[01-1995] Влияние условий эксплуатации на износ бандажа

[poster333]

Влияние условий эксплуатации на износ бандажа

Согласно ГОСТ 27674 — 88, изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела (детали). Износ бандажей — это результат одновременного, совокупного действия множества факторов в процессе трения и встречается в виде проката, выбоин, подреза гребней и др.

Он заключается в том, что их поверхность по всему кругу катания постепенно утрачивает коническую форму превращаясь в желобообразную. Образуется так называемый прокат на поверхности бандажа.

Износ бандажей является следствием воздействия двух факторов: пластической деформации, в результате которой металл выдавливается с поверхности катания к наружной грани и вершине гребня, и термического воздействия при проскальзывании колес и колодочном торможении. После чего на поверхности катания образуется твердая мартенситная структура.

При длительном взаимодействии колес и рельсов происходит значительная деформация бандажа и головки рельса В этом случае циклическое действие контактных напряжений может вызвать остаточную деформацию. Хотя она не приводит к полному разрушению бандажа, однако может нарушить нормальные условия работы.

Изменение размера бандажа характеризуется интенсивностью нарастания проката, износа гребня по толщине (естественный износ), а также уменьшением толщины бандажа за счет снятого при обточках слоя металла (технологический износ), т.е. интенсивностью суммарного износа.

Прокат бандажей образуется вследствие пластической деформации металла под действием нормального давления, а также истирания частиц металла бандажа в месте контакта с рельсом под влиянием силы трения. Величина нормального давления зависит от конструкции локомотива а сила трения — от величины нормального давления и коэффициента сцепления.

Нарастание величины проката приводит, во-первых, к уменьшению силы сцепления между колесом и рельсом и, как следствие, к увеличению склонности электровоза к бок-сованию. Во-вторых, начинается ускоренный износ бандажей и сокращается срок их службы.

Основной фактор, влияющий на подрез гребней, — его проскальзывание относительно рельса в результате всползания и соскальзывания. Под всползанием понимают вертикальное перемещение колеса относительно рельса, 8 под соскальзыванием — аналогичное перемещение из-за действия сил от массы экипажа

В случае всползания колесная пара переходит в режим одноточечного касания колеса с рельсом с точкой контакта, приходящейся на гребень. Наличие непрерывного всползания с одновременным соскальзыванием является основной причиной интенсивного подреза гребней бандажей колесных пар электровозов.

Известно, что величина износа гребней бандажей определяется профилем пути в плане, климатическими условиями, нагрузкой на ось, скоростью движения и др. Распределение износа по поверхности бандажей колесных пар в различное время года дает представление о факторах, влияющих на разрушение структуры материала и соответственно позволяет выбрать эффективные способы его снижения
Чтобы оценить степень влияния условий эксплуатации на износ бандажей, на кафедре «Электрическая тяга» УЭМИИТа проанализировали изнашивание бандажей колесных пар на примере пассажирских электровозов ЧС2Т, приписанных к депо Мурманск Октябрьской дороги, Локомотивы работали на одних тяговых плечах, в одинаковых условиях.

Степень влияния условий эксплуатации определялась сопоставлением числовых характеристик изменения контролируемых параметров в летнее (с 15 апреля по 15 октября) и зимнее (с 15 октября по 15 апреля) времена года. Исходные статистические данные были собраны по результатам измерения контролируемых параметров (прокат толщина гребня) в течение 1988 — 1992 гг. при плановых осмотрах ТО-3 и ремонтах ТР-1.

Контролируемые параметры при фиксированных значениях пробега являются случайными величинами. Поэтому их зависимости от пробе а определяли с помощью регрессионного анализа Установлено, что все рассматриваемые зависимости для бандажей колесных пар электровозов ЧС2Т имели совершенно разные закономерности.

Эти зависимости описывали линейными функциями y=aL+b, где у—значение контролируемого параметра (прокат, толщина гребня), а — интенсивность нарастания проката, уменьшение толщины гребней бандажей; b — величина проката или износа гребня на начало рассмотрения L — пробег.

Коэффициенты а и b определяли методом Лежандра (наименьших квадратов). Результаты расчетов сведены в таблицу Из таблицы видно, что износ гребней бандажей зимой был незначительным, и обточка бандажей определялась только величиной износа по кругу катания. При этом износ гребней прекращался после образования проката по кругу катания.

Следует отметить, что на заснеженном пути и инее на боковой грани головки рельса образуется ледяная пленка которая является естественной смазкой, хорошо предохраняющей гребни бандажей от износа. При этих условиях качение бандажа быстро переходит с двухточечного на одноточечный контакт, приходящийся на круг катания, и износ гребня прекращается.

Бандажи колесных пар электровозов ЧС2Т в марте-апреле были уже обточены по профилю и в летний период начали работать с нулевым прокатом К лету, когда бандажи были восстановлены по профилю (ГОСТ 11018 — 87), рельсы очистились от черного налета, боксование уменьшилось и снизился износ по кругу катания. При этом между колесом и рельсом сохранился двухточечный контакт.

Как видно из таблицы, в летний период гребень интенсивно изнашивается, когда опережает скорость нарастания проката. Если сохраняется двухточечный контакт, то при полном гребне следует иметь уже начальный прокат. Величина должна быть около 1 мм При этой величине проката бандаж и рельс имеют одноточечный контакт по кругу катания, и гребень бандажа не будет интенсивно изнашиваться.

Кроме того, в летний период проводят капитальный ремонт пути Поскольку твердость бандажа меньше твердости рельса, значит высокие нагрузки в контакте, значительное теплобразоване во время проскальзывания колеса по рельсу, дополнительный нагрев при торможении, быстрое охлаждение в результате теплоотвода внутрь металла — факторы, способствующие образованию наклепа или так называемой «белой фазы».

Низкие температуры зимой могут влиять на глубину закаленного слоя и его твердость. Белый слой является характерным проявлением образования новых структур. По мере качения бандажа по рельсу в летний период накапливаются микроскопические деформации.

Когда способность к упрочнению бандажа исчерпывается, наклепанные слои разрушаются, вымываются. Жидкость, внедряющаяся летом при ударах в образовавшиеся микротрещины, ведет себя подобно клину, раздвигающему стенки трещины.

Происходит перенос материала рельса на более мягкую поверхность бандажа На поверхности рельса образуются риски в результате царапающего действия перенесенного металла, находящегося у бандажа в состоянии наклепа, поверхность катания бандажей растрескивается Образование трещи в зимнее время повышает износ бандажа, Острые кромки оказывают режущее действие, вблизи кромок материал бандажа выкрашивается.

Чтобы уменьшить силы трения, интенсивность изнашивания бандажей колесных пар электровозов и рельсов, в летний период необходимо применять смазку. Смазочные материалы могут быть жидкими (масло, вода), в виде эмульсии, газообразными пластичными и твердыми (тальк, графит, дисульфид молибдена и др.).

Важно правильно, с учетом всех особенностей эксплуатации электровозов и состояния пути выбрать оптимальную смазку и использовать ее в летний период для смазывания гребней бандажей и боковых граней головок рельсов.

Канд.техн. наук А.П. БУЙНОСОВ
УЭМИИТ

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела xx1.

Перенес: Admin