СОЕДИНЕНИЕ С НАТЯГОМ БАНДАЖА С КОЛЕСНЫМ ЦЕНТРОМ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к колесам составного типа, и может быть использована для соединения по цилиндрическим поверхностям с натягом.
Известно соединение бандажа с колесным центром, осуществляемое тепловым способом с натягом, реализуемым при сборке [1]. После насадки бандажа на колесный центр в выточку бандажа заводят стопорное кольцо и обжимают бурт бандажа, тем самым фиксируют осевое положение бандажа относительно колесного центра. Натяг создает на поверхностях сопряжения контактные давления и силы трения, позволяющие передавать рабочие нагрузки. В эксплуатации колес составного типа происходят провороты бандажей на колесных центрах. Это наблюдается, например, при действии экстремальных механических нагрузок, которые в 3-5 раз превышают нагрузки при трогании колеса с места [1].
Частоту проворотов охватывающей детали относительно охватываемой в соединении с натягом можно снизить выполнением канавок [2] или углублений [3] на одной из сопряженных поверхностей соединения. Заполнение углублений (канавок) материалом сопрягаемой детали после сборки с натягом способствует повышению несущей способности соединения. Выполнение углублений на контактируемой поверхности одной из деталей не обеспечивает достаточную прочность соединения в экстремальных условиях эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение прочности и эксплуатационной надежности соединения бандажа с колесным центром.
Предлагаемое устройство соединения с натягом бандажа с колесным центром колеса составного типа, включающее бурт бандажа и стопорное кольцо, фиксирующее осевое положение бандажа относительно колесного центра, содержит на сопряженных поверхностях профилированные углубления. На охватывающей поверхности бандажа и охватываемой поверхности колесного центра выполняют углубления прямоугольной формы с осью, параллельной оси бандажа. Ряд равносмещенных по окружности углублений на охватывающей поверхности выполняют около выточки для стопорного кольца, а ряд равносмещенных по окружности углублений на охватываемой поверхности выполняют у торца, контактирующего с буртом бандажа, длина и ширина каждого углубления равна соответственно 0,4 и 0,2 ширины сопряженных поверхностей соединения, максимальная глубина углублений равна половине величины натяга, а суммарная геометрическая площадь углублений составляет 30-35% номинальной площади сопряжения.
Решение технической задачи поясняется рисунками: фиг.1 - соединение с натягом бандажа с колесным центром; фиг.2 - сечение А-А бандажа (охватывающей детали); фиг.3 - сечение Б-Б колесного центра (охватываемой детали).
Соединение с натягом состоит из охватывающей детали - бандажа 1, охватываемой детали - колесного центра 2, стопорного кольца 3. У выточки бандажа 1 под стопорное кольцо выполнен ряд углублений 4 в охватывающей поверхности (см. фиг.2). У торца колесного центра, контактирующего с буртом 5 бандажа, выполнен ряд углублений 6 в охватываемой поверхности (см. фиг.3). Углубления прямоугольной формы выполняют длиной, равной 0,4b, шириной - 0,2b, где b - ширина сопряженных поверхностей, и глубиной, равной половине величины натяга в соединении. Количество и шаг углублений определяется из расчета суммарной геометрической площади углублений, которая должна составлять 30-35% номинальной площади сопряжения [4].
Для сборки соединения охватывающую деталь - бандаж 1 нагревают до температуры, обеспечивающей сборочный зазор, и устанавливают на сопрягаемую деталь - колесный центр 2. После упора бурта 5 бандажа в торцовую поверхность колесного центра в выточку бандажа заводят стопорное (укрепительное) кольцо и обжимают бурт бандажа, что обеспечивает беззазорную осевую фиксацию бандажа на колесном центре. Образование натяга при охлаждении деталей 1 и 2 сопровождается упругой деформацией контактирующих поверхностей, при этом углубления 4 на охватывающей детали 1 заполняются материалом охватываемой детали 2, а углубления 6 на охватываемой детали 2 заполняются материалом охватывающей детали 1.
Осевая фиксация бандажа дает возможность использовать углубления 4 и 6 прямоугольной формы с осью, параллельной оси бандажа, а размещение углублений на охватывающей и охватываемой поверхностях усиливает клиновой эффект в нагруженном соединении, что способствует передаче соединением значительно большего крутящего момента.
Результаты испытаний предложенного технического решения подтвердили существенное повышение нагрузочной способности и эксплуатационной надежности соединения бандажа с колесным центром в экстремальных условиях эксплуатации.
Список использованных источников
1. О надежности соединения бандажа с колесным центром / В.Г.Иноземцев, В.В.Иванов и др. // Вестник ВНИИЖТа. 1986. №8. С.29-33.
2. Пат. 2168660 Российская Федерация, F16B 4/00, В23Р 11/02, В60В 37/04. Соединение колес с осью колесной пары подвижного состава / А.В.Бородин, Ю.П.Абрамс. №99105515/28; Заявлено 18.03.1999; Опубл. 10.06.2001. Бюл. №16. 3 с.
3. Пат. 2096157 Российская Федерация, В23Р 11/02. Способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка / А.В.Бородин, В.М.Волков и др. №95112020/02; Заявлено 11.07.1995; Опубл. 20.11.1997. Бюл. №32. 6 с.
4. Гаркунов Д.И. Триботехника (износ и безызносность): Учебник / Д.Н.Гаркунов. М.: Машиностроение, 2001. С.92-94.