Admin

Эксплуатационные испытания бандажей повышенной твердости

Для увеличения срока службы локомотивных бандажей специалистами ОАО «ВНИИЖТ» и ОАО «ЕВРАЗ НТМК» была разработана бандажная сталь повышенной твердости марки 4. Это новая сталь с повышенным содержанием углерода, легированная хромом и с уровнем твердости 320 — 360 НВ на глубине 20 мм от поверхности катания бандажа. В сравнении с серийными бандажами марки 2 бандажи марки 4 имеют более высокую твердость по всей глубине рабочего слоя. Основные цели разработки бандажей марки 4 схематично показаны на рис. 1.

В период с 2004 по 2006 гг. бандажи марки 4 успешно прошли весь цикл предварительных испытаний в соответствии с требованиями ГОСТ Р 15.201—2000 и ОСТ 32.181—2001, включая лабораторные, стендовые и полигонные испытания опытной партии, а также сертификационные испытания расширенной установочной партии для возможности проведения ее подконтрольной эксплуатации на сети дорог.


Эксплуатационные испытания бандажей марки 4 были проведены в период 2006 — 2010 гг. на Горьковской, Южно-Уральской, Восточно-Сибирской и Северной дорогах. Объем установочной партии бандажей марки 4 составлял 194 шт., или 97 колесных пар. В качестве сравнительных использовались колесные пары с серийными бандажами марки 2. Изготовитель всех бандажей — ОАО «ЕВРАЗ НТМК».

Целью проведения эксплуатационных испытаний являлось сравнение бандажей марки 4 и серийных по основным показателям, определяющим срок службы бандажа, а также оценка их надежности. Колесные пары с бандажами марки 4 эксплуатировались на общих основаниях под грузовыми электровозами серий ВЛ10, ВЛ80 и ВЛ85, под грузовым тепловозом серии 2ТЭ10 и под маневровыми тепловозами серии ЧМЭЗ (всего 22 локомотива). Для возможности проведения сравнительного мониторинга бандажей по динамике износа в эксплуатации одна секция каждого локомотива была оборудована бандажами марки 4, другая секция — серийными бандажами. Распределение колесных пар по локомотивам, депо приписки и число локомотивов, а также их пробеги за время эксплуатационных испытаний приведены в табл. 1.

Наиболее тяжелые условия эксплуатации бандажей были на Восточно-Сибирской дороге, где они эксплуатировались в грузовом движении на участках с кривыми малого радиуса и при подталкивании на горно-перевалистых участках (электровозы-толкачи ВЛ80Р), а также в условиях низких температур в зимний период. На Южно-Уральской магистрали электровозы эксплуатировались в грузовом движении на длинных плечах до Куйбышевской и Московской дорог, включая участки пути со сложным планом и профилем и равнинные участки. На всех локомотивах применялись серийные тормозные колодки.

В табл. 2 и 3 приведены средние значения интенсивности изнашивания гребней и удельного проката бандажей по дорогам и сериям локомотивов. Согласно полученным результатам, бандажи марки 4 имеют стабильное преимущество перед серийными по износостойкости гребня и стойкости к износу по кругу катания на всех дорогах и типах локомотивов.

На магистральных грузовых электровозах серий ВЛ10 и ВЛ80, составляющих основной парк локомотивного хозяйства, преимущество бандажей марки 4 перед серийными по интенсивности износа гребня составляет от 20 до 40 %. На толкачах ВЛ80Р средняя интенсивность износа гребня бандажей марки 4 на 12,6 % ниже, чем серийных. На тепловозах средняя интенсивность износа гребня бандажей марки 4 на 17 — 26 % ниже серийных.

Результаты анализа статистики обточек колесных пар, приведенные на рис. 2 — 4, показывают, что на всех дорогах наблюдается схожая картина: при равном пробеге общее количество и частота обточек бандажей марки 4 в 1,5 — 2 раза ниже, чем серийных бандажей марки 2. При этом число обточек бандажей марки 4 по предельному износу гребня в 2 — 3 раза ниже, чем серийных. Кроме этого, бандажи марки 4 имеют более высокую стойкость к образованию остроконечного наката на гребне (см. рис. 2 и 3).

На Восточно-Сибирской дороге за время эксперимента всего были обточены 34 колесные пары с серийными бандажами и 44 — с бандажами марки 4. Учитывая, что на этой дороге в эксплуатации находилось неравное число колесных пар с бандажами марки 4 и серийными (32 и 12 соответственно, табл. 1), было рассчитано удельное количество обточек по отношению к числу колесных пар. Согласно диаграмме на рис. 4, всего в удельных долях произведено 2,8 обточки на одну колесную пару с серийными бандажами и 1,4 обточки на одну колесную пару с бандажами повышенной износостойкости, т.е. при равном пробеге частота обточек бандажей марки 4 в два раза меньше.

Данные по среднему пробегу колесных пар между обточками коррелируют с результатами анализа статистики обточек и показывают преимущество бандажей марки 4 перед серийными по этому важнейшему для ресурса бандажа показателю (табл. 4). Согласно полученным результатам, средний пробег между обточками колесных пар с бандажами марки 4 существенно выше, чем серийных на всех дорогах и типах локомотивов.

