Admin

Повышение долговечности баровых цепей

С.А.БЕЛЯЕВ, канд. физ.-мат. наук

В последние годы при капитальном ремонте пути и оздоровлении балластной призмы используют щебнеочистительные машины глубокой очистки барового типа. Это широко известные СЧ-600, ОТ-400, RM 76 и новые RM 80, СЧ-601, СЧУ-800, ЩОМ-6Б и ОТ-800. Машинам глубокой очистки уделяется основное внимание при планировании ремонтно-путевых работ на ближайшие годы.

Основной рабочий орган, вырезающий и удаляющий балласт из-под рельсошпальной решетки, — выгребное устройство, оснащенной баровой (выгребной) цепью. От состояния и надежности работы баровой цепи зависит работоспособность машины, ее производительность и эффективность. Анализ, проведенный Департаментом пути и сооружений МПС, показал, что низкая выработка щебнеочистительных машин объясняется поломками из-за конструктивных недостатков, низкого качества изготовления и технического обслуживания, отсутствием запасных частей.

Баровая цепь работает в тяжелых условиях. Интенсивное абразивное изнашивание сочетается с высокими статическими и динамическими нагрузками, возникающими на переуплотненном балласте. К тому же в нем при глубокой вырезке нередко встречаются крупногабаритные посторонние предметы, при взаимодействии с которыми часто происходит изгиб и излом лопаток, а также разрыв звеньев цепи. По этим причинам к конструкции и качеству изготовления баровых цепей предъявляют повышенные требования, а цепь находится под постоянным наблюдением обслуживающей бригады.

На новые щебнеочистительные машины устанавливают в основном импортные цепи: на СЧ-600 (601) и СЧУ-800 цепи чешского производства, на RM 80 — австрийского, ОТ-400 и ОТ-800 — польского. По мере износа цепи заменяют на отечественные. Изготовлением цепей на начальном этапе занимались Дмитровский экскаваторный завод, воронежский «Рудгормаш» и Тихвинский завод «Трансмаш». В последнее время изготовление баровых цепей освоила С.-Петербургская фирма АОЗТ «Вест-Тер».

Длительность срока службы цепи во многом зависит от выбора материала ее деталей, технологии и качества изготовления. Традиционно сложилось, что для деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания, используют высоколегированную марганцовистую сталь 110Г13Л. Эта сталь разработана в 1883 г. немецким ученым-металлургом Гатфильдом. Сталь относится к группе износостойких и обладает после закалки уникальным свойством упрочняться при ударном воздействии, сохраняя при этом высокую пластичность. Однако высокая износостойкость стали Гатфильда реализуется не при всех условиях. При истирающем воздействии мелких абразивных частиц (например, песка) износостойкость . этой стали невысока и сравнима с этим показателем Ст.20. Поэтому при работе в песчано-гравийной смеси, какой является загрязненный путевой балласт, использование стали Гатфильда для изготовления баровых цепей не оптимально. Помимо прочего сталь практически не поддается механической обработке и детали из нее изготавливают только литьем без последующей механической обработки. Точность такого изготовления деталей относительно низкая. Например, допуск для отверстия в звене цепи под соединительный палец составляет 2 мм. Этот допуск приводит к образованию исходного неконтролируемого зазора в шарнире звена, удлинению и изменению шага цепи в процессе приработки, попаданию абразива в шарнир и интенсификации процесса изнашивания.

Применяя сталь, поддающуюся механической обработке, можно повысить точность изготовления сопрягаемых деталей, ликвидировать зазоры в шарнирных соединениях и уменьшить попадание абразива на трущиеся поверхности. Это позволит снизить интенсивность износа деталей и увеличить долговечность цепи. Кроме того, в настоящее время разработаны стали, превосходящие по износостойкости сталь Гатфильда в несколько раз. К тому же при выплавке этой стали выделяются вредные пары марганца и ее производство ограничивается.

Импортные цепи изготавливают из стали Гатфильда (110Г13Л). Срок их службы составляет 10—15 км. При проведении текущих ремонтов с заменой шкворневых пальцев, рыхлителей и выборочной заменой звеньев (в основном — соединительных) срок службы можно продлить до 30—35 км. Отечественные цепи, поставляемые в качестве запасных частей, работают от 3—7 км (Тихвинского завода «Трансмаш») до 20 км (лучшие образцы фирмы «Вест-Тер»). На срок службы цепей помимо качества, технологии изготовления и материала существенно влияют условия работы. Срок службы цепи значительно сокращается при переуплотненном, загрязненном, с примесью песка и асбеста, влажном балластах, с повышенной скоростью и при глубокой вырезке.

Замена баровой цепи — это трудоемкий и дорогостоящий ремонт. Поэтому важно продлить срок службы цепи и повысить ее эффективность. Это возможно путем выборочной замены отдельных деталей цепи.

Наибольшему износу подвержены шкворневые пальцы и рыхлители. Палец приобретает характерную ступенчатую форму «коленчатого вала», что затрудняет разборку и сборку цепи при зарядке под путь. Износ пальца увеличивает зазор в соединении, а на большом числе звеньев это приводит к удлинению цепи. Например, на машине СЧ-600 (95 звеньев в цепи) износ пальцев на 1 мм на сторону без учета износа проушин звеньев удлиняет цепь на 190 мм. Тем самым увеличивается шаг цепи, что приводит к ухудшению зацепления в приводной звездочке, когда в работе участвуют не три-четыре зуба звездочки, как предусмотрено конструкцией, а один. Значительное повышение нагрузок на зуб ведет к окончательному износу звездочки, а также вибрации цепи в этом месте, не устраняемой увеличением натяжения.

