Новые материалы колес и рельсов, а также смазочные материалы трудно испытывать в эксплуатационных условиях, так как невозможно задавать нужные значения важнейших параметров — нагрузки, скорости движения, величины проскальзываний колес, температуры воздуха, влажности, а также степени загрязненности рельсов.
Значение проблем износа в последние годы значительно увеличилось в связи с введением в эксплуатацию подвижного состава с пониженным уровнем пола, вызвавшим резкое изменение основных факторов износа. Изменились не только значения скорости и осевых нагрузок, но также конструкции ходовой части, тягового привода и гасителей колебаний. Высота пола над УГР в таких вагонах составляет 180 – 390 мм вместо 600 – 1000 мм в обычных.
Подвижной состав с пониженным уровнем пола появился на рынке в 1990 г. Большинство таких вагонов изготавливается по специальным техническим условиям транспортных предприятий, выполняющих местные и пригородные перевозки. Это, в свою очередь, является причиной появления многочисленных концепций приводов и колесных пар. Так, лишь за последние 10 лет 14 вагоностроительных заводов выпустили большое число вагонов трамвая 30 типов. Следует отметить, что проблемы износа колес и рельсов в большой степени зависят от конструкции подвижного состава и характеристик пути.
Использование вагонов с пониженным уровнем пола является, безусловно, оправданным. Удобство посадки в вагон, т. е. понижение уровня пола, достигается посредством некоторых конструктивных изменений. Так, используют колеса уменьшенного диаметра, перемещают часть оборудования из-под кузова на крышу вагона, применяют гасители колебаний и рессоры новых конструкций.
В первой серии испытаний исследовали износ рельсовой стали марок 700 А и 900 А, 700 НН и 1200 НН, используемых для изготовления рельсов с упрочненной головкой, а также стали, из которой изготавливают бандажи колес. Цифры в обозначениях соответствуют пределу прочности на растяжение в ньютонах на квадратный миллиметр. Образцы для испытаний вырезали из реальных рельсов и бандажей. Из них формировали пары трения. Чтобы условия испытаний приблизить к эксплуатационным, в место контакта образцов колеса и рельса с помощью лубрикатора подавали стандартный смазочный материал для гребней бандажей.
В следующей серии использовали образцы только из рельсовой стали марки 700 А и колесной стали одной марки. С их помощью проверяли влияние смазок различных типов на условия износа рельсовой и колесной сталей. Целью этой серии испытаний было определение эффективности смазок и составление заключения о возможности их использования.
Исследовавшиеся смазочные материалы значительно различаются вязкостью и свойствами содержащихся в них присадок. Большинство стандартных смазочных материалов было получено от транспортных компаний. Новые смазки, еще не получившие допуска к применению, предоставлены заводами-изготовителями.
Следует заметить, что нагрузки, моделировавшиеся в обеих сериях испытаний, соответствовали условиям движения подвижного состава в кривых. В связи с этим результаты исследования износа поверхностей катания колес и рельсов нельзя без соответствующей коррекции переносить на условия движения в прямых.
При моделировании в лабораторных условиях важно обеспечить нагрузки, характер которых близок к эксплуатационным. Расчет максимальных значений давления в контакте определяют по формулам Герца, в соответствии с которыми форма колеса принимается цилиндрической, а поверхность катания рельса — выгнутой или плоской. В такой паре трения качения контактное пятно имеет форму эллипса при выгнутой поверхности головки рельса и прямоугольника при плоской.
В процессе качения колеса по рельсу условия в контакте постоянно изменяются. На эти условия можно оказывать воздействие путем изменения геометрии образцов и регулирования одновременно действующих процессов качения и поперечного сдвига.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.