Повышение ресурса пары "колесо-рельс" за счет рационального подбора свойств материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Бунькова Тамара Геннадьевна

• Бунькова Тамара Геннадьевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Бунькова Тамара Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕСА И РЕЛЬСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОВОДИМОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные причины повреждения колеса

1.2. Основные причины повреждения рельса в эксплуатации

1.3. Исследование взаимодействия пары трения «колесо - рельс»

1.4. Выводы

2 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТВЕРДОСТИ СТАЛИ КОЛЕСА И

РЕЛЬСА НА ИХ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

2.1 Анализ моделей трения в системе «колесо - рельс»

2.2 Анализ существующих методов моделирования

трибологических систем

2.3 Выбор методики экспериментальных исследований взаимодействия колеса и рельса

2.3.1 Математическая модель процесса изнашивания колеса и рельса при их взаимодействии с использованием некомпозиционных планов второго порядка

2.3.2 Математическая модель процесса изнашивания колеса и рельса при их взаимодействии с использованием симплекс-решетчатых планов Шеффе третьего порядка

2.3.3 Зависимость износостойкости колеса и рельса от твердости их сталей при взаимодействии

2.4 Выводы

3 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТВЕРДОСТИ СТАЛИ КОЛЕСА И РЕЛЬСА НА ЗНАЧЕНИЯ КОНТАКТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

3.1 Моделирование упругого контакта в зоне трения «колесо - рельс»

3.2 Определение зависимости влияния твердости сталей колеса

и рельса на значения контактных напряжений

3.3 Результаты испытаний малогабаритных образцов на абразивное изнашивание и контактную усталость

3.4 Выводы

4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТВЕРДОСТИ СТАЛИ КОЛЕСА И РЕЛЬСА НА ИХ ИЗНОС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

4.1 Зависимость износостойкости колеса и рельса от скорости движения подвижного состава

4.2 Экспериментальные исследования взаимодействия колеса

и рельса при переменной скорости движения подвижного состава

4.3 Математическая модель процесса изнашивания колеса и рельса в зависимости от скорости движения и осевой нагрузки с использованием некомпозиционных планов второго порядка

4.4 Математические модели, прогнозирующие износ в паре «колесо

рельс», с учетом скорости, действующей нагрузки и соотношения

твердости сталей

4.5 Макроструктурный анализ изношенной поверхности

колесной и рельсовой стали

4.6. Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

5.1. Экономический эффект от уменьшения потребности в цельнокатаных колесах за счет увеличения срока службы колеса

5.2. Экономический эффект от сокращения количества

обточек в расчете на год

5.3. Экономический эффект от сокращения времени

простоя вагонов в ремонте

5.4. Экономический эффект от увеличения межремонтного пробега и эксплуатационного ресурса колеса

5.5. Экономический эффект от дополнительного объема перевозок

5.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

РАСЧЕТ И ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ДОКУМЕНТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКУЮ РЕАЛИЗАЦИЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение ресурса пары "колесо-рельс" за счет рационального подбора свойств материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. На сегодняшний день проблема повышения производительности и снижения себестоимости перевозочного процесса на железнодорожном транспорте решается путем повышения осевой нагрузки и скорости движения подвижного состава. Практика эксплуатации вагонного парка показала повышение интенсивности изнашивания, как колес, так и рельсов, что несомненно, отражается на безопасности движения поездов по железнодорожному полотну.

Экспериментально установлено, что износоустойчивость трибоэлемен-тов системы «колеса и рельса» в большей мере характеризуется твердостью их материалов. Многочисленные опыты по влиянию твердости на износ осуществлялись для колеса и рельса обособленно друг от друга. Колесная и рельсовая стали должны обладать физико-механическими свойствами, соответствующими прилагаемыми к ним высоким статическим нагрузкам и способствующими устойчивости перед динамическим воздействием, обусловленным ускорениями, возникающими при движении состава, кроме того, должна учитываться экономическая составляющая [16].

В последние годы на железных дорогах РФ произошел рост интенсивности изнашивания колес и рельсов, снижение усталостной и контактно-усталостной прочности поверхностей обода колес и головки рельса и др. [34, 40, 58, 61, 73].

Снизить износ колеса и рельса возможно путем поиска оптимума в соотношении между твердостью колесной и рельсовой сталями.

В связи со сложившейся ситуацией повышенного износа принято решение о повышении твердости колес грузовых вагонов до 360 НВ.

В последнее время участились отцепки вагонов в ТОР (текущий отце-почный ремонт) по тонкому гребню (67 %), выщербинам (24,2 %), ползуну (1,1%) и др. (рис. 1) [12].

Практика эксплуатации вагонного парка показала, что большинство колесных пар поступают в ремонт с тонким гребнем. Также имеет место повышение интенсивности изнашивания рельсов. Поэтому проблема выбора рационального соотношения твердости колесной и рельсовой сталей, особенно при существующей тенденции повышения осевой нагрузки и скорости движения, становится весьма актуальной.

Рисунок 1 - Причины изъятия вагонов из эксплуатации в неплановый ремонт за 2017 - 2018 г

Тема диссертационной работы является актуальной и входит в перечень задач научно-технического развития железнодорожной отрасли [13].

Степень разработанности темы. Задачей оценки влияния твердости сталей колеса и рельса на процесс их изнашивания и способам повышения ресурса занимались такие ученые, как Алехин С.В., Богданов А.Ф., Бороненко Ю.П., Буйносов А.П., Вихрова А.М., Воробьев А.А., Губенко С.И., Иванов И.А., Калкер Дж., Картер Ф., Коссов В.С., Крагельский И.В., Марков Д.П., Макиенко В.М., Майба И.А., Петракова А.Г., Ражковский А.А., Рауба А.А., Урушев С.В., Школьник Л.М, Шилер А.В., Шур Е.А., Щербак П.Н., Эберсон В.

Данные результатов исследований оценки соотношения твердости стали на износостойкость элементов взаимодействия колеса и рельса весьма проти-

воречивы, что говорит о недостаточной степени проработанности этой проблемы.

Объект исследования - система взаимодействия колеса и рельса.

Область исследования - влияние свойств колесной и рельсовой сталей на их ресурс.

Цель исследования. Повышение ресурса пары «колесо - рельс» за счет рационального подбора свойств их материалов.

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

- провести анализ дефектов железнодорожных колес и рельсов по данным российских железных дорог;

- разработать научную концепцию опытного определения интенсивности изнашивания колеса и рельса в процессе взаимодействия в зависимости от твердости их сталей, осевой нагрузки и скорости движения вагона;

- предложить оригинальный подход к установлению оптимального параметра твердости сталей колеса и рельса для различного диапазона нагрузок и скоростей движения подвижного состава используемых в процессе эксплуатации;

- провести экспериментальные исследования с использованием методов математического моделирования влияния параметров пары трения «колесо-рельс» на их ресурс;

- определить эквивалентные напряжения и контактные давления колес с номинальной и минимальной толщинами ободьев при наличии и отсутствии выщербины;

- предложить рекомендации по увеличению ресурса колеса и рельса;

- произвести оценку экономической эффективности предлагаемых рекомендаций по оптимизации значений твердости колеса и рельса.

Методология и методы исследования. В теоретических исследованиях использованы основные положения трибологии, теории планирования эксперимента и математического моделирования. Экспериментальная часть

работы базируется на методике определения износа колеса и рельса с использованием специально разработанного оборудования, методики определения твердости, металлографического анализа. Анализ полученных данных произведен в программных комплексах АШУБ, 31а1!81:1са, МаШсаё.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Построены математические модели зависимости износа от параметров твердости трибосистемы «колесо - рельс», действующей осевой нагрузки и скорости движения вагона.

2. Предложен рациональный диапазон значений твердости сталей железнодорожного колеса и рельса, снижающих их износ и повышающих межремонтный пробег колеса.

3. Установлена зависимость износа колеса от пробега до образования проката браковочного значения при различных значениях твердости сталей колеса и рельса.

4. Определены эквивалентные напряжения и контактные давления колес с номинальной и минимальной толщинами ободьев при наличии и отсутствии выщербины.

Достоверность результатов исследования. Достоверность приведенных результатов проделанной работы подтверждена сходимостью теоретических и экспериментальных данных исследований, и обеспечивается правильностью выбора исходных данных и построения математических моделей, а также обоснованностью принятых допущений.

Теоретическая значимость работы обоснована тем, что:

- разработан и доказан принципиально новый метод прогнозирования ресурса колес и рельсов в зависимости от условий эксплуатации и соотношения твердости их сталей, а также наличия выщербин на поверхности катания колеса;

- результативно использованы базовые методы теории трения и изнашивания пары «колесо-рельс» в различных условиях на основе современного

уровня знаний с учетом физики явлении, протекающих в зонах контакта взаимодействующих поверхностей;

- изложены идеи повышения ресурса колес и рельсов с учетом оптимального соотношения твердости колесной и рельсовой сталей;

- раскрыты существенные проявления теории трения, заключающиеся в выявлении новых проблем создания марок колесной и рельсовой сталей обеспечивающих, повышенную износостойкость пары «колесо-рельс»;

- изучены зависимости износа колеса от пробега до образования проката браковочного значения при различных значениях твердости сталей колеса и рельса;

- проведена модернизация математической модели зависимости износа от параметров твердости трибосистемы «колесо - рельс», действующей осевой нагрузки и скорости движения вагона.

Практическая значимость работы:

- разработаны и внедрены рекомендации по увеличению ресурса колес и рельсов в зависимости от условий эксплуатации и соотношения твердости их сталей, а также наличия термомеханических повреждений поверхности катания колеса;

- определены границы диапазона физико-механических характеристик пары «колесо-рельс» при которых обеспечивается получение износостойкости пары не ниже существующих показателей;

- созданы модели и методика рационального использования показателей твердости сталей элементов системы «колесо - рельс» с учетом изменения нагрузки и скорости движения, позволяющая спрогнозировать значение межремонтного пробега колеса грузового вагона, которая может быть использована при проектировании нового подвижного состава и железнодорожного пути;

- представлены рекомендации по значениям твердости сталей колеса и рельса по оптимальному их соотношению друг к другу с учетом эксплуата-

ции, позволяющие снизить их износ и повысить межремонтный пробег колеса.

Положения, выносимые на защиту:

1. Оригинальная методика экспериментального исследования, позволяющая оценить влияние твердости сталей в системе «колесо-рельс» на их износ.

2. Результаты исследования при проведении натурных экспериментов влияния твердости сталей в системе «колесо-рельс» на их износостойкость при взаимодействии.

3. Рекомендации по повышению ресурса колес и рельсов в зависимости от рационального подбора соотношения твердости их сталей.

4. Определены эквивалентные напряжения и контактные давления колес с номинальной и минимальной толщинами ободьев при наличии и отсутствии такого дефекта как выщербина.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на: VII Международная научно-практическая конференция «Актуальные достижения европейской науки» (г. Белгород, 2011), Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (г. Омск, 2011-2017), Научно-практическая конференция «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (г. Омск, 2012, 2014, 2020), Международная научно-методическая конференция «Путь XXI века» (г. Санкт-Петербург, 2013), Национальная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии, применяемые при ремонте железнодорожного подвижного состава», г. Санкт-Петербург, 2020, 2021). Предложения по реализации обсуждались также на заседаниях кафедры «ТТМ и РПС» ОмГУПСа, «Технология металлов» ПГУПС.

Личный вклад. Результаты, приведенные в диссертационной работе при исследовании взаимодействия колеса и рельса с учетом влиянии различ-

ных факторов, получены автором самостоятельно, а именно:

- разработана методика экспериментального исследования, позволяющая оценить влияние твердости сталей в системе «колесо-рельс» на их износ;

- проведены эксперименты по влиянию твердости сталей в системе «колесо-рельс» на их износостойкость при взаимодействии;

- разработаны рекомендации по повышению ресурса колес и рельсов в зависимости от рационального подбора соотношения твердости их сталей.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 41 печатных работах, из них 10 - в рецензируемых изданиях, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ и приравненных к ним, 1 - в индексируемых международных цитатно-аналитических базах данных Web of Science и Scopus, получены 5 авторских свидетельств на полезную модель.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование проведено в соответствии с паспортом специальности ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация, и соответствует следующим разделам «Области исследования» паспорта специальности: п. 10 «Взаимодействие подвижного состава и пути. Системы, средства и материалы, снижающие износ элементов пути и ходовых частей подвижного состава и повышающие безопасность движения».

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пять глав с выводами по каждой главе, заключение по работе, изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 29 таблиц, 64 рисунка и 2 приложения. Список используемых источников литературы насчитывает 78 наименований.

1. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕСА И РЕЛЬСА.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОВОДИМОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные причины повреждения колеса

Железнодорожное колесо - один из наиболее ответственных элементов подвижного состава железнодорожного транспорта. Его ресурс и эксплуатационная надежность определяется целым рядом характеристик: физико-механическими свойствами стали, геометрическими параметрами профиля. Данные характеристики определяют безопасность движения подвижного состава.

Очень важными в обеспечении эксплуатационной надежности и заданного ресурса эксплуатации колес являются такие показатели, как усталостная и контактно-усталостная прочность, износостойкость, а также показатели циклической вязкости разрушения.

По данным ПКБ ЦВ ОАО «РЖД» установлено следующее [12]:

- повышенные прочностные свойства металла обода (ав = 1040 - 1200 МПа, 320 - 360 НВ) в сочетании с хорошей пластичностью и вязкостью;

- регламентированный уровень остаточных напряжений;

- ужесточение требований приемочного контроля;

- повышение ресурса цельнокатаных колес [3] (с 5 - 7 до 10 - 12 лет);

- увеличение износоустойчивости гребня колеса более чем в 3 раза.

Возрастающая осевая нагрузка подвижного состава приводит к увеличению деформации поверхностных слоев стали как колеса, так и рельса, из-за чего наблюдается рост температуры в пятне контакта поверхностей колеса и рельса. Согласно проведенным исследованиям Ньюкомба и Спура, показатели износа прямо пропорциональны изменяющейся нагрузке. Повышение осевой нагрузки увеличивает износ поверхности катания.

Изучению вопроса процесса изнашивания элементов «колесо и рельс» при взаимодействии и повышения их эксплуатационного ресурса посвящены труды таких ученых, как: Андреев А. И., Буйносов А. П., Данилов В. Н., Кар-

пущенко Н. И., Комаров К. Л., Ларин Т. В., Лысюк В. С., Цикунов А. Е, Школьник Л. М. и др. [15, 18, 37, 44, 51, 53, 61, 67, 68, 72, 74].

Задачами контактирования пары трения «колесо - рельс» занимались: Александров А. И., Горячева, Грачев В. Ф., Жаров И. А., Зернин М. В., Колесова Е. С., Крагельский И. В., Кумар С., Марков Д. П., Мирза А. Н., Мюллер Р., Нефцгер А., Порошин В. Л., Сейбот П., Трофимов А. Н., Чичинадзе А. В. [29, 30, 33, 40 - 43, 48 - 50, 52, 59, 65, 73].

Большой вклад в исследование природы взаимодействия колеса и рельса внесли: Браун Э. Д., Буше Н. А., Вериго М. Ф., Демьянов А. А., Дин- ник А. Н., Захаров С. М., Исаев И. П., Калкер Дж., Картер Ф., Клингель В., Коган А. Я., Коссов В. С., Лужнов Ю. М. и др. [17, 21, 23, 31, 36, 38, 47, 77, 78]. В этих работах рассмотрены причины возникновения таких проблем, как сход вагона с рельсов, повышенный износ соединения колеса и рельса и контактная усталость.

При изучении контактных явлений в паре «колесо - рельс» было установлено, что на износостойкость колеса влияют факторы: физико-механические свойства материала колеса, технология производства колес, возникновение напряжения в зоне дефекта, условия эксплуатации.

Известно несколько способов повышения износостойкости колеса: упрочнение его поверхности катания, повышение качества его изготовления, оптимизация его профиля. Наиболее перспективным следует считать увеличение твердости металла колеса.

Первые предварительные эксплуатационные испытания цельнокатаных колес повышенной твердости были проведены в 1998 - 1999 годах на Восточно-Сибирской железной дороге. За время эксплуатации данных колес повреждений ободьев выщербинами браковочной величины обнаружено не было.

Для создания нового вида этой ответственной и наукоемкой продукции потребовалось модернизирование существующего колесопрокатного производства, включающее улучшение металлургического качества стали.

В связи с этим на ОАО «Выксунском металлургическом заводе» (ВМЗ) была проведено глобальное модернизирование производства, протестированы различные технологические схемы, внедрены новые методы неразруша-ющего контроля и приемки.

Технические условия на «твердые» колеса (ТУ 0943 - 157 - 01124328 -2003), были опубликованы в новой редакции ГОСТ 10791 - 2011 [3].

Применение «твердых» колес дало большие плюсы, подтверждающие логичность данного решения: их износоустойчивость превышает в 1,5 - 2 раза в сравнении с серийными колесами.

0-20 21-40 41-60 <51-80 В1-130 131-120 121-140 141-160 151-130 1Е1-200

■ Пробег, тыс. км

Рисунок 1.1 - Распределение по пробегу колес стандартной

твердости до обточки

0-20 21410 41-60 61-80 81-100 101-120121-140141-160161-180181-200201-220221-300301400

■ Пробег, тыс. кы

Рисунок 1.2 - Распределение по пробегу «твердых» колес до обточки

На рис. 1.1, 1.2 представлены результаты по межремонтному пробегу колес обычной и повышенной твердости. Максимальное значение пробега до

первой обточки у цельнокатаного колеса повышенной твердости в 2 раза выше, чем у колеса стандартной твердости и составляет 400 тыс. км.

На железных дорогах России осуществляется учет технического состояния «твердых» колес. Различные условия эксплуатации колес приводят к разным видам повреждений.

В результате мониторинга состояния колес вызывает беспокойство тот факт, что средний срок службы сократился с 15 лет - 1973 г. до шести лет в 2004 г. За данный временной отрезок времени произошли существенные изменения в скорости образования дефектов и характере их появления. До начала 1980-х годов самым распространенным дефектом был неравномерный прокат, то к 1995 г. по аналитическим данным большую часть составляли остроконечный накат и «тонкий» гребень. Одновременно, начиная с 1989 г., наблюдается интенсивный рост отцепок подвижного состава по выщербинам, а к 1995 г. их количество возросло в 17 раз. В настоящее время преобладающими дефектами колес являются выщербины и ползуны.

Обобщена информация по поступившим на обточку колесных пар (2018 г.) по данным ЦДРВ (Центральной Дирекции по ремонту грузовых вагонов) в количестве 165 тыс., из которых: 112 тыс. - с серийными колесами и 53 тыс. - с колесами марки стали с повышенной твердостью.

