Łożyska taboru kolejowego
Termin „łożyska taboru kolejowego” odnosi się do łożysk stosowanych w lokomotywach i taborze kolejowym. Łożyska lokomotyw obejmują łożyska maźnic, łożyska silników trakcyjnych, łożyska przekładni, łożyska zespołów napędowych i łożyska układów chłodzenia itp., podczas gdy łożyska w pojazdach to głównie łożyska maźnic. W wagonach osobowych maźnice wykorzystują głównie krótkie łożyska walcowe, a w wagonach towarowych – łożyska stożkowe. Różnorodność, konstrukcja i wydajność łożysk pojazdów są zasadniczo podobne do łożysk maźnic lokomotyw.
1.Łożysko maźnicy
Koło lokomotywy jest połączone z korpusem lokomotywy poprzez maźnicę, sprężynę i ramę wózka, a łożysko maźnicy bezpośrednio przenosi siłę ciężkości sprężyny lokomotywy oraz promieniowe i osiowe uderzenie szyny na koło, oprócz przenoszenia siły pociągowej i niektórych dodatkowych obciążeń generowanych w ten sposób, więc łożysko maźnicy musi mieć dużą nośność, może wytrzymać wstrząsy i wibracje, a także musi charakteryzować się dużą żywotnością, bezpieczeństwem i niezawodnością, niewielkim rozmiarem i jakością; łatwe do sprawdzenia i konserwacji itp. Dlatego łożyska lokomotyw często wykorzystują niestandardowe serie łożysk i specjalne warunki techniczne łożysk, a powszechnie stosowane łożyska toczne mają następujące trzy kategorie.
(1)Łożyska walcoweWiększość osi lokomotyw spalinowych i elektrycznych wykorzystujełożyska wałeczkowe walcoweIstnieją dwa główne typy.
1)Cztery rzędy łożysk wałeczkowych walcowych
W Chinach najwcześniej zastosowano łożysko maźnicy lokomotywy, a największą liczbę obciążonych łożysk stanowiło czterorzędowe łożysko walcowe typu 972832. Łożysko charakteryzuje się wysoką nośnością i długą żywotnością, a jego nominalne obciążenie dynamiczne wynosi 1445 kN. Ponieważ łożysko to może przenosić jedynie obciążenia promieniowe, a nie osiowe, konieczne jest zamontowanie urządzenia wytrzymującego siły osiowe w maźnicy.
2) Łożyska wałeczkowe walcowe dwurzędowe
W maźnicach lokomotyw Dongfanghong 2, 3, 5, 21 i Beijing w Chinach zastosowano dwurzędowe łożyska wałeczkowe walcowe 982832T, które przenoszą siły promieniowe, oraz łożyska kulkowe skośne 146132T, które przenoszą obciążenia osiowe.
Zaletą stosowania łożysk baryłkowych jest brak kompensacji przechyłu między maźnicą a ramą wózka. Łożysko maźnicy lokomotywy spalinowej ND2 to łożysko baryłkowe typu C. Jego model jest porównywalny z krajowym łożyskiem 3G4053736KT. Rolki tego typu łożysk są symetryczne, pierścień wewnętrzny nie ma kołnierza zewnętrznego, kołnierz środkowy jest rozłączny, rolka styka się z pierścieniem zewnętrznym, efektywna długość robocza rolki jest dłuższa, a żywotność jest nieco dłuższa niż w przypadku asymetrycznego łożyska baryłkowego o tych samych wymiarach zewnętrznych.
Ten typ łożyska stosowany w maźnicy lokomotywy to dwurzędowe łożysko stożkowe, a lokomotywa spalinowa ND5 jest wyposażona w łożysko typu AP. Ten typ łożyska ma rozmiar calowy i jest powszechnie stosowany w osiach B, C, D, E, F, G i innych, które są stosowane do różnych klas osi.
2.Łożysko silnika trakcyjnego
(1) Łożysko wirnika silnika trakcyjnego
Silnik trakcyjny jest głównym urządzeniem układu napędowego lokomotyw elektrycznych i lokomotyw spalinowych z napędem elektrycznym, a łożysko wirnika jest jednym z jego głównych elementów.
1)Łożyska do przekładni jednostronnej
Wirnik jest zazwyczaj podparty podwójnymi punktami podparcia, koniec wyjściowy koła zębatego stanowi podporę ruchomą, a koniec komutatora stanowi podporę pozycjonującą. Łożysko wyjściowe znajduje się blisko koła zębatego, które jest najbardziej obciążone i jest łożyskiem kluczowym spośród dwóch łożysk wirnika. W celu zmniejszenia obciążenia zazwyczaj stosuje się łożysko walcowe typu NU bez kołnierza pierścienia wewnętrznego. Po stronie komutatora zazwyczaj stosuje się łożysko walcowe typu NUP z pojedynczym kołnierzem i płaskim pierścieniem ustalającym na pierścieniu wewnętrznym. Istnieją również łożyska walcowe z pojedynczym kołnierzem, kołnierzem wewnętrznym i stożkowym pierścieniem ustalającym po stronie komutatora.
