Плазменное упрочнение и парадоксы статистики
В журнале «Локомотив» № 3 за этот год опубликована статья «Плазменное упрочнение колесных пар. Опыт Московской дороги». В ней сделаны выводы о том, что плазменное упрочнение колесных пар (КП) вагонов и локомотивов позволило значительно повысить износоустойчивость и, в конечном итоге, продлить их ресурс. Но по мере осмысления прочитанного, у специалистов локомотивного хозяйства возникает чувство настороженности от исключительно смелых утверждений, оснований для которых в самой статье не приводится. Вероятно, это происходит потому, что в материале не раскрыта сущность самого процесса упрочнения локомотивных КП, а дано лишь информационное описание полученных при этом данных, основанных на замерах. Поэтому статья показалась больше рекламной, чем технической.
Понятно, что в коротком изложении невозможно отразить все аспекты предложенного способа упрочнения и всех его результатов, но основные понятия и параметры, особенно для тех, кто не знаком с современными методами борьбы с повышенным износом КП, необходимо было бы предложить читателю журнала.
Возможно, после этого легче воспринималось бы утверждение авторов о том, что плазменное упрочнение именно данным способом «не конкурирует с другими типами модернизации и в сочетании с другими (например, с лубрикацией) дает рекордно низкие показатели по износу... износ уменьшается в 2 — 3 раза».
Отошлем заинтересовавшихся и желающих более подробно ознакомиться со всеми процессами плазменного упрочнения КП локомотивов к руководящей «Инструкции по плазменному поверхностному упрочнению цельнокатаных колес и бандажей» № ЦТ-ЦВ-ЦЛ/538 (1998 г.), а также в депо Унеча, Вязьма, Москва-Сортировочная-Рязанская и Рыбное Московской дороги, где выполняют работы по плазменному упрочнению КП.
Мы же внимательно рассмотрим сущность приведенного в статье анализа и выводов, касающихся только локомотивных (бандажных) КП. Но прежде обратим внимание на общеизвестные факты. Например, совершенно не нужны годовые исследования, чтобы доказывать прямую пропорциональную зависимость износа гребня бандажа КП от его толщины. Естественно, чем гребень тоньше, тем интенсивность его износа уменьшается. Увеличивая расстояние между рабочими поверхностями гребней, мы приближаемся к оптимальным соотношениям размеров рельсовой колеи и колесных пар, существовавших до сужения колеи. Одно из двух: или перешивать колею, или «резать» колеса (стараться содержать их в эксплуатации с возможно наименьшей толщиной гребня в допустимых пределах).
Насколько известно, во всех локомотивных депо так и делают при обточках КП. Многие специалисты давно предлагают установить минимальную толщину гребней 23 мм вместо 25 мм по ПТЭ, если есть на то обоснованные расчеты прочности.
Далее. Для того чтобы применять оптимальные профили бандажей и допуски на уменьшение толщины гребней при обточках, тоже не нужны статистические обоснования. Для этого есть инструкция № ЦТ/329 (1995 г.). Оптимальные профили бандажей были и ранее известны, например, для средних КП трехосных тележек электровозов серии ЧС, а еще раньше — для паровозов.
И, наконец, давно доказано положительное влияние бортовой локомотивной лубрикации (АГС) на уменьшение износа гребней. И при колее 1524 мм вводились лубрикаторы, правда, не автоматические. Но, к сожалению, они не прижились.
Еще более эффективны смазывание рельсов локомотивами-лубрикаторами и рельсовая стационарная лубрикация на кривых малого радиуса. Но, к сожалению, последняя мало применяется, а вот первая активно внедряется, в том числе и на основных направлениях Московской дороги. И ее влияние сразу почувствовали работники депо, на участках эксплуатации которых работают локомотивы-лубрикаторы.
Однако почему-то ни об изменениях в размерах пути, ни о лубрикации совсем не говорят сторонники плазменного упрочнения. Откуда же утверждение, что у упрочнения нет конкуренции?
Авторы статьи говорят о том, что в базе статистических данных заложены замеры 12800 КП локомотивов 30 депо Московской дороги, из которых «отслеживаются» более года(!) причины обточки и выкатки упрочненных и неупрочненных КП.
Пожалуй, это единственно ценный материал, так как наглядно видно, что до первой выкатки (обточки) неупрочненных КП локомотивов наибольшее их количество выкатывается по причине браковочных параметров гребня: толщине, крутизне, остроконечному накату и подрезу вместе взятых — 36,6%, т.е. соответственно 10,78; 5,23; 19,28; 1,31 %. (Заметим, что в табл. 1 в статье допущена ошибка — под кодами 1 и 7 дважды указан остроконечный накат, когда под кодом 7 должна быть указана крутизна.)
Затем и начинаются парадоксы статистики. Авторы в тексте утверждают, что средний пробег упрочненных КП до выкатки (обточки) составляет 99 тыс. км, а неупроч- ненных 36 тыс. км. Почему же тогда в табл. 2 средний пробег приведен совсем иным: соответственно 77,5 и 35 тыс. км? И как же удалось установить, что пробег упрочненных КП до выкатки (обточки) составил 99 тыс. км, да еще 34,65 % их осталось не выкаченными (обточенными)? Ведь каждому специалисту из депо, занимающемуся осмотром и замерами КП, известно, что глубина слоя плазменного упрочнения составляет 1,5 — 2 мм и он просто сотрется через 25 — 30 тыс. км, а далее КП будет работать как обычная неупрочненная.
