CC BY
74
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
РУХОМИЙ СКЛАД I ТЯГА ПО1ЗД1В
УДК 629.45:620.169.1
С. В. МЯМЛИ1, О. Г. РЕЙДЕМЕЙСТЕР2, А. Л. ПУЛАР1Я3, В. О. КАЛАШНИК4*
'Каф. «Вагони i вагонне господарство», Дншропетровський нацюнальний ун1верситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 776 84 98, ел. пошта sergeymyamlin@gmail.com, ОЯСГО 0000-0002-7383-9304
2Каф. «Вагони i вагонне господарство», Дншропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Укра!на, 49010, тел. /факс +38 (056) 793 19 16, ел. пошта reidemeister@mail.ru, ОЯСГО 0000-0001-7490-7180
3Каф. «Вагони i вагонне господарство», Дншропетровський нацюнальний утверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) ) 793 19 16, ел. пошта pularija@mail.ru, ОЯСГО 0000-0003-1144-4179
4*Каф. «Вагони i вагонне господарство», Дншропетровський нацюнальний ун^рснтет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел. /факс +38 (056) 793 19 16, ел. пошта kv47@i.ua, ОЯСГО 0000-0002-8073-4631
ОБГРУНТУВАННЯ ПРОДОВЖЕННЯ ТЕРМ1НУ СЛУЖБИ ПАСАЖИРСЬКИХ ВАГОН1В 13 ОСЕРЕДКАМИ КОРОЗП ХРЕБТОВО1 БАЛКИ
Мета. Наукова робота передбачае: 1) пошук засобiв врахування впливу локальних корозiйних пошко-джень конструкци вагонiв, що вислужили призначений термш, iз метою його продовження; 2) експеримен-тальну перевiрку вiдповiдностi матерiалу конструкци вимогам нормативно! документаци та обгрунтування продовження термiну служби пасажирських вагонiв iз осередками корози шсля 30 рок1в експлуатаци; 3) оцшку вiдповiдностi залишкового ресурсу конструкци кузовiв вагонiв експлуатацiйним навантаженням протягом наступних 5 рошв використання. Методика. Розроблений алгоритм техшчного дiагностування вагонiв iз осередками корози хребтово! балки мютить у собi калька етапiв. Спочатку проводиться обстежен-ня технiчного стану конструкци вiзуально-оптичним методом i методами неруйшвного контролю та визна-чаеться стутнь пошкоджень. На наступному етат виконуеться експериментальна перевiрка вiдповiдностi структури та механiчних властивостей металу хребтово! балки вагона з осередками корози вимогам нормативное' документацi!. Далi виконуеться дослiдження мiцностi несучих конструкцш кузовiв вагонiв на пвдста-вi експериментальних статичних та ударних випробувань на мiцнiсть. Нарештi проводяться ресурсш випро-бування на дш поздовжшх сил i виконуеться оцiнка та прогнозування вiдповiдностi ресурсу кузовiв вагошв на наступний перiод. Результати. Дшсна робота завершена одержанням експериментальних даних iз обгрунтування продовження термшу служби пасажирських вагонiв як iз точки зору напрацювання несучих еле-ментiв кузова вагона на ресурс, так i з точки зору хiмiчного складу, структури та мехашчних властивостей метала хребтово! балки з осередками корози. Наявшсть локальних корозшних пошкоджень хребтово! балки представлених розмiрiв не складае загрози мiцностi конструкци та безпеш руху. Наукова новизна. Авторами проведет комплексш дослвдження з обгрунтування термiну служби пасажирських вагошв як iз боку напрацювання елеменлв кузова на ударну витривалiсть, так i з оцшки механiчних властивостей металу, з яко-го виготовленi елементи вагона. Вперше обгрунтована можливiсть подальшо! експлуатацi! вагошв iз коро-зiйними пошкодженнями хребтово! балки. Практична значимкть. Отриманi вченими результати дозволя-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
ють без додаткових заходiв продовжити термш служби пасажирських вагошв i3 осередками корозп хребто-boï балки.
Ключовi слова: пасажирський вагон; хребтова балка; корозшш пошкодження; вiдпoвiднiсть; хiмiчний склад; мехашчш влaстивoстi; мiкрoструктурa; мiцнiсть конструкци; стaтичнi випробування; удaрнi випробу-вання; напрацювання на ресурс
Вступ
З урахуванням дефщиту пасажирських вагошв, викликаного природним скороченням швентарного парку в зв'язку з виключенням вагошв по досягненш нормативного термшу служби, та закушвлею в недостатнш кшькосп нових вагошв актуальним е продовження ви-щевказаного терм1ну. Комплекс робгг з продовження термшу служби передбачений методикою техшчного д1агностування пасажирських вагошв, що вислужили призначений термш [7], та нормативними документами [11, 16]. Деяю проблеми, що виникають шд час д1агно-стування пасажирських вагошв, розглянут в статтях [9, 10, 12, 13, 17]. Концепщя обгрун-тування продовження терм1ну служби пасажирських вагошв з осередками кoрoзiï хребтoвoï балки викладена в [8]. В [1] розглядаеться вплив змши комплексу властивостей сталей на р1вень мщносп елемеипв конструкци.
Але ш юнуюча методика, ш питання, роз-глянуп у вищевказаних статтях, не враховують деяких особливостей пошкоджень елемеипв конструкци у перюд експлуатацп. Так, в проце-с техшчних огляд1в та ремонту вагошв парку Укрзал1знищ була виявлена група вагошв вщ-критого типу шсля 30 роюв служби з осередками корозп хребтово1' балки в кшькосп 779 оди-ниць. Таю локальш корозшш пошкодження мали довжину 400-600 мм та спостериались на вертикальнш поличщ хребтово1' балки в iï кон-сольнш частиш перед шкворневою балкою (рис. 1).
У таких випадках звичaйнi засоби техшчного дiaгнoстувaння згiднo з [7] не дають змогу повною мiрoю оцшити ймoвiрнiсть продовження термшу служби вагона. Тому дослщження ресурсу вагошв виконувалося з попередшм ре-тельним вивченням фiзикo-мехaнiчних властивостей металу, його хiмiчнoгo складу та мшро-структури.
НН fr • _ н
• •й»- • ■;■■ 'Л • Г
Рис. 1. Локальнi корозiйнi пошкодження хребтово1 балки
Fig. 1. Local corrosion damages of the center sill
Мета
Метою роботи e пошук засоб1в обгрунту-вання продовження терм1ну служби пасажирських вагошв, що мають хребтов1 балки з осередками корозп. Кр1м того, здшснюеться оцшка вщповщносн залишкового ресурсу конструкци кузова вагона експлуатацшним навантаженням на призначений наступний перюд.
Методика
На першому еташ виконувалося обстеження техшчного стану конструкци вагона в1зуально-оптичним методом та методами неруйшвного контролю з метою визначення мюць та ступеня корозшного пошкодження основних елеменнв конструкци. За результатами обстеження техшчного стану конструкци вагошв проанал1зовано виявлеш пошкодження та прийнято ршення щодо виду ремонту або виключення вагона
з експлуатацп. На цьому еташ з парку вагошв для випробувань було вщбрано два вагона вщ-критого типу 1983 р. побудови з характерними локальними пошкодженнями хребтово1 балки. На хребтовш балщ були виконаш штучш отвори (див. рис.1). Можливють створення таких отвор1в розглядалася як ознака незадовшьного стану рами вагона, що вимагало експеримента-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
льного шдтвердження чи спростування. Кр1м того, по отворах можна в1зуально стежити за можливою змшою стану хребтово! балки (на-приклад, змша геометрн отвору та наявшсть трщин по зовшшнш кромщ отвору).
З метою контролю стану нижньо! обв'язки та стшок до, та шсля ударних випробувань бу-ло виконано розкриття панел1 боково! стши на дшянщ шкворневого вузла на довжиш 2,5-3 м (рис. 2).
Рис. 2. Розкриття панел1 боково! стши Fig. 2. Disclosure of side wall panel
На другому еташ виконувалась експеримен-тальна перев1рка вщповщносп матер1алу конс-трукцн хребтово! балки вимогам нормативно! документации
Для дослщження осередюв корози та мщно-ст металу навколо ушкоджених зон хребтово! балки був вщбраний вагон з найбшьшими ко-розшними пошкодженнями. З хребтово! балки вир1зались зразки з мюць, що були найбшьш уражеш короз1ею, так i з мюць, де корозшш пошкодження вiдсутнi. Зразки проходили таю випробування:
— для визначення марки стал елементiв хребтово! балки дослщжувався хiмiчний склад сталi;
— дослщження мiкроструктури при збшь-шенш 100х по визначенню вiдповiдностi вимогам по структурних складових внутршньо! бу-дови металу, а саме: бальнють зеренно! струк-тури та бали по неметалевих включеннях;
— мехашчш випробування з визначення властивостей стал за умов статичного розтя-гання за юмнатно! температури (межа плиннос-тi, межа тимчасового опору руйнуванню, вщ-носнi видовження i звуження металу);
— випробування з визначення ударно! в'язкост за кiмнатно! та понижено! температурах.
На третьому еташ виконувались статичш i ударш на мiцнiсть випробування з метою ощ-нки мiцностi конструкцi! вагона та вщповщнос-тi нормативним документам [11], [16]. Статичш мщшсш випробування на вертикальне наван-таження здшснювалися шляхом посадки пра-цiвникiв депо (пасажирiв) в кожен вагон з ре-eстрацieю напружень в його елементах. Ударш на мщшсть випробування виконувались шляхом накочування вагона-бойка на дослщний вагон. Для запису напружень в елементах вагона та зусилля в автозчшщ виконувалось 50—80 спiвударiв в дiапазонi 0,5 МН—2,5 МН згщно з програмою випробувань. Перед випробуван-нями на сшвудар для iмiтацi! маси пасажирiв дослiднi вагони завантажувались мiшками з сипучим вантажем, розподiленими по площi пiдлоги таким чином, щоб максимально вщтво-рити реальнi умови.
На наступному еташ виконувались ударш ресурсш випробування з метою перевiрки вщ-повiдностi залишкового ресурсу вагонiв наван-таженням наступних 5 рокiв експлуатацн. Кри-терieм вiдповiдностi е напрацювання на ресурс, а обсяг випробувань визначаеться рiвнiстю напрацювання вагона тд час випробувань та в експлуатацн [15]. Для цього було виконано цикл спiвударiв для пари однакових вагошв як за типом, так i за роком побудови. В першш половиш циклу один вагон використовувався як вагон-бойок, шший — як дослщний, в другш — !х ролi мiнялись. Це стало можливим через те, що вагон-бойок при спiвударi вiдчувае таку ж силу, як i дослщний.
Результати
Обстеження технiчного стану конструкцн кузовiв вагонiв ЦМО з локальними корозшни-ми пошкодженнями хребтово! балки показало, що вш е типовим для вагошв, яю експлуату-ються протягом 30 рокiв. Так, зменшення тов-щини шворнево! балки внаслщок локально! ко-розi! досягало 43 % (мшмальна товщина полки на одному з вагошв складала 4,5 мм при почат-ковiй 8 мм). Зменшення товщини полки хребтово! балки в зош локальних корозiйних по-
Наука та npo^ec тpaнcпopтy. Вкник Днiпpoпeтpoвcькoгo нaцioнaльнoгo yнiвepcитeтy зaлiзничнoгo тpaнcпopтy, 2015, № 5 (59)
шкoджeнь cтaнoвилo бiля 19 % на вж вaгoнax. Нaявнi дeфopмaцiï та кopoзiйнi пoшкoджeння нижньoï oбв'язки вагона (товщина пoлички на дeякиx вaгoнax cклaлa 4,2 мм - знoc 35 %), го-oдинoкi oбpиви cтiйoк бoкoвoï cтiни, гошто-джeння мicць з'еднань xpeбтoвoï та швopнeвoï бaлoк.
Обриви cтiйoк та трщини ycyнyтi пiд чac пiдгoтoвки двox вiдiбpaниx вaгoнiв дo вито-нання випpoбyвaнь.
Peзyльтaти дocлiджeнь фiзикo-мexaнiчниx влacтивocтeй, xiмiчнoгo cклaдy та мiкpocтpyк-тури гоказали тaкe:
— за xiмiчним cклaдoм (чacтки вyглeцю, кpeмнiю, марганцю та xpoмy) мaтepiaл xpeбтo-вoï балки вiдпoвiдae вимoгaм якicнoï кoнcтpyк-цiйнoï cтaлi марки 20 [2]. Вмют шкiдливиx дo-мiшoк (арка та фocфop) вдвiчi мeншe за дoпyc-тимий;
— piвeнь нeмeтaлeвиx включeнь в 2—8 ра-зiв мeнший за дoпycтимий, щo вщговщае вимo-гам виcoкoякicниx кoнcтpyкцiйниx cтaлeй [3];
— дocлiджeння мiкpocтpyктypи гоказали, щo cтaль xpeбтoвoï балки мае дpiбнoзepниcтy пoлieдpичнy cтpyктypy, пo товщиш cтpyктypa piвнoмipнa, з вiдcyтнicтю oзнaк лiквaцiï струк-тypниx cклaдoвиx (рда.3).
Pиc. 3. Miкpocтpyктypa cтaлi зразка
Fig. 3. The microstructure of the steel sample
Miкpocтpyктypa cram вщговщае cтaнy мeтaлy пicля кoнтpoльoвaнoï пpoкaтки [4]:
— за piвнeм мiцнocтi та плacтичнocтi (гра-ниця тeкyчocтi 248—272 MПa, границя мiцнocтi 430—481 MПa, вiднocнe зaлишкoвe пoдoвжeння 27—36 %, твepдicть НВ 128—133) мaтepiaл xpeб-
тoвoï балки вщговщае вимoгaм дo cтaлi марки 20 [5], [6];
— для мeтaлy в oблacтi мaкcимaльнoï то-poзiï ударна в'язкicть cклaлa знaчeння: за юмна-тнoï тeмпepaтypи 128 Дж^м2 , за тeмпepaтypи -40 ° С - 80 Дж^м2. Дoпycтимi знaчeння yдapнoï в'язкocтi KCU для crani марки 20 отладають 88 Дж/cм2 за тeмпepaтypи 20° С;
— мaтepiaл xpeбтoвoï балки за вищeвкaзa-ними пoкaзникaми з мюць бeз oзнaк кopoзiï та з мюць, найбшьш ypaжeниx кopoзieю, практич-нo нe вiдpiзняeтьcя i цштом вiдпoвiдae вимoгaм якicнoï кoнcтpyкцiйнoï cтaлi марки 20 та ж cтaнoвить бeзпocepeдньoï зaгpoзи мiцнocтi кoнcтpyкцiï кyзoвa.
Peзyльтaти випpoбyвaнь на мщнють гоказа-ли тaкe:
piвeнь нaпpyжeнь вiд мacи пacaжиpiв е жзначним — нaйбiльшe знaчeння 30,3 Müa (нижня oбв'язкa бiля шквopнeвoï балки);
— тд чac випpoбyвaнь на ^вудар при зу-cиллi — 2,5 MН нaйбiльш нaпpyжeними eлeмeн-тами е xpeбтoвa балка бшя швopнeвoï (228 MПa) та нижня oбв'язкa бiля швopнeвoï (162 Müa), в тoй чac як в швopнeвiй та rorope-чнiй бaлкax нaпpyжeння нe пepeвищyвaли 79 Müa. Бoкoвa cтiнa вaгoнa тaкoж нeзнaчнoю мipoю бepe yчacть у cпpийняттi пoздoвжньoгo зycилля — мaкcимaльнe нaпpyжeння 67 MПa (гoфp oбшивки над вшгом пocepeдинi вaгoнa);
— нaйбiльшi cyмapнi нaпpyжeння пo I poз-paxyнкoвoмy peжимy (кpiм вищe нaвeдeниx нaвaнтaжeнь, включають в ceбe нaпpyжeння вiд мacи вoди, вyгiлля та ш. i влacнoï мacи кyзoвa вaгoнa cпocтepiгaлиcь у пoпepeчнiй балщ roce-peдинi вaгoнa (224 MПa), xpeбтoвiй бaлцi (166 MПa) та нижнш oбв'язцi (145 MПa), яю нe пepeвищyють дoпycтимi.
Удapнi pecypcm випpoбyвaння пoкaзaли:
— вaгoни пpoйшли pecypcнi випpoбyвaння бeз yшкoджeнь, як б пepeшкoджaли ви^шн-ню випpoбyвaнь i нe мoгли бути ycy^ri пiд чac викoнaння чepгoвoгo дeпoвcькoгo aбo катталь-нoгo peмoнтy;
— вагони мали напрацювання на pecypc 6,7 poкiв, який дoзвoляe пpoдoвжити тepмiн cлyжби вaгoнiв на наступи 5 poкiв;
— штyчнi oтвopи в швopнeвiй та xpeбтoвiй бaлкax вaгoнiв з лoкaльними кopoзiйними го-шкoджeннями нe вплинули на ïx cтaн. Пicля
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зал1зничного транспорту, 2015, № 5 (59)
випробувань встановлено: отвори не втратили форму та в1дсутш ознаки розвитку трщин в зош отвор1в. Наявшсть отвор1в не вплинуло на техшчний стан балок;
Огляд техшчного стану вагошв, як1 зазнали ресурсш випробування, показав найбшьш схи-льш до пошкоджень так1 елементи: нижня обв'язка (деформацп, трщини), стшки боково! стши (трщини, обриви). Сл1д зазначити, що високий р1вень пошкодження нижньо! обв'язки зумовлений значною короз1ею останньо!, тов-щина яко! складала 4,2-4,5 мм при початковш 6 мм. Кр1м того, в одному вагош наявш трщини на зварювальних швах нижнього листа шво-рнево! балки, в другому - виявлена деформащя торцево! стши. Приклади пошкоджень тсля ресурсних випробувань наведет на рис.4-6.
4 «яяЯВ
hm Вт
ч п : I
Рис. 4. Обрив стшки Fig. 4. Break of vertical brace
mm
Рис. 5. Деформащя нижньо! обв'язки, обрив тйки
Fig. 5. The deformation of the lower binding, break of the vertical brace
Рис. 6. Трщини в мющ з'еднання нижнього листа зi шворневою балкою
Fig. 6. Cracks at the junction of the bottom sheet with centre bearer
Але вс вказаш пошкодження можуть бути усунеш тд час планового ремонту i не завадять подальшiй експлуатацн вагошв.
Наукова новизна та практична значимкть
Виконанi дослiдження дозволили отримати експериментальнi данi з обгрунтування продо-вження термiну служби пасажирських вагошв з точки зору як напрацювання несучих елемен-тiв кузова на ресурс, так i з урахування хiмiчно-го складу, структури та мехашчних властивос-тей металу хребтово! балки з осередками корози. Результати до^джень можуть бути засто-соваш пiд час виконання робгт з обгрунтування подовження термiну служби, або термшу кори-сного використання пасажирських вагонiв.
Отриманi результати дозволили одночасно, без додаткових заходiв продовжити термiн слу-жби 779 пасажирським вагонам з осередками корозii хребтово! балки.
Висновки
Комплексш дослiдження вагонiв з локаль-ними корозiйними пошкодженнями хребтово! балки показали, що корозiйнi пошкодження як за яшстю матерiалу, так i з точки зору опору втомi елеменпв кузова не складають загрози для подальшо! експлуатацii вагошв. Наявшсть локальних корозшних пошкоджень хребтово! балки наведених розмiрiв не складае загрози мiцностi конструкцii та безпещ руху.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
Роботи з продовження термiну служби ва-гонiв з такими пошкодженнями рекомендусться виконувати у загальному порядку.
На основi виконаних дослiджень визначено, що вагони мають залишковий ресурс, достатнш для 1х подальшо! експлуатацп впродовж насту-пних 5 рокiв. Пюля закiнчення цього термiну рекомендуеться виконання ресурсних випробу-вань для оцшки залишкового ресурсу, який за-лежатиме вщ умов експлуатацп та загального стану вагонiв на той час. Граничний термiн служби вагонiв — 41 рш.
Для таких вагошв пiд час виконання плано-вих вцщв ремонту рекомендовано:
— при локальних корозiйних пошкоджен-нях менше 50 % здiйснювати якiсну антикоро-зiйну обробку мiсць пошкоджень;
— якщо пошкодження досягають та пере-вершують 50 % — виключати вагон з швентар-ного парку зпдно з вимогами ЦЛ-0069 [14].
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Вакуленко, I. О. Металев1 матер1али з тд-вищеною мщнютю для виготовлення вагошв / I. О. Вакуленко, В. Г. Анофр1ев // Вюн. Днш-ропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - Дшпропетровськ, 2011. - Вип. 37. - С. 216-219.
2. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. - Москва : Изд-во стандартов, 1981. - 9 с.
3. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжения. - Москва : Стандартинформ, 2005. - 26 с.
4. ГОСТ 1050-88. Прокат сортовой калиброванный со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия. - Москва : Стандартинформ, 2008. - 17 с.
5. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. - Москва : Изд-во стандартов, 1983. - 40 с.
6. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. - Москва : ГК стандартов Совета Министров СССР, 1971. - 50 с.
7. Методика техшчного д1агностування пасажир-ських вагошв, що вислужили призначений те-рмш, з метою його продовження : ЦЛ-0070. -Кш'в : Несшнчене джерело, 2008. - 60 с.
8. Мщшсть та залишковий ресурс кузов1в паса-жирських вагошв з локальними корозшними пошкодженнями хребтово! балки / О. Г. Рей-демейстер, А. Л. Пулар1я, М. А. Гр1чаний [та in] // Проблеми та перспективи розвитку за-л1зн. трансп. (15.05-16.05.2014) : тези 74 М1ж-нар. наук.-практ. конф. / Дншропетр. нац. ун-т зал1зн. трансп. - Дншропетровськ, 2014. -С. 86-87.
9. Мямлин, С. В. Научные методы оценки ресурса несущих конструкций подвижного состава / С. В. Мямлин, В. Л. Горобец // Вюн. сертифь кацп зал1зн. трансп. - 2011. - №. 8. -С. 12-17.
10. Мямлин, С. В. Проблемы технического диагностирования пассажирских вагонов / С. В. Мям-лин, А. Л. Пулария // Розвиток наук. школи трансп. мехашки : тези доп. Мгжнар. наук.-техн. конф. / Дншропетр. нац. ун-т зал1зн. трансп. -Дншропетровськ, 2013. - С. 65-67.
11. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - Москва : ГосНИИВ : ВНИИЖТ, 1996. - 354 с.
12. Особенности технического диагностирования подвижного состава / С. В. Мямлин, В. Г. Анофриев, А. Л. Пулария [и др.] // Сучасш проблеми та ефективш шляхи ремонту i ввдновлення зал1зн. рухомого складу : пр. 1 Мiжнар. наук. конф. / ДП «ПВ1ТБ «Ктвдшротранс». - Ки!в, 2006. -С. 16-17.
13. Остапюк, Б. Я. Подовження терм^ експлуатацп пасажирських вагошв / Б. Я. Остапюк // Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дшпропетровськ, 2004. -Вип. 4. - С. 165-173.
14. Правила виключення пасажирських вагошв iз швентарного парку : ЦЛ-0069. - Ки!в : Несшн-чене джерело, 2008. - 40 с.
15. Програма i методика проведення ударних ре-сурсних випробувань пасажирських вагошв, що вислужили призначений термш служби : ПМ 01-13/ВЛВ. - Днiпропетровськ, 2013. -16 с.
16. РД 24.050.37-95. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. - Москва : ВНИИЖТ, 1995. - 101 с.
17. Numerical static and dynamic stress analysis on railway passenger and freight car models / C. Baykasoglu, E. Sunbuloglu , S. E. Bozdag [et al.] // Intern. Iron & Steel Symposium (02.0404.04.2012) / Karabuk University. - Istanbul, 2012. - P. 579-586.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
РУХОМИИ СКЛАД I ТЯГА ПО1ЗД1В
С. В. МЯМЛИН1, А. Г. РЕИДЕМЕИСТЕР2, А. Л. ПУЛАРИЯ3, В. А. КАЛАШНИК4*
'Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», Днепропетровский национальний университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 776 84 98, эл. почта sergeymyamlin@gmail.com, ORCID 0000-0002-7383-9304
2Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», Днепропетровский национальний университет железнодорожного
транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010,
тел./факс +38 (056) 793 19 16, эл. почта reidemeister@mail.ru, ORCID 0000-0001-7490-7180
3Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», Днепропетровский национальний университет железнодорожного
транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 793 19 16,
эл. почта pularija@mail.ru, ORCID 0000-0003-1144-4179
4*Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», Днепропетровский национальний университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел./факс +38 (056) 793 19 16, эл. почта kv47@i.ua, ORCID 0000-0002-8073-4631
ОБОСНОВАНИЕ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ С ОЧАГАМИ КОРРОЗИИ ХРЕБТОВОЙ БАЛКИ
Цель. Научная работа предполагает: 1) поиск способов учета влияния локальных коррозионных повреждений конструкции вагонов, которые отслужили назначенный срок, с целью его продления; 2) экспериментальную проверку соответствия материала конструкции требованиям нормативной документации и обоснование продления срока службы пассажирских вагонов с очагами коррозии после 30 лет эксплуатации; 3) оценку соответствия остаточного ресурса конструкции кузовов вагонов эксплуатационным нагрузкам в течение следующих 5 лет использования. Методика. Разработанный алгоритм технического диагностирования вагонов с очагами коррозии хребтовой балки содержит в себе несколько этапов. Сначала проводится обследование технического состояния конструкции визуально-оптическим методом и методами неразру-шающего контроля, а также определяется степень повреждений. На следующем этапе выполняется экспериментальная проверка соответствия структуры и механических свойств металла хребтовой балки вагона с очагами коррозии требованиям нормативной документации. Далее выполняется исследование прочности несущих конструкций кузовов вагонов на основе экспериментальных статических и ударных испытаний на прочность. Наконец проводятся ресурсные испытания на действие продольных сил и выполняется оценка и прогнозирование соответствия ресурса кузовов вагонов на следующий период. Результаты. Действительная работа завершена получением экспериментальных данных по обоснованию продления срока службы пассажирских вагонов как с точки зрения наработки несущих элементов кузова вагона на ресурс, так и с точки зрения химического состава, структуры и механических свойств металла хребтовой балки с очагами коррозии. Наличие локальных коррозионных повреждений хребтовой балки представленных размеров не составляет угрозы прочности конструкции и безопасности движения. Научная новизна. Авторами проведены комплексные исследования по обоснованию срока службы пассажирских вагонов как со стороны наработки элементов кузова на ударную выносливость, так и оценки механических свойств металла, из которого изготовлены элементы вагона. Впервые обоснована возможность дальнейшей эксплуатации вагонов с коррозионными повреждениями хребтовой балки. Практическая значимость. Полученные учеными результаты позволяют без дополнительных мероприятий продлить срок службы пассажирских вагонов с очагами коррозии хребтовой балки.
Ключевые слова: пассажирский вагон; хребтовая балка; коррозионные повреждения; соответствие; химический состав; механические свойства; микроструктура; прочность конструкции; статические испытания; ударные испытания; наработка на ресурс
S. V. MIAMLIN1, O. H. REIDEMEISTER2, A. L. PULARIIA3, V. O. KALASHNYK4*
1Dep. «Cars and Car Facilities», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lasaryan, Lasaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 776 84 98, e-mail sergeymyamlin@gmail.com, 2ORCID 0000-0002-7383-9304
2Dep. «Cars and Car Facilities», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lasaryan, Lasaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel./fax +38 (056) 793-19-16, e-mail reidemeister@mail.ru, ORCID 0000-0001-7490-7180
HayKa Ta nporpec TpaHcnopTy. BicHHK ^mnponeTpoBctKoro Ha^oH&ntHoro ymBepcureTy 3&ri3HHHHoro TpaHcnopTy, 2015, № 5 (59)
3Dep. «Cars and Car Facilities» Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lasaryan, Lasaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 793 19 16, e-mail pularija@mail.ru, ORCID 0000-0003-1144-4179
4*Dep. «Cars and Car Facilities», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lasaryan, Lasaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel./fax +38 (056) 793 19 16, e-mail kv47@i.ua, ORCID 0000-0002-8073-4631
THE RATIONALE FOR EXTENDING THE SERVICES OF PASSENGER CARS WITH POCKETS OF CORROSION IN THE CENTER SILL
Purpose. The scientific work supposed: 1) the search of accounting ways of the local corrosion damages influence to the car design, that were expired the appointed time, for the purpose of renewal; 2) experimental verification of conformity of material construction requirements of the normative documentation and justification for extending the services of passenger cars with pockets of corrosion after 30 years of operation; 3) the conformity assessment of residual life of the structure of car bodies operating pressures in the next 5 years of use. Methodology. The developed algorithm of technical diagnostics of cars with pockets of corrosion of the center sill contains several stages. First, a survey of technical condition of structures is conducted by a visual-optical method and nondestructive control methods, and the degree of damage is determined. In the next phase the experimental verification of conformity of the structure and mechanical properties of the center sill of the car with the pockets of corrosion to regulatory requirements are executed. Next, the study of strength of the supporting structures of car bodies on the basis of experimental static and impact tests of strength is executed. Finally, the endurance tests are conducted on the effect of the longitudinal forces and the evaluation and prediction of compliance resource car bodies for the next period are executed. Findings. The actual work is completed by obtaining the experimental data on the feasibility of extending the service life of passenger cars as from the point of view of an operating time of load-bearing elements of the car body to the resource, and from the point of view of chemical composition, structure and mechanical properties of the center sill with pockets of corrosion. The presence of local corrosion damages of the center sill of the presented size is not a threat to the structural strength and safety. Originality. The authors conducted a comprehensive study to validate the service life of passenger cars both on the part of the operating time of the car bodies elements on impact toughness and the evaluation the mechanical properties of the metal from which the elements of the car are produced. For the first time the possibility of further operation of cars with corrosion damages in the center sill is grounded. Practical value. The obtained results allow without the additional activities to extend the service life of passenger cars with pockets of corrosion in the center sill.
Keywords: passenger car; center sill; corrosion damage; compliance; chemical composition; mechanical properties; microstructure; structural strength; static test; impact test; time to share
REFERENCES
1. Vakulenko I.O., Anofriiev V.H. Metalevi materialy z pidvyshchenoiu mitsnistiu dlia vyhotovlennia vahoniv [Metal materials with high durability for making carriages]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue 37, pp. 216-219.
2. GO ST 9454-78. Metally. Me tod ispytaniya na udarnyy izgib pri ponizhennykh, komnatnoy i povyshennykh temperaturakh [State standard 9454-78. Metals. Method for testing the impact strength at low, room and elevated temperatures]. Moscow, Standartinform Publ., 1981. 9 p.
3. GOST1497-84. Metally. Metody ispytaniy na rastyazheniya [State standard 1497-84. Metals. Test methods for tension]. Moscow, Standartinform Publ., 2005. 26 p.
4. GOST 1050-88. Prokat sortovoy kalibrovannyy so spetsialnoy otdelkoy poverkhnosti iz uglerodistoy kachestvennoy konstruktsionnoy stali. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya [State standart 1050-88. Calibrated rolled metal with special surface finish of quality carbon structural steel. General specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2008. 17 p.
5. GOST 5639-82. Stali i splavy. Metody vyyavleniya i opredeleniya velichiny zerna [State standard 5639-82. Steel and alloys. Methods of detection and determination of grain size]. Moscow, Standartinform Publ., 1983. 40 p.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 5 (59)
6. GOST 1778-70. Stal. Metallograficheskiye metody opredeleniya nemetallicheskikh vklyucheniy [State standard 1778-70. Steel. Metallographic methods for the determination of non-metallic inclusions]. Moscow, GK standartov Soveta Ministrov SSSR Publ., 1971. 50 p.
7. Metodyka tekhnichnoho diahnostuvannia pasazhyrskykh vahoniv, shcho vysluzhyly pryznachenyi termin, z metoiu yoho prodovzhennia. Instruktsiia TsL-0070 [Methods of technical diagnostics of passenger cars, that were expired the appointed time, for the purpose of renewal. Instruction TsL-0070]. Kyiv, Neskinchene dzherelo Publ., 2008. 60 p.
8. Reidemeister O.H., Pulariia A.L., Hrichanyi M.A. Mitsnist ta zalyshkovyi resurs kuzoviv pasazhyrskykh vahoniv z lokalnymy koroziinymy poshkodzhenniamy khrebtovoi balky [The strength and residual life of the passenger cars bodies with local corrosion damage of center sill]. Tezy 74 Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Problemy ta perspektyvy rozvytku zaliznychnoho transportu (15.05-16.05.2014)» [Abstracts of the 74 Int. Sci.-Practical Conf. «Problems and prospects of development of railway transport (15.0516.05.2014)»]. Dnipropetrovsk, 2014, pp. 86-87.
9. Myamlin S.V., Gorobets V.L. Nauchnyye metody otsenki resursa nesushchikh konstruktsiy podvizhnogo sostava [Scientific methods of resource assessment of rolling stock load-bearing structures]. Visnyk sertyfikatsii zaliznychnoho transportu [Bulletin of Railway Transport Certification]. Dnipropetrovsk, 2011, issue 8, pp. 12-17.
10. Myamlin S.V., Pulariya A.L. Problemy tekhnicheskogo diagnostirovaniya passazhirskikh vagonov [The problems of technical diagnostics of passenger cars]. Tezy dopovidei Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii «Rozvytok naukovoi shkoly transportnoi mekhaniky» [Reports abstracts of Intern. Scien.and Techn. Conf. «The Scientific Development of School Transportation Mechanics»]. Dnipropetrovsk, 2013, pp. 65-67.
11. Normy dlya rascheta i proyektirovaniya vagonov zheleznykh dorog MPS kolei 1520 mm (nesamokhodnykh) [Standards for the cars calculation and design of the Ministry of Railways of 1520 mm (not self-propelled)]. Moscow, GosNIIV-VNIIZhT Publ., 1996. 354 p.
12. Myamlin S.V., Anofriev V.G., Pulariia A.L. Osobennosti tekhnicheskogo diagnostirovaniya podvizhnogo sostava [Features technical diagnostics of rolling stock]. Pratsi 1 Mizhnarodnoi naukovoi konferentsii «Suchasni problemy ta efektyvni shliakhy remontu i vidnovlennia zaliznychnoho rukhomoho skladu» [Proc.of the 1st Int. Sci. Conf. Modern «Problems and effective ways of repair and restoration of railway rolling stock»]. Kyiv, 2006, pp. 16-17.
13. Ostapiuk B.Ya. Podovzhennia terminu ekspluatatsii pasazhyrskykh vahoniv [The life extension of passenger cars]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2004, issue 4, pp. 165-173.
14. Pravyla vykliuchennia pasazhyrskykh vahoniv iz inventarnoho parku. Instruktsiia TsL-0069 [The rules passenger cars of inventory park retirement. Instruction TsL-0069]. Kyiv, Neskinchene dzherelo Publ., 2008. 40 p.
15. Prohrama i metodykaprovedennia udarnykh resursnykh vyprobuvan pasazhyrskykh vahoniv, shcho vysluzhyly pryznachenyi termin sluzhby [Program and methodology for impact endurance tests of passenger cars, which had expired service life]. Dnipropetrovsk, 2013. 16 p.
16. RD 24.050.37-95. Vagony gruzovyye i passazhirskiye. Metody ispytaniy na prochnost i khodovyye kachestva [RD 24.050.37-95. The freight and passenger cars. Test methods for durability and ride performance]. Moscow, VNIIZhT Publ., 1995. 101 p.
17. Baykasoglu C., Sunbuloglu E., Bozdag S. E., Aruk F., Toprak T. Mugan A. Numerical static and dynamic stress analysis on railway passenger and freight car models. Intern. Iron & Steel Symposium (02.04.04.04.2012). Karabuk University, Turkiye, 2012, pp. 579-586.
Стаття рекомендована до публ1кацИ'д.т.н, професоромМ. I. Капицею (Украгна); головним технологом ВСП «Синельниювське пасажирське вагонне депо» Придтпровськог залгзницг В. М. Крутенко
(Украгна)
Надшшла до редакцн: 17.07.2015
Прийнято до друку: 23.09.2015
