Колесная пара — один из основных узлов ходовой части вагона или экипажной части локомотива. Она представляет собой ось с двумя наглухо насаженными на нее колесами (рис. 5.1). Колесные пары предназначены для направления движения вагонов и локомотивов по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок от кузова вагона на рельсы и обратно. Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес. Колесные пары обычно объединяются в тележки. Колесные пары с подшипниками на шейках осей закрепляют в раме тележки или вагона так, чтобы они не могли поворачиваться в плане под углом друг к другу и оставались всегда параллельными.
Колеса железнодорожных вагонов бывают цельнокатаные или сборные (бандажные). Бандажные колеса состоят из центра, бандажа и заводного кольца. Основным типом вагонных колес являются цельнокатаные, локомотивных — бандажные.
Коническая форма поверхности катания колес обеспечивает плавность движения колес и предотвращает образование седлообразного (желобчатого) их износа (рис. 5.2). В соответствии с коничностью колес 1/20 рельсы устанавливаются с подуклонкой 1/20. На зарубежных скоростных линиях коничность колес составляет 1/40. Колеса опираются на головку рельса небольшой площадкой, по форме напоминающей эллипс. При прочих равных условиях площадь контакта колеса с рельсом зависит от диаметра колеса. Чем меньше диаметр колеса, тем меньше контактный эллипс и тем больше контактные напряжения в металле головки рельса.
Установлен стандарт на размеры колес: диаметр колес вагонов 950— 1050 мм; электровозов и тепловозов — 1050—1220 мм.
При определении взаимного положения колесных пар и рельсовой колеи установлен расчетный уровень, на котором измеряют необходимые размеры колесных пар. Расчетный уровень принят на расстоянии 10 мм ниже поверхности катания, так как на этом уровне неизношенный гребень локомотивного колеса упирается в боковую грань головки рельса. На расчетном уровне измеряют и толщину гребней. При скоростях движения поездов до 120 км/ч толщина гребней не должна быть более 33 и менее 25 мм, а при скоростях от 121 до 140 км/ч — более 33 и менее 28 мм.
Расстояние между рабочими гранями гребней колес называют шириной колесной колеи — расстояние между внутренними гранями колес — насадкой Т.
Ненагруженная колесная пара имеет насадку 1440 мм. У локомотивов и вагонов, обращающихся со скоростями до 120 км/ч, отклонения от нормы насадки в сторону увеличения и сужения допускают не более 3 мм; при скоростях движения от 120 до 140 км/ч отклонения от нормы допускают в сторону увеличения не более 3 мм (максимальная насадка 1443 мм), а в сторону уменьшения не более 1 мм (минимальная насадка 1439 мм)
База экипажа (колесная база) — расстояние между осями экипажа; в тележечном экипаже — между центрами пятников шкворневых балок крайних тележек, а также между крайними осями тележек.
Различают полную и жесткую базу экипажа (рис. 5.3) и колесную базу тележки.
Полная база — расстояние между крайними осями вагона или локомотива независимо от того, закреплены они в в основной раме или в рамах тележек.
Жесткая база — расстояние Lж б между крайними осями, закрепленными в одной раме тележки или вагона и остающимися параллельными одна другой при движении по прямым и кривым участкам пути (рис. 5.4).
