Анализ отказов колёсных пар поступающих в ремонт в колёсно-роликовый участок (Исследовательская часть дипломной работы)

5.Исследовательская часть. Анализ отказов колёсных пар поступающих

      в ремонт в колёсно-роликовый участок

5.1Силы действующие на колёсную пару в процессе эксплуатации и вызываемые этими силами неисправности и повреждения

Колёсные пары в процессе работы под вагонами изнашиваются и повреждаются. При появлении недопустимых износов или повреждений, угрожающих безопасности движения, колесные пары изымают из эксплуатации для ремонта или исключают из инвентаря.

К  числу таких износов и повреждений относятся:

- прокат по кругу катания  более допускаемых размеров;

- износ гребня колеса до мини­мальной толщины;

- вертикальный подрез и остроконечный  накат;

- толщина  и  ширина обода колеса менее допустимых размеров,

             а также  местное его уширение;

- дефекты на поверхности катания в виде ползу­нов (выбоин), выщербин, 

   кольцевых  выработок больше  допускаемых;

5.1.1 Классификация дефектов колесных пар

При взаимодействии пути и подвижного состава возникают кон­тактные напряжения в точках соприкосновения колёс с рельсами. В результате этих напряжений при движении колёс по рельсам про­исходит естественный износ трущихся поверхностей, а также их упру­гие пластические деформации и усталостные разрушения.

В процессе торможения, который сопровождается нагревом по­верхности катания колеса и резким увеличением её пластических де­формаций, также могут возникать износы и повреждения колёс.

Ось колёсной пары работает под воздействием больших статиче­ских и динамических нагрузок и подвергается знакопеременным на­пряжениям изгиба.  Кроме того, она испытывает дополнительные напря­жения сжатия в местах прессовых соединений с колесами и воспринимает удары от рельсов при наличии дефектов на поверхности катания. На  работоспособность оси влияют различные технологические  на­рушения при ее изготовлении и обработке. Сочетание ряда этих фак­торов в определенные моменты способствует возникновению в оси ме­стных перенапряжений, которые совместно с усталостными явлениями приводят к образованию трещин.

5.1.2 Дефекты профиля колеса   

Естественный износ происходит вследствие отрыва мелких частиц металла под влиянием контактных касательных сил, возникающих при трении качения. В результате нормального износа появляются прокат выше допустимого, уменьшение толщины обода и седлообраз­ный прокат. При наличии  несимметричности  расположения колёс на оси, раз­ницы диаметров колёс одной колёсной пары, перекосов рамы тележки или неточности сборки буксового узла, а также при воздействии цент­робежной силы во время проследования по кривым участкам пути у ко­лесной пары возникает односторонний износ, то есть одно колесо изна­шивается больше другого. При этом появляются вертикальный под­рез гребня, острый гребень, ступенчатый прокат.

Усталостные разрушения являются следствием долговременного нагружения поверхности катания касательными силами. В резуль­тате металл отрывается не мелкими частицами, как при естественном износе, а отслаивается или выкрашивается более крупными кусками. К усталостным разрушениям относятся шелушение поверхности катания, отслоение металла, коррозионное точечное выкрашивание, глубокие выщербины, а также отколы, изломы и местное уширение обода, сопровождающееся внутренней трещиной. Усталостные  выщер­бины называются  выщербинами  II типа и являются следствием развития поверхностных трещин в глубь обода с последующим отрывом кусочков металла.  Глубина  выщербин достигает 15—20 мм. Разрушения металла под многократным воздействием нормальных сил (разрушения смятием) появляются на колесах в виде кольцевого уширения обода (накат), отрывов наката у кромки обода, местных вмя­тин, остроконечного наката гребня и неравномерного проката по кругу катания. Накат обода и остроконечный накат гребня возникают в ре­зультате пластических деформаций, когда металл больше «течёт», чем изнашивается. При остроконечном накате гребень становится тонким и острым, но формируется не отрывом частиц металла, а смятием. Неравномерность проката может образоваться, если поверхность колеса по кругу катания обладает неодинаковым сопротивлением пла­стическим деформациям на разных участках или неравномерно разупрочняется от нагрева при торможении. Разрушения на поверхности катания колес от действия касатель­ных сил при торможении могут быть в виде ползунов, лысок, местных очагов закалки в виде отбеленных пятен овальной формы, мелких вы­щербин, пластических деформаций в виде наволакивания (смещение металла), а также наваров и кольцевых выработок от воздействия ком­позиционных колодок.

