СИСТЕМА
КОЛЕСО — РЕЛЬС
ростатическое» давление, или, дру-
гими словами, всестороннее сжатие,
можно также назвать всесторонним
сопротивлением деформации.
Влияние ударных
нагрузок.
Из
теории
и
практики
известно,
что
в
стали
с одинаковыми
механиче-
скими свойствами могут появиться
трещины,
являющиеся
результа-
том хрупкого или
вязкого
(пласти-
ческого)
разрушения.
Точнее
ска-
зать, речь идет об изломах с разной
долей
пластической
деформации
на
поверхности
излома.
На
харак-
тер излома влияет скорость прило-
жения
ударной
нагрузки.
При
бо-
лее
высокой
скорости
увеличива-
ется сопротивление деформации
в
месте контакта, вызывающее хруп-
кость стали. В наибольшей степени
это проявляется у колес с некругло-
стью,
где
в значительной
мере ох-
рупчивается
зона
ползунов.
Хлад-
ноломкость
также
способствует
возникновению хрупких трещин
и
расслоений. На стохастическую на-
правленность трещин
сдвига
в
ме-
стах
ползунов
влияет «гидростати-
ческое»
давление
и,
соответствен-
но, всестороннее сопротивление де-
формации при качении.
Каждая
единица
подвижно-
го
состава
проходит
многократно
повторяющиеся
циклы,
включаю-
щие
в себя
трогание
и
разгон,
вы-
ход
на
заданную
скорость,
тормо-
жение
и
остановку.
При
этом
по-
вторяются
воздействия
низких
и
высоких значений скорости
нагру-
жения.
Как уже было сказано,
вы-
сокая
скорость вызывает охрупчи-
вание и расслоение, в то время как
низкая скорость обусловливает вы-
сокую вязкость стали
и ее пластич-
ный характер разрушения.
На
хрупкое
разрушение
стали
также влияют температура и повы-
шенное содержание углерода.
Чем
ниже
температура,
тем
сильнее
и
заметнее хрупкость.
Известно, что
при
низких температурах эксплуа-
тации и более высоком содержании
углерода хрупкие разрушения колес
и рельсов происходят чаще.
Дефекты
выкрашивания
в зоне
круга
катания.
С
появлением
тре-
щин
в
зоне
круга
катания
значи-
тельно
снижается
сопротивление
деформации, потому что прекраща-
ется действие «гидростатического»
давления вокруг трещин.
В
колесе
с
указанными
трещи-
нами
твердость
поверхности
ката-
ния соответствует основным
меха-
ническим
параметрам
применяе-
мых сортов стали. При воздействии
«гидростатического»
давления
в
зоне
круга
катания
произошла
не-
большая пластическая деформация.
В
результате
уменьшилось
сопро-
тивление деформации
и стало воз-
можным зарождение и постепенное
разветвление трещин.
Материал,
находящийся
между
трещинами, также подвергается де-
формации
силами
сжатия.
В
про-
цессе
деформации
он
«скользит»
между трещинами, наползая на по-
верхность
катания,
а
затем
раска-
тывается. Одновременно деформи-
руются
поверхности трещин.
При
дальнейшем
прогрессировании де-
фекта происходит частичное выкра-
шивание и разрушение плоских ча-
стичек с появлением углублений.
Поврежденная такими углубле-
ниями
поверхность
возбуждает
в
колесе колебания, в результате че-
го качение сопровождается ударами
с
более
высокой
частотой
чередо-
вания. Далее новые динамические
удары, вызываемые влиянием
пру-
жин
первичного рессорного подве-
шивания тележки, распространяют
дефекты
выкрашивания
по
всему
кругу катания колеса.
Выкрашивания за пределами зоны
круга катания.
Существуют дефек-
ты, находящиеся вблизи гребня бан-
дажа
и у наружного края
профиля
колеса. Контакт колеса с обеими об-
ластями поверхности катания рель-
са
реализуется
в
результате
попе-
речных смещений колесной пары от
центрального положения. Это про-
исходит при прохождении кривых и
при
максимальном отклонении
ко-
лесной пары при извилистом движе-
нии. На поверхность катания колес
воздействуют вертикальная нагруз-
ка и касательная сила тяги. Обе си-
лы оказывают интенсивное воздей-
ствие на поверхности катания коле-
са
и
рельса
и действуют перпенди-
кулярно друг другу. Под действием
двух перпендикулярных друг другу
напряжений создаются напряжения
сдвига, вызывающие косые поверх-
ностные трещины под наклоном 45°
к поверхности катания. Эти неболь-
шие
трещины
уменьшают
поверх-
ностные
остаточные
напряжения,
поэтому при дальнейшем увеличе-
нии
нагрузки
качения
развивают-
ся основные и
побочные трещины
сдвига.
Здесь так же, как и в зоне круга ка-
тания, материал, находящийся между
трещинами,
подвергается деформа-
ции сжатия с последующим раскаты-
ванием появившихся выступов. При
прогрессировании дефекта происхо-
дит частичное выкрашивание и раз-
рыхление поверхности катания. Ме-
таллографический анализ материала
этих зон подтвердил его
100%-ную
сфероидизацию.
Холодная
пластическая
дефор-
мация
поверхности
катания.
При
холодной деформации
происходят
упрочнение
и
нагрев
деформиро-
ванного материала.
В технической
практике
это
явление
хорошо
из-
вестно. При упрочнении достигают
высоких
механических
характери-
стик металла. С повышением темпе-
ратуры затраты энергии
на дефор-
мацию ниже.
На конечный
резуль-
тат
оказывают
влияние
скорость
обработки
и
отвод тепла.
При
вы-
сокой
скорости
обработки
(вели-
чине пластической деформации за
единицу времени)
и
малом отводе
тепла
увеличивается
накапливае-
мая
тепловая
энергия,
в
результа-
те чего сопротивление деформации
снижается. Это может быть исполь-
зовано, например, при скоростном
волочении проволоки.
При
нагружении
образца
рабо-
та пластического деформирования
на 90-95% преобразуется в тепло, а
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, №3
57
предыдущая страница 58 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн следующая страница 60 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст