Четырёхосная нефтебензиновая цистерна, страница 8

Предварительной стадией молекулярного схватывания является интенсивная пластическая деформация контактирующих поверхностей, с обнажением ювенильных участков металла и приближении их между собой на величину атомных решеток.

С упрочнением и образованием металлической связи на отдельных участках сопрягаемых поверхностей, дальнейшее перемещение деталей приводит к глубинному вырыванию частиц с менее прочной металлической поверхности. Последующее трение поверхностей с многочисленными выступами приводит к дополнительному износу путем царапания и вдавливания.

Такой определяющий вид износа и соответствующий ему абразивный являются типичными для рабочих поверхностей детали клинового гасителя колебаний. Об этом убедительно свидетельствуют глубокие вырывы с многочисленными рисками на вертикальной поверхности трения клина.

Значительная выработка и аналогичное состояние поверхности трения наблюдается и на сопряженной детали - фрикционной планке.

Интенсивный износ рабочих поверхностей клиньев и планок приводит к изменению взаимного расположения клиньев и надрессорной балки, перераспределению нагрузок между пружинами рессорного комплекта и существенно ухудшает демпфирующую способность системы.

Эксплуатационные обследования показали, что при износе сопряженных поверхностей клина, фрикционной планки и надрессорной балки на 1 мм каждой, опорная поверхность клина поднимается относительно опорной поверхности надрессорной балки на 4,8 мм. Это приводит к уменьшению прогиба подклиновой пружины, а вместе с тем снижает давление и силы трения на фрикционных поверхностях узла. Расчеты показывают, что возвышение клина на d = 20 мм приводит к снижению коэффициента  у груженого четырехосного вагона на 28% против номинального (с 0,086 до 0,062). Снижение коэффициента относительного трения влечет за собой увеличение динамических сил. Особенно опасно завышение клина порожнего вагона, так как может произойти обезгрузка клина и потеря нажатия на фрикционную планку. При этом нарушается фрикционная связь надрессорной балки с боковыми рамами тележки. Возрастает виляние тележки, величины горизонтальных поперечных сил, действующих на вагон и железнодорожный путь. Все это указывает на необходимость обеспечения по возможности минимального темпа износа деталей узла и строгого регламентирования возвышения клина в эксплуатации.

Приведенный анализ свидетельствует, что клин осуществляет фрикционную связь между базовыми деталями тележки - надрессорной балкой и боковой рамой, работает в чрезвычайно тяжелых условиях сухого трения. Износостойкость клина оказывает определенное влияние на размерную цепь узла, а в конечном счете и на параметры демпфирования. Все это указывает на особое значение для работоспособности узла демпфирования фрикционной совместимости материала клина с сопрягаемыми деталями узла - планкой и надрессорной балкой.

Из-за возникающих при схватывания больших сил трения часто происходит заклинивание сопрягаемых деталей, а вместе с тем и всего рессорного комплекта. Об этом свидетельствует осциллограммы прогибов рессорного комплекта, снятые в процессе эксплуатационных испытаний.

Возникновение неблагоприятных видов износа с нарушением нормальной работы узла обусловлено не только внешними параметрами трения. Исходя из механизма процесса схватывания это  предопределяется также необоснованным выбором высокопластичных марок сталей -20Л-25Л, для изготовления трущихся деталей (фрикционный клин). В настоящее время в России используются также конструкционные легированные стали, предусмотренные ТУ 24.05.486-82 для изготовления ответственных литых деталей тележки грузовых вагонов. Так, на ГПО <<Уралвагонзавод>> (УВЗ) базовой сталью для изготовления клиньев является сталь марки 20ФЛ, а на Бежицком сталелитейном заводе (БСЗ) -20ГЛ. Следует отметить довольно низкое качество стальных фрикционных клиньев из-за их отливки по остаточному принципу (в конце плавки, после отливки деталей ответственного назначения).

Обобщая все вышеизложенное, можно сделать заключение, что для обеспечения нормальной работы системы демпфирования и повышения срока службы деталей узла, необходимо устранить вид износа - схватывание. Это может быть достигнуто в условиях сухого трения, лишь путем локализации возможных разрушений в тонком поверхностном слое сопрягаемых деталей. Выполнение указанного требования зависит от соотношения между прочностью адгезионной связи, возникающей на поверхностях трения, и прочностью нижележащих слоев. Если адгезионная связь менее прочна, чем нижележащие слои (положительный градиент механических свойств) то деформация сосредотачивается в тонком поверхностном слое.

Создание таких условий трения на рабочих поверхностях клинового гасителя колебаний может быть осуществлено в определенной мере путем замены пары трения ²сталь по стали² на пару ²сталь по чугуну². Обоснованность указанной рекомендации вытекает прежде всего из целесообразности использования материала с ограниченными пластическими свойствами. Последнее является важной предпосылкой для создания положительного градиента механических свойств.

Наличие в чугуне графитной составляющей является другим немаловажным фактором, способствующим уменьшению адгезионной связи.

Графит имеет слоистую кристаллическую структуру, характеризующуюся значительной анизотропией свойств, что предопределяет использование его в качестве твердой смазки. Хорошее антифрикционные свойства графита обуславливаются способностью легко расщепляться по плоскостям спайности, способностью образовывать на поверхностях трения тонкую сплошную пленку ориентированных чешуек графита прочно связанную с окислами металлов благодаря ненасыщенных связей, возникающих при расщеплении. Указанные свойства графита в различной мере проявляются в зависимости от режима трения [6 ].