Установка для наплавки гребней колёс

2 Анализ повреждений  и неисправностей

2.1 Статистика отказов  колёсных пар в  эксплуатации 

       По  данным формы ВУ-31 определяют число  вагонов, подвергаемых текущему ремонту  в зависимости от видов неисправностей. И устанавливают причины оцепок вагонов, в том числе из-за дефектов колёсных пар. Анализ, выполненный суктором ремонта и содержания вагонов ВНИЖТа и Уральским отделением этого института, показал следующее:

       Таблица 3 Соотношение дефектов колёсных пар

 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Виды повреждений 

       Вертикальный  подрез гребня – неравномерный по поперечному профилю круговой износ, при котором угол наклона профиля боковой поверхности гребня приближается к , а радиус перехода от гребня к уклону 1:20 уменьшается до 8…12 мм.

         В эксплуатации вертикальный подрез гребня не допускается высотой более 18 мм.  

Рис. 4. Вертикальный подрез гребня

       

       

          На рисунке 4 показан вертикальный подрез гребня колеса, отсутствие зазора в точке А – БРАК.

          Тонкий гребень  – нарушение размера гребня колеса.

       К эксплуатации колеса не допускаются  при толщине гребня менее 25 мм - у  грузовых вагонов и пассажирских обращающихся со скоростью до 120 км/ч; менее 28 мм – у пассажирских обращающихся со скоростью 120…140 км/ч; менее 30 мм – у пассажирских обращающихся со скоростью 140…1660 км/ч. 
 

       Рис. 5. Тонкий гребень, толщина менее допускаемой 

          Остроконечный накат  гребня – механическое повреждение, которое характеризуется образованием выступа по круговому периметру гребня в месте перехода его изношенной боковой поверхности к вершине.

Рис. 6. Остроконечный накат гребня 

        Примечание: карта  эскизов приведена в приложении. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2.3 Допускаемое значение величин

       

       

       Восстановление наплавкой подлежат колесные пары, удовлетворяющие по ремонтным параметрам требованиям «Инструкции по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар» ЦВ-3429 и «Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» ЦРБ-756, имеющие размеры по гребню и ободу:

       При скорости до 120 км/ч

• толщина гребня в пределах 25…33 мм;
• толщина обода не менее 130 мм.

       При скорости 120…140 км/ч

• толщина гребня в пределах 28…33 мм;
• толщина обода не менее 130 мм.

   
 
 
 
 
 

Рис. 7. Профиль поверхности колеса 

       При толщине гребня колес колесных пар  на одном колесе от 20 до 27 мм, а на втором менее 30 наплавке подлежат оба  гребня.

       Гребень и поверхность катания колес, поступающих на наплавку, подвергают визуальному осмотру. Колесные пары с трещинами, выщербинами, «наварами», отколами, наплывами и подрезами на поверхностях катания и гребня к наплавке не допускаются.

2.4 Причины повреждения 

       Вертикальный  подрез гребня – относится к классу предельный износ, группа – круговой, тип – неравномерный, подгруппе – по профилю.

       Возникает при смещении пятна контакта колеса и рельса в сторону фаски в основном из-за несимметричности посадки колес на ось, большой разницы диаметров колес по кругу катания, а также при наличии изгиба оси. Кроме того, он может образоваться также при эксплуатации вагонов в замкнутом маршруте с большим количеством кривых малого радиуса

       Наличие под вагонами колёсных пар с вертикальным подрезом гребня может привести к  сходу вагонов с рельсов при  противошерстном движении их по стрелочному переводу.

       Тонкий  гребень – относится к классу нарушениегеометрического параметра,  тип – нарушение размера.

       Происходит вследствии интенсивного износа гребня из-за ненормальной работы колесной пары.

       Остроконечный накат гребня – относится к классу повреждение, группа – механический, тип – пластическая деформация металла.

       Остроконечный накат гребня возникает в результате пластической деформации поверхностных  слоев металла гребня в сторону  его вершины из-за высокого контактного  давления и интенсивного трения в месте взаимодействия с головкой рельса.

       Эксплуатация  колёсных пар с остроконечным  накатом запрещается, так как  возможен сход вагонов с рельсов  при противошерстном движении. 
 
 
 

       

       

2.5 Мероприятия, направленные  на повышение работоспособности  и долговечности 

       При существующих типах локомотивов  и вагонов одна треть прироста грузооборота железнодорожного транспорта осуществляется за счет повышения массы  и скоростей движения поездов. Однако дальнейшее увеличение мощности локомотивов  и грузоподъемности вагонов приводит к росту нагрузок от колесной пары на рельсы. При вводе в эксплуатацию нового подвижного состава максимальные нагрузки от колесной пары локомотива на рельсы возрастут до 248…267 кН (25…27 тс), т. е. на 9…17%, а грузовых вагонов – до 228…247 кН (23…25 тс), т. е. на 7…16%.