На магистральных грузовых электровозах преимущество бандажей марки 4 перед серийными по пробегу между обточками составляет от 20 до 55 %. На электро-возах-толкачах пробег между обточками бандажей марки 4 почти в полтора раза выше, чем серийных. На маневровых тепловозах пробег между обточками бандажей марки 4 более чем в полтора раза выше серийных.

Многообещающие результаты получены на электровозе ВЛ85-020, полностью оборудованном бандажами марки 4 (две секции по шесть колесных пар). Средний пробег между обточками колесных пар данного локомотива более чем в 2 раза превысил среднегодовое значение этого показателя для грузовых магистральных электровозов на Восточно-Сибирской дороге. Скорее всего, это связано с тем, что при прочих равных условиях степень износа бандажей в одной секции локомотива прямо пропорционально влияет на степень износа бандажей в другой секции и наоборот.


Разброс значений относительного соотношения интенсивности износа гребня и пробегов между обточками бандажей марок 2 и 4 на разных сериях локомотивов (табл. 2 и 4) связан с различиями в режимах их работы и условиях эксплуатации на каждой конкретной дороге. Наиболее объективными являются результаты, полученные для магистральных электровозов ВЛ80С на Горьковской дороге и электровозов-толкачей ВЛ80Р на Восточно-Сибирской, так как за время подконтрольной эксплуатации их бандажи подвергались обточкам в среднем 4 — 5 раз, в то время как бандажи остальных локомотивов — в среднем 1-2 раза ввиду меньшего пробега.

По завершении эксплуатационных испытаний был рассчитан средний прогнозируемый ресурс бандажей марки 4 до достижения минимально допустимой толщины (табл. 5). Согласно полученным результатам, прогнозируемый ресурс бандажей марки 4 как минимум на 20 % выше, чем серийных (на Южно-Уральской дороге). Прогнозируемый ресурс бандажей марки 4 под магистральными электровозами на Горьковской дороге и под толкачами на Восточно-Сибирской примерно в полтора раза выше, чем серийных. Преимущество бандажей марки 4 по ресурсу достигается за счет увеличенного пробега между обточками и меньшей интенсивности износа.

Таким образом, эксплуатационные испытания бандажей марки 4 на сети дорог показали их существенное преимущество перед серийными по износостойкости гребня и пробегу колесных пар между обточками, а также по среднему прогнозируемому и, соответственно, фактическому ресурсу.

Применение бандажей повышенной твердости позволило снизить в 1,5 — 2 раза частоту обточек колесных пар, при этом было произведено в 3 раза меньше обточек по причине предельного износа гребня. Наибольший технико-экономический эффект от применения бандажей марки 4 может быть получен на дорогах с тяжелыми условиями эксплуатации бандажей в грузовом движении на участках пути со сложным планом и профилем.

На основании положительных результатов эксплуатации было принято решение о проведении квалификационных испытаний бандажей марки 4 и их постановке на серийное производство. Квалификационные испытания бандажей были проведены на ОАО «ЕВРАЗ НТМК» в конце 2010 г. в соответствии с требованиями ГОСТ Р 15.201 — 2000 и ОСТ 32.181—2001. Положительные результаты квалификационных испытаний подтвердили готовность комбината к серийному выпуску бандажей марки 4, на основании чего технической и конструкторской документации на изготовление данной продукции была присвоена литера «А» — серийное производство.

Отличительной особенностью и преимуществом современного производства бандажей марки 4 на ОАО «ЕВРАЗ НТМК» является их термическая обработка методом индивидуальной управляемой закалки и отпуска на автоматической линии и оборудовании фирмы «Maerz» (закалочные столы и отпускная печь). Применение индивидуальной закалки бандажей взамен устаревшей закалки в стопах позволило устранить существенные недостатки последней, такие как неравномерность нагрева бандажей в стопе под закалку, неравномерность распределения скоростей охлаждения при замочке стопы в колодце с водой, закалка посадочной поверхности бандажа. Кроме того, индивидуальная закалка бандажей на столах дает возможность управлять скоростью их охлаждения и получать оптимальное соотношение прочностных и пластических свойств металла бандажа для обеспечения его максимальной износостойкости и сохранения надежности.

Во II квартале 2011 г. ОАО «ЕВРАЗ НТМК» провел сертификационные испытания бандажей марки 4 на соответствие требованиям Норм безопасности НБ ЖТ ТМ 02—98 и получил сертификат соответствия на данную продукцию. В настоящее время бандажи марки 4 являются сертифицированной и стандартизованной продукцией, соответствуют требованиям нового стандарта на бандажи черновые для подвижного состава ГОСТ 398—2010, и ОАО «ЕВРАЗ НТМК» готов приступить к их серийному выпуску.

Кандидаты технических наук Г.И. БРЮНЧУКОВ, ведущий научный сотрудник ОАО «ВНИИЖТ», А.В. СУХОВ, заведующий отделением ОАО «ВНИИЖТ»,
В.В. ТИМОФЕЕВ, начальник технологического бюро ОАО «ЕВРАЗ НТМК»

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin