Определение основных размеров колесной пары.
Расчет оси и колеса.

   Колесная пара (рис.1) является одной из главных частей вагона. Она направляет движение по рельсовому пути и воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на рельсы и обратно.
   Безопасность движения поездов во многом зависит от конструкции, материала, технологии изготовления и ремонта колесных пар, а также качества их осмотра. Конструкция и состояние колесных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению.
   Колесные пары классифицируются:

• по типу оси;
• по типу колеса;
• по назначению (пассажирские, грузовые, унифицированные);
• по допускаемой нагрузке.

Рис.1. Колесная пара : 1- ось; 2- укрепленное на оси колесо.

   Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес. В вагонах магистральных железных дорог широкой колеи, кроме моторных и прицепных вагонов электросекций, а также вагонов дизель-поездов, имеются колесные пары пяти типов (см. табл.). Согласно ГОСТ 4835-71 колесные пары, предназначенные для букс с подшипниками качения, изготовляют только двух типов-РУ1-950 и РУ1Ш-950 вагонов.

   РУ - роликовая унифицированная с подшипниками на втулочной посадке;
   РУ1 - роликовая унифицированная с подшипниками на горячей посадке;
   РУ1Ш - роликовая унифицированная с подшипниками на горячей посадке с креплением подшипника торцевой шайбой;

   Существует стандарт, который распространяется на оси колесных пар грузовых и пассажирских вагонов, вагонов электропоездов и немоторных вагонов дизель-поездов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Этим стандартом является
ГОСТ 22780-93 (ИСО 1005-9-86).

    При проектировании вагона необходимо учесть не только тип тележки, которая будет подкатываться под вагон, но и тип колесной пары.
   Рассчитаем ось колесной пары. Определим наименьшие допускаемые диаметры ее расчетных сечений (в конечном итоге мы получим диаметры расчетных сечений - рис.2).
           ,где
      М - изгибающий момент от действия расчетных нагрузок в расчетном сечении оси,
      -допускаемое напряжение для расчетного сечения оси.
   Изгибающие моменты от расчетных нагрузок в сечениях шейки, подступичной части и средней части оси следующие:
         
      hK - высота центра тяжести вагона от оси колесной пары;
      21 - расстояние между серединами шеек оси;
      212 - длина шейки оси;
      2s - расстояние между кругами катания колес;
      rк - радиус колес;
  PO - статическая нагрузка на ось от веса вагона брутто, вычисляется по формуле:
          , где
      mбр - масса вагона брутто;
      mо - число колесных пар в вагоне;
      mкг - масса колесной пары.

Рис.2. Ось колесной пары.

Допускаемые напряжения для каждого сечения оси:
      [ ]1=100 Мпа
      [ ]2=140 МПа
      [ ]3=130 МПа
  Исходя из выше представленных формул легко получить диаметры расчетных сечений колесной пары, а из расчетных диаметров выбрать колесную пару. Например, получили d1=112,3мм; d2=175,5мм; d3=168,7мм. Выбираем колесную пару с осью РУ1, у которой d1=130мм; d2=194мм; d3=165мм, диаметр колеса 950мм.
    Проверка колеса на прочность:
   dкол  3.8 Po