СИСТЕМА
КОЛЕСО — РЕЛЬС
Повышение
надежности
и
срока
службы
колесных
пар
и
рельсов
Эксплуатационные нагрузки колесных пар и рельсов определя-
ют срок их службы. Для колес и осей колесных пар характерны
усталостные разрушения. При всех усталостных нагрузках дей-
ствует циклическое нагружение, включающее растягивающ ие
напряжения.
Последние являются основной причиной возник-
новения
и
распространения
трещ ин
в
ободе
колеса.
Д еф ек-
ты,
характерные для колес,
также свойственны
и рельсам,
но
проявляются
несколько иначе.
В
центре поверхности
катания
головки
рельса
они
вызывают
сш елуш ивание
м еталла,
а
на
рабочей грани образуют сетку усталостны х трещин.
Характеристики колес,
нагрузки и дефекты
Главной
задачей
при
выборе
материала
железнодорожных
ко-
лес
являются
обеспечение
опти-
мального срока службы и гарантия
безопасности в отношении аварий-
ных
изломов.
Как
продолжитель-
ные эксплуатационные испытания,
так и экспериментальные исследо-
вания
показали,
что срок
службы
колес
можно
увеличить,
исполь-
зуя
сорта стали с более высокими
параметрами твердости
и
прочно-
сти,
и что можно уменьшить опас-
ность
изломов,
используя
сорта
стали с оптимальными
характери-
стиками ударной
вязкости.
Поиск
оптимального сочетания этих двух
противоположных требований дал
результаты,
позволившие
увели-
чить срок службы колес за счет по-
степенного
повышения
прочно-
сти
углеродистой
стали
с
600
до
1000
МПа
при
одновременном
со-
хранении
высокой ударной
вязко-
сти.
Последнюю стремились улуч-
шить
за
счет
легирования,
но
ко-
леса
из такой
стали
не оправдали
ожиданий
в
отношении
увеличе-
ния срока службы и экономической
эффективности.
54
На следующем этапе поисков и
разработок
специалисты
руковод-
ствовались распространенным мне-
нием о том, что для железнодорож-
ных колес оптимальной считается
мелкозернистая углеродистая сталь
с перлитной структурой и
малыми
промежутками между пластинками
цементита.
Такая
микроструктура
достигается
ускоренным
охлажде-
нием обода колеса с последующим
самоотпуском.
Она
соответствует
требованиям
износа
и
вязкости.
В
результате
ускоренного
охлажде-
ния структура имеет качества мета-
стабильной
фазы
в
термодинами-
чески
равновесной
системе
желе-
зо —
углерод (Ре - С).
Выявленная
неустойчивость данной структуры
объясняется
тем,
что
при
движе-
нии
экипажа,
сопровождающемся
повышением температуры в местах
качения,
пластинчатый
цементит
в
результате диффузии
сфероиди-
зируется,
превращаясь в
глобуляр-
ный
(зернистый)
цементит,
соот-
ветствующий
стабильной
фазе си-
стемы Ре —
С.
Дефекты в центральной области
поверхности катания.
В
централь-
ной
области
конической
поверх-
ности
катания
колеса,
где
измеря-
ют его диаметр
(в зоне круга
ката-
ния),
возникают дефекты
следую-
щих трех типов:
• рифли на поверхности катания;
• некруглость колес:
• выкрашивание (отслаивание).
Указанные типы дефектов доста-
точно сложно объяснить на основе
единственной общепризнанной тео-
рии контактной усталости качения.
Большинство
проблем,
касающих-
ся эксплуатации колесных пар, тре-
буют
исследования
процессов
вы-
крашивания
поверхности
катания
колес.
Для исследования дефектов дан-
ного типа
взяли
шесть железнодо-
рожных колес, к которым уже были
предъявлены
претензии.
Выбрали
по два
колеса
поездов трех серий:
Euroment
(диаметр колеса 920 мм,
сорт стали В92), Desiro III
(850мм,
сорт R8T) и Itino (770мм, сорт R8T).
Эти
поезда оборудованы дисковы-
ми тормозами, и поэтому тепловое
воздействие
тормозных
колодок
на
поверхность
катания
исключа-
лось. У пяти колес было выявлено
выкрашивание,
и
только
одно
ко-
лесо
было
без
видимых дефектов.
Все колеса
изготовлены
на
одном
и том
же заводе
из стали
четырех
разных
плавок.
На
момент прием-
ки
колес все технические парамет-
ры имели достаточный запас. У ко-
лес
из
стали
сорта
R8T
и
В92 тре-
буемые
механические
показатели
и
химический
состав
достаточно
близки,
поэтому
оба
сорта
оцени-
вали как один.
Пластические свой-
ства
колесной стали были
высоки-
ми, и отношение предела текучести
к пределу прочности составило 0,6.
Содержание серы
и фосфора было
на 50%
ниже, чем
нормировалось
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, №3
предыдущая страница 55 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн следующая страница 57 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст