Распределение трещин по глубине, динамика изменения количества и максимальной глубины трещин в середине поверхности катания в сечении № 8 представлены на рис. 4. Наблюдаемая немонотонность графика максимальной глубины обусловлена погрешностью измерений.
Уменьшение максимальной глубины трещин начинается только после четырех проходов РШП. Полного устранения дефектного слоя в середине поверхности катания не удалось добиться даже после 10 проходов. Максимальная глубина трещин после шлифования уменьшилась всего на 0,12 мм и составила 0,23 мм. При этом в двух из трех сечений почти полностью устранены поверхностные трещины в рабочей грани на расстоянии 20 мм от середины поверхности катания (см. табл. 2). В сечениях № 8 и 10 остаточная глубина трещин в рабочей грани не превысила шероховатости и составила соответственно 0,04 и 0,03 мм.
Одновременно с вихретоковым контролем в каждые два прохода РШП измеряли профиль рельса между сечениями № 9 и 10 (табл. 3, рис. 5). Результаты подтверждают динамику изменения максимальной глубины трещин. В середине поверхности катания изменения профиля рельса после рельсошлифования не произошло, толщина снятого металла составила около 0,1 мм. После 10 проходов РШП удалось снять слой металла наибольшей толщины в рабочей грани 1,52 мм и в нерабочей 1,15 мм (см. табл. 3). Изношенный профиль внутренней нити имеет вогнутость в средней части поверхности катания и при реализованных настройках РШП его удаление возможно только после сошлифо-вывания выступающих частей на наружной и внутренней гранях поверхности катания рельса (см. рис. 5).
Аналогичные испытания с использованием вихретокового контроля поверхности катания и измерений поперечного профиля головки рельсов до и после шлифования проведены на Заринской дистанции пути. Опытный участок пути включал в себя три кривые радиусами 590, 500 и 390 м с прямыми участками между ними, пропущенный тоннаж на момент измерений составил 350 млн т груза брутто.
По результатам вихретокового контроля (табл. 4, рис. 6) до и после пяти проходов РШП максимальное значение глубины залегания сеток трещин в средней части поверхности катания внутренней нити изменилось меньше чем на 0,05 мм, что не превышает погрешности измерений. В рабочей грани на расстоянии 15 мм от середины в одном сечении глубина трещин уменьшилась с 1,36 до 1,12 мм, а в другом — с 0,89 до 0,36 мм. Полностью удалить сетку трещин и, следовательно, поврежденный слой во внутренней нити не удалось по всей поверхности катания после пяти проходов РШП.
В дополнение к контролю поверхностных дефектов проведены измерения поперечного профиля головки рельса (рис. 7). При шлифовании внутренней нити кривой в средней части поверхности катания снят слой металла минимальной толщины — от 0,03 до 0,09 мм, что согласуется с результатами вихретокового контроля. Наибольшие изменения профиля наблюдаются в нерабочей и рабочей гранях внутренней нити — от 0,34 до 0,97 мм. В наружной нити съем металла более равномерный по ширине поверхности катания.
Поперечный профиль после шлифования становится ближе к номинальному по ГОСТ Р 51685—2022, но при этом область в средней части внутренней нити с наибольшими повреждениями остается наименее обработанной. Поврежденный слой металла не удален полностью и после шлифования даже визуально обнаруживаются сетки трещин (рис. 8).
Как уже было указано, ключевым параметром при назначении шлифования и критерием качества работ является значение неровностей рельсов до и после шлифования. Для устранения наклепанного слоя нормативными документами предусмотрено снятие металла на глубину не менее 0,1 мм от дна волны.
При рассмотрении результатов шлифования головки рельса (рис. 9) отмечено, что после пяти проходов РШП контакта шлифовальных кругов с поверхностью катания во впадинах волнообразного износа не возникает, а следовательно, не выполняются требования Указаний о снятия
Усредненные данные о съеме металла за один проход РШП при рель-сошлифовании по каждой кривой Тайгинской и Заринской дистанций пути по обеим нитям представлены на рис. 10. За один проход РШП средний съем металла в средней части поверхности катания головки наружной нити кривой составил 0,056 мм, внутренней нити — 0,012 мм.
Выводы. Очевидно, что при текущей организации работ объемов проводимой шлифовки в кривых малого радиуса недостаточно. Для повышения ее эффективности необходимы разработка и массовое внедрение специализированных адаптивных программ и режимов шлифовки (ремонтных профилей) внутренних нитей кривых для полного удаления дефектного слоя и предотвращения выхода рельсов по дефекту 19. Программа шлифовки должна основываться на объективных результатах измерений и учитывать состояние поперечного профиля перед шлифованием, наличие на поверхности катания желобов, наплывов и отклонений формы от стандартной.
Для участков со сложным планом и продольным профилем, на которых повреждаемость и износ рельсов развиваются достаточно быстро, целесообразно рассматривать организацию регулярного профилактического скоростного шлифования.
Для продления срока полезного использования рельсов и общего системного оздоровления рельсового хозяйства на основе адресного шлифования необходим целенаправленный контроль контактно-усталостных повреждений рельсов. Реализация такого контроля должна предусматривать двухуровневую систему оценки предде-фектных состояний рельсов:
мобильными высокопроизводительными средствами для оценки состояния рельсового хозяйства в целом; она будет востребована на уровне планирования работ и расстановки приоритетов по участкам пути, а также позволит прогнозировать выход рельсов по контактно-усталостным дефектам в случае невыполнения шлифования рельсов;
съемными средствами или встроенными в рельсошлифовальные поезда для назначения величины снимаемого слоя металла, оптимизации поперечного профиля и оценки качества шлифования (приемки работ).
Список источников
1. Модели образования контактно-усталостных повреждений на поверхности катания рельсов / А.Ю. Абдурашитов, П.В. Сычев, Ю.Н. Юркова, А.В. Сычева // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2019. Т.
15. № 15(15). С. 14-21. EDN: KWUYBM.
2. Буйносов А.П., Антропов С.Н. Исследование волнообразного износа рельсов с учетом теории трения пары «колесо-рельс» // Транспорт Урала. 2019. № 1(60). С. 86—89. DOI: 10.20291/1815-9400-2019-1-86-89.
3. Галлямов Д.И., Овчинников Д.В. Влияние подуклонки рельсов на контактные напряжения и давления в системе «ко железнодорожного транспорта. 2023. Т. 82. № 1. С. 9—17. DOI: 10.21780/2223-9731-2023-82-1-9-17.
4. Технические указания по шлифованию рельсов и рельсовых элементов стрелочных переводов: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 22.02.2011 № 388р (в ред. 25.05.2022 № 1399р).
5. Возможности ручного вихретокового контроля для измерения глубины контактно-усталостных трещин поверхности катания рельсов / С.П. Шляхтенков, Д.Б. Некрасов, С.В. Палатин и др. // Дефектоскопия. 2023. № 4. С. 37—45. DOI: 0.31857/ S0130308223040036.
6. Инструкция «Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов»: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 23.10.2014 № 2499р (в ред. от 07.10.2022).
7. Марков А.А., Максимова Е.А. Анализ параметров донных сигналов в зоне сварных стыков рельсов при высокоскоростном ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 2021. № 5. С. 45— 55. DOI: 10.31857/S0130308221050067.
