Конструкция буксовых узлов с коническими подшипниками для высокоскоростных поездов

Современные высокоскоростные поезда TGV (Франция), ICE (Германия) и Talgo (Испания), развивающие скорость 200-350 км/ч, оснащаются инновационными буксовыми узлами с двухрядными коническими роликовыми подшипниками кассетного типа. Эти конструкции представляют собой прорыв в технологии ходовых частей подвижного состава.

Преимущества конических кассетных подшипников

Ключевые достоинства конструкции

• Приспособленность к комбинированному нагружению высокого уровня

• Соответствие геометрических характеристик условиям высокоскоростного движения

• Компактное конструктивное исполнение

• Экономически эффективное техническое обслуживание

• Готовность к установке после заводской регулировки и заправки

Конструктивные особенности кассетных буксовых узлов

Основные компоненты системы

Кассетный буксовый узел представляет собой готовую к установке конструкцию весом всего 55 кг (против 105 кг у типового узла), включающую:

• Двухрядный подшипник с двумя комплектами конических роликов

• Единое наружное кольцо, выполняющее роль корпуса буксы

• Переднюю и заднюю крепительные крышки

• Упорные кольца (переднее, среднее дистанционное и заднее)

• Уплотнительные кожухи с упругими сальниками для герметизации

Система уплотнения и фиксации

• Лабиринтное уплотнение обеспечивается кожухами совместно с кольцами

• Фиксация на шейке оси крепительными крышками и упорными кольцами

• Болтовое соединение с стопорной шайбой от самопроизвольного отворачивания

Проблемы эксплуатации и пути их решения

Выявленные конструктивные недостатки

В процессе эксплуатации были обнаружены серьезные проблемы:

• Проникновение воды через уплотнения при наличии гарантированного зазора

• Скапливание воды в замкнутом объеме камеры

• Потеря свойств смазки и заклинивание подшипника

Модернизация конструкции

Специалистами ВПЗ, ОАО «ВНИИЖТ» и ФГУП ПО «Уралвагонзавод» была доработана конструкция:

• Усовершенствована система уплотнения

• Снижена температура нагрева с 60°С до 30°С

• Проведены успешные испытания на Северной дороге

Перспективы развития кассетных подшипников

Конические подшипники: первоочередные задачи

• Повышение рабочих характеристик смазки

• Улучшение уплотнения подшипников

• Совершенствование полиамидного сепаратора с центрированием по роликам

Цилиндрические кассетные подшипники

Наряду с коническими разрабатываются цилиндрические кассетные подшипники с преимуществами:

• Более низкая температура нагрева (на 30-40%)

• Повышенная долговечность (в 1,3 раза)

• Меньший коэффициент трения и энергозатраты

Технико-экономические требования

Критерии эффективности

Перед разработчиками поставлены задачи:

• Стоимость изготовления должна быть равна или ниже двух стандартных подшипников

• Межремонтный пробег не менее 500 тыс. км

• Сервисное обслуживание в специализированных центрах

Текущие разработки

АО «Саратовский подшипниковый завод» ведет работы над цилиндрическим подшипником кассетного типа габарита TBU 130 х 250 х 160 для установки в серийный буксовый узел.

Таблица: Сравнительные характеристики подшипников

Заключение

Кассетные буксовые узлы с коническими и цилиндрическими подшипниками представляют собой перспективное направление развития ходовых частей подвижного состава. Успешные испытания на Северной дороге и разработки Саратовского подшипникового завода подтверждают возможность их эффективного использования в современных условиях эксплуатации грузовых и пассажирских