Аналіз розвитку конструкцій букс залізничного рухомого складу

Abstract

UA: В статті розглядаються основні конструктивні особливості буксових вузлів рухомого складу залізниць України. Запропонована класифікація буксових вузлів: за способом з'єднання букси з рамою візка та за способом передач вертикального навантаження. Визначено, що за способом з'єднання буксові вузли рухомого складу можна поділити на три групи, в основу конструкції яких покладено наступні механізми: з поступальною кінематичною парою, шарнірно-поводковий та важільний. На наочних прикладах розглянуті переваги та недоліки кожного із зазначених варіантів з'єднання колісних пар локомотивів. Для вантажних вагонів була обрана конструкція буксового вузла з використанням поступальної пари з плоскими напрямними – так званий щелепний буксовий вузол. Значна увага приділена питанням вибору типу підшипника для використання у буксових вузлах колісних пар як тягового, так і нетягового рухомого складу. Детально розглянуті переваги та недоліки сферичних та конічних підшипників. Обґрунтовані причини з яких, незважаючи на різноманіття типів підшипників, для масового використання були обрані циліндричні роликові підшипники. Проаналізовано багаторічний досвід експлуатації циліндричних підшипників в букслвих вузлах вантажних вагонів. Визначені основні причини їх відмов та проаналізовані напрямки досліджень щодо підвищення їх надійності. Встановлено, що однією із причин є нерівномірне розподілення навантаження між роликами у підшипниках, обумовлено особливостями передачі навантаження через жорсткі сталеві корпуса букс. Доведено, що одним з можливих напрямків розв’язання цієї задачі може бути створення змінної жорсткості корпусів букс. Роглянуті основні результати робіт в даному напрямку. Визначено, що створення змінної жорсткості шляхом створення порожнин у корпусі букси або використання додаткових пружних матеріалів (гуми) себе не виправдало. Для вагонів нового покоління переспектиним напрямком є використання безкорпусних буксових вузлів, де замість традиційних корпусів букс застосовуються спеціальні адаптери (напівбукси). Для вантажних вагонів попередніх років побудови доцільним є використанням сталевих корпусів букс зі змінною жорсткістю у верхній частині для вирівнювання розподілення навантаження як між переднім та заднім підшипниками, так і між роликами. Стаття призначена для фахівців вагонобудування та вагонного господарства.

EN: The article discusses the main design features of axle boxes of the rolling stock of Ukrainian railways. A classification of axle box assemblies is proposed according to the method of connecting the axle box to the bogie frame and the method of transmitting vertical load. It has been determined that, according to the method of connection, axle box units of rolling stock can be divided into three groups: with a translational kinematic pair, articulated-drive and lever. The advantages and disadvantages of each of the indicated connection options in locomotive axle boxes are discussed using illustrative examples. For freight cars, the design of the axle box unit was chosen using a translational pair with flat guides - the so-called jaw axle box unit. Considerable attention is paid to justifying the choice of bearing type for use in axle box assemblies of wheel pairs. The advantages and disadvantages of spherical and tapered bearings are discussed in detail. The reasons for choosing cylindrical roller bearings for mass use are substantiated. The long-term experience of using cylindrical roller bearings in axle boxes of freight cars is analyzed. The main reasons for their failures are determined, and directions for research to increase their reliability are analyzed.t has been established that one of the reasons is the uneven distribution of load between the rollers in the bearings, due to the peculiarities of load transmission through rigid steel axle box housings. It has been proven that one possible solution to this problem could be the creation of variable stiffness of the axle box housings. The main results of work in this direction are considered. It was determined that creating variable stiffness by creating cavities in the axle box body or using additional elastic materials (rubber) did not justify itself. For next-generation cars, a prospective direction is the use of non-body axle box units, where special adapters (half-axelboxes) are used instead of traditional axle box housings. For freight cars of previous years of construction, it is advisable to use steel axle box housings with variable stiffness in the upper part to equalize the load distribution both between the front and rear bearings and between the rollers. The article is intended for specialists in car building and car facilities.