Инженерные компетенции

ЭВОЛЮЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ БУКС – Часть 2: настоящее и будущее

Во второй части истории развития железнодорожных букс мы рассмотрим их современное состояние и перспективы развития этого ключевого компонента. SKF обладает многолетним опытом разработки конструкции буксовых узлов при общей тенденции к интегрированным решениям. Такие решения основаны на буксах колёсных пар, включающих подшипниковые узлы колёсной пары, корпус буксы и встроенные датчики, а также пакеты мониторинга состояния и последующего сервиса с организацией техобслуживания, заводского восстановления и обучения.

Related Articles

Высокоскоростное железнодорожное сообщение представляет собой единое решение для обеспечения мобильности и становитя символом будущего пассажирских перевозок (рис.2).

Буксовый узел является одним из главных элементов, определяющих безопасность движения. В основном буксовые узлы изготовляются в соответствии с техническими условиями производителей и требованиями железнодорожных операторов.

Буксовые узлы всё чаще оборудуются системами мехатроники для измерения рабочих параметров и мониторинга состояния тележки. В ряде стран по мере увеличения стандартизации тележек различные операторы устанавливают одинаковые или очень схожие буксы на различные типы грузовых вагонов. Вместо открытых подшипников для повышения надёжности и безопасности используются закрытые конструкции  подшипниковых узлов.

Буксовые подшипниковые узлы
Во всём мире растет использование готовых к установке подшипниковых узлов с пластичной смазкой и встроенными уплотнениями, что значительно упрощает сборку и увеличивает надёжность и безопасность. В таких буксовых подшипниковых узлах обычно использованы конические или цилиндрические роликоподшипники (рис. 3a и 3b).

У многих железнодорожных операторов и производителей существуют уже сложившиеся предпочтения по использованию определённых типов конструкций. Причины выбора конструкции подшипника могут быть самыми разными и определяться разными критериями. Среди них можно выделить:

  • особые стандарты оператора, которые должны учитываться в зависимости от области/страны/железной дороги;
  • опыт эксплуатации;
  • принятые в разных мастерских технического обслуживания сервисные процедуры;
  • новые вагоны, оборудованные тележками и подшипниками существующих конструкций.

Некоторые железнодорожные стандарты требуют развёрнутых лабораторных и полевых испытаний для ввода подшипникового узла любой конструкции, а также для любого изменения конструкции существующего узла. Эти требования должны быть выполнены до получения условного, а впоследствии безусловного разрешения на использование подшипников определённой конструкции и размера на определённом типе подвижного состава.

Первые конические роликовые подшипниковые узлы были оснащены системой резиновых уплотнений, перемещающихся на специальных противоизносных уплотнительных кольцах, размещённых на удлинённой шейке оси.

Следующим шагом развития, используемым уже сейчас, было встраивание системы уплотнения в подшипник и монтаж уплотнений, размещающихся непосредственно на внутренних кольцах. Такие компактные конструкции занимают меньше места на шейке оси. Это позволяет снизить прогиб оси под нагрузкой и предоставляет большое количество благоприятных возможностей для разработчиков тележек.

Использование полимерных сепараторов вместо стальных или латунных может значительно повысить надёжность и безопасность. Процесс их внедрения, с включением всесторонних лабораторных и полевых испытаний, близится к завершению, и, за некоторыми редкими исключениями, полимерные сепараторы теперь становятся конструкционным стандартом.

Системы уплотнений находятся в непрерывном развитии. Внедряются новые конструкции, снижающие трение и рабочую температуру, что увеличивает ресурс пластичной смазки и удлиняет интервалы техобслуживания.

Буксовые подшипниковые узлы поставляются с заложенной пластичной смазкой и оснащены контактными или бесконтактными высокоэффективными уплотнениями. Такая конструкция во многих случаях обеспечивает значительно больший, чем раньше, расчётный номинальный срок службы (рис. 4). Этот расчёт основан на условиях нагрузки, надёжности и коэффициенте ресурса SKF для срока службы, который учитывает условия смазывания и уровень загрязнения во время работы. Необходимо учитывать ограничение срока практической службы подшипника в соответствии с характеристиками пластичной смазки.

Железнодорожный подвиной состав оснащён несколькими датчиками, установленными в буксах, которые определяют и отслеживают рабочие параметры – скорость, температуру, вибрацию – и передают эти данные в имеющиеся системы управления, включая системы торможения и мониторинга состояния. Подшипниковые узлы, оснащенные датчиками SKF Axletronic, являются частью систем мониторинга.

Мониторинг состояния тележек
Бортовая система SKF Multilog IMx-R для мониторинга состояния буксового узла может являться частью системы мониторинга состояния тележки вагона или может работать как автономная система (рис. 5 и 6). Эта система также удовлетворяет требованиям Директивы ЕС 96/48 по эксплуатационной совместимости в пределах трансевропейской высокоскоростной железнодорожной сети (TSI).

В соответствии с данным стандартом, оборудование должно быть в состоянии определять степень износа подшипников буксы посредством мониторинга температуры и/или их вибрационных характеристик. Требование на техобслуживание должно быть сгенерировано системой, и система должна указывать на необходимость эксплуатационных ограничений, когда они возникают, в зависимости от степени повреждения подшипника. Система обнаружения является независимой бортовой системой поезда и посылает диагностические сообщения непосредственно машинисту. Данная система удовлетворяет требованиям EN 15437-2.

Пакеты решений от SKF
Обладая большой базой знаний, SKF является ведущим поставщиком продуктов и решений в области систем мехатроники, систем смазывания, уплотнений и сервисных решений для разных областей применения (рис. 1).

Для железнодорожной промышленности возможности поставок от SKF в настоящем и будущем включают в себя буксовые подшипниковые узлы, в том числе уплотнения и собираемые под заказ буксовые узлы, а также системы мехатроники для определения рабочих параметров и мониторинга состояния тележки. Системы смазывания включают решения для смазывания реборды колеса с целью уменьшения трения между колесом и рельсом, а также износа колеса.

Сервисные пакеты изготавливаются в соответствии с нуждами производителей и операторов, включая испытания, монтаж, общие услуги послепродажного обслуживания, услуги по восстановлению и логистике. SKF предлагает уникальную всемирную сеть продаж, предоставляет услуги прикладных и сервисных инженеров для обеспечения тесного сотрудничества производителей и операторов в рамках международных проектов.

Заключение
В прошлом разработка была, главным образом, сфокусирована на нахождении подходящих конструкций подшипников, которые будут совершенствоваться в дальнейшем. Буксовые подшипники и буксовые узлы также несут в себе датчики SKF Axletronic. Эти датчики обеспечивают генерирование рабочих сигналов, используемых системами мониторинга состояния тележки. В будущем использование систем мехатроники станет стандартом для пакетов решений. Такие решения предлагают новые возможности для повышения надёжности и безопасности, для снижения затрат на техническое обслуживание железнодорожного подвижного состава. Все эти решения представлены в полном справочнике решений для железнодорожной промышленности, содержащем подробную информацию о буксовых узлах, подшипниках, датчиках, решениях мониторинга состояния и сервисных решениях.