Буксовий підшипниковий вузол

Реферат: Буксовий підшипниковий вузол містить корпус букси, з циліндричним отвором для установки в нього підшипника, встановлений в корпус букси здвоєний циліндричний роликовий підшипник з інтегрованими ущільненнями і закладеним пластичним мастилом, змонтований на осі колісної пари. Всі поверхні тертя зміцнено до узгодженого рівня твердості, а саме робоча опорна поверхня верхньої зовнішньої частини корпусу букси, що контактує з прокладкою між буксою та щелепним прорізом, бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 45-65 HRC, зовнішня поверхня зовнішніх кілець, що контактує з внутрішньою поверхнею циліндричного отвору букси, поверхні доріжок кочення, що контактують з поверхнею бомбіни ролика, борти зовнішнього та внутрішнього кільця роликового підшипника, що контактують з торцями ролика, який виконано зі сполученою з фаскою закругленою ділянкою, мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 60-64 HRC. UA 107622 U (12) UA 107622 U UA 107622 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до конструкції букс з встановленими в корпус букси дворядними циліндричними роликовими підшипниками, і може бути, зокрема, використана в конструкції буксового підшипникового вузла колісних пар вантажних і пасажирських вагонів залізничного транспорту. Найбільш близьким за технічною суттю до того, що заявляється, є буксовий підшипниковий вузол за патентом України на винахід № 95509 [опубл. 10.08.2011, МПК F16C 33/76], який містить корпус букси, з циліндричним отвором для установки в нього підшипника, встановлений в корпус букси здвоєний циліндричний роликовий підшипник з інтегрованими ущільненнями і закладеним пластичним мастилом, змонтований на осі колісної пари. Важливим для конструкції буксового підшипникового вузла є належне виконання ним головної функції обпирання вагона на вісь, що обертається, одночасно з забезпеченням енергоефективності буксового вузла, його довговічності та безвідмовності роботи. Передчасний вихід з ладу будь-якого з елементів конструкції буксового підшипникового вузла призводить до неможливості його експлуатації в цілому, та спричиняє необхідність ремонту. Для буксового підшипникового вузла з циліндричними роликовими підшипниками найбільш "слабкими", швидкозношуваними парами тертя є поверхні бортів зовнішнього та внутрішнього кільця та контактуючи з ними поверхні торців роликів, а також опорні поверхні верхньої зовнішньої частини корпусу, та бічні зовнішні поверхні корпусу букси, що контактують відповідно з прокладкою та внутрішньою поверхнею щелепного прорізу. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити конструкцію буксового підшипникового вузла, забезпечивши довговічність буксового підшипникового вузла в цілому, а саме збільшення міжремонтних інтервалів обслуговування до як мінімум 800 тис. км за рахунок гармонізованого зниження зносу усіх конструктивних елементів буксового підшипникового вузла. Поставлена задача вирішується тим, що в буксовому підшипниковому вузлі, який містить корпус букси, з циліндричним отвором для установки в нього підшипника, встановлений в корпус букси здвоєний циліндричний роликовий підшипник з інтегрованими ущільненнями і закладеним пластичним мастилом, змонтований на осі колісної пари, згідно з корисною моделлю, всі поверхні тертя зміцнено до узгодженого рівня твердості, а саме робоча опорна поверхня верхньої зовнішньої частини корпусу букси, що контактує з прокладкою між буксою та щелепним прорізом, бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 45-65 HRC, зовнішня поверхня зовнішніх кілець, що контактує з внутрішньою поверхнею циліндричного отвору букси, поверхні доріжок кочення, що контактують з поверхнею бомбіни ролика, борти зовнішнього та внутрішнього кільця роликового підшипника, що контактують з торцями ролика, який виконано зі сполученою з фаскою закругленою ділянкою, мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 60-64 HRC. Переважним варіантом реалізації корисної моделі є такий, при якому здвоєний циліндричний роликовий підшипник виконано з двобортними зовнішніми кільцями, та споряджено інтегрованими касетними багатокромковими ущільненнями, з закладеним низькотемпературним пластичним мастилом. Можливий варіант реалізації корисної моделі, при якому зміцнений зносостійкий поверхневий шар робочої опорної поверхні верхньої зовнішньої частини корпусу букси має глибину 0,5-1,5 мм… Бажаним варіантом реалізації корисної моделі є такий, при якому зміцнений зносостійкий поверхневий шар верхньої опорної поверхні зовнішньої частини корпусу букси має змінну глибину та твердість, а саме найбільшу по периферії, в місці найбільших контактних напружень, з поступовим стоншуванням глибини та/або твердості в напрямку до центру опорної поверхні. Також можливий варіант реалізації корисної моделі, при якому бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп, має зміцнений зносостійкий поверхневий шар з глибиною 0,5-1,5 мм. Завдяки тому, що робоча опорна поверхня верхньої зовнішньої частини корпусу букси, що контактує з прокладкою між буксою та щелепним прорізом, бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 45-65 HRC, забезпечується необхідне узгодження трибологічних параметрів, рівня зносостійкості всіх компонентів та буксового підшипникового вузла в цілому, збільшення міжремонтних інтервалів обслуговування буксового підшипникового вузла до як мінімум 800 тис. км. та покращення його енергоефективності. Завдяки тому, що зовнішня поверхня зовнішніх кілець, що контактує з внутрішньою поверхнею циліндричного отвору букси, поверхні доріжок кочення, що контактують з поверхнею 1 UA 107622 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бомбіни ролика, борти зовнішнього та внутрішнього кільця роликового підшипника, що контактують з торцями ролика, який виконано зі сполученою з фаскою закругленою ділянкою, мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 60-64 HRC, забезпечується значне зменшення зносу циліндричних роликів і доріжок кочення зовнішнього та внутрішнього кілець, зокрема зносу торців циліндричних роликів і бортів зовнішнього та внутрішнього кілець, близьке до того, яке мають поверхні циліндричних роликів і доріжок кочення зовнішнього та внутрішнього кілець. Завдяки тому, що здвоєний циліндричний роликовий підшипник виконано з двобортними зовнішніми кільцями, забезпечується центрування роликів по доріжці кочення та утримання їх від осьового переміщення, що сприяє рівномірному розподілу навантажень між роликами підшипника та вздовж їх твірних. Завдяки тому, що здвоєний циліндричний роликовий підшипник споряджено інтегрованими касетними багатокромковими ущільненнями, з закладеним низькотемпературним пластичним мастилом, забезпечується надійний захист здвоєного циліндричного роликового підшипника від попадання вологи і сторонніх часток із зовнішнього середовища, надійне утримання всередині мастила і, одночасно, низькі гідромеханічні втрати, та зниження зносу контактуючих поверхонь роликів і кілець підшипника. Доцільним є, коли зміцнений зносостійкий поверхневий шар робочої опорної поверхні верхньої зовнішньої частини корпусу букси має глибину 0,5-1,5 мм. Завдяки виконанню зміцненого зносостійкого поверхневого шару робочої опорної поверхні верхньої зовнішньої частини корпусу букси змінної глибини та твердості, а саме найбільшим в периферійних місцях найбільших контактних напружень, з поступовим стоншуванням глибини або зменшенням твердості в напрямках до центру опорної площадки забезпечується узгоджений рівень зносостійкості корпусу букси та здвоєного циліндричного роликового підшипника. Також доцільним є, коли бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп, має зміцнений зносостійкий поверхневий шар з глибиною 0,5-1,5 мм… В цілому всі контактуючи пари поверхні буксового підшипникового вузла, а саме: "профіль ролика - доріжка кочення зовнішніх та внутрішніх кілець підшипника", "торець ролика - борти зовнішніх та внутрішніх кілець підшипника", "робоча опорна поверхня верхньої зовнішньої частини корпусу букси - буксова прокладка", та "бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп - щелепи бічної рами візка" доведено до узгодженого рівня зносостійкості шляхом придання спеціальної форми, якості та необхідної твердості контактуючим поверхням кочення та опорним поверхням буксового підшипникового вузла. Одночасна реалізація комплексу конструктивних удосконалень буксового підшипникового вузла згідно з пропонованим технічним рішенням, з урахуванням його переваг, дозволяє підвищити довговічність, надійність та ресурс буксового підшипникового вузла в цілому, та досягти узгодженого зниження зносу окремих конструктивних елементів (букси, кілець підшипників, роликів) буксового підшипникового вузла. Корисна модель ілюструється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено буксовий підшипниковий вузол із встановленим здвоєним циліндричним роликовим підшипником, в поздовжньому розрізі, на Фіг. 2 - корпус букси буксового підшипникового вузла, вигляд зверху, Фіг. 3 - корпус букси буксового підшипникового вузла, вигляд збоку, на Фіг. 4 - поля напружень корпусу букси буксового підшипникового вузла. Буксовий підшипниковий вузол складається з корпусу букси 1, всередині якого встановлено здвоєний циліндричний роликовий підшипник 2, посаджений на шийку 29 осі колісної пари 30, та зафіксований в корпусі букси 1 тарілчастою шайбою 3 за допомогою кріпильних болтів 4. Здвоєний циліндричний роликовий підшипник 2, у свою чергу, складається з двох нерухомих двобортних зовнішніх кілець 5, 6, на внутрішній поверхні яких є доріжки кочення 7, 8 і осьові направляючі борти 9, 10, 11, 12, на які спираються циліндричні ролики 13, 14, а також внутрішніх кілець, що обертаються, 15, 16 з одним зовнішнім бортом 17, 18, на зовнішній поверхні яких є доріжки кочення 19, 20 і осьові направляючі борти 21, 22, на які спираються циліндричні ролики 13, 14. Контактуючі поверхні циліндричних роликів 13, 14, зовнішніх кілець 5, 6 та внутрішніх кілець 15, 16 роликового підшипника 2 мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 60-64 HRC. Контактуючі з циліндричними роликами 13, 14 торцеві поверхні двобортних зовнішніх кілець 5, 6 та внутрішніх кілець 15, 16 роликового підшипника виконано згідно з патентом України № 44588. 2 UA 107622 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Циліндричні ролики 13, 14 розміщені між зовнішніми кільцями 5, 6 і внутрішніми кільцями 15, 16, та спрямовані по доріжках кочення 7-19, 8-20 і центруються між осьовими бортами 9, 10, 11, 12 та 21, 22 сепараторами 25, 26. Торці циліндричних роликів 13, 14 виконано зі сполученою з фаскою заокругленою ділянкою (згідно з патентами України №№ 44585, 44969). Здвоєний циліндричний роликовий підшипник 2 містить інтегровані касетні багатокромкові ущільнення 27, 28, заповнені спеціальним низькотемпературним пластичним мастилом, сумісним з мастилом в підшипнику (згідно з патентом України № 95509). Монтаж буксового підшипникового вузла здійснюють методом холодної посадки на шийку 29 осі колісної пари 30, шляхом запресовування на вісь заздалегідь встановленого здвоєного підшипника за допомогою гідравлічного пристосування. Буксовий підшипниковий вузол працює наступним чином. Під час руху вагона вісь колісної пари 30 починає обертатися, разом з нею обертаються внутрішні кільця 15, 16 здвоєного циліндричного роликового підшипника 1 та інтегровані касетні багатокромкові ущільнення 27, 28. Робота буксового підшипникового вузла відбувається в складних умовах, адже при русі вагона діє комбіноване (вертикальне і осьове) навантаження. При цьому вертикальне навантаження від вагона, через бічну раму візка, робочу опорну поверхню 31 верхньої зовнішньої частини корпусу букси 1, передається на здвоєний циліндричний роликовий підшипник 2 та далі на шийку 29 осі колісної пари 30. Робоча опорна поверхня 31 опорних виступів 32 верхньої зовнішньої частини корпусу букси 1, що сприймає навантаження бічної рами візка, має зміцнений зносостійкий поверхневий шар, який має глибину 0,5-1,5 мм та твердість поверхневого шару 45-65 HRC. Бічна поверхня корпусу букси 33, що контактує з напрямними щелеп 34 корпусу букси 1, яка сприймає горизонтальні навантаження, та обмежує горизонтальне переміщення буксового підшипникового вузла відносно бічної рами візка, має зміцнений зносостійкий поверхневий шар з глибиною 0,5-1,5 мм та твердість поверхневого шару 45-65 HRC. Зміцнений зносостійкий поверхневий шар робочої опорної поверхні 31 опорних виступів 32 верхньої зовнішньої частини корпусу букси 1 має змінну глибину та твердість, що відповідає полям напружень (див. Фіг. 4), а саме, найбільшу по периферії 35, в місці найбільших контактних напружень, з поступовим стоншуванням глибини та/або твердості в напрямку до центру опорної поверхні 36. Зміцнений зносостійкий поверхневий шар робочої опорної поверхні 31 опорних виступів 32 верхньої зовнішньої частини корпусу букси 1 та бічної поверхні 33 верхньої зовнішньої частини 34 корпусу букси 1 отримують з використанням будь-якої придатної технології поверхневого гартування. В цілому описана конструкція буксового підшипникового вузла дозволяє забезпечити збільшений міжремонтний терміну буксового вузла (не менше 800.000 км пробігу), за рахунок того, що у всіх основних компонентах буксового підшипникового вузла вжито описані вище конструктивно-технологічні заходи, що забезпечують гармонізоване зниження зносу буксового підшипникового вузла в цілому. Одночасно описана конструкція буксового підшипникового вузла дозволяє суттєво покращити трібологічні параметри та енергоефективність буксового підшипникового вузлу, що призводить до суттєвого зменшення споживання палива або електроенергії при експлуатації вантажних і пасажирських вагонів залізничного транспорту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Буксовий підшипниковий вузол, що містить корпус букси, з циліндричним отвором для установки в нього підшипника, встановлений в корпус букси здвоєний циліндричний роликовий підшипник з інтегрованими ущільненнями і закладеним пластичним мастилом, змонтований на осі колісної пари, який відрізняється тим, що всі поверхні тертя зміцнено до узгодженого рівня твердості, а саме робоча опорна поверхня верхньої зовнішньої частини корпусу букси, що контактує з прокладкою між буксою та щелепним прорізом, бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп, мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 45-65 HRC, зовнішня поверхня зовнішніх кілець, що контактує з внутрішньою поверхнею циліндричного отвору букси, поверхні доріжок кочення, що контактують з поверхнею бомбіни ролика, борти зовнішнього та внутрішнього кільця роликового підшипника, що контактують з торцями ролика, який виконано зі сполученою з фаскою закругленою ділянкою, мають зміцнений зносостійкий поверхневий шар, твердість якого складає 60-64 HRC. 3 UA 107622 U 5 10 2. Буксовий підшипниковий вузол за п. 1, який відрізняється тим, що здвоєний циліндричний роликовий підшипник виконано з двобортними зовнішніми кільцями та споряджено інтегрованими касетними багатокромковими ущільненнями, з закладеним низькотемпературним пластичним мастилом. 3. Буксовий підшипниковий вузол за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що зміцнений зносостійкий поверхневий шар робочої опорної поверхні верхньої зовнішньої частини корпусу букси має глибину 0,5-1,5 мм. 4. Буксовий підшипниковий вузол за п. 3, який відрізняється тим, що зміцнений зносостійкий поверхневий шар верхньої опорної поверхні зовнішньої частини корпусу букси має змінну глибину та твердість, а саме найбільшу по периферії, в місці найбільших контактних напружень, з поступовим стоншуванням глибини та/або твердості в напрямку до центру опорної поверхні. 5. Буксовий підшипниковий вузол за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що бічна поверхня корпусу букси, що контактує з напрямними щелеп, має зміцнений зносостійкий поверхневий шар з глибиною 0,5-1,5 мм. 4 UA 107622 U 5 UA 107622 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6