Выщербины, являющиеся следствием структурных изменений ме­талла на поверхности катания, называются  выщербинами I типа. Возникают они в результате образования микротрещин, характерных для отбеленного слоя; глубина их не превышает 1,5—3 мм. Ползуны появляются  из-за  скольжения  колеса  по рельсу при за­клинивании  колесных пар  в процессе действия тормозных устройств.

 Ползуны крайне опасны, так как вызывают сильные удары колес о рельсы при движении вагонов. Скрытые дефекты в металле обнаруживаются при обточке. К ним относятся различные неметаллические  включения, внутренние рако­вины, трещины от загрязнения металла, различные плены.

5.1.3 Дефекты оси 

Дефекты оси  могут появиться вследствие нарушений тех­нологии изготовления и ремонта, неправильной сборки буксовых уз­лов или других устройств тележки, а также из-за усталостных разру­шений металла.

К усталостным разрушениям относятся прежде всего поперечные трещины. Они являются наиболее опасными, так как несвоевременное выявление их приводит к изломам осей. Если угол наклона трещины по отношению к продольной линии оси превышает 30°, она считается поперечной.

Наклонные трещины также могут возникать в результате усталост­ных явлений. Однако чаще причиной появления наклонных и продоль­ных трещин являются пороки металлургического происхождения.

Из-за неправильной сборки буксового узла, отсутствия или недо­статка смазки, попадания в буксу посторонних предметов при дви­жении вагона происходят повреждения подшипников. Тогда нару­шаются нормальные условия трения скольжения или качения, шейка оси входит в непосредственный контакт с трущимися стальными де­талями, быстро нагревается, на ее поверхности возникают глубокие круговые, рваные риски - задиры. При несвоевременной остановке поезда процесс разрушения шейки заканчивается её изломом или отва­лом вместе с буксой.

При неправильно собранной рычажной передаче тормоза верти­кальные рычаги и горизонтальные тяги во время торможения трутся об ось - так возникают кольцевые протёртости на средней части оси. Пластические деформации оси могут появиться под воздействием больших внешних сил при крушениях, сходе вагона с рельсов или его перегрузке. В результате ось изгибается по шейкам или в средней части. Кроме того, при небрежной транспортировке и неправильном складировании колесных пар на осях появляются забоины.

Дефектом оси является также след от ожога ее электродом или ого­ленным электросварочным проводом. В месте контакта вследствие ко­роткого замыкания возникает высокая температура и происходят структурные изменения металла, которые могут стать причиной обра­зования трещин.

К дефектам колесной пары относятся ослабление и сдвиг ступицы колеса на оси, которые могут произойти из-за слабого натяга при за­прессовке, грубой обработки сопрягаемых элементов, воздействия внешних сил при крушениях.

На базе колёсно-роликового участка грузового вагонного депо  Горький -Сортировочный сделаем выборку основных дефектов у поступивших в ремонт колёсных пар за  2006 год и сведём данные в таблицу.

Таблица 6.1 - Основные неисправности колёсных пар поступивших в ремонт

 в колёсно-роликовом участке за 2006 год

Проанализировав данные из таблицы 5.1 - Основные неисправности колёсных пар поступивших в ремонт в колёсно-роликовом участке за 2006 год, мы видим что преобладающая неисправность колёсных пар поступивших в ремонт в колёсно-роликовый участок - это выщербины.

Рисунок 5.1 - Неисправности колесных пар