Научная статья на тему 'Определение натяга бандажа на ободе колесного центра локомотива'

Определение натяга бандажа на ободе колесного центра локомотива Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

CC BY
68
6
Поделиться
Ключевые слова
ЛОКОМОТИВ / LOCOMOTIVE / КОЛЕСНАЯ ПАРА / БАНДАЖ / BANDAGE / ОБОД / RIM / НАТЯГ / TIGHTNESS / ОПРЕДЕЛЕНИЕ / DEFINITION / ОСЛАБЛЕНИЕ ПОСАДКИ / WEAKENING OF THE LANDING / WHEEL PAIR

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, автор научной работы — Буйносов Александр Петрович, Пышный Игорь Михайлович, Тихонов Виктор Артурович

Ослабление диаметра посадки бандажа на ободе колесного центра является неисправностью, непосредственно угрожающей безопасности движения подвижного состава. Кроме угрозы безопасности движения это приводит к длительному простою локомотива во внеплановом ремонте для выкатки колесной пары из-под локомотива с целью перетяжки или замены бандажа.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства , автор научной работы — Буйносов Александр Петрович, Пышный Игорь Михайлович, Тихонов Виктор Артурович,

DEFINITION BANDAGE TIGHTENING ON THE RIM OF WHEEL CENTERS LOCOMOTIVES

The weakening of the tie-diameter landing on the rim of the wheel center of a malfunction directly threatens the rolling stock safety. In addition to safety threats, it leads to a prolonged outage of the locomotive in unscheduled repairs to rolling out the wheelset from the locomotive to the waist or replacement bandage.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Определение натяга бандажа на ободе колесного центра локомотива»

иркутским государственный университет путей сообщения

УДК 629.4.027.118: 626.2 (043.3) Буйносов Александр Петрович,

канд. техн. наук, доцент, кафедра «Электрическая тяга», Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), тел. (343) 358-55-04, (343) 345-59-32, е-mail: byinosov@mail.ru, ABuinosov@et.usurt.ru

Пышный Игорь Михайлович, аспирант, кафедра «Электрическая тяга», Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС),

тел. (343) 358-55-04, е-mail: igorkz45@mail.ru Тихонов Виктор Артурович, аспирант, кафедра «Электрическая тяга», Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), тел. (343) 358-55-04, е-mail: va.tikhonov@yandex.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАТЯГА БАНДАЖА НА ОБОДЕ КОЛЕСНОГО

ЦЕНТРА ЛОКОМОТИВА

A.P. Buinosov, I.M. Pishniy, V.A. Tikhonov

DEFINITION BANDAGE TIGHTENING ON THE RIM OF WHEEL CENTERS LOCOMOTIVES

Аннотация. Ослабление диаметра посадки бандажа на ободе колесного центра является неисправностью, непосредственно угрожающей безопасности движения подвижного состава. Кроме угрозы безопасности движения это приводит к длительному простою локомотива во внеплановом ремонте для выкатки колесной пары из-под локомотива с целью перетяжки или замены бандажа.

Ключевые слова: локомотив, колесная пара, бандаж, обод, натяг, определение, ослабление посадки.

Abstract. The weakening of the tie-diameter landing on the rim of the wheel center of a malfunction directly threatens the rolling stock safety. In addition to safety threats, it leads to a prolonged outage of the locomotive in unscheduled repairs to rolling out the wheelset from the locomotive to the waist or replacement bandage.

Keywords: locomotive, wheel pair, bandage, rim, tightness, definition, weakening of the landing.

Ослабление посадки бандажа на ободе колесного центра является неисправностью, непосредственно угрожающей безопасности движения подвижного состава. Кроме угрозы безопасности движения это приводит к длительному простою локомотива во внеплановом ремонте для выкатки колесной пары из-под локомотива с целью перетяжки или замены бандажа [1].

Колесная пара - один из ответственных элементов механической части локомотива, от технического состояния которого непосредственно за-

висит безопасность движения. Для обеспечения безопасности движения и минимизации расходов при ремонте необходимо внедрение современных технологий, связанных с разработкой новых способов контроля. Применяемая технология формирования колесных пар на железнодорожном транспорте общего и необщего пользования предполагает использование соединений с гарантированным натягом в зоне контакта сопрягаемых деталей «бандаж - обод колесного центра». Недостаточная прочность таких соединений нередко приводит к опасным бракам в эксплуатационной работе [2].

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Для решения указанных задач на кафедре «Электрическая тяга» Уральского государственного университета путей сообщения разработана методика определения величины натяга бандажа на ободе колесного центра после формирования колесной пары в эксплуатации.

Использовалась зависимость величины и формы ультразвуковых импульсов, отраженных от границы «бандаж - обод» от контактного напряжения. Сама возможность применения этого эффекта начиная с 50-х гг. XX века признается учеными разных стран. Однако усложняющие факторы, такие как овальность, конусность, сложная форма и неодинаковая толщина бандажей, не позволяли решить эту задачу. Только в настоящее время, с развитием современной электронной техники, появилась такая возможность.

Значительную трудность для осуществления контроля прочности посадки по величине и форме импульсов, отраженных от границы «бандаж -

я »[а+(I - ьб) • гв^л.

-

¿б

/

Вид А

донного

ср.2

обод», представляет отклонение от идеальной формы контактных поверхностей. Согласно действующей инструкции ОАО «РЖД» № ЦТ/329 [3] допускается овальность посадочной поверхности не более 0,2 мм и конусность не более 0,1 мм. Для уменьшения «эффекта» конусности исследовались сигналы, отраженные от середины контактной поверхности бандажа с ободом колесного центра.

При рассмотрении геометрии ультразвукового поля дискового излучателя было установлено, что в ближней зоне волна распространяется без расхождения, протяженность которой определяется по формуле Ьб = а2 / Л.

В нашем случае радиус пьезоэлемента составляет а = 6 мм. При частоте V = 2,5 мГц в стали длина волны Л = 2,3 мм и «15 мм (рис. 1). Учитывая, что в дальней зоне половинный угол раскрытия в составляет

в = агеяп(0,61-Л/а), (1)

т. е. в~ 14 °С, при толщине бандажа I = 90 мм получим, что падающая на границу бандаж обод ультразвуковая волна имеет вид овала с площадью

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

(2)

ных сигналов при условии, что их поле имеет вид усеченного конуса при Я = 7120 мм2 и = 26300 мм2. Среднее значение амплитуды первого донного импульса составляет N = 95,5 пикселей. Переведем это значение в дБ

NдБ = 201£ N / N0). (4)

Для дефектоскопа УД3-103 N0 = 52,6, тогда ^ б = 5,18дБ + ДЭ (Дэ - значение ослабления на экране, Дэ = 24дБ). Среднее значение второго донного сигнала ^ср «43,0 пикселя. Переведем это значение в дБ:

^ср.дб = -1,75дб + Дэ , (5)

тогда

АД ^ = ^.дб - N2^, (6)

или АД = 6,93дБ.

Определим фактическое отношение интен-сивностей УЗК при регистрации первого и второго донных импульсов. Так как N = 10 -О/ О0, то

о.

./ о = 10АД/10

(7)

Рис. 1. Схема ультразвукового поля, создаваемого пьезоэлементом

Представляет интерес оценка погрешности, которая получается, если предположить, что интенсивность ультразвуковой волны падает только вследствие ее расхождения. В этом случае интенсивность О обратно пропорциональна площади поперечного сечения волны

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

О2/о = ад. (3)

Средние координаты первого Уср1 и второго

сигналов: 7ср1 = 94,4 мм, Уср2 = 185,7 мм. Подставив в формулу (2) 11 = 2Уср1, 12 = 2Уср2, получим площадь поперечного сечения 51 и 52 УЗК в месте регистрации дон-

О / О = 0,203, из [4] теоретическое отношение (О2 / О )т = 0,271.

Разница между фактической и теоретической интенсивностями составляет 25 %. Это обусловлено поглощением и рассеянием волны в бандаже, упрощением ультразвукового поля при расчетах. Вследствие непараллельности отражающих поверхностей, при каждой регистрации сигнала пье-зоэлемент (ПЭП) оказывается все дальше отстоящим от центральной оси ультразвукового поля, где интенсивность волны меньше. Кроме того, при каждом отражении от поверхности бандажа происходит частичная трансформация продольной волны в поперечную и поверхностную. Эти волны распространяются с другими скоростями и в других направлениях, что приводит к уменьшению амплитуды главного участка регистрируемого импульса. Наконец, амплитуда и форма донного импульса зависят от коэффициента отражения границы «бандаж - обод» [5].

Из-за сложности распространения ультразвука, информацию о состоянии контакта «бандаж -обод» могут нести только первый и второй донный импульсы. Учитывая это, эмпирически было выбрано оптимальное положение ПЭП на поверхности бандажа так, чтобы амплитуды донных импульсов были максимальны. При всех измерениях ПЭП устанавливался на поверхности катания таким образом, чтобы расстояние между точкой входа центрального луча и боковой гранью бандажа со стороны опорного буртика составляло

а

иркутским государственный университет путей сообщения

А = N - мп,

63 мм. Это расстояние фиксировалось с помощью поводка, закрепленного на корпусе пьезопреобра-зователя.

Другой существенной проблемой в применении метода является допускаемая при изготовлении бандажа и колесного центра овальность посадочных поверхностей. По этой причине в отдельных участках контактирующих поверхностей механические напряжения превышают расчетные, а в отдельных участках контактное механическое напряжение может вообще отсутствовать [6].

Овальность не влияет на распределение напряжений, если направления больших полуосей эллиптических посадочных поверхностей совпадают. Зоны контроля можно было бы точно определить, если бы была известна ориентация этих полуосей, что на практике нереально. Для уменьшения влияния овальности зондирование контактирующих поверхностей производилось в шести местах, равномерно распределенных вдоль окружности бандажа. Схема расположения участков ультразвукового контроля показана на рис. 2.

где М^ - амплитуда первого донного импульса

при п-м измерении; - амплитуда второго донного импульса при п-м измерении.

Разница между разностью амплитуд при п-м измерении и средней разностью амплитуд

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

рп = А - А-

Вероятная погрешность измерений ЛАв

Мое = ^

2 2 2 р2+р2 +...+р„

п(п -1)

(9)

В нашем случае число измерений п = 51. Тогда ЛАв = 0,95 пикселей. Вероятная относительная погрешность уов

МэЕ

УСЕ ="

Ао

•100%, Гов= 1,8 %. (10)

Рис. 2. Схема расположения участков ультразвукового контроля

Существенно повлиять на величину импульсов могут помехи, связанные с изменением поглощения и рассеяния ультразвука средой [7]. Участки материала с крупнозернистой структурой сильнее рассеивают УЗК, что при большой протяженности исследуемого объекта может привести к значительному ослаблению донных сигналов.

Для установления степени влияния структурных ревербераций в бандажной стали на амплитуду донных импульсов по результатам серии измерений была определена наиболее вероятная средняя разность амплитуд первого и второго донных импульсов А = ЛМ12 = 52,47 пикселей. Измерения производились по экрану дефектоскопа при одинаковых показаниях аттенюатора. Разность амплитуд донных сигналов при п-м измерении Аи

Аналогичные вычисления, выполненные по результатам серии измерений, дают А = 51,57 пикселей.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Измерения проводились в 2007-2010 гг. в колесном цехе Екатеринбургского электровозоре-монтного завода (ЕЭРЗ) - филиала ОАО «Жел-дорреммаш», в котором используются бандажи колесных пар, изготовленные ОАО «НТМК». Поскольку измерения проводились в течение длительного времени, то по полученным результатам можно судить о стабильности структуры бандажной стали.

Эксперименты показали, что на амплитуду второго донного импульса в некоторой степени влияет неравномерность прижатия ПЭП к поверхности катания бандажа, в то время как стабильность амплитуды первого донного импульса легко обеспечивается.

Для оценки этого фактора по результатам серии измерений определена наиболее вероятная средняя разность амплитуд зондирующего импульса и первого донного А = ЛМ01 = 57,01 пикселей при одинаковых показаниях аттенюатора дефектоскопа. Разность амплитуд сигналов при п-м измерении Ап

Л = М0п - Мп,

(11)

(8)

где М п - амплитуда зондирующего импульса при

п-м измерении; МП - амплитуда первого донного импульса при п-м измерении.

Разница между амплитудами при п-м измерении и средней разностью амплитуд

Рп = А - А>.

Вероятная погрешность измерений ЛА

Л«» = (12)

2

5

В нашем случае число измерений п = 161. Тогда = 0,16. Или = 0,033 дБ. Относительная вероятная погрешность уов

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Уов .100%, Гов = 0,29%. (13)

л>

Это в шесть раз меньше, чем для разности между первым и вторым импульсами.

В процессе производства измерений было установлено, что разность показаний Л^01 между

зондирующим и первым донным импульсами меняется в гораздо меньших пределах, чем разность между первым и вторым донными импульсами Л^12. Поэтому А^01 была выбрана за индикатор

дефектов, которые могут значительно изменить форму донных импульсов.

После анализа количества значений Л^01 по результатам измерений установлена величина порога А^01 — 67 (67 - число делений по экрану

дефектоскопа, что соответствует Л^01 — 9,8 дБ),

если это условие не выполнялось, то измерение заменялось измерением на другом участке бандажа, отстоящем по окружности примерно на 10 см.

Установлено, что в большинстве случаев «аномальное» ослабление первого донного импульса происходит за счет рассеяния УЗК в районе, прилегающем к поверхности катания. Поэтому, если при значении параметра «отсечка», равном 5 %, импульсы, прилегающие к зондирующему сигналу, имеют протяженность более 30 мм (1 клеточка экрана), то такое измерение также игнорировалось и заменялось измерением в другом (соседнем) месте.

Для проверки возможности регистрации зависимости величины и формы донных импульсов от контактного давления исходя из полученных данных проведенных экспериментов определено среднее значение разности амплитуд Л^01 зондирующего и первого донного импульсов для суммы мест 6 и 1 (см. рис. 2)

Л^01ср ,=£ЛУ01 / п = 3081/54= 57,06 (п = 54 -

число измерений). Для суммы мест 2 и 5 среднее значение разности амплитуд

Л^о1сР = 3024/53 = 57,06, для суммы мест 3 и 4

Л^01ср = 3074/54 = 56,93. Разброс результатов составляет 0,2 %, что свидетельствует о высокой точности измерений.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

А. П. Буйносовым был выполнен обзор работ по определению площади касания шероховатых поверхностей в зависимости от контактного давления для некоторых сталей, где показано, что для материалов с высокой твердостью эти площади не превышают нескольких процентов от номиналь-

ной площади [8]. В нашем случае перед посадкой бандаж подвергается нагреву, что изменяет состояние поверхности и делает затруднительным теоретическое определение фактической площади контакта. Однако ясно, что пропорционально натягу возрастает контактное давление на границе «бандаж - обод», что ведет к увеличению площади касания поверхностей, а значит к уменьшению коэффициента отражения ультразвука и уменьшению интенсивности донного сигнала [9].

Определим пределы изменения механических напряжений на границе «бандаж - обод». Известно [10], что при толщине бандажа 90 мм и натяге ЛО = 1,9 мм контактные напряжения составляют в среднем 5± = 32,3 мПа и изменяются прямо пропорционально натягу, поэтому 5± = к • AD, откуда к = 17 мПа/мм. При ЛО = 1,5 мм, 5 = 25,5 мПа, а при ЛО = 1,7 мм, 5± = 28,9 мПа, следовательно, при изменении натяга в допустимых пределах от 1,5 мм до 1,7 мм контактные напряжения возрастают на 13,3 %.

