КОЛЕСНЫЕ ПАРЫ
приведенные в стандартах. При этом
для осей обоих видов в отношении
длительной прочности во всех диа-
пазонах нагрузок коэффициент за-
паса 5 (отношение допустимых на-
пряжений к фактическим эксплуа-
тационным) был больше или равен
единице.
Оценка
срока
службы
по
экс-
плуатационной
прочности
да-
ет иной результат. В методике ис-
следований за основу принимается
коллектив нагрузок, полученный в
ходе эксплуатационных испытаний
и экстраполированный на суммар-
ный пробег 15 млн км. Кроме того,
учитывается отмеченное в ходе ис-
пытаний увеличение напряжений
на 20% по сравнению с результата-
ми расчетов, проводившихся в соот-
ветствии со стандартами.
Величина допустимых напряже-
ний в подступичной части оси
аатЫ
при 107 циклах колебаний должна
соответствовать о
= 0,962о
... В
а.ец
атМ
то же время между расчетными
<заг
и измеренными в процессе эксплуа-
тации напряжениями а ш
ы
при той
же нагрузке
107 циклов имеет ме-
сто
аатЫ
=
1,2стаг. Сравнение этих
соотношений
позволило
опреде-
лить
вибропрочность
моторной
(±118
МПа)
и
поддерживающей
(±112
МПа)
оси.
При указанных
значениях
вибропрочности
дол-
жен быть гарантирован суммарный
пробег 15 млн км? или срок служ-
бы 30 лет.
В обоих случаях это требование
не выполняется, если в качестве до-
пустимого напряжения
оаег
в иссле-
дованиях моторных осей, изготов-
ленных из стали марки 34 С11№Мо6,
принята
расчетная
вибропроч-
ность, равная ±97 МПа, а для под-
держивающих осей из стали марки
25СгМо4 (ЕА4Т) —
взятое из стан-
дартов
максимально
допустимое
напряжение, равное ±99 МПа.
В
наиболее
нагруженном
ме-
сте оси (галтель подступичной ча-
сти),
где
требуемая
вибропроч-
ность при 107 циклах нагружения
определяется
как о
=
0,844а
аЫ
,
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 10
она
равна
±147
МПа
для
мотор-
ной оси и 166 МПа для поддержи-
вающей. С учетом возможного на-
личия
концентраторов
напряже-
ний при (3^, * 1,2 допустимые напря-
жения как для моторной, так и для
поддерживающей оси будут ниже.
В
соответствии
с
выражени-
ем (3) для осей колесных пар срок
службы до появления трещины в
подступичной части при величине
пробега, составляющей 3,3 млн км,
будет равен 6,6 года. Если же исхо-
дить из условия появления трещи-
ны в галтели подступичной части
после пробега 5,4 млн км, то срок
службы составит 10,8 года. Отсюда
следует, что требование в отноше-
нии максимального пробега 15 млн
км (срок эксплуатации 30 лет) не
может быть выполнено. Тот факт,
что разрушение моторной оси по-
езда
1СЕ 3
произошло после про-
бега всего Змлн
км,
объясняется
либо повышенными
напряжения-
ми, либо дефектом материала, при-
ведшим к снижению вибропрочно-
сти.
Разрушение произошло в зо-
не галтели подступичной части со
стороны,
противоположной тяго-
вой передаче, где номинальные на-
пряжения на 10% ниже, но радиус
меньше.
В
соответствии
с
приведенны-
ми соотношениями требуемые раз-
меры оси моторной колесной пары
определяют, исходя из выполнен-
ного пробега 1 * 3 млн км.
Для
выполнения
требования
= 15 млн км должно иметь место
соотношение
Ьв/Ьх
= 5. Кроме того,
при параметрах
п
= 3,
к* -
6 величи-
на диаметра с/.должна быть равной
1,09(/о.
Это
означает,
что
при
од-
ном и том же материале требуется
увеличить диаметр оси на 9%, что-
бы выполнить требование о сроке
службы
Ъв
= 15 млн км.
Таким образом, результаты ис-
следований излома оси позволили
сделать следующие выводы:
• реальный диаметр оси колесной
пары в подступичной части 179 мм,
а в зоне галтели —160 мм;
• требуется соблюдение диаметра
оси в подступичной части 195 мм, в
зоне галтели —
174 мм при одном и
том же материале оси.
Оценка вероятности излома
осей колесных пар
Результаты
расчета
по
мето-
ду конечных элементов показыва-
ют, что в зоне галтели подступич-
ной части моторной оси существует
высокая концентрация напряжений.
Эта зона стала причиной усталост-
ного
разрушения.
Поверхность
разрушения моторной оси поезда
ICE 3, по которой можно было про-
следить этапы роста трещины, ста-
ла предметом изучения Федераль-
ного управления по
материалове-
дению и испытаниям материалов.
Анализ разрушенной оси показал,
что вблизи начальной точки разру-
шения имеются инородные вклю-
чения, проникшие в толщу метал-
ла в процессе изготовления. Длина
включений около 0,9 мм, что пре-
вышает допустимый размер, поэто-
му данные включения могут быть
причиной начала разрушения.
Картины изломов осей ICE 3 и
ICE TD почти одинаковы. Авария
с поездом ICE TD произошла 2 де-
кабря 2002 г. на линии Нюрнберг —
Хемниц, причем срок эксплуатации
разрушившейся
моторной оси
не
превышал
1
года,
а
пробег соста-
вил 350 тыс. км. В результате из-
лома оси поезд сошел с рельсов, к
счастью, без человеческих жертв. В
данном случае трещина зародилась
в
подступичной
части
оси
вслед-
ствие фрикционной коррозии.
Как
показали
расчеты,
выпол-
ненные в соответствии со стандар-
том EN 13104, дополнительной при-
чиной этой аварии была также не-
достаточная усталостная прочность.
Этот вывод получил подтверждение
со стороны Федерального бюро же-
лезных дорог Германии (ЕВА).
Нагрузки
на
эту
колесную
па-
ру
были
определены
из
условий
суммарного
пробега
12 млн
км
в
предыдущая страница 46 Железные дороги мира 2011 10 читать онлайн следующая страница 48 Железные дороги мира 2011 10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст