соединения, которое воспринимает ударные нагрузки при прохождении железнодорожного колеса стыковых впадин рельсовых соединений, а также динамические воздействия от зубчатого зацепления в тяговом редукторе тепловоза из-за износа рабочих профилей колес.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является стенд для испытания высоконагруженных узлов тепловоза (моторно-осевых подшипников, железнодорожных колес и других) при ударных воздействиях [2]. Стенд содержит станину, жестко закрепленный на ней электродвигатель, приводной вал с шестерней, ведомый вал с железнодорожным колесом и зубчатым колесом. Стенд снабжен механизмом статического радиального нагружения с колесом, обод которого в сечении имеет профиль, отображающий профиль поперечного сечения рельса, и прорези, имитирующие стык рельсового соединения. Зубчатое колесо выполнено с зубьями переменной толщины с целью имитации изношенных зубьев колеса. Для создания нагрузки на гребень железнодорожного колеса стенд снабжен механизмом осевого нагружения.
Такое устройство стенда обеспечивает повышение достоверности результатов испытаний высоконагруженных узлов тепловоза, в том числе железнодорожного колеса, включающего соединение бандажа с колесным центром по посадке с гарантированным натягом.
Однако в условиях эксплуатации тепловоза на соединение бандажа с колесным центром одновременно действуют механические и тепловые нагрузки. Фрикционное торможение по поверхности катания бандажа нагревает детали соединения до температур, которые изменяют геометрические размеры цилиндрических поверхностей соединения, уменьшают натяг в соединении. Это приводит к проворотам бандажей на колесных центрах. Отсутствие имитации теплового воздействия на колесо тепловоза в этом устройстве стенда снижает достоверность результатов испытаний на прочность соединения бандажа с колесным центром.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание стенда, обеспечивающего дополнительно к механической нагрузке тепловое воздействие на колесо тепловоза, повышение достоверности результатов испытаний на прочность соединения с натягом колесный центр-бандаж колеса тепловоза.
Предлагаемое устройство стенда для испытания на прочность соединения с натягом колесный центр - бандаж колеса тепловоза, содержащее станину, жестко закрепленный на ней двигатель, приводной вал с шестерней, ведомый вал с колесом тепловоза и зубчатым колесом с периодически уменьшающейся толщиной зубьев, механизм радиального статического нагружения колеса тепловоза колесом-имитатором стыка рельсового соединения, механизм осевого нагружения колеса тепловоза, снабжено механизмом торможения колеса тепловоза, включающим башмак с колодкой, установленный на палец в подпружиненные опоры и направляющие.
Решение технической задачи поясняется рисунком, на котором представлена принципиальная схема стенда.
Устройство стенда предусматривает испытание составного железнодорожного колеса 1 тепловоза, соединение деталей колеса по цилиндрическим поверхностям, которое включает колесный центр 2 и бандаж 3 колеса, установленный на колесный центр по посадке с гарантированным натягом. Стенд содержит станину 4, жестко закрепленный на ней двигатель 5, приводной вал 6 с шестерней 7, ведомый вал 8 с железнодорожным колесом 1 и зубчатым колесом 9. Стенд снабжен механизмом статического радиального нагружения 10 с колесом 11, обод которого в сечении имеет профиль, отображающий профиль поперечного сечения рельса, и прорези, имитирующие стык рельсового соединения. Зубчатое колесо выполнено с зубьями переменной толщины с целью имитации изношенных зубьев колеса. Нагрузку на гребень железнодорожного колеса обеспечивает механизм осевого нагружения 12. Для повышения температуры в соединении колесный центр - бандаж колеса стенд снабжен механизмом торможения 13, который включает башмак 14 с колодкой 15. Башмак установлен на палец 16 в подпружиненные опоры 17 и направляющие 18.
На стенде моделируется работа колеса тепловоза, при этом соединение бандажа с колесным центром воспринимает одновременно механические нагрузки и тепловое воздействие.
Стенд работает следующим образом. При включении электродвигателя движение от приводного вала шестерней передается зубчатому колесу, ведомому валу и железнодорожному колесу 1. Механизм радиального нагружения передает нагрузку колесу 11, обод которого прижимается к поверхности катания железнодорожного колеса. При этом механизм осевого нагружения действует на гребень железнодорожного колеса. Одновременно к вращающемуся железнодорожному колесу 1 радиальной силой механизма торможения 13 прижимается колодка 15. Сила трения колодки на поверхности катания колеса обеспечивает изменение температурного режима работы соединения бандажа с колесным центром, приближая его к эксплуатационной.
Такое устройство стенда обеспечивает повышение достоверности испытания на прочность соединения с натягом колесный центр - бандаж колеса тепловоза.
Список использованных источников
1. Пат. 5870 Российская Федерация, 6 G01N 3/32. Установка для испытаний соединений с гарантированным натягом на усталость при кручении и осевом нагружении / А.В.Бородин, В.М.Волков. №96106516/20; Заявлено 03.04.1996; Опубл. 16.01.1998. Бюл. №1. 3 с.
3. Пат. 2243527 Российская Федерация, 7 G01M 13/04. Стенд для испытания моторно-осевых подшипников тепловоза при действии ударных нагрузок / А.В.Бородин, Ш.К.Исмаилов и др. №2003116556/28; Заявлено 03.06.2003; Опубл. 27.12.2004. Бюл. №36. 6 с.