Osia montata - Constructia osiei montate - Elementele caracteristice ale osiei montate

Osia montata

Constructia osiei montate

Elementele caracteristice ale osiei montate

Ansamblul format din osia propriu-zisa pe care sunt montate, prin presare, doua roti care au cate un bandaj, iar la cele doua capete cate un fus, pe care se monteaza lagarul respectiv, se numeste osia montata.Osiile montate servesc pentru preluarea greutatii locomotivei pe care o transmite la sine, si pentru deplasarea acestora pe sine.Osia montata(fig.2.1) se compune din osia propriu-zisa 1 si rotile 2.Portiunile 3, denumite fusuri, servesc pentru montarea lagarelor de sprijin.In functiue de destinatie, osia montata poate fi prevazuta si cu alte elemente specifice, cum ar fi angrenajul de osie al locomotivei.

Elementele geometrice principale care caracterizeaza osia montata sunt: ecartamentul si diametrul rotilor pe cercul de rulare.

Daca se sectioneaza bandajul printr-un plan perpendicular pe axa de rotatie a osiei, se obtine cercul de rulare.Cercul de rulare trece prin punctual de contact dintre roata si sina.Osia montata este astfel orientata in cale incat mijlocul ei sa fie situate in planul median al caii.Cercul de rulare serveste drept referinta pentru unele elemente geometrice ale osiei montate, cum ar fi: distanta dintre roti, diametrul rotilor, profilul bandajelor.La osiile de ecartament normal, distanta intre planele cercurilor de rulare este de 1500 mm.

Diametrul exterior al rotilor se masoara in planul cercului de rulare.

Pentru a se asigura conducerea mai buna a osiei montate pe cale si a se reduce, intr-o oarecare masura, alunecarea pe sina a rotilor, la trecerea prin curbe, datorita diferentei dintre razele de curbura ale fibrelor exterior si interior ale caii , suprafata de rulare ale rotii 4 se executa conic convergent spre exterior.Pentru mentinerea osiei montate si deci a vehiculului pe sine(san u deraieze), la periferia rotii, inspre axa caii, este prevazuta un fel de creasta 5 denumita buza bandajului.

Pentru usurarea rularii pe cale, rotile se fixeaza in asa fel incat intre buza badajului si ciuperca sinei 6 sa existe un joc e.In aliniament, acest joc este constant, insa in curbe el se mareste in functie de raza de curbura a liniei.Acest joc are o importanta practica deosebita, deoarece datorita lui pot fi evitate impingerile si frecarile puternice dintre sina si buza bandajului, care ar mari considerabil pericolul de deraiere si de dislocari de sine si ar duce la uzuri apreciabile ale buzelor bandajelor si sinelor.

Periferia rotii are un profil special compus din suprafata de rulare 1.3, marginita la exterior de fateta 1-1a, iar spre exterior de buza bandajului 3.8.

Marimile care caracterizeaza starea de uzura a bandajelor, urmarite sistematic in exploatare sunt: grosimea bandajului a masurata pe cercul de rulare, grosimea buzei bandajului b, care este distanta de la flancul exterior la flancul interior al buzei, fiind masurata intru-un plan radial, la un diametru cu 2 * 10 mm mai mare decat cercul de rulare; inaltimea buzei bandajului e, masurata de la cercul de rulare.

Osia propriu-zisa

Osia propriu-zisa este solicitata puternic in timpul exploatarii, atat indirect - prin intermediul suspensiei preluand cota parte ce-I revine din eforturile ce actioneaza asupra cutiei locomotivei(incarcarea statica si dinamica care provine din greutatea proprie si a incarcaturii, forta centrifuga presiunea vantului, inertia, etc), cat si direct, sub actiunea fortelor care apar intre roata si sina in timpul rularii, precum si a fortelor de tractiune sau de franare.

Dimensionarea si executarea osiilor trebuie sa se faca cu cea mai mare atentie, deoarece ruperea lor in timpul exploatarii ar putea avea urmari foarte grave.

Osiile folosite la materialul rulant existent in parcul C.F.R se executa din bare massive de otel.

In general osia are forma unei bare de sectiune circulara cu portiuni de diametre diferite(d, d₁, d₂).Partea centrala 1 este corpul osiei, fiind cuprinsa intre cele doua roti.Pe corpul rotii se monteaza roata dintata de antrenare a osiei montate.Portiunile de Calare 2 intra, prin presare, in butucii celor doua roti.Pe fusurile 3, situate la capetele osiei, se monteaza lagarele de osie.Zona de trecere 4, dintre fus si portiunea de Calare, reprezinta umarul osiei; pe acest umar se monteaza inelul de prag din cutia de osie.Frontal, lagarul se fixeaza cu inelul de siguranta 5.

Osiile se executa din lingouri, prin deformare plastica la calc(prin forjare, laminare sau laminare in bare sau in blumuri urmat de forjare).Barele si blumurile din care se executa osiile nu trebuie sa aiba defecte, ca de exemplu: crapaturi, sufluri, retasuri,etc.;de aceea, inainte de forjare, barele si blumurile sunt supuse unui control prealabil, vizual si cu ultrasunete.

Dupa forjare si marcare la cald, osiile sunt supuse unui tratament termic de normalizare(in una sau in doua trepte, urmate sau nu de revenire).Dupa aplicarea ultimului tratament termic osiile sunt controlate cu ultrasunete, in vederea depistarii eventualelor defecte interne.

Osiile se prelucreaza pe strunguri speciale de mare precizie.Dupa strunjire, fusurile si portiunile de calare se polizeaza si se slefuiesc foarte bine, pentru a se obtine o suprafata foarte neteda.

Fusurile sunt supuse unei operatii suplimentare de finisare a suprafetei, prin roluire pe masini speciale.In acest fel, stratul de metal de la suprafata fusurilor devine mai dur, prin ecruisare, obtinandu-se si o lustruire oglinda a suprafetei.

Pentru marirea rezistentei la oboseala, se roluiesc, de asemenea, zonele de racordare de langa portiunile de calare a rotilor.Suprafata osiei trebuie sa fie bine finisata, pentru a nu ramane urme de cutit, care pot constituii amorse de fisuri de oboseala.

Dupa fabricatie, osiile sunt supuse unui nou control ultrasonic, pentru a se verifica daca exista fisuri sau alte defecte in coprul lor.

Fiecare osie, pe una din fetele frontale, poarta un marcaj, care cuprinde: emblema intreprinderii producatoare, marca otelului, numarul sarjei, pozitia din lingou;luna si ultimele cifre ale anului de fabricatie, poansonul organelor de reparatie ale beneficiarului si producatorului.

Asamblarea osie montate

Asamblarea celor doua roii pe osie, pentru a se constitui osia montata, consta in fixarea rigida(calarea) a rotilor pe osie.De obicei, asamblarea rotilor pe osie se face prin presare la rece cu ajutorul unei prese hidraulice automate.La locomotivele electrice, asamblarea rotilor pe osie se realizeaza prin fretare.

Pentru asigurarea strangerii necesare, diametrul gaurii butucului se executa cu 0,75-1,25% mai mic decat diametrul fusului, valoarea serajului stabilindu-se intre aceste limite in functie de modul de asamblare(presare sau fretare), de dimensiunile suprafetelor de calare si de diametrul rotii, astfel ca sa nu depaseasca limita de elasticitate a materialului din care este confectionata roata.Suprafetele de calre trebuie sa respecte riguros dimesniunile prescrise, sa aiba rugozitatea prescrisa si sa nu prezinte urme de coroziuni sau lovituri.Inainte de presare, suprafetele de Calare se curate bine si se ung uniform cu un lubrifiant curat care, poate fi seu alb pur sau ulei in, ori rapita.Calitatea lubrifiantului ca si grosimea si uniformitatea stratului de lubrifiant au o mare importanta pentru obtinerea unei presari bune.

In timpul presarii se inregistreaza automat variatia fortei de presare P, in functie de deplasarea rotii pe fus S.Diagrama de presare(fig.2.9) indica in mod clar daca presarea a fost corespunzatoare sau nu.Forma optima a diagramei de presare este cea din figura 2.9, a.O diagrama ca cea din figura 2.9,b indica griparea(agatarea) in timpul presarii, iar cea din figura 2.9,c , indica deformarea plastica a butucului.Daca la presare se obtine o diagrama necoresponzatoare, roata respectiva se deformeaza si se preseaza alta roata.

Ca urmare a unor cercetari experimentale sip e baza unei practice indelungate s-au stabilit limitele admisibile de abateri ale diagramei de presare de la forma optima fara a se creea pericolul slabirii asamblarii in exploatare si anume:

• O forma concava a curbei(fig.2.10,a), cu conditia ca toata curba sa fie cuprinsa in suprafata formata de dreapta care uneste originea cu punctul A de coordonate P_nom si S_n si o dreapta paralela cu aceasta, deplasata in jos cu 8% din forta finala nominala de presare P_nom ;
• O curba concava si una convexa(fig.2.10,b), cu conditia ca intreaga curba sa se gaseasca intre doua drepte paralele cu dreapta care uneste originea cu punctul A dintre care una deplasata in jos cu 8%, iar cealalta in sus cu 12% din valoarea P_nom ;
• O curba cu maximum doua inflexiuni, cu conditia ca intreaga curba (fig2.10,c) sa se situeze deasupra dreptei care uneste originea cu punctual corespunzator fortei minime admise de presare P_min.

La presare trebuie sa se respecte, pe langa forta de presare, si distanta de presare S_n, de care depinde distanta dintre fetele interioare ale bandajelor.

La locomotivele electrice, montarea rotilor pe osie se realizeaza prin fretare(calare termica).Astfel, rotile se incalzesc intr-un cuptor pana la temperatura de 280-300C (553 - 573 K) dupa care sunt fixate pe osie la un stand special.

Rezistenta imbinarii(calarii) rotilor pe osie trebuie sa fie durabila; acest lucru se verifica prin executarea incercarii la depresare, la cel putin 48h de la presare. Forta de presare minima trebuie sa fie de 1,2 ori fata de presare.

Defectele si repararea osiilor montate

Defectele osiilor montate

Defectele care apar la osiile montate in ansamblu sau la elementele lor componente se datoresc, fie unor cause constructive, cum sunt erorile de executie sau deficientele de material, fie unor cause de exploatare, cum sunt uzurile normale sau defectele accidentale provocate de o exploatare necorespunzatoare.

Cea mai mare parte a defectelor osiilor montate sunt usor de depistat, chiar de catre personalului de locomotiva.Defectele usor de depistat si limitele lor admise in exploatare sunt reglementate in instructia personalului de locomotiva si automotor.

Defectele care se produc in exploatare la osiile montate sunt urmatoarele: slabirea bandajului pe obada a rotii care se poate datora faptului ca asamblarea bandajului pe roata s-a facut de la inceput cu o strangere insuficienta, din cauza serajului necorezponzator sau a rugozitatii prea mari a suprafetelor de contact.Slabirea se mai poate datora si unor franari indelungate cand bandajul se incalzeste si se roteste pe obada.Incalzirea excesiva a bandajului mai poate avea si alta consecinta si anume ruperea bandajului la trecerea rotii peste macazuri sau joante, din cauza ca spatiu dintre bandaj si obada creste in urma dilatarii bandajului.

Incalzirea bandajelor, urmata deseori de rotirea lor pe disc, este mai frecventa la locomotivele electrice si in special la osiile 1 si 6 pe care actioneaza frana de mana.Deoarece aceste locomotive au puterea foarte mare se intampla sa se pornesasca locomotive cu frana de mana stransa, fara a se observa, acest lucru are ca urmare supraincalzirea bandajelor respective si chiar rotirea lor.

Conform reglementarilor in vigoare la C.F.R se considera ca un bandaj este slabit atunci cand, pe langa sunetul neclar la lovirea lui cu ciocanul mai prezinta si unul din urmatoarele indicii: marcajele de control de pe bandaj si de pe discul rotii(obada) sunt declarate unul fata de altul; inelul de fixare slabit; aparitia de rugina intre bandaj si discul rotii pe mai mult de o treime cu circumferinta; aschii la suprafata de imbinare disc-bandaj; urme de deplasare axiala a bandajului pe disc.

Crapaturi in bandaje.Acestea pot proveni din asamblarea gresita a rotii cu bandajul, din supraincalzirea bandajului, din cauza unei subtieri prea mari a bandajului sau a unor defecte de material.Crapaturile se pot detecta dupa sunetul inchis sau dogit care se produce cand se loveste cu ciocanul un bandaj crapat.Acelasi sunet se aude si atunci cand roata are bandajul slabit sau cand exista crapaturi in obada sau butucu rotii.Orice crapatura in bandaj impune retragerea imediata din circulatie a locomotivei.

La rotile - stea, asa cum este cazul la locomotivele de 1250 si 2100 CP, se interzice circulatia locomotivelor, la care s-au constatat crapaturi intr-o spita avand in acelasi timp si crapaturi la obada in doua sectoare vecine cu spita, sau prezenta a doua crapaturi in acelasi sector al obezii.

Crapaturile in butuc, in obada sau in disc, pot fi descoperite dupa sunetul rotii si impun inlocuirea imediata a osiei montate.

Slabirea osiei in butuc.Se considera ca un disc de roata este slabit pe osie atunci cand se constata: rugina sau aschii intre butuc si osie; marcajele de control de pe osie si butucul rotii decalate unul fata de altul; deplasarea axiala a discului pe osie.

Rosaturi circulare pe osie.Aceste defecte se produc pe partea libera a osiei, din cauza frecarii pe osie a unei piese a boghiului sau a timoneriei franei.Osiile de locomotive la care se constata rosaturi mai adanci de 4 mm se inlocuiesc.Se inlocuiesc si osiile la care se constata rosaturi, care prezinta muchie ascutita, chiar daca sunt mai mici de 4 mm.

Fisuri in osie.Acestea pot fi transversale, longitudinale sau oblice, primele fiind cele mai periculoase deoarece duc intotdeauna la ruperea osiei.Fisurile in osii se prduc, cel mai adesea, datorita nerespectarii tehnologiei de executie a osiei sau a materialului necoresponzator.Ele pot fi cauzate si de exploatarea necoresponzatoare a locomotivei si anume, din cauza suprasolicitarii locomotivei si a patinarilor dese ale osiilor.Fisurarea osiilor se produce in timp, ca urmare a oboselii materialului.Fisurile se produc in zonele de concentrare maxima a eforturilor, adica la schimbarile de diametre, de aceea, acestea trebuie facute cu racordari cu raze cat mai mari.De asemenea, suprafata osiei trebuie prelucrata cat mai fin, pentru a nu ramanea rizuri de la strunjire, care pot deveni amorse de fisura.

Osiile la care s-au depistat fisuri se inlocuiesc pe loc.

Griparea lagarului de sprijin apara numai la osiile locomotivelor diesel - electrice, la care motoarelele electrice de tractiune se sprijina pe osii prin intermediul unor lagare cu alunecare.Ele sunt provocate de supraincalzirea lagarelor din cauza unei ungeri insuficiente sau a patrunderii in baia lagarului a apei, a prafului sau a altor corpuri straine.Ele se prodc si din cauza unei slefuiri insuficiente a fusului osiei si a lipsei de precizie in executarea si montarea cuzinetilor si a carcasei lagarului.

Din cauza temperaturii inalte, care poate ajunge pana la 700 sau 800C(973 sau 1073K), metalul de antifrictiune se topeste si carcasa cuzinetului vine in contact cu fusul, incepand a-l riza.Daca defectul este observat la timp, osia poate fi recuperate prin rectificarea fusului respective, pana la disparitia rizurilor.Daca prin rectificare, diametrul fusului ajunge sub limita minima prescrisa osia trebuie casata.

Daca topirea lagarului nu este observata la timp, atunci temperature in lagar se ridica exagerat, fusul se dilata, se deformeaza si chiar se poate rupe.Ruperile pot avea loc sub doua variante.In prima varianta, cand topirea lagarului s-a observat mai devreme, insa dupa ce a depasit faza rizurilor, fusulu sufera o incalzire locala a suprafetei care duce la o puternica dilatare a lui incat el capata tensiuni interioare si fisuri care cu timpu se pot marii si duc la ruperea osiei.De aceea, osiile la care s-a produs topirea lagarului trebuisa sa fie foarte atent cercetate.

In a doua varianta, fusul se rupe si chiar in timpul circulatiei cu lagarul topit, din cauza modificarii microstructurii otelului fusului sub actiunea temperaturii inalte produse datorita distrugerii cuzinetului.

Strambarea osiei.Acest defect se produce mai rar si poate preveni din cauza presarii neglijente a rotilor, a deraierii sau a altor accidente ale locomotivei.Osiile strambe se inlocuiesc imediat.Deoarece strambarea osiilor poate a avea loc mai ales dupa deraieri sau tamponari violente ale locomotivei, este reglementat ca dupa orice accident de acest fel sa se masoare osiile.In acest scop, se masoara distanta dintre fetele interioare bandajelor in patru puncte situate la 90 pe circumferinta bandajului.Daca se constata diferente mai mari de 1 mm osia se considera stramba.

