,
С И С ТЕ М А
КО Л ЕС О
РЕЛЬС
остальн ая
доля
повы ш ает вн утрен -
ню ю
эн ер ги ю .
Д еф ек т
в ы к р а ш и -
ван и я
при
п ласти ческой
д е ф о р м а-
ции
увеличивает аккум улирование
теп л о во й
эн ерги и ,
так
как
тр е щ и -
ны ,
о к р у ж аю щ и е
д е ф о р м и р о в а н -
ную область, ухудш аю т теплоотвод.
В
процессе
п р о д о л ж и тел ьн о й
э к с -
п луатац и и
колес
п рои сходи т
д и ф -
ф узи он н ы й
переход
от
н еу сто й ч и -
вого
п ласти н чатого
перли та
к т е р -
м о м ех ан и ч еск и
у сто й ч и во м у
з е р -
н и сто м у
п е р л и ту
со
1 0 0 % -н о й
сф ероидизацией.
Неблагоприятные
воздействия дефектов
поверхности катания
И з-за
д еф екто в
в о зр астает
д и -
н ам и ч еское
возд ей стви е
колес
на
рельсы ,
которое
передается
на
все
верхнее строение пути.
Н екруглость
п оверхн ости
к а т а -
ния
колес такж е приводит к
н еб ла-
гоприятны м
последствиям .
О на
не
то л ьк о является
причиной
в о зн и к -
н овен и я
деф ектов
вы кр аш и ван и я,
но
и,
кром е того,
вследствие д и н а -
м ических ударов увеличивает ф рет-
тинг-коррозию подступичной части
оси колесной пары и создает угрозу
для осевого
подш ипника.
В
р езу ль-
тате
таки х
во зд ей стви й
у м ен ьш а-
ется
срок
служ бы ,
во зн и кает у гр о -
за
безопасности движ ения
и у вел и -
чивается уровень ш ума, и злучаем о-
го подвиж ны м составом.
Д о стато ч н о
у б ед и тел ьн ы м
я в -
ляется
м нени е
о
том ,
что
н екр у г-
лость
колес
стала
основной
п р и ч и -
ной крупной аварии близ Эш еде вы -
сокоскоростного поезда ICE. Его ко-
леса
бы ли
снабж ены
рези н о вы м и
абсорберам и
в
виде колец, установ-
лен н ы х
м еж ду
бан даж ом
и
к о л ес-
ны м
центром .
В
соответствии
с
ис-
следованиям и, проведенны м и после
авари и ,
бы ло
установлено,
что
к о -
леса
им ели значительны е некругло-
сти.
П рям ы е удары
на
вы сокой ско-
рости могли стать причиной хрупко-
го излом а и разруш ения при изгибе
вследствие усталости
м атериала
на
58
внутренней
поверхности
обода
к о -
леса.
К олеса
подобного типа
ш иро-
ко
расп ростран ен ы
на
городском
транспорте, но они эксплуатирую тся
в более низком диапазоне скорости.
З н ан и е
п ри чи н
во зн и к н о вен и я
п о вер х н о стн ы х
д еф ек то в
и
ны не
сущ ествую щ и х
в о зм о ж н о стей
их
устранения
п озволяет восстанавли-
вать проф или
колес ещ е на
н ач ал ь-
ном этапе возн и кн овен и я деф екта.
Напряженное состояние
рельса
Как и в колесе, в головке рельса
м акси м альн ы е
сж им аю щ ие
н а п р я -
ж ен и я
действую т
в
средней
части
п о вер х н о сти
к атан и я
и
сн и ж аю т-
ся
к краям .
В связи с этим
вли ян ие
вертикальн ы х сил им еет м аксим ум
в
средней
области
поверхности
к а-
тан и я при напряж енном состоянии,
о б у сл о вл ен н о м
сж ати ем
по
трем
осям
при
качении
(рис.
1).
У казан -
ное
в л и ян и е
п р о я в л я ется
как
со -
противлени е деф орм ации
качения,
кото р о е
п реп ятствует
д еф о р м и р о -
ванию зерен.