       Перспективными  программами Международного Союза  железных дорог (МСЖД) и ряда национальных организаций предусмотрено повышение  скоростей движения подвижного состава  до 250…400 км/ч. Рост нагрузок от колесной пары на рельсы и скоростей движения значительно увеличивают силовое взаимодействие между подвижным составом и железнодорожным путем и повышают напряженное состояние рельсов и колес. За последние годы железнодорожный путь в нашей стране претерпел существенную модернизацию. Использование термоупроченных рельсов типов Р50, Р65 и Р75, щебеночного балласта, железобетонных шпал значительно увеличило жесткость пути. Эксплуатация подвижного состава в районах с низкими температурами, использование композиционных  тормозных колодок, особенно на пассажирских вагонах скоростного движения, усложнило работу колесных пар. Изменение условий службы колесных пар в эксплуатации вызывает повышенные требования к их качеству. В ОАО «РЖД» постоянно проводятся работы, направленные на улучшение конструкции и качества материала колес.

       Эксплуатационные  качества колеса характеризуются его  способностью выдержать циклические  напряжения, вызываемые и нем статическими и динамическими нагрузками. Отдельные  случаи поломок дисков, не связанных с наличием в чих дефектов металлургического происхождения, дают основание предполагать, что рост скоростей' движения поездов и нагрузок па колеса, а также более тяжелые, чем прежде, условия торможения вызывают п колесах напряжения, достигающие предела безопасной эксплуатации. Проблемы качества колес привлекают внимание специалистов, которые занимаются совершенствованием методов их расчета, экспериментальными исследованиями напряженно-деформированного состояния элементов колес при различных способах их нагружения, а также конструированием колес для различных условии эксплуатации. Широкое распространение для расчета напряжении в колесах под действием внешних сил получил метод «конечных элементов».

       Большое влияние на напряжения в колесах оказывает угол наклона диска. Исследованиями, проведенными в СШЛ, установлено, что при уменьшении угла наклона диска и положении его, близком к вертикальному, растягивающие напряжения от действия тепловых нагрузок вследствие торможения снижаются от 150-180 МПа (15,4…18,2 кгс/мм2) до 54,5—89,8 Л\Пя (5,6-9,1 кгс/мм2). На напряжения возникающие от приложения вертикальных силовых нагрузок, наклон диска оказывает незначительное влияние. Под действием горизонтальных нагрузок напряжения существенно изменяются от угла наклона диска и при вертикальном его положении увеличиваются примерно на 25%. При одновременном действии вертикальной и горизонтальной нагрузок напряжения при вертикальном расположении диска увеличиваются на 20…40 %. Таким образом, с увеличением угла наклона плоского диска напряжения от рабочих нагрузок уменьшаются, а термические напряжения увеличиваются. Так как последние возникают периодически, а рабочие нагрузки действуют постоянно, предпочитается плоско-коническое, а не вертикальное расположение диска.

       

       По  результатам предварительных исследований МПС России определило три направления  работ по снижению интенсивности  износа гребней колес и бокового износа рельсов (указание МПС № 151у от 25.11.1994 г.):

       • технологии, технические средства и смазочные материалы для лубрикации зоны контакта гребня колеса с рельсом;

       • восстановление наплавкой изношенных гребней колес;

       • организационно-технические мероприятия  по повышению качества ремонта и  текущего содержания ходовых частей подвижного состава и пути.

       За  прошедшие годы в рамках этой программы  разработаны технические средства, смазочные материалы и технологии лубрикации зоны контакта гребня колеса с рельсом. Наиболее эффективными оказались  передвижные рельсосмазыватели. Для  защиты гребней направляющих осей локомотивов используются бортовые гребнесмазыватели НПП «Фромир» (Ростов-на-Дону) АГС-8, работающие на консистентной смазке. Лубрикация стрелочных переводов осуществляется стационарными путевыми лубрикаторами, для которых разработана всесезонная смазка СПЛ. На Северо-Кавказской железной дороге используется система гребнесмазывания, разработанная РГУПСом.

       Созданы установки, специальная наплавочная  проволока и технологии наплавки на гребни вагонных колес специального противоизносного слоя. Разработаны и применяются технологии магнито-плазменного и плазменного упрочнения поверхностного слоя гребней бандажей локомотивов.