Locuri plane sau gropi pe suprafata de rulare a bandajelor.Locurile plane provin de la o franare defectuoasa cand roata blocata aluneca pe sina si bandajul se uzeaza pronuntat intr-un singur loc.Gropile se produc din cauza existentei in bandaj a unor defectiuni de material cun sunt: suflurile sau incluziunile nemetalice mari.Locurile plane sau gropile de pe suprafata de rulare a bandajelor dau lovituri in sina care produc solicitari considerabile, putand chiar sa cauzeze ruperea sinei.De asemenea, se produc solicitari mari in osia montata care pot provoca distrugerea rulmentilor de osie.

Marimea unui loc plan se caracterizeaza prin inaltimea sagetii locului apladisat.In general, locurile plane si suprafata de rulare a bandajelor sunt considerate ca defecte si daca sagetile lor sunt mai mari de 0,7 mm, locomotive se retrage din circulatie.La locomotivele care remorcheaza trenuri cu viteza de peste 100 kmh, nu se admit locuri plane la bandaje.Suflurile sau stirbiturile pe suprafata de rulare a bandajului sunt admise in exploatare daca au lungime mai mica de 25 mm si o adancime mai mica de 4 mm.

Repararea osiilor montate

Pentru mentinerea in bunastare, controlul si depistarea din timp a oricarui inceput de defectiune la osiile montate are o importanta foarte mare pentru activitarea oricarei administratii de cale ferata, date fiind consecintele grave pe care le pot avea defectele la osiile montate asupra sigurantei circulatiei trenurilor.

La C.F.R exista reglementari precise asupra periodicitatii si tehnolohiei controlului osiilor montate precum si asupra defectelor la osiile montate la depistarea carora osiile se retrag din circulatie.

In timpul exploatarii, osiile sunt supuse unui control foarte riguros, incepand cu revizia zilnica efectuata de personalul de locomotive si terminand cu controlul complex executat cu defectoscopul ultrasonic, si solutii penetrate, in cazul reparatiilor mari.

Cu exceptia ungerii lagarelor de osie, osiile montate nu necesita, in timpul exploatarii, masuri speciale de intretinere.

Revizia si repararea osiilor montate se executa numai in ateliere dotate coresponzator si automatizate in acest sens.Cu ocazia reviziilor, osiile montate se controleaza atent in scopul depistarii eventulalelor efecte si se verifica dimensional, in vederea stabilirii uzurilor.Elementele constatate a fi defecte sau cu uzuri, care depasesc limitele admisibile, se inlocuiesc.

Operatia de reparare cea mai frecventa este reprofilarea bandajului.Aceasta operatiune se poate executa pana la atingerea grosimii minime admisibile care este de 35mm la locomotive care circula cu V_max <100 kmh, si de 45 mm la locomotivele care circula cu V_max >100 kmh.

Masurarea uzurilor bandajelor trebuie sa se faca cu multa exactitate.Constatarea dimensiunilor si a marimii uzurilor profilului bandajelor se face cu dispozitive - sabloane(fig.2.17).Cu varful A se masoara uzura bandajului pe cercul de rulare, cu C - grosimea buzei bandajului de 10 mm de la cercul de rulare, cu B - grosimea bandajului la cercul de rulare si cu S - inaltimea buzei bandajului; GD - este linia de referinta fata de fata interioara a bandajului si EF - tangenta orizontala la buza bandajului.

Uzurile maxime admisibile pe suprafata de rulare a bandajelor depind si de tipul locomotivelor si sunt reglementate prin instructii pentru fiecare tip de locomotive.Astfel, de exemplu, la locomotivele diesel - electrice si electrice, diferenta diametrului pe cercul de rulare al celor doua roti de la aceleasi osii nu trebuie sa fie mai mare de 0,5 mm, iar diferenta diametrelor cercurilor de rulare ale celor sase roti de la acelasi boghiu nu trebue sa fie mai mare de 10 mm.La locomotivele diesel - hidraulice, diferenta maxima admisibile intre diametrele pe cercurile de rulare ale tuturor rotilor este de 0,5 mm.

Receptia osiilor dupa fabricare sau reparare se face atat pe faze, in timpul procesului de fabricare sau reparare, cat si in final, inainte de vopsire, receptionerul fiind obligat sa urmareasca daca sunt respectate prescriptiile tehnologice la executarea sau repararea elementelor componente si la asamblarea osiei montate.

La osia montata se verifica dimensiunile precum si starea fusurilor si a filetelor acestora.