Измерительный инструмент для контроля параметров колесных пар локомотивов
Э.Г. БОРОДАВИЦИН, ведущий технолог Дирекции тяги — филиала ОАО «РЖД»,
0.0. МУХИН, специалист ООО «ПК"НЭВЗ"»
В.В. ЗАБОЛОТНЫЙ, ведущий технолог Дорожного конструкторско-технологического бюро Дальневосточной дороги
На сегодняшний день локомотивный парк ОАО «РЖД» насчитывает более 150 тыс. единиц колесных центров коробчатого сечения электровозов 2(3,4)ЭС5К «Ермак». Данному узлу отводится одна из важнейших задач в обеспечении безопасности движения на железнодорожном транспорте. Колесный центр является вторым после бандажа элементом колесной пары, который принимает на себя всю тяжесть поезда. Хотя это и не заметно невооруженным взглядом, но колесный центр при движении (а особенно при торможении и в начале движения) испытывает серьезные нагрузки. Его кристаллическая решетка подвергается изгибу и скручиванию, растяжению и сжатию за время всего жизненного цикла.
Колесным центрам отводятся межгосударственный стандарт ГОСТ 4491-2016, технические условия и другие нормативные документы, которые предъявляют изготовителям и ремонтным предприятиям жесткие требования по его изготовлению и ремонту. Однако при проведении анализа предприятий, выполняющих изготовление и ремонт колесных центров, а также при выполнении патентного поиска и анализа существующих сертифицированных устройств было установлено, что на сегодняшний день отсутствуют измерительные устройства, позволяющие выполнять измерение труднодоступных мест, в том числе и перемычек колесных центров.
В соответствии с чертежом 8ТН.229.069 нормативная толщина спиц колесного центра должна составлять 16 мм, у перемычки — 14 мм с установленным допуском ±3 мм. Данный параметр был внесен в чертеж изменением от 18.08.2011 № 51, вступившим в силу 01.10.2011 г. (до внесения изменения толщина спиц в чертеже составляла 14 мм). В соответствии с разъяснением ООО «ПК "НЭВЗ"» и на основании ГОСТ Р 53464-2009 размер 14 мм имеет поле предельного допуска 6,4 мм, или ±3,2 мм. Как следствие, исходя из правил надежности и конструкторской документации, данный параметр должен проходить измерительный контроль для проверки надежности. Прямое влияние данного параметра на надежность колесного центра была ранее рассмотрена в журнале «Локомотив» № 7, 2020 г.
Как итог, можно сделать вывод, что предприятия-изготовители на сегодняшний день игнорируют данный факт, не соблюдают требований нормативной документации, в результате чего контроль данного узла выполняется не в полном объеме. При этом часть колесных центров, находящихся в эксплуатации, просто дожидается своего времени, когда рано или поздно может случиться серьезное транспортное происшествие (возможно, с тяжелыми последствиями).
В качестве примера можно привести случай, имевший место 07.01.2019 г. на перегоне Анисимовка — Новонежино Дальневосточной дороги. Тогда электровоз 2ЭС5К № 163/164 сошел с рельсов по причине излома всех спиц колесного центра (рис. 1). Стоит отметить и колесные мастерские, которые переполнены колесными центрами с трещинами.
После случившегося события было принято решение выполнить осмотр и измерение всех спиц и перемычек данных колесных центров. В результате на выполнение данных измерений было затрачено колоссальное количество времени. Работа была трудоемкой и требующей наличия специализированного инструмента. Спицы колесного центра измерялись микрометром (время на измерение одной спицы из-за особенности конструкции данного устройства занимало от 20 с), а измерение перемычек колесных центров так и не было выполнено ввиду отсутствия необходимого измерительного устройства.
Авторами статьи после изучения данного вопроса и проведения измерений в колесных мастерских, а также по причине отсутствия необходимого измерительного инструмента было разработано устройство измерения геометрических параметров колесных центров коробчатого сечения.
Разработанный измерительный прибор (рис. 2) включает в себя скобу 1, линейку 2, поворотный шток 3, выдвижной шток 4, подвижную рамку 5, три крепежных винта 6. На линейке с двух сторон нанесены горизонтальная шкала для выполнения замера толщины спицы колесного центра коробчатого сечения с верхним пределом измерения 80 мм и шкала для выполнения измерений толщины перемычки колесного центра коробчатого сечения с верхним пределом измерения 55 мм.
Подвижная рамка 5 с обеих сторон имеет шкалу с ценой деления 0,1 мм. Выдвижной шток 4 позволяет изменить диапазон измерения устройства от 0 до 80 мм для измерения толщины спицы колесного центра и от 0 до 55 мм для измерения толщины перемычки колесного центра. Поворотный шток 3 обеспечивает заход измерительного устройства за спицу колесного центра коробчатого сечения для измерения перемычки. На измерительной шкале отмечен диапазон допуска геометрических параметров колесного центра коробчатого сечения.
Для проведения приемочных испытаний и определения работоспособности образца авторами был изготовлен опытный образец из ABS-пластика посредством послойного синтеза по спроектированной ЗО-модели в программном комплексе SolidWorks (рис. 3, 4). При использовании опытного образца на практике были определены его работоспособность и соответствие заявленным требованиям. Использование разработанного устройства в промышленной эксплуатации позволит снизить трудозатраты, время на выполнение операций, повысить производительность труда, обеспечить контроль продукции как на входном контроле, так и при выполнении текущих обслужива-ний и ремонтов, выполнять необходимые измерения труднодоступных мест. В ряде случаев прибор способен заменить микрометр и выполнять измерения, недоступные другим средствам измерения.
На рис. 5,6 наглядно представлена ЗО-модель разработанного устройства с примерами способов его использования.