В среднем для цепей разных изготовителей срок службы шкворневого пальца до износа на 1—1,5 мм составляет от 3 до 7 км. Дальнейшее использование пальца недопустимо, поскольку происходит выработка упрочненного слоя на поверхности пальца (1 — 1,2 мм) и износ катастрофически нарастает. Такие пальцы не восстанавливают, а заменяют.

В работе баровой цепи важную роль играют рыхлители. Новые рыхлители, имеющие острую режущую кромку, существенно снижают энергетические затраты на экскавацию балласта, увеличивают производительность машины, снижают нагрузку на цепь и приводные механизмы. Существующий рыхлитель в виде конусообразного зуба, свободно вращающийся в посадочном месте, при отработке менее 1 км превращается в полусферу (за счет того, что может свободно вращаться) и перестает выполнять свои функции. К тому же материал зубьев — среднеуглеродистая сталь, неэффективен в условиях интенсивного ударно-абразивного изнашивания. Вращающийся рыхлитель разрабатывает посадочное место, в результате чего снижается надежность крепления, — и рыхлители часто теряются. Неудивительно, что в таких условиях бригада машины практически не обращает внимания на состояние рыхлителей. Нередок факт, когда в цепи отсутствует до 40 % рыхлителей («Вест-Тер»). Такая цепь оказывает большое сопротивление движению машины в рабочем режиме и приводит к значительному увеличению нагрузок на приводные механизмы, снижению производительности.

Замену рыхлителей, как правило, совмещают ремонтом цепи при наработке 7—10 км. Следует отметить, что выборочная замена рыхлителей малоэффективна. Если в одном ряду находятся изношенный и новый рыхлители, то последний воспринимает увеличенную нагрузку, в результате чего его износ ускоряется в несколько раз.

Ограничивает срок службы цепи соединительное звено. На нем наблюдаются два вида дефектов: износ проушин в виде эллипса, причем наибольший износ имеет проушина, в которую упирается зуб звездочки, и рас-клеп проушины, что затрудняет разборку и сборку цепи. При некачественном изготовлении в отливке звена также часто образуются раковины, существенно снижающие прочность звена и приводящие к разрыву цепи. Этот дефект характерен для цепей отечественного производства. Износ проушин на 1—2 мм приводит к удлинению цепи. Разбор цепи при зарядке и разрядке может быть затруднен. При износе более 3—5 мм соединительные звенья заменяют, так как возможны разрушение проушины из-за снижения прочности и разрыв цепи.

Расклеп проушин связан с пластической деформацией металла при взаимодействии шкворневого пальца и звездочки. Это характерно для деталей, изготовленных из стали 110Г13Л и низкоуглеродистых сталей, не подвергаемых термической обработке. Для предотвращения рас-клепа необходимо применять более прочную сталь с термической обработкой на твердость по Роквеллу более 35 единиц.

Срок службы соединительных звеньев составляет от 7 до 10 км в зависимости от материала и качества изготовления.

Меньше всего изнашивается лопаточное (выгребное) звено. Для него характерен износ проушин, посадочных мест под рыхлители, отверстий под палец. Разрушение и деформация лопатки происходят в результате случайных ударов о крупногабаритные посторонние включения в балласте. К сожалению, при ударе в цепи могут возникать динамические нагрузки, превышающие предел прочности на разрыв. В этом случае предотвратить разрушение цепи практически невозможно. Обычно лопаточное звено не вырабатывает полностью свой ресурс и может бьггь использовано повторно после переборки цепи. При изломе лопатки звено заменяют.

Срок службы приводной звездочки составляет 5—10 км. Износ зубьев звездочки прогрессирует при работе с изношенной или растянутой цепью. В результате удлинения последней нарушаются условия зацепления в звездочке, нагрузки перераспределяются на один зуб, возникают ударные нагрузки в приводном механизме и цепи. Для предотвращения износа необходимо контролировать состояние шкворневых пальцев и звеньев. Изношенные детали заменяют. В качестве конструктивных мер следует спроектировать звездочку с увеличенным шагом для работы с вытянутой цепью.

Срок службы облицовки желобов, скользунов, направляющих, подпутной балки составляет 30—40 км. Желоб изнашивается на глубину до 10 мм на восходящем участке цепи, где она перемещает за собой добытый балласт. В течении сезона необходимо своевременно восстанавливать наплавкой наиболее изнашиваемые места этих деталей, в межсезонный период их заменяют. При изготовлении следует использовать износостойкие стали.

В качестве эффективной меры по продлению срока службы цепи рекомендуется заменять изношенные шкворневые пальцы на пальцы ремонтного размера. Диаметр пальцев первого ремонтного размера должен быть больше номинального на 0,5 мм, второго — на 1 мм. Дальнейшее увеличение их размера нецелесообразно, поскольку к этому времени нарастает износ проушин в соединительных звеньях и возможен разрыв звеньев. Пальцы необходимо изготавливать из среднеуглеродистой стали объемной закалки.

В процессе работы необходимо контролировать состояние рыхлителей, своевременно заменять изношенные и потерянные, а изготавливать их лучше из легированных сталей или с напайкой твердосплавных материалов.

В качестве последней меры можно рекомендовать полную переборку цепи с заменой соединительных звеньев и шкворневых пальцев. При этом следует контролировать состояние выгребных звеньев, не допуская установки звеньев с трещинами и изогнутых.

При выполнении рекомендаций по материалам и своевременном проведении ремонтов возможно увеличить наработку цепи до 40—50 км. Для этого потребуется запас в 2—3 комплекта шкворневых пальцев, 1 — 1,5 комплекта рыхлителей, 0,5—1 комплект соединительных звеньев, 10—15 % комплекта выгребных звеньев.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin