CC BY
107
УДК 629.4.027 Р. Ю. Зарипов
магистрант, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
О ПРОБЛЕМЕ ИЗЛОМОВ БОКОВЫХ РАМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ
В данной статье представлены причины и методы исследования изломов конструкции боковых рам железнодорожных вагонов.
Ключевые слова: железнодорожный транспорт, излом, ремонт, вагон, боковая рама, надрессорная балка.
За последнее время на сети железных дорог происходит более двадцати изломов боковых рам и надрессорных балок тележек грузовых вагонов ежегодно.
«Каждый случай - это потенциальный источник аварии или крушения. Кроме того, при проведении плановых видов ремонта грузовых вагонов отбраковываются тысячи боковых рам и надрессорных балок» [1, с. 1].
Литые детали тележек грузовых вагонов (боковые рамы и надрессорные балки) являются основными деталями грузовых вагонов, которые при эксплуатации воспринимают существенные нагрузки. Неудовлетворительное качество литых деталей тележек, выпускаемые заводами-изготовителями - проблема, которая сказывается на безопасности движения поездов. На рисунке 2 показано распределение количества изломов боковых рам по заводам - изготовителям.
Причины низкого качества литья тележек грузовых вагонов:
- устаревшая конструкция отливок и ГОСТы на сталь;
- рост требований к нагрузкам на ось колесной пары с увеличением объемов перевозок;
- грубейшее нарушение технологии изготовления боковых рам заводами-изготовителями, приведшее к образованию литейных дефектов;
- не обнаружение дефектов литья при проведении неразрушающего контроля на заводе-изготовителе при входном контроле.
Проведя сравнительный анализ случаев излома боковых рам (рисунок 1) на сети железных дорог СНГ за последние 8 лет (с 2006 по сентябрь 2013 года) произошло уже 129 изломов боковых рам тележек. В 2014 году в связи с ужесточением контроля количество изломов боковых рам в движении снизилось примерно на 15 %, но, по прежнему, каждый излом приносит разрушения, материальный ущерб, а иногда, к сожалению, и гибель людей людей.
Рисунок 1 - Анализ изломов литых деталей тележек с 2006 - сентябрь 2013 гг
Распределение количества изломов боковых рам тележек грузовых вагонов по заводам-изготовителям представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Распределение количества изломов боковых рам тележек
В среднем за период с 2006 года по 2014 год средствами неразрушающего контроля выявлено наличие дефектов в 11 тысяч боковых рамах и 6 тысяч надрессорных балках.
За этот же период более 35 тысяч дефектов в боковых рамах тележек и 16 тысяч в надрессорных балках выявлено и подтверждено осмотрщиками-ремонтниками вагонов на пунктах технического обслуживания, тем самым предотвращено более 50 тысяч случаев транспортных происшествий, которые могли повлечь за собой сходы и крушения [3 , с. 1].
Причиной большинства отказов боковых рам и надрессорных балок при эксплуатации - возникновение в местах расположения литейных дефектов усталостных трещин.
Литые несущие элементы тележек грузовых вагонов - боковые рамы и надрессорные балки в процессе эксплуатации воспринимают статические и динамические вертикальные нагрузки, продольные нагрузки, а также испытывают воздействие крутящего момента при вписывании вагонов в кривые участки
пути. При этом основная часть динамических вертикальных нагрузок носит циклический характер, и усталостная прочность боковых рам является основной характеристикой их эксплуатационной надежности, то есть напрямую влияет на безопасность движения [2, с. 1].
Учитывая тяжелую обстановку с литыми деталями тележек грузовых вагонов на сети железных дорог, рассматриваются варианты снижения рисков схода подвижного состава и решаются вопросы по обеспечению заводами-изготовителями поставки качественных литых деталей тележек. Одним из наиболее важных решений, которые могут снизить случаи схода подвижного состава - это усиленный контроль подвижного состава, как в пути следования, так и на пунктах технического обслуживания грузовых вагонов (ПТО).
Не первый год силами вагонного хозяйства рассматриваются и внедряются методы выявления неисправностей в литых деталях тележек грузовых вагонов, используемые опытными осмотрщиками-ремонтниками вагонов. За это время был проанализирован и собран материал, способный повысить процент выявляемости неисправных литых деталей тележек грузовых вагонов.
К таким методам можно отнести:
- неразрушающий контроль, как при выпуске продукции на заводах-изготовителях, так и на ремонтных предприятиях;
- выявление неисправностей в литых деталях на пунктах технического обслуживания грузовых вагонов.
Метод выявления дефектов в литых деталях тележек грузовых вагонов на пункте технического обслуживания заключается в следующем. При производстве технического обслуживания грузовых вагонов на пункте технического обслуживания осмотрщик-ремонтник вагонов, производивший осмотр вагонов на наличие неисправностей и выявления дефектных литых деталей (боковой рамы и надрессорной балки) в первую очередь должен обращать внимание на:
- состояние колесной пары - наличие неисправностей (ползунов, выщербин, навара;
- состояние фрикционных клиньев - завышение фрикционных клиньев относительно опорной поверхности надрессорной балки, свидетельствует о неравномерном распределении нагрузок.
Неисправности ходовых частей грузового вагона (состояние надбуксовой пластины, наличие или отсутствие коробки скользуна, изломы пружин и другие) указывают на то, что вагон работал неправильно, нагрузки на ходовые части вагона были увеличены, а это - повышенные динамические удары; неравномерные нагрузки (т. е. боковая рама и надрессорная рама тележки грузового вагона испытывали большие нагрузки и в процессе эксплуатации могли возникнуть дефекты, угрожающие безопасности движения) [4 , с.1].
Зоны, в которых наиболее часто выявляются неисправности боковой рамы и надрессорной балки, представлены на рисунках 3 и 4.
Рисунок 3 - Боковая рама, зоны возможного возникновения дефектов
Рисунок 4 - Надрессорная балка, зоны возможного возникновения дефектов
Одним из решений данной проблемы является применение интроскопического метода контроля
Интроскопия - неразрушающее (неинвазивное) исследование внутренней структуры объекта и протекающих в нём процессов с помощью звуковых волн (в том числе ультразвуковых и сейсмических), электромагнитного излучения различных диапазонов, постоянного и переменного электромагнитного поля и потоков элементарных частиц.
Этот метод позволяет с помощью жесткого излучения, генерируемого линейными ускорителями электронов, решить следующие задачи:
- получить компьютерное изображение недоступных для непосредственного осмотра деталей узлов, например, изображение механизмов сцепленных автосцепок и т. п.;
- оценить величину перекрытия запирающих частей замков автосцепки;
- обнаружить наличие или отсутствие зазоров (например, между гайкой торцевого крепления и упорным кольцом и т. п.);
- выявить недопустимые износы, деформации, изломы недоступных для осмотра деталей, наличие посторонних металлических предметов;
- оценить количественно размеры деталей, в том числе те размеры, которые обычно в эксплуатации контролю не подлежат (расстояние между фрикционными планками, базу боковой рамы, зазоры между корпусом буксы и буксовыми челюстями и т. п.), а также взаимное положение деталей (например, завышение фрикционного клина).
В результате компьютерной обработки получается позитивное цветное изображение. Может быть получено изображение негативное, в псевдоцветах и с подчеркнутыми контурами. Все это обеспечивает удобство автоматизации технической диагностики подозрительного объекта. Главными достоинствами метода являются независимость от внешних возмущений и высокая проникающая способность.
Скорость движения подвижного состава при диагностировании ограничивается мощностью ускорителя, временными характеристиками детекторной линейки и пропускной способностью каналов обработки информации. Ряд технических сложностей делает затруднительным диагностирование на скорости свыше 5 км/ч, которая по многим причинам в настоящее время может считаться удовлетворительной.
Следует отметить, что при исследовании метода не ставилась задача выявлять в движении наличие микротрещин деталей. При разумной мощности ускорителей это возможно при небольшой скорости движения или в состоянии покоя объекта.
Схематическое изображение опытной установки показано на рисунке 5
1 - ускоритель; 2 - первичный коллиматор; 3 - объект контроля; 4 - коллиматор; 5 - детекторная линейка Рисунок 5 - Схема опытной интроскопической установки
Излучатель ускорителя, неподвижно установленный на специальной раме, снабжен юстировочным устройством и первым коллиматором, которые формируют веерный пучок в плоскости коллимационной системы (рисунок 5). Приемником излучения является детекторная линейка. В процессе просвечивания объект при помощи транспортной системы пересекает веерообразный пучок тормозного излучения. Прошедшее через контролируемый объект излучение
и и и и и
регистрируется детекторной линейкой. Сигналы с детекторной линейки 32
предварительно обрабатываются и передаются на рабочую станцию оператора и отображаются на дисплее с высокой разрешающей способностью [2, с. 56].
В настоящий момент времени на железнодорожных магистралях не существует технических средств обнаружения микротрещин в боковых рамах. Все разработки по данному вопросу находятся на стадии опытных испытаний. Конечно, проведение таких испытаний, как и любых других, связано с высокими трудовыми и материальными затратами.
Внедряя данный метод, можно существенно повысить уровень контроля технического состояния ходовых частей подвижного состава, и как следствие, вовремя предотвращать сходы и аварии на железнодорожных магистралях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Неразрушающий контроль деталей вагонов : учебное пособие / И. И. Лаптева, М. А. Колесников. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. - 103 с. : ил.
2 Соколов, М. М Диагностирование вагонов / М. М. Соколов. - М. : Транспорт, 1990. - 184 с.
3 РЖД Партнер. Комментарии и интервью: информационный портал. [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.rzd_partner.ru, 2013. - 1 с.
4 DV-Brand. Статьи: информационный портал. [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.dv-reclama.ru, 2011. - 1 с.
Материал поступил в редакцию 15.12.2015.
Р. Ю. Зарипов
Teiviip жол вагондарынын бушр рамалар омырылымдар туралы жене оны шешу жолдары
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет^ Павлодар к.
Материал 15.12.2015 баспаFа тYстi.
R. Zaripov
On the problem of breakage in railway wagons' sidebars and its solutions
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 15.12.2015.
Осы мацалада meMip жол вагондарынъщ б^ррамалар к^рылымыньщ омырылымдарът зерттеудщ эдiстеpi жэне себептеpi кврсетшген
This article presents the causes and methods of investigating the breakage of railway wagons' sidebars.