В
направлении
к
кра-
ям
головки
рельса
соп роти влен и е
сниж ается, вследствие чего возм ож -
но распространение деф орм ации по
ш ирине.
В
результате
эта
ш ирина
будет характери зоваться во зн и к н о -
вением пластинчатой структуры д е-
ф орм и рован н ы х
зерен,
а такж е
о б -
разован и ем грата.
В
процессе
к ач ен и я
трехосн ое
н ап р яж ен н о е
со стоян и е
сж ати я
в
средн ей
о б л асти
го л о в к и
р ел ьса
о б у сл о вл ен о
« ги д р о стати ч ески м »
давлением , как и
в зоне
круга к ата-
ния
колеса.
И з
п ракти ки д еф о р м и -
рован и я
под действием такого д ав-
л ен и я
известно,
что
зн ач ен и я
п р е-
дела текучести
и
пластической
в я з-
кости
в
этом
случае
зн ач и тел ь н о
вы ш е,
чем
при
р астяж ен и и .
С
р о -
стом
« ги д р о стати ч еск о го »
д а в л е -
ния
оба
парам етра
увеличиваю тся
ли нейно.
Э тот ф акт долж ен у ч и ты -
ваться
при
оценке
перспектив
уве-
ли ч ен и я
объем ов
перевозок
по
м а-
ги с тр а л ь н ы м
л и н и я м ,
в ы п о л н я е -
м ы х
п оездам и
с
б ол ьш и м и
о сев ы -
ми нагрузкам и.
Действие направляющих и
вер-
тикальных сил.
П од действием
б о -
ковы х направляю щ их сил зерна
на
краю рабочей грани головки рельса
деф орм и рую тся
на
м аксим альн ую
глубину
(рис.
2).
В
н ап равлен и и
к
середи н е
головки
рел ьса
глуби на
р а с п р о с тр а н е н и я
д е ф о р м и р о в а н -
ны х зерен ступенчато ум еньш ается
и достигает м иним ум а на наруж ной
грани.
Во
всей
д еф о р м и р о ван н о й
области им ею т место явлен и я сдви-
га
зерен,
при
этом
на
рабочей
гр а-
ни возни каю т сдвиговы е трещ ины .
В случае действия
больш их
вер-
ти кальн ы х и м алы х направляю щ их
сил
(ри с.
3)
« ги д р о стати ч еск о е»
давление в средней области поверх-
ности
катан и я
рельса
не д еф о р м и -
рует зерна.
Д еф орм ац и я
их
п рои с-
ходит лиш ь в зоне наруж ной грани
головки.
В
этой деф орм и рован н ой
области м икроструктура им еет п л а-
стинчаты й характер. П ри этом слой
д е ф о р м и р о в а н н ы х
зер ен
р а с п р о -
страняется
на значительную глуби-
ну, а на наруж ной грани образуется
грат.
В зоне рабочей
грани
н ап рав-
ляю щ и е
силы
вы зы ваю т д е ф о р м а-
цию
сдвига
ли ш ь
в
огран и ч ен н о й
области поверхности катания.
К огда
дей ствую т
м алы е
в ер ти -
кальн ы е и больш ие направляю щ ие
силы
(рис.
4), на рабочей грани о б -
разуется м акси м альн ы й слой зерен
со сдвиговой деф орм ацией,
ступен-
чато
ум ен ьш аю щ и й ся
(не
до
н уле-
вого
зн ач ен и я)
к
середине
п о вер х -
ности катания. В ертикальны е силы ,
вследствие которы х в средней о б л а-
сти
во зн и кает
«гидростати ческое»
давление,
на деф орм ацию зерен не
влияю т, но в области наруж ной гра-
ни
они
у вел и ч и ваю т
глубину
р ас-
пространения деф орм ации зерен.
В
ходе
исследований
на
поверх-
ности
головки
обнаруж ен
тон ки й
слой
(около 30 мкм)
м елкозернисто-
го м артенсита, возникаю щ ий
вслед-
ствие трения колеса о рельс при двух-
точечном
контакте
под
действием
вертикальны х и направляю щ их сил.
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 3
предыдущая страница 59 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн следующая страница 61 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст