CC BY
45
УДК 621.771.23.016.3.01
М. А. ГРИЩЕНКО (ДПТ)
СИСТЕМАТИЗАЦ1Я ДЕФЕКТ1В ЗАЛ1ЗНИЧНИХ КОЛ1С
У статп наведенi результати дослвджень появи дефекпв у залiзничник колесах, систематизация та спроба пояснения причин Гх виникнення.
В статье приведены результаты исследований появления дефектов в железнодорожных колесах, систематизация и попытка объяснения причин их появления.
In the article the research results of occurring defects in railroad wheels, the systematization and attempt of explaining the causes of occurring them are presented.
Колеса залiзничного рухомого складу, особливо вантажних вагошв, працюють у достатньо складних умовах, шддаються значним статичным (обумовленим вагою кузова та вiзкiв), ди-намiчним (виникаючим у процес взаемодн колесо-рейка, особливо в кривих малого радiусу, при проходженнi стикiв, стрiлочних переводiв, а також через повздовжнi зусилля в потяз^ i термiчним (що викликаеться такими, напри-клад, чинниками, як тертя гальмiвних колодок по поверхш кочення) навантаженням. Наведенi фактори експлуатацшного характеру разом з недосконалютю вимог нормативно-технiчноi документацii на вироби в сукупностi призво-дять до передчасного вилучення з експлуатацii затзничних колiс.
Рiзноманiтнiсть сформованих дефектiв спо-нукае об'еднати iх у групи за кватфшацшними ознаками.
За основу класифшацн може бути прийня-тий загальний принцип, який використовуеться на затзнищ.
Так, несправностi залiзничних колю класи-фiкують за зовнiшнiми ознаками та за умовами iх виникнення [1]:
- раптовi (злам елеменпв колеса пiд час аварii, навари, повзуни);
- поступовi (зношенiсть, мюцева пластична деформацiя ободу колеса);
- незалежш та залежнi, яю охоплюють д> апазон вiд несправностей експлуатацiйного характеру до тих, що виникають пiд час виготов-лення;
- повш та частковi, коли неможлива та можлива подальша експлуатащя виробу, вщпо-вiдно.
Дефекти експлуатацшного характеру можна роздiлити на декшька категорiй, причому руй-нування колеса по поверхш кочення - один iз дефекпв, що найчастiше зус^чаеться:
- дефекти поверхнi кочення: навар, повзун, мюцеве розширення (розчавлювання ободу),
вищербини, вищербини по трiщинах втомлено-стi, вищербини по сiтцi термiчних трiщин, по-верхневий вiдкол зовшшньо1' гранi колеса, вiд-кол кругового напливу;
- трщини та злами: поперечнi трiщини, повздовжш трiщини, сiтка термiчних трiщин в ободi колеса, формування кiльцевих трщин.
У свою чергу, такий поверхневий вщкол на зовнiшнiй гранi обода (рис. 1) може бути розд> лений, в першому наближеннi, на декшька рiз-новидiв у залежност вiд особливостей поверхнi руйнування металу.
Так, у випадку, коли вiзуально спостерна-ють iснування ознак втомлення, анатз поверхнi руйнування дозволяе визначити осередки заро-дження трiщини та процес 11 зростання, досл> дити етапи повшьного, прискореного росту та остаточне руйнування (як при статичному на-вантаженш). На пiдставi знаходження напрямку зростання трiщини можна знайти осередок та надалi визначити причини виникнення тр> щини [2].
Рис. 1
Другий вид - це коли на поверхш кочення колеса можна спостер^ати ознаки виникнення
розшарування металу з подальшим послщов-ним вщколом. Зростання трiщин в цьому випа-дку може вiдбуватися як послщовно, так i пара-лельно у площинах, що взаемно пересшаються. Формування наведених ушкоджень металу найбшьш вiрогiдно пов'язане з iснуванням у визначених мюцях тдвищено! кiлькостi неме-талевих включень. Мiжфазна поверхня вклю-чення-матриця в процесi навантаження металу стають мiсцями формування субмiкротрiщин, яю будуть зростати пропорцiйно коефiцiенту штенсивносп напружень.
Найчастiший напрямок зростання таких м> кротрiщин - орiентацiя уздовж площин парале-льно поверхнi кочення. Окрiм цього, на процес зародження трiщин може впливати рiзниця в дiаметрi колiс, якi складають колюну пару. При перевищеннi припустимо! норми в рiзницi дiа-метрiв, за рахунок тдтримки умов однаково! швидкост руху колiс, будуть виникати момен-ти, якi спрямованi на компенсащю наведено! рiзницi в геометри колю. Таю моменти будуть призводити до складних деформацiй вiзкiв та ш.
Особливо небезпечним е рiзновид ушко-дження, коли присутнi ознаки одночасно вщ декiлькох впливiв. Прикладом може бути роз-чавлення ободу та крихке руйнування при ди-намiчному або циктчному навантаженнi.
Вiдкол на поверхнi кочення шару металу з ознаками втомлення
Найчаспше в цьому випадку причиною такого руйнування е наявшсть в обмеженому об'емi металу визначено! концентраци немета-левих включень, яю за розмiрами i кiлькiстю значно перебшьшують нормативнi показни-ки [3]. Однак, залягання наведених неметале-вих включень на глибиш вiд поверхш кочення (для нового колеса) можуть не призводити до виникнення критичного рiвня концентраци напружень при навантаженш в процесi експлуатацп колеса. У таких випадках в експлуатацп колеса, за рахунок розвитку процеав зносу та обточування металу, вщстань залягання наведених неметалевих включень вiд поверхнi кочення буде зменшуватись. Пiсля досягнення критичного значення вщсташ неметалевих включень вщ поверхнi кочення на окремому етат вiдбуваеться зародження субмшротрщи-ни [4]. Пюля останнього обточування колеса, коли вщстань трiщини вiд поверхнi кочення досягне критичного значення, швидюсть 11 зростання значно зросте ^ врештi-решт, вщбудеть-ся руйнування колеса (рис. 2, 3).
Рис. 3
Таким чином, можна вважати, що для доста-тньо велико! кшькосп випадюв вщкол ободу колеса обумовлений сумарним впливом вщ визначених чинникiв. На пiдставi цього, тiльки ретельний аналiз дозволить визначити реальну картину формування ушкодження колеса пiд час експлуатацп.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Класиф1кац1я несправностей вагонних кол1сних пар та !х елеменлв [Текст]. - К.: Державна ад-мшютрац1я зал1зничного транспорту Украши, 2006. - 79 с.
2. Вакуленко, I. О. Чинники, яш впливають на розвиток втомленосп металу в процеа експлуатацп зал1зничних колю [Текст] / I. О. Вакуленко, О. Н. Перков, М. А. Грищенко // Зал1зн. трансп. Украши. - 2007. - № 5. - С. 70-71.
3. ГОСТ 10791. Колеса цельнокатаные. Технические условия [Текст].
4. Вакуленко И. А. Факторы, влияющие на надёжность и долговечность железнодорожных колёс [Текст] / И. А. Вакуленко, Г. В. Рейдемейстер, О. Н. Перков // В1сник Дшпропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2005. -Вип. 9. - Д. : Вид-во ДНУЗТ, 2005. - С. 129-132.
Надшшла до редколегп 25.09.2008.