2) Łożyska do przekładni dwustronnej
Przy dużej mocy silnika i zastosowaniu przekładni jednostronnej obciążenie łożyska po stronie przekładni jest zbyt duże i trudno jest dobrać łożysko, które spełni wymagania dotyczące znamionowego obciążenia dynamicznego i maksymalnej prędkości obrotowej. W związku z tym tryb przekładni dwustronnej można zmienić, o ile pozwala na to konstrukcja silnika. Zaletą przekładni dwustronnej jest możliwość zastosowania przekładni walcowych śrubowych, dzięki czemu kąty pochylenia linii śrubowej obu kół zębatych są równe, a kierunek obrotu przeciwny, co pozwala na uzyskanie względnie stabilnej jakości przekładni bez generowania obciążenia osiowego. Łożyskiem odpowiednim do tego celu jest łożysko walcowe typu NU bez kołnierza na pierścieniu wewnętrznym. Jeśli do przekładni dwustronnej nadal stosuje się przekładnię walcową czołową, należy wybrać łożysko, które może wytrzymać określoną siłę osiową. Zazwyczaj stosuje się łożysko walcowe typu NJ z pojedynczym kołnierzem na pierścieniu wewnętrznym.
(2)Łożysko wału silnika trakcyjnego
Silniki trakcyjne montowane na osi są zwykle podparte na wózku za pomocą pręta regulacyjnego z jednej strony i na osi z drugiej strony za pomocą łożyska wału.Łożyska walcowe, łożyska baryłkoweIłożyska stożkowezostały wykorzystane.
Łożysko wałeczkowe walcoweŁożyska stożkowe nadają się do lokomotyw dużych prędkości, a ich cykle uzupełniania smaru są długie, a montaż i konserwacja stosunkowo proste, zwłaszcza w przypadku zastosowania zintegrowanej obudowy – ta zaleta jest w pełni widoczna. Sztywność montażowa łożysk stożkowych jest dobra, co sprzyja dokładności zazębienia kół zębatych, ale regulacja ich montażu i demontażu oraz luzu osiowego jest trudna. Montaż dwóch zestawów łożysk baryłkowych, a zwłaszcza ich demontaż, jest trudniejszy niż w przypadku łożysk stożkowych, ale pozwala na kompensację ugięcia wału. Łożysko wału silnika trakcyjnego lokomotywy elektrycznej w Chinach wykorzystuje łożysko baryłkowe, a jego model to 3G3053148T.
(3)Łożyska generatora trakcyjnego
Korpus nowoczesnego generatora trakcyjnego lokomotywy spalinowej z napędem elektrycznym jest zazwyczaj montowany na czołowej powierzchni korpusu, na wyjściu silnika wysokoprężnego. Niezależnie od tego, czy jest on montowany w ten sposób, czy w inny, strona wejściowa wirnika rzadko jest wyposażona w łożyska, a wirnik jest zazwyczaj podparty na wale korbowym lub wale wyjściowym silnika wysokoprężnego za pomocą elastycznego sprzęgła, co pozwala na skrócenie wymiarów wzdłużnych generatora.
Zewnętrzny koniec wału wirnika można na ogół stosować złożyska wałeczkowe walcowe, a czasami, aby ułatwić ustawienie względem silnika Diesla podczas instalacji, można również zastosować łożyska baryłkowe.
3. Łożyska układu hydraulicznego przekładni lokomotyw spalinowych
Hydrauliczny układ napędowy lokomotywy spalinowej zazwyczaj składa się z trzech części: hydraulicznej skrzyni biegów, wału Cardana i przekładni osiowej. Lokomotywy manewrowe czasami zawierają również roboczą przekładnię, która jest wyposażona w znaczną liczbę łożysk tocznych.
(1) Łożysko przekładni hydraulicznej
Zasada działania hydraulicznej skrzyni biegów polega na przekształcaniu mocy silnika wysokoprężnego na moc lokomotywy napędowej za pośrednictwem hydraulicznego przetwornika momentu obrotowego podczas ciągnięcia pociągu. Podczas hamowania mechanicznego hamulec hydrauliczny pochłania energię kinetyczną kół lokomotywy. W hydraulicznej skrzyni biegów zastosowano szereg układów wałów, a każdy wał jest podparty łożyskami tocznymi.
(2) Łożysko pośrednie skrzyni biegów
Głównymi elementami przekładni pośredniej są wałek wejściowy i wałek wyjściowy, z których każdy ma dwa koła zębate. Koło zębate na jednym z wałków to koło zmiany biegów. Wał i jego koło zębate posiadają mechanizm sprzęgłowy, który umożliwia połączenie jednego z kół zębatych z wałem i przeniesienie mocy. W tym przypadku drugie koło zębate pracuje na biegu jałowym. Koło zmiany biegów i sprzęgło są często umieszczone na wale wejściowym, ponieważ moment obrotowy wejściowy jest niewielki, co sprzyja zmniejszeniu rozmiaru sprzęgła wielowypustowego i łożyska.
(3) Łożysko przekładni osi
4. Łożysko wału korbowego silnika Diesla
Główne zalety łożyskowania wału korbowego silnika wysokoprężnego za pomocą łożysk tocznych dotyczą wyłącznie silników wysokoprężnych o dużej prędkości obrotowej. Należą do nich: małe straty tarcia, wysoka sprawność mechaniczna, niezawodna praca i długa żywotność; łatwe smarowanie, niewielkie rozmiary chłodnicy oleju itp. W porównaniu z zastosowaniem łożysk ślizgowych, ich głównymi wadami są: wysoka cena, wysoka jakość, wysokie wymagania techniczne dotyczące montażu łożysk i wałów korbowych, niewygodna konserwacja i wymiana oraz duży hałas.
W przypadku wałów korbowych małych silników wysokoprężnych jedno- i dwucylindrowych najczęściej stosuje się łożyska toczne klasy 0. W przypadku wałów korbowych silników wysokoprężnych o dużej prędkości obrotowej i mocy, ze względu na ich duże obciążenia, stosuje się na ogół wyłącznie łożyska wałeczkowe walcowe.
Czas publikacji: 28 lipca 2025 r.
