Формированием колесных пар называется соединение колес с осью по соответствующим техническим условиям, которое осуществляется прессовой посадкой.
Технические условия формирования определены стандартом и специальной инструкцией ЦВ МПС по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар. которые предусматривают прессовую посадку. Соблюдение требований к прочности соединения должно обеспечить передачу вращающего момента колесной парой без ослабления соединения и смещения (сдвига) колеса относительно оси.
Установлены два типа колесных пар РУ1-950 с осями типа РУ1 и РУ1Ш-950 с осями типа РУ1Ш. Оба типа с колесами номинальным диаметром по кругу катания 950 мм.
Основным параметром, обеспечивающим прочность соединения, является правильно выбранный натяг (разность сопрягаемых диаметров колеса и оси перед напрессовкой, когда диаметр оси больше).
Однако на качество соединения при прессовом способе оказывают влияние многочисленные дополнительные факторы, определяющие относительную стабильность технологического процесса, к которым относятся:
- шероховатость посадочных поверхностей колес и оси;
- твердость материала оси и колес;
- геометрические размеры и формы сопрягаемых поверхностей;
- качество смазки при запрессовке;
- скорость запрессовки;
- температурные условия, в которых производится процесс запрессовки.
Исследованиями установлено, что наилучшие результаты достигаются при обработке отверстия ступицы колеса по параметру шероховатости 3,2, а подступичных частей по параметру 1,25. Большое влияние на прочность соединения оказывают геометри-136
чес кие формы посадочных поверхностей колес и оси, поэтому их искажение допускается минимальным.
Так, овальность отверстия ступицы колеса не должна превышать 0,025 мм, а конусообразность 0,05 мм при условии, что больший диаметр отверстия расположен с внутренней стороны колеса.
Для плавного захода оси в ступицу колеса при запрессовке наружный конец подступичной части оси на длине 7—15 мм должен быть обточен на конус.
Скорость движения плунжера пресса при запрессовке должна быть не более 3 мм/с. Элементы формируемых колесных пар перед запрессовкой должны иметь одинаковую температуру. Допускается разница температур не более 3 0 °С при условии превышения температуры колеса над температурой оси.
Холодная напрессовка колеса на ось производится по технологии, которая предусматривает три основные операции: подготовительную, формирования (запрессовки) и контроля.
В процессе подготовительной операции производят:
- подбор пары колес к оси по величине натяга и размерам по кругу катания;
- подготовку сопрягаемых поверхностей оси и колес к запрессовке (обезжиривание, протирка, нанесение слоя смазки);
- предварительную сборку колесной пары на прессе.
Подбор колес по натягу можно осуществить двумя способами: селективным или приточкой колес к подступичной части оси.
Селективный способ предусматривает подбор колес и оси по фактическим размерам посадочных мест.
Для этого необходимо иметь достаточное количество окончательно обработанных колес.
Второй способ (система вала) экономически более выгоден, так как при достаточно совершенной технологии обработки оси можно достичь постоянства размеров (в пределах установленных допусков) ее подступичных частей, а отверстия ступиц колес притачивать по размерам оси для получения посадки с натягом.
Этот способ позволяет осуществить полную автоматизацию механической обработки сопрягаемых поверхностей на требуемый натяг.
Колеса, подбираемые на одну колесную пару, должны иметь разницу диаметров по кругу катания не более 1 мм.
Посадочные поверхности колес и оси перед запрессовкой тщательно очищают, насухо протирают и смазывают для предохранения от задиров, заедания и для уменьшения трения. В качестве смазочного материала следует применять натуральную олифу или термообработанные растительные масла (льняное, конопляное, подсолнечное).
В зарубежной практике в качестве смазочного материала применяют густотертые цинковые белила.
Подготовленную колесную пару запрессовывают на специальных гидравлических прессах одно- или двустороннего действия, оборудованных самопишущими приборами для записи индикаторной диаграммы, по которой контролируют качество запрессовки.
На прессах одностороннего действия колеса запрессовывают поочередно с поворотом колесной пары. На прессе двустороннего действия одновременно запрессовывают два колеса с записью раздельных диаграмм. В процессе запрессовки расположение колес относительно середины оси контролируют приборами.
Прессы для запрессовки не следует использовать для распрессовки колесных пар, так как распрессовочные усилия превосходят запрессовочные и пресс может разрегулироваться.
На основе большого количества опытно-исследовательских работ определены критерии качества (пригодности) прессовых соединений, реальная форма диаграммы которых имеет отклонения от формы теоретической из-за влияния различных факторов.
На бланк диаграммы, помимо кривой изменения давления, записываются: дата запрессовки, тип колесной пары, номера оси и колес, дата изготовления оси и колес, номер завода-изготовителя оси и колес, значение конечного усилия запрессовки в кН.
Нагрев колес под посадку при тепловом способе формирования может быть осуществлен в нагревательных устройствах индукционного типа, а также в печах, работающих на жидком топливе. При тепловом способе посадки колеса на ось возможно применить косвенный и прямой методы контроля прочности соединения.
При косвенном методе размеры посадочных поверхностей сопрягаемых деталей проверяют предельными калибрами, а при прямом — сформированную колесную пару контролируют на осевой сдвиг колес приложением в течение 20 с контрольной нагрузки, в 1,5—2 раза превышающей усилие запрессовки.
Тепловая посадка обладает следующими преимуществами по сравнению с прессовой: не возникают механические повреждения сопрягаемых поверхностей в процессе напрессовки, которые снижают предел выносливости колесной пары; повышаются усилия распрессовки колес (за исключением случаев интенсивного их нагрева), по которым обычно оценивают надежность соединения колеса с осью.
Применяя тепловой способ посадки, можно обеспечить комплексную механизацию и автоматизацию производственного процесса, упростить технологический процесс сборки, так как в этом случае исключается зависимость качества соединения от многих факторов.
Наряду с положительными качествами тепловой способ обладает существенными недостатками:
- увеличиваются затраты на сборку колесных пар из-за больших расходов на нагрев колес;
- усложняется процесс распрессовки колес при расформировании колесных пар;
- не имеется достаточно эффективного способа контроля надежности соединения и защиты зоны контакта ступицы колеса и оси от фреттинг-корррзии.