И вообще, в статье статистикой определены только причины выкатки (обточки), но отсутствуют данные о главном показателе — ресурсе КП.
Теперь о результатах анализа интенсивности износа гребня на 10 тыс. км пробега (удельный или относительный износ). По данным табл. 2 он составляет 1,0 мм для обычных и 0,66 мм для упрочненных КП. А вот данные официального отчета (анализа) состояния КП локомотивов службы локомотивного хозяйства Московской дороги за 1997 — 1998 гг. говорят совсем о другом.
Так, интенсивность износа гребней КП на 10 тыс. км пробега за 1998 г. уменьшилась по сравнению с 1997 г. по всем сериям электровозов и тепловозов: ВЛ10 — на 0,11 мм и составила 0,133 мм; В Л11 — на 0,082 мм (0,113 мм); ВЛ80 — на 0,11 мм (0,132 мм); ЧС2 — на 0,138 мм (0,166 мм); ЧС7 — на 0,043 мм (0,107 мм); ЧС4Т — на 0,06 мм (0,15 мм); 2ТЭ10М — на 0,08 мм (0,36 мм); 2М62
— на 0,06 мм (0,175 мм); маневровые локомотивы — на 0,04 мм (0,184 мм).
За 1998 г. количество обточек бандажей колесных пар локомотивов составило 8728 КП против 10808, обточенных в 1997 г., что на 2080 ед., или на 19 % меньше.
Средний ресурс бандажей магистральных локомотивов, отбракованных по толщине в 1998 г., увеличился на 22 тыс. км в сравнении с 1997 г. и составил по электровозам 337 тыс. км, по тепловозам 238 тыс. км.
Нетрудно подсчитать, что на 10 тыс. км средняя интенсивность износа гребней локомотивных КП (или удельный износ, как его называют авторы статьи) составил в 1997 и 1998 гг. 0,249 и 0,177 мм соответственно и уменьшился на 0,072 мм.
Откуда такие огромные расхождения в цифрах статьи и отчетах службы? А где же доказательство «рекордного» преимущества плазменного упрочнения?
И если еще раз обратиться к анализу состояния КП службы локомотивного хозяйства, то можно убедиться, что самый большой износ гребней КП там, где нет путевой лубрикации. Например, в депо Москва-Сортировочная- Рязанская по тепловозам ЧМЭЗ износ 0,56 мм, в Люблино тоже по тепловозам ЧМЭЗ — 0,37 мм, в Узловой по 2ТЭ10М — 0,93 мм, в Рязани и Курбакинской по маневровым тепловозам — 0,35 — 0,43 мм. Все эти депо имеют часть локомотивов с упрочненными КП, но работают на участках, где нет путевой лубрикации.
В то же время, самая минимальная интенсивность износа гребней — на направлениях и в депо, где есть путевая лубрикация и большое количество локомотивов с АГС.
Приведем еще один конкретный пример, отрицающий «рекордное» преимущество упрочнения. В таблице приведены замеры КП электровоза ЧС2 N9 822 приписки депо Москва-Пассажирская-Курская, у которого были упрочнены КП при ТР-3 в депо Москва-Сортировочная-Рязанская. Видим, что наибольший износ гребня имеют 4-я и 6-я КП — 1,3 мм по одному скату соответственно. Интенсивность износа на 10 тыс. км пробега примерно 0,238 мм, что намного меньше приведенных цифр в статье.
Для сравнения брались замеры обычных электровозов этого же депо. Средний износ гребня на них оказался сравним или, в основном, даже меньшим.
Для наглядности приведем интенсивность износа гребней КП в среднем по дороге за 1998 г. электровозов серии ЧС2, из которых упрочнялись только единицы КП (неплановая выкатка). Он составил 0,166 мм.
Так что, для решения вопроса о внедрении в депо плазменного упрочнения нужны арбитры, которыми могут быть, по-моему, научные работники ВНИИЖТа, МГУПСа, ПКБ ЦТ МПС вместе со специалистами депо, служб, ЦТ МПС. Хотелось бы прочитать в нашем журнале мнения коллег-локо- мотивщиков и с других дорог.
И в заключение. Вопросы безопасности, экономической эффективности плазменного упрочнения локомотивных КП остаются открытыми. Экономического доказательства преимуществ метода вообще нет. Многие специалисты считают, что в отличие от лубрикации, упрочнение не влияет (если не ухудшает) на показатели расхода электроэнергии, составляющие около 40 % в расходной части локомотивного хозяйства. И опять самый больной вопрос. А что же дальше?
Так и будут различные службы соревноваться в твердости рельсов и КП, обгоняя периодически друг друга? Существуют же рекомендации науки установить соотношение твердости колес и рельсов как 1 : 1,2.
Так неужели надо внедрять дорогостоящие плазмотроны в депо (а может и на заводах) и через каждые 25 — 30 тыс. км пробега локомотива наносить слои твердостью 400 — 500 НВ (это по устным утверждениям авторов), т.е. более твердости рельса? И все для того чтобы «рекордное сочетание с другими модернизациями» решило проблему всего 4 мм то ли ширины колеи, то ли толщины гребней. Да еще создавать возможно опасные напряжения в бандажах, что может привести к авариям.
Необходимо, наконец, принимать решения, исключающие причины явления, а не бесконечно бороться с его последствиями.
Инж. О.К. ФИЛИППОВ,
г. Москва
Почта
