2.1 Назначение и состав проектеруемого цеха

Колесная пара является наиболее ответственным узлом подвижного состава. Колесные пары воспринимают и передают на рельсы вертикальные нагрузки от массы локомотива, при движении взаимодействуют с рельсовой колеёй, воспринимая удары от неровностей пути и горизонтальные силы, через колесную пару передается вращающий момент тягового двигателя, а в месте контакта колес с рельсами в тяговом и тормозном режимах реализуются силы сцепления. От исправного состояния колесной пары зависит безопасность движения поездов.

Условия работы колесной пары на тяговом подвижном составе.

В процессе движения колёсные пары передают нагрузки от веса локомотива на рельсы, направляют движение локомотива вдоль рельсовой колеи и при приложении вращающих моментов от двигателей обеспечивают реализацию силы тяги. Поэтому колёсные пары являются наиболее важными элементами локомотива, и от их состояния зависит безопасность движения локомотива. Кроме того, колёсные пары воспринимают дополнительные динамические силы, связанные с колебаниями локомотива и ударами при движение по рельсовому пути, имеющему неровности, и при наличии неровностей, имеющихся на поверхности колёсных пар, а также когда при колодочном торможении рабочая поверхность колеса взаимодействует с тормозной колодкой.

При движении по рельсам на колёсные пары действуют статические и динамические силы, которые при взаимодействии колёс и рельс существенно зависят от неподрессоренных масс локомотива, значительную часть которых составляют массы колёсных пар. Для снижения этих сил целесообразно уменьшить массу колёсных пар с сохранением механической прочности колёс. Динамическое взаимодействие колеса и рельса вызывает в тележке изгибные колебания оси колесной пары. Такие колебания возникают также под действием сил, создаваемых колесами с некруглостями, собственных колебаний колесной пары или отдельных колес, нагрузок на кузов, сил, возникающих при торможении, и т. д. Частота колебаний увеличивается нелинейно по мере повышения скорости движения подвижного состава. Изгибные колебания оси проявляются в размахе колебаний буксы. Колебания колес, напрессованных на ось с натягом, приводят к возникновению динамических сил, действующих на путь, повышению напряжений изгиба оси колесной пары, а также являются причиной фрикционной коррозии и возникновения трещин в осях (при недостаточной усталостной прочности материала).

Силы взаимодействия колёс и рельсов, обеспечивающие направление движения локомотива, зависят от конфигурации профиля бандажа, которую следует выбирать так, чтобы обеспечивалась безопасность движения и условия устойчивости колёс от схода с рельс.