Следующим этапом проведенных исследований был анализ полученных зависимостей соотношения импульсов от величины натяга по результатам измерений в 2007-2010 гг. на ЕЭРЗ. Работа была выполнена при температуре в колесном цехе ^ = 15 °С при одинаковом значении усиления дефектоскопа ► при специально созданной настройке «084», основные параметры которой: у = 2,5 мГц; и = 5850 м/с; время ПЭП 2,3 мкс; длина развертки 284 мм; отсечка 0,5 %. Все измерения выполнялись с одним ПЭП № 132.

Для уменьшения эффекта овальности, как указывалось выше, данные снимались в шести участках бандажа равномерно по окружности, после чего однотипные параметры суммировались.

При расчетах учитывалось, что увеличение толщины бандажа на 1 мм вблизи среднего значения уменьшает амплитуду донного импульса на 0,09 дБ.

Из анализа экспериментальных данных следует, что в хорошей корреляционной зависимости от натяга находится выражение

* (14)

где N - амплитуда зондирующего импульса; N - амплитуда первого донного импульса; \ - ширина первого донного импульса, пикселей.

Каждая сумма имеет шесть слагаемых по числу мест измерения. Определение зависимости В = /(е) осуществлялось с помощью методов регрессионного анализа, который позволяет обработать полученный статистический материал с минимальной потерей информации (е - натяг при

иркутский государственный университет путей сообщения

посадке бандажа на обод колесного центра). Рассматриваемая зависимость была описана линейной функцией вида В = а + Ь е Ь - коэффициенты аппроксимации, определяемые из статистических данных по методу наименьших квадратов). При оценке надежности коэффициента корреляции убедились, что его абсолютная величина превышает среднюю квадратичную ошибку аг не менее

чем в 3 раза, т. е. г /аг У 3 .

Таким образом, при увеличении е в пределах, установленных [3], т. е. 1,45-1,72 мм, параметр B увеличивается на 9,6 %, что существенно и сравнимо с возрастанием контактного напряжения. Анализ формы импульсов показал, что при изменении е заметно изменяется крутизна п ската (заднего фронта) первого донного импульса. Для бандажей под нагрузкой среднее значение отношения М / п для мест 1 и 6 (см. рис. 2) вверху бандажа на 5 % больше, чем внизу. Следовательно, при увеличении контактного давления крутизна заднего фронта п увеличивается.

Для подтверждения данной закономерности была проведена серия экспериментов при использовании режима работы дефектоскопа УД3-103 с двумя периодами в зондирующем импульсе. Исследовалась зависимость параметра C

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

с=Х

п1

0,01- Мх

(15)

где п - спад величины импульса на трех ступеньках, пикселей.

Значения величины С суммировались для шести измерений у каждого испытуемого бандажа. Эмпирическая зависимость С = /(е) была описана линейной функцией вида С = а + Ь-е. Установлено, что при изменении величины натяга (е) в установленных [3] пределах параметр C увеличивается примерно на 19 %, однако имеет место значительный разброс результатов. Дальнейшие исследования показали, что при изменении формы зондирующего импульса характер зависимости также изменяется. Тем не менее, этот эффект в совокупности с другими признаками может служить критерием для определения натяга бандажа.

В процессе анализа экспериментальных данных было обнаружено, что в режиме работы дефектоскопа с одним периодом в зондирующем импульсе вершина первого донного импульса имеет вид буквы «и» и разность между пиками вершины находится в корреляционной зависимости от натяга.

Аналогично, как и для величин B и C, зависимость и = / (е) была описана линейной функцией вида ^и = а + Ь -е.

Проведена серия измерений параметров поверхностей волны, распространяющейся вдоль окружности опорного буртика до и после посадки бандажа. Опорный буртик практически не испытывает наклепа во время эксплуатации колесной пары и имеет достаточные размеры для того, чтобы получить необходимую точность измерений с помощью штатных приборов.

При толщине контролируемого изделия, равной размерам буртика, для частот f > 400 кГц скорость поверхностных волн не зависит от изменений этих частот, которые для дефектоскопа УД2-102 могут достигать 10 %. При этом измерялось время распространения УЗК вдоль окружности опорного буртика, анализировалась совокупность первых и вторых сквозных сигналов. Поскольку в ограниченном пространстве УЗК трансформируются в волны различного типа, распространяющиеся с разными скоростями, в память прибора записывался «стопкадр» с информацией о всех типах волн, а также сведения о натяге и номер бандажа. Кроме того, указывалась измеренная температура бандажа. В результате каждой серии экспериментов было получено более 100 «стоп-кадров», которые затем анализировались.

Установлено, что расположение импульсов на экране дефектоскопа незначительно, однако зависит от направления излучения УЗК вдоль окружности, что, по-видимому, обусловлено асимметрией звукового поля пьезоэлемента и различным характером отражения волн на неровностях поверхностей. Поэтому в дальнейшем, для определенности, все излучения УЗК производились против часовой стрелки. Фиксированным было и положение излучателя на буртике - у левой кромки клейма.

Важным является учет температурного фактора. Из анализа известных для некоторых сталей экспериментальных данных было принято, что при нагревании на 1 °С скорость поверхностных волн уменьшается на 1 м/с. Это значит, например, что при нагревании на 30 °С время прохождения сигнала по опорному буртику возрастает на At = 11,1 мкс. Температура измерялась с точностью до 1 °С в верхней и нижней части бандажа, за результат бралось среднее значение.

Метод оценки натяга основан на зависимости скорости распространения поверхностных волн (волн Рэлея) от напряженного состояния твердого тела. При увеличении механических напряжений в бандажной стали скорость распространения волн Рэлея уменьшается, что приводит к увеличению времени прохождения сигнала. Кроме того, время распространения поверхностных волн зависит изменение геометрических размеров бандажа при посадке на ободе колесного центра.

В результате анализа набора полученных сигналов для исследования выбраны импульсы,

V = V +1-(20— ©),

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

(17)

М =

/0(1 + а - 0) 1

V

0

V

(29)

обусловленные поверхностными волнами, поскольку, как сказано выше, их скорость не подвержена изменению при различных значениях частоты. При рассмотрении «стопкадров», полученных до и после насадки бандажей, установлена корреляционная зависимость между параметрами сигналов и натягом. Разработана программа обработки полученных данных.

Определим время t распространения волн Рэ-лея вдоль окружности буртика, фронт которых перпендикулярен плоскости бандажа, при нормальной температуре ©0 = 20 °С. Условную длину буртика будем считать /0 = 3297 мм, а скорость УЗК V = 3032 м/с, тогда

'о = 10 V + г ПЭП, (16)

где гПЭП - время распространения УЗК в пьезо-элементе по паспорту, г пэп = 45 мкс.

Следует иметь в виду, что реальное ¿ПЭп несколько меньше указанного, поскольку путь ультразвука в пьезоэлементе при регистрации сквозных сигналов несколько меньше, чем при регистрации отраженных. Из выражения (16) -г0 = 1132мкс.Существенным является учет зависимости скорости V УЗК от температуры. Анализируя данные, известные для некоторых сталей, в расчетах остановимся на величине 1 м/(с°С). Тогда

данный импульс при измерениях в разных условиях, анализировался их спектр в интервале [г'; г' + 65] мкс для первого сквозного сигнала.

Функция Т1 (где Jt - интенсивность импульса в момент времени О

''+65

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

| (г — '

Т =-

(20)

характеризует совокупность первых сквозных импульсов. Ее значение не зависит от абсолютной величины интенсивностей импульсов, а определяется только их координатами и относительной величиной. Т1 определяет положение «центра тяжести» интенсивностей серии первых сквозных сигналов на оси времени по отношению к точке I'.

Функция ДZ = Т — Т не зависит явно от времени прохождения сигнала через пьезоэлемент %ЭП и должна находиться в корреляционной зависимости от натяга. Поскольку подсчет интегралов от интенсивности на участках затруднен, для проверки этой гипотезы заменим интегрирование суммированием

п

| (г — гху,

Т =-

где V - скорость поверхностных волн при температуре ©.

Определим изменение времени Дt распространения сигнала при температуре © по сравнению с временем t0. Очевидно, что

I

(21)

У

где а - температурный коэффициент линейного расширения для стали, а = 1,2-10"5 1/°С.

Для облегчения учета температурного фактора в расчетах будем определять разность между временем t регистрации каждого импульса и значением

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

г' = (1088+Д) мкс. (19)

где Дг - изменение времени распространения сквозных сигналов при изменении температуры от 20 °С до ©; 1088 мкс - экспериментально полученное время, соответствующее началу серии первых сквозных импульсов, созданных поверхностной волной при 20 °С у ненасаженного бандажа.

Кроме температуры время распространения сигнала в буртике зависит от его размеров и скорости УЗК, а эти два фактора связаны с натягом бандажа. Для ряда сталей установлено, что макро-и микронапряжения снижают скорость ультразвука в них. Следовательно, при увеличении натяга оба фактора увеличивают время распространения сигнала. Поскольку трудно идентифицировать

где п - число импульсов на данном интервале; t - координата импульса интенсивностью .Л.

По определению N = 10 -1§( У / У0 ) (У0 - пороговое значение интенсивности ультразвуковой волны, У0 = 10—12 Вт/м2, N - сила УЗК, дБ), тогда

^—12) У = 1010 .

Выразим пороговое значение интенсивности через силу УЗК N, получим

£ ( г — г' )10

Т =■

(22)

£ 10

Амплитуды сигналов измеряются с точностью до 0,1 дБ либо с помощью дефектоскопа УД3-103, имеющего эту дискретность измерения, либо с помощью УД2-102, измеряя амплитуду в пикселях и определяя силу УЗК в дБ по градуи-ровочной таблице.

Измерения времени регистрации импульсов производились в режиме «Лупа. Ручная метка», где погрешность измерения составляет 1,25 мкс (по информации, полученной непосредственно у главного инженера фирмы «Пеленг»). В пределах указанных зон на частоте 400 кГц и усилением

(

г

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

¡=1

1=1

1=1

10

1 =1

иркутский государственный университет путей сообщения

80 дБ регистрировали 6 или 7 первых сквозных сигналов или 6 вторых. Измерялась амплитуда N и время регистрации сигнала t, по приведенным выше выражениям рассчитывались параметры Т и Т/.Установлено, что в хорошей корреляционной зависимости с величиной натяга находится функция ЛZ = Т[- Т (Т и Т[ - параметры, определяющие положение «центра тяжести» интенсивно-стей, т. е. статистический момент интенсивностей серии первых сквозных сигналов до и после насадки).

X(^ -'о)10

(Ы-12)

Т1 =■

X 10

и

XX ю- ^0 )ю10

Т1 =■

(23)

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

10

В ходе обработки экспериментальных данных выяснилось, что наиболее вероятным является значение AZ = 7 мкс, и это существенно превышает погрешность измерений.

Таким образом, показана возможность определения натяга с помощью опорного буртика. Развитие аппаратных средств позволяет для более точного определения АХ реализовать разработанное программное обеспечение для дефектоскопа УД2-102. Можно повысить точность измерений, применяя более высокую частоту УЗК, равную 620 кГц, которая имеется, например, у дефектоскопа УД3-103.

При определении зависимости величины ЛZ от величины натяга ЛZ = /(е) с помощью методов регрессионного анализа рассматриваемая зависимость, как и для аналогичных зависимостей, для величин В, С и и, была описана линейной функцией.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Показана возможность определения натяга бандажа по величине и форме ультразвуковых импульсов, отраженных от поверхности контакта пары «бандаж - обод».

2. Разработана методика оценки количественной величины натяга бандажа на ободе колесного центра при насажанных бандажах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Буйносов А. П. Повышение ресурса бандажей колёсных пар