Мониторинг представленных данных, показал:

1. Из поступающих в колесно-роликовый участок и вагонно-колесную мастерскую колесных пар, 60,4% имеют колеса производства ВМЗ, НМК -21,7% и НТЗ - 17,8%.

2. Максимальное число колес (93,1%), поступающих в ВКМ и КРЦ подлежат обточке, (в том числе 61,7% колеса обычной твердости и 31,4% -«твердые» колеса).

3. Основные дефекты колесных пар: 38,5% - выщербины; 24,8% - тонкий гребень; 14,6% - ползуны.

Половина колесных пар с данными дефектами приходится на колеса, изготовленные 2005 - 2013 гг.

4. В процессе анализа установлены следующие средние значения основных геометрических параметров колес, поступающих в ВКМ и КРЦ: величина износа обода (проката) - 1,6 мм, толщина обода - 56,3 мм, толщина гребня - 27,9 мм.

В отличие от России в других странах тонкий гребень не является основной причиной отцепки вагонов: 68% в РФ против 4-11% за рубежом (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Неисправности колесных пар грузовых вагонов по странам

В процессе эксплуатации цельнокатаных колес повышенной твердости в сравнении с колесами обычной твердости (рис. 1.4) наблюдалось заметное снижение следующих дефектов: навар, тонкий гребень, остроконечный накат, и выявлено увеличение количества ползунов и выщербин [20].

Вьпцероины Тонкий Ползун Подрези Навар Кольцевые Прочие Безоогочки

греоень остроконечный выработки

накат гребня

■ колеса повышенной твердости ¡колеса стандартной твердости

Рисунок 1.4 - Распределение дефектов колес обычной и повышенной твердости на железных дорогах РФ за 2018 год

Самыми распространенными дефектами «твердых» колес в соответствии с данными ВЧД-12 ст. Входная за 2017 год являются: выщербины, доля которых возросла с 31,7 % до 35,5 % по сравнению с 2016 г., ползуны составляют 25,8 %, что на 2 % меньше, чем их доля в 2016 г., и тонкий гребень -23,2 %, что на 3,2 % меньше, чем в 2016 г. (рис. 1.6).

Проведенный сравнительный анализ статистических данных по повреждаемости серийных вагонных колес (твердость 255 НВ) и вагонных колес повышенной твердости различного рода дефектами, позволил установить положительные и отрицательные стороны от внедрения в эксплуатацию «твердых» вагонных колес (рис.1.4, 1.5). Действительно, увеличением твердости колеса удалось снизить процент колесных пар с такого рода дефектом, как прокат по кругу катания, а также с дефектами, связанными со смятием металла и интенсивным его истиранием с поверхности колеса под действием сил трения.

2016

201 7

■ Выщербина

■ Ползун

■ Тонкий гребень

■ Роликовая букса

■ Неравномерный прокат

■ Прочие

Рисунок 1.5 - Дефекты колесных пар по ВЧД-12 за 2016 и 2017 гг.

Аналогичные результаты зарегистрированы в эксплуатационном депо ВЧД ст. Омск-Сортировочный (рис.1.6).

Рисунок 1.6 - Повреждаемость колес повышенной твердости по типам дефектов при поступлении в эксплуатационное депо ст. Омск-Сортировочная в 2018 году

С другой стороны, повышение твердости стали колес привело к увеличению процента колесных пар с такого рода дефектами, как выщербины, ползуны, имеющими термомеханический характер происхождения. Причина этого заключается в том, что колеса повышенной твердости более склонны к закаливанию, вследствие большего содержания углерода в колесной стали.

Таким образом, с внедрением колес с твердым ободом, удалось снизить процент поступления колесных пар в ремонт по такого рода дефектам как, тонкий гребень, прокат, кольцевые выработки, неравномерный прокат и вертикальный подрез гребня, но общий процент отцепленных грузовых вагонов заметно не уменьшился, а в некоторых случаях даже наоборот увеличился, вследствие того, что твердые колеса более склонны к возникновению повреждений термомеханического происхождения. В результате анализа соотношения дефектов стандартных колес и твердых можно подвести итог о недостаточной рентабельности решения о повышении твердости колесной стали, как средства снижения износа соединения колеса и рельса.

1.2. Основные причины повреждения рельса в эксплуатации

Железнодорожные рельсы - это ответственный несущий элемент верхнего строения пути, обеспечивающий направление движения колес подвижного состава и воспринимающий все виды нагрузок от него.

Основные показатели, от которых зависит приход в негодность рельсов в процессе эксплуатации по причине возникновения изломов и других дефектов, - это вес доставляемого груза, скорость движения подвижного состава и нагрузка на ось. Приход в негодность рельсов из-за дефектов и изломов зависит и от погодных условий.

Наибольшее число дефектов фиксируется на участках, имеющих кривизну малого радиуса. Путем длительных наблюдений за состоянием рельсов были определены два вида причин, вызывающих возникновение изломов и дефектов: заводские (возникшие в процессе производства рельсов) и эксплуатационные (связанные с состоянием подвижного состава и пути). При этом,

чем в худшем состоянии находятся подвижной состав и путь, тем скорее проявляются заводские причины, что приводит к выходу рельсов из строя.

Классификация дефектов рельсов НТД-1-ЦП-1-93, принятая на Российских железных дорогах, выделяет следующие группы структурных дефектов [64]: заводского происхождения; контактно-усталостные; на концах рельсов, в зоне cтыкoв; нарушение геометрии рабочей поверхности головки рельса, боковой износ и термомеханические повреждения. Из сопоставления разновидностей дефектов и характера повреждений рельсов, очевидно, что возникновение 14 видов дефектов рельсов из 38 явилось следствием неудовлетворительного качества металла (10-ти из 14-ти дефектов) и нарушений, допущенных в процессе изготовления и термообработки рельсов (4-х из 14-ти дефектов). Данные виды дефектов зависят от качества металла.

Подавляющая часть дефектов, из-за которых рельсы выходят из строя - это трещины, сколы, изломы, смятия, расслоения, а также коррозия, выщербины и выкрашивания.

Важнейшее влияние на отказы рельсов оказывает осевая нагрузка. Рядом исследователей выявлено, что появление критических усталостных трещин в головке рельса зависит от интенсивности динамической осевой нагрузки, которая зависит от статической осевой нагрузки и скорости движения. При увеличении скорости с 45 до 75 км/ч при тождественных условиях выход из строя рельсов по причине возникновения разнообразных дефектов возрастает в 2,4 раза [50]. На искривленных участках пути показатели еще выше.

Главным фактором, оказывающим большое влияние на образование и увеличение дефектов контактно-усталостного происхождения, являются дополнительные силы, воздействующие на рельсы на кривых участках пути (чем меньше радиус кривой, тем чаще выходят из строя рельсы, и срок службы рельсов в 2 - 4 раза меньше, нежели на прямых участках) [60].

Появлению контактно-усталостных дефектов способствуют как нормальные, так и касательные напряжения, возникающие, когда давление коле-

са на головку рельса не является строго перпендикулярным, что происходит, к примеру, в случае торможения.

При демонтаже неисправных рельсов большой процент выбраковки приходится на дефекты с номерами 44, 17, 21, 14, 11, 69, возникающими вследствие недостаточной прочности металла, достаточно большого бокового износа головки рельса в кривых, коррозии и коррозионно-усталостных трещин подошвы рельса.

На рис. 1.7 приведены данные об изъятии в 2017 г. с учетом пропущенного тоннажа остродефектных (из-за низкого качества производства на металлургических заводах) рельсов. Их доля составляет более 60%, причем претензии металлургическим предприятиям предъявлены менее чем по 0,2%.

Рисунок 1.7 - Анализ изъятия остродефектных рельсов в 2017 г.

на сети ОАО «РЖД»

В эксплуатационных условиях, как известно, рельсы подвергаются воздействию пространственной системы повторно-переменных нагрузок с возбуждением процессов трения. Следовательно, наиболее важными (и простейшими) служебными характеристиками, которые в известной мере отражают работоспособность рельсов в указанных условиях, будут пределы выносливости при изгибе а-1 и при контактном нагружении р/, а также износ

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бунькова Тамара Геннадьевна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 33783-2016, Колесные пары желез но дорожно го подвижного состава, Методы определения показателей прочности. - М.: Стандартнн-форм, 2016. - 68 с,

2. ГОСТ 4S35—2013. Колесные пары железнодорожных вагонов. Техннчссхне условия. - М.: Стандартинформ, 2014 г - 32 с.

3. ГОСТ 10791-2011. Колеса цельнокатаные. Технические условия. - М.: Стандартинформ. 2011. - 34 с.

4. ГОСТ Р 516S5-2013, Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. -М.: Стандартинформ. 2014. -101 с.

5. ГОСТ 30480-97. Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость. Общие требования, — М.: Стандартинформ, 1998. - 12 с,

6. ГОСТ 337S&—2016. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества. - М: Стандартинформ.

2016. -46 с,

7. ГОСТ 27860 -88. Детали трущихся сопряжении. Методы измерения износа. - М,: Издательство стандартов. 19S9. - 32 с.

8. ГОСТ 23.225-99. Обеспечение износостойкости изделий, Методы подтверждения износостойкости, Общие требования, -М.: Стандартинформ.

2005.- 157 с.

9. Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) с изменен]ими и дополнениями. — М_: Гос-НИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 318 с.

10. Расчёты и испытания на прочность. Методы испытаний на контактную усталость. Рекомендации. Р 50-54-30-87. — М.: Станлартннформ. 1998. - 65 с.

11. Руководящий документ по ремонту и техническому обслуживанию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм. РД ВНИИЖТ 27.05.01 - 2017, - М.: ВНИИЖТ, 201 В, - 242 с.

12. Справочные материалы по поступлению колесных пар грузовых вагонов в В КМ и КРЦ вагоноремонтных и эксплуатационных депо России за 2018 год - М.: ГЖБ ЦБ ОАО "РЖД", 2018. - 87 с.

13. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года: по материалам Министерства транспорта РФ Федеративные отношения и региональная социально-экономическая политика. -2008. - № 5 (112). - С. 8-34.

14. Адлер. Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Ю. П. Адлер. Е. В. Маркова, Ю, В. Грановский, М.: Наука. 1976.-278 с.

15. Б аланов с кий. А. Е. Триботехнические свойства упрочненных гребней колесных пар А. Е. Балановский // Железнодорожный транспорт. -№4.-2006.

16. Богданов, В. М. Современные проблемы системы колесо - рельс В. М. Богданов. С. М. Захаров Н Железные дороги мира, — 2004. - № 4.

17. Браун Э.Д., Евдокимов Ю. А.. Чичинадзе А. В. Моделирование трення и изнашивания в машинах. М.: Машиностроение, 1982. 190 с.

18. Буйносов, А. П. Влияние твердости колеса и рельса на их износ А. П. Буйносов Локомотив. - 1995, - № 3. - С. 31 - 32.

19. Бунькова, Т. Г. Влияние скорости движения вагона, осевой нагрузки и соотношения твердости цельнокатаного колеса и рельса на интенсивность их изнашивания Н Инновационные проекты и технологии в образовании. промышленности и на транспорте. Материалы науч.-практ, конф, Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. С. 220 — 225.

20. Бунькова, Т. Г. Об оптимальном соотношении твердости цельнокатаного колеса грузового вагона и железнодорожного рельса // Научно-технический вестник Поволжья, 2011. № 1. С. 86 — 90.

21. Буше, Н. А. К вопросу о процессах., происходящих на поверхностях трения металлических материалов / Н. А. Буше //О природе трения твердых тел. Минск: Наука т техника. - 1971. — С. 75 —77.

22. Веников, В. А. Теория подобия и моделирования / В. А. Веников, Г. В. Веников - М.: Высшая школа, 1984. 439 с.

23. Вериго, М. Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М. Ф Вериго, А. Я. Коган - М.: Транспорт. 1986.-560 с.

24. Воробьев, А. А. Испытания колесных сталей на износ и контактною усталость. / А. А Воробьев, Д. Е. Керенцев, И. В. Федоров // Известия Петербургского университета путей сообщения. — СПб.: ПГУПС, 2017. — Т. 14. вып. 4.-С. 628-636

25. Воробьев, А. А. К вопросу' об оптимальном соотношении твердости пары «колесо-рельс» / А. А. Воробьев, Т. Г. Бунькова, А. А. Соболев // Известия Петербургского государственного универститета путей сообщения

- СПб.: ПГУПС, 2019 Вып 1. С. 77 - 86.

26. Воробьев! А. А. К вопросу о методике соотношения твердости пары трения «колесо-рельс» / А. А. Воробьев, Т. Г. Бунькова // Новые материалы и технологии в машиностроении. Сборник научных трудов / Под ред. Е. А. Памфилова. - Выпуск 29. - Брянск: БГПГА, 2019. — С. 18- 23.

27. Гапанович, В. А. Какой, должна быть твердость рельсов / В. А. Гапановичг Л. А. Сосновскнй // Железнодорожный транспорт. — Ш 12. — 2009. -С. 36-40.

28. Гаркунов» Д. Н. Триботехника f Д. Н. Гаркунов — М.: Машиностроение, 1985.— 425 с.

29. Горячева, И. Г., Добычин М. Н. Контактные задачи в трибологии.

- М.: Машиностроение, 1988. - 256 с.

30. Грачев, В Ф. Влияние места приложения нагрузки от колеса к рельсу на распределение контактных давлений /В.Ф. Грачев, А, И. Александров // Вестник ВНИИЖТ. - 1983 . - № 4. - С. 43 - 44.

3] Демьянов, А. А, Предупреждение термомеханнческих повреждений в трибоснстеме колесо-рельс подоашмачениой колесной пары при движении юзом: дис, канд. техн. наук, Ростов н Д, 2004, - 155 с,

32. Дрозд, М- С- Инженерные расчета уггругопластической контакт-нон деформации М С Дрозд, М М- Машин, Ю_ И. Сндякнн // - М.: Машиностроение. 1966. -224 с.

33. Жаров, И А. Оценка параметров пятен контакта н выбор коэффициента винклеровского слоя для пары колесо - рельс / И. А. Жаров, Т. Е. Конькова '/Вестник ВНИИЖТ. - 1999 № б - С. 10 - 14

34. Жуковец, И. И. Механические испытания металлов / И. И. Жу-ковец —М.: Высшая школа, 19&6.— 19Е с.

35. Ибатуллнн. И. Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев: монография И. Д. Ибатуллнн. - Самара: Са-мар. гос. техн. ун-тг 2008.

36. Исследования взаимодействия в системе «колесо - рельс» . В. С. Коесов, А. Л. Бнду.тя, В В. Березнн и др. Путь и путевое хозяйство. — 2012. -№9_-С 12- 15.

37. Кашников, В. Н. О влиянии некоторых факторов на вертикал ь-н>то нагрузку колеса на рельс В. Н. Кашников, Е. М. Плохое, М. Н. Жуль-кнн Вестник РГТПС. - 2000. - № 2. - С 39-45.

ЗЭ. Коган, А. Я. Взаимодействие колеса и рельса при качении / А. Я Коган Вестник ВНИИЖТ. - 2004. -№ 5. - С. 33 - 40.

39. Колу баев, А. В. Изменения структуры поверхности ыетатлнче-скнх материалов при трении с высокими нагрузками: автореф. дис... д-ра физ.-мат. Наук А. В. Колу баев. - Томск, 1996. — 31 с.

40. Крагелъский И В. Трение и износ / И В. Крагельский // М.: Машиностроение. 196Е. -450с.

41. Крагельекий, И. В. Износ как результат повторной деформации поверхностных слоев / И. В. Крагельекий Н Известия вузов, Физика. - 19?6 -№5,-С, 119-127.

42. Крагельекий, И. В. О единстве критериев изнашивания / И. В. Крагельекий, В С. Комбалов, А Р Логинов, Б. Я, Сачек И Расчетио-экспериментальные методы оценки трения и износа. М : Наука - 19S0. - С.

13 - 16.

43. Кум ар, С Параметры взаимодействия колеса и рельса, влияющие на динамику экипажа / С. Кумар /У Железные дороги мира. - 1981. — № 10.— C.31-3B.

44. Ларин, Т. В Исследованне механического износа, усталостного выкрашивания, образование выщербин // Сб.науч.тр. ВНИИЖТа. 1977 Вып. 5S1. C.51-ÓS.

45. Лебедев, А. Н. Моделирование в научно-технических исследованиях А. Н. Лебедев - М.: Радио и сеязь. 1989 - 224 с.

46. Лнсунов, В. Н. Оптимальное использование силы тяги локомотива по сцеплению В. Н. Лису но в '/ Железнодорожный транспорт. - 19S2. — № 9 -С. 24-27.

4~. Лужнов, Ю. М. Сцепление колес с рельсами (природа и закономерности) Ю. М. Лужнов — ML: Интекст, 2003. — 144 с.

4S. Марков, Д. П. Трибологические аспекты повышения износостойкости и контактно-усталостной выносливости колес подвижного состава: Дне. ... д-ра техн. на^гк, Москва, 1996. — 3S6 с.

49. Марков, Д. П. Повышение твердости колес подвижного состава (предпосылки и перспективы) / Д. П. Марков // Вестник ВНИИЖТ. - 1995. — JV°3.-C. 10-17.

50. Мелентьев, Л. П. Рельс н колесо. Как улучшить взаимодействие / Л. П. Мелентьев ■ Путь н путевоехоз-во. — 1993 — № 6. — С. 14—17.

51. Неглинскнй, В. В. Износы ободьев колесных пар /В. В. Неглин-скнн Локомотив. 1997. - № 2. - С. 27 - 28.

52. ^[ефцгер, А, Взаимодействие колеса с рельсом / А. Нефцгер, Б. БергандерНЖелезные дороги мира. - 1986. -№1. -С. 10-19.

53. Николаев. В, А Разработка методов аналитического конструирования каазнннвариантных систем рессорного подвешивания железнодорожных экипажей: Дисс, д-ра. техн, наук: Омский государственный университет путей сообщения. - Омск. 2003, - 3S9 с.

54. Николаев, Р, С. Причины поломок деталей подвижного состава и рельсов / Р. С. Николаев ff М,: Трансжелдориздат, 1954. - L96 с.

55. Осенин Ю, И. Фрикционное взаимодействие колеса с рельсом / Ю. И. Осенин= Д. Н. Марченко. И. А Шведчикова // - Луганск: Изд-во ВУ-ГУ. 1997.-226 с.

56. Пат. 110485 Российская федерация. МПК G 01 М 17/10 (17/00) Устройство для имитации процесса движения колеса по рельсу / А. А. Раж-ковский, А, Г. Петракова, Т. Г, Бунькова; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т путей сообщения. - № 20111.25268/11; заявл. 20,06,2011; опубл. 20.11.2011, Бюл. № 32 - 2 е.: ип.

57. Пашолок. И. Л. Повышение твердости колес / И. Л. Пашолок, В. Н. Цюренко. Е. Н. Самохин И Железнодорожный транспорт, - 1999, - № 7. -С, 40-43.

53. Петракова. А. Г. Повышение эксплуатационного ресурса цельнокатаных колес грузовых вагоиоЕ путем выбора рационального интервала нх твердости: Дисс. ... к-та техн. наук: государственный университет путей сообщения. - Омск, 2008. - 198 с.

59. Пиотровски, Дж. Моделирование контактного нагружения наружного рельса в кривой / Дж. Пиогровски И Железные дороги мира, -1989.-№ 10.-С. 56-64,

60. Поляков. В. В., Великанов A.B. Основы технологин производства железнодорожных рельсов. М.: 1990. - 416 с.

61. Пути снижения износа гребней колес подвижного состава / В Н. Кашников= В. М. Руоан: М. В Гуськова и др. Вестник РГУПС. - 2000. - № З.-С. 52-55.

62. Рыбакова, Л. М. Стрлтггура н износостойкость металла / Л.. М. Ры6акова: Л. И. Куксенова — М_: Машиностроение, 1982. — 209 с.

63. С акало г В. И. Контактные задачи железнодорожного транспорта./ В. И. Сакало= В. С. Коссов. -М.: Машнностроеннег 2004. — 496 с.

64. Статистика дефектов рельсов Ж.д, мира. - 1995. - № I. — С. 65.

65. Сейботг П. Нагрузки на рельсы с боковым износом / П. Сейоот // Железные дороги мнра. — 1988. — № 3. — С. 49 — 53.

66. Спиридонов, А. А Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов А. А. Спиридонов - М.: Машиностроение, 1981 -184 с

67. Справочник по трнбогехннке Под ред. М Хебды и А. В. Чнчн-

надое. - М.: Машиностроение. Т. 1г 19Б9. - 400 е.; Т. 2, 1990. - 420 е.; Т. 3, 1992. - 730 с

68. Справочник. Трение, износ и смазка Под ред. И. В Краг ель ско-го и В. В. Алисина. - М.: Машиностроение. Т. 1: 1978. - 400 е.; Т. 2, 1979. -358 с.

69. Тененоаум, М. М. Сопротивление абразнЕномлг изнашиванию / М. М. Тененбаум - М.: Машиностроение, 1976. — 270 с.

70. Ткаченко: В. П. Кинематическое сопротивление движению рельсовых экипажей. — Л^танск.: Издательство Восточноукраинского гос. университета. 1996. - 200 с.

71. Трушин С. И. Метод конечных элементов. Теория и задачи, учеб. пособие / С И. Трушин - М : АОВ= 2008. - 256 с.

72. ЦикуноБ= А. Е. Исследование дефектов ободов железнодорожных колес ! А. Е. Цнкунов Сб. науч. тр. Белжнт. — 1979. - Вып. 608. - С. 20 —24.

73. Чичинадзе. А В. Тренне: износ и смазка А. В. Чичинадзе. - М: Машиностроение; 2003. — 576 с.

74. Школьник, Л. М. Прогнозирование предела выносливости и циклической несущей способности цельнокатаных колес / Л. М. Школьник, А. С Сунгуров 7 Вестник ВНШЖТа, - 19S6. 2.-CL 35 -39.

75. Шур, Е, А. К вопросу об оптимальном соотношении твердости рельсов и колес / Е. А, Шур // Современные проблемы взаимодействия подвижного состава и пути: Материалы научно-практической конференции / ВНИИЖТ. - М, 2003, - С. 87 - 93.

76. Archard, J. F. Theory of Mechanical Wear / J. F. Archard ii Research: Bretterworths Publications Ltd. - 1952. - C. 1-3.

77. Carter, F. W. On the Action of Locomotive Driving Wheel / F. W. Carter // Proceedings of Royal Society of London, Ser. A. — V. 112. - 1926. — P. 151 - 157.

78. Kalker, J. J. A strip theory for rolling contact with slip and spin I J. J. Kalker if Proceedings KoninJdijke Nederlatidse Alcademie van Wetenachappen, Amsterdam. В 70. - P. 10 - 62.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 РАСЧЕТНЫЕ И ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 - Расчетные и опытные данные основных параметров контакта системы «колесо - рельс» по методу Герца

НВь'НВр 0,81 (293.''363) 0,56 (311-■■'363) 0,94 (341/363) 1 (363/363) 1,07 (388/363) 1,14 (415/363)

Р,Н 520 1200 1840 520 1200 1840 520 1200 1840 520 1200 1840 520 1200 1840 520 1200 1840

од, мм 0,008 0,02 0,03 0,008 0,02 0,03 0,008 0,02 0,03 0,008 0,02 0,03 0,008 0,02 0,03 0,008 0,02 0,03

11, мм 0,01 0,023 0,035 0,01 0,02 0,033 0,008 0,019 0,03 0,008 0,018 0,028 0,007 0,017 0,027 0,007 0,016 0,025

р 0,43 0,55 0,52 0,43 0,84 0,63 0,84 0,98 0,84 0,84 1 = 15 1,03 0,98 1 = 19 1 = 15 1 = 15 1,25 1 = 19

%, мм 0,004 0,012 0,017 0,004 0,012 0,018 0,005 0,012 0,018 0,005 0,0127 0,019 0,006 0,013 0,019 0,006 0,0132 0,021

а, мм 0=014 0,035 0,052 0,014 0,032 0,051 0,013 0,031 0,048 0,013 0,03 0,047 0,012 0,029 0,046 0,012 0,027 0,045

Ьа; 1111 0:004 0,01 0,015 0,004 0,01 0,016 0,004 0,01 0,015 0,004 0,008 0,012 0,004 0,01 0,011 0,004 0,01 0,011

Ьъ, мм 0,01 0,023 0,035 0,01 0,02 0,033 0,008 0,019 0,03 0,008 0,018 0,028 0,007 0,017 0,027 0,007 0,016 0,025

^рз>сч.- ММ 1,039 1,69 2,05 1,039 1,69 2,12 1,08 1,69 2,078 1,08 1=61 1,96 1 = 11 1=58 1=95 1 = 11 1,581 1,96

Э-ОПЫТ- ММ 1,045 1,56 2,10 1,078 1,718 2,08 1,13 1,583 1,997 0,985 1,588 2,016 1,015 1,588 2,014 1,014 1,538 1,969

Ьрагч: ММ 1,349 2,09 2,56 1,349 1,987 2,526 1,26 1,949 2,434 1,26 1,92 2,38 1,171 1,891 2,326 1,171 1,862 2,272

ЬоПЫХэ ММ 1,42 2,14 2,39 1,323 1,978 2,445 1,315 1,896 2,566 1,275 1,947 2,45 1,235 1,899 2,392 1,234 1,895 2,276

Врасч. ММ2 4,4 11,09 16,47 4,4 10,54 16,81 4,27 10,34 15,88 4,27 9,706 14,65 4,08 9,38 14,24 4,08 9,24 13,98

¡Ьопыт-. ММ"1 4,65 10,48 15,75 4,48 10,67 15,96 4,27 11,05 15,2 4,66 9,42 16,09 3,94 9,47 15,13 4,42 9,16 14,08

% 5,6 5,5 4,3 1,8 1,2 5 9,1 8,8 1,3 7,7 0,02 5,8 3,43 0,96 6,25 8,33 0,87 0,72

ОщЗХу МПа 177,2 163,6 168,3 177,2 171,4 164,2 182,6 174,7 174,7 182,6 185,6 189,0 191,2 191,9 193,8 191,2 194,8 197,4

0,08

0,06

0.05

0,04

Дт

0,03

0,02

0,01

♦ износ колес*

Ш износ рел^И

320 320

340 340

360 360 НВк НВр—

380 380

Осевая нагрузка Р = 27 т Скорость Батона V - 40 км'ч

0,09

%

0,07 0,06

Дт

0:04

0,03

400 400

0:03

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

♦ износ колес:

320 320

340 340

360 360 НВк НВр -

380 380

400 400

Осекая нагрузка Р = 27 т Скорость вагона V = 90 км'ч

—♦—износ колес.

И износ р&ъИ

4^

Ю

320/320 34 0 3 40 3 60.360 НВк НВр-

350 350

400.400

Осевая нагрузка Р = 27 т Скорость вагона V — 140 км'ч

Рисунок 1 - Зависимости износа пары «колесо - рельс» от соотношения их твердости с учетом

изменения скорости вагона

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ДОКУМЕНТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКУЮ РЕАЛИЗАЦИЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

РФСШЗЙСКА® ФВДИРАЩШШ

р/Э

Российские железные дороги

АКТ

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы Буньковой Тамары Геннадьевны

Мы, нижеподписавшиеся, представители Омского государственного университета путей сообщения доцент кафедры «ТТМ и РПС» Ражковский А. А., аспирант кафедры «ТТМ и РПС» Бунькова Т. Г. с одной стороны, и представитель Управления вагонного хозяйства Центральной дирекции инфраструктуры - филиала ОАО «РЖД» заместитель начальника технического отдела Луке Д.Ю., с другой стороны, составили настоящий акт о том, что полученное в диссертационной работе «Снижение износа цельнокатаного колеса грузового вагона и рельса за счет выбора рационального соотношения их твердости» оптимальное соотношение твёрдости колеса и рельса рекомендовано к использованию для увеличения межремонтного пробега колеса при проектировании нового подвижного состава и укладки железнодорожного пути.

Дт

0 09

%

0.07

0.06

0 05

0 04

0 03

-И5НОС колеса

о.о:

320 320

340 340

360 360 НВк НВр

380 380

400 400

Рис. 1 - Зависимость износа колеса и рельса от соотношения их твердости

0.1

008

0.07

0.06

Лт

0.05

0.04

0.03

—♦-изно с колеса

-Пол ■шомиальная (износ

V" ЗЕ-05х2 - 0.01! Я:= 0 86 кол< >1х-3.4813 59 са)

- 1-

320

340 360

НВк (НВр) —

380

400

Рис. 2 - Зависимость износа колеса от соотношения твердости пары «колесо - рельс»

008

0.06

005

Лт

004

003

0.02

320

-Поли рель номиальмая(изиос а)

у - 2Е-05х- - 0.0 И.»-0.8 27х~2339 »28

340

360

НВк (НВр)

380

400

Рис. 3 - Зависимость износа рельса от соотношения твердости пары «колесо - рельс»

7,5

4,5

1.5

У" Е-06х: •0 001! 0 9864 х-0 01

у

у - 6Е-< 7х=-0 000$х" 9805 00045

-

320 360 (НВк НВр)

360 360 (НВк НВр)

30 60

90

Пробег, тыс *м

Рис. 4 - Зависимость проката от пробега колеса до первой обточки при соотношении твердости колеса и рельса 320НВк/360НВр и ЗбОНВк/ЗбОНВр

В соответствии с Инструкцией по техническому обслуживанию вагонов в эксплуатации, утвержденной Советом по железнодорожному транспорту Государств - участников Содружества протокол от 21-22 мая 2009 г. № 50 с изменениями, и Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, утвержденными Приказом Минтранса России от 21.12.2010 № 286 с изменениями, регламентированное значение браковочного размера по прокату колеса для

грузовых вагонов составляет 9 мм.

Статистическое значение пробега колеса повышенной твердости по

данным ГВЦ ОАО «РЖД» составляет 279,7 тыс. км.

При рекомендуемом соотношении твердости колеса и рельса Зби/ЗЬи НВ износ в системе «колесо - рельс» уменьшается в 2 раза. Как следствие увеличивается пробег до первой обточки при достижении проката браковочного размера 9 мм (межремонтный пробег) и срок службы колеса в 15-2 раза по сравнению с существующим в настоящее время на железных дорогах РФ соотношением 320/360 НВ. Средний пробег до первой обточки при этом соотношении составляет 300 тыс. км.

Доцент кафедры «ТТМ и Р11С» «ОмГУПС»

А. А. Ражковский

Аспирант кафедры «ТТМ и «ОмГУПС»

Заместитель начальника отдела Управления вагон Центральной дирекции и' - филиала ОАО «РЖД»

Т. Г. Бунькова

Д.Ю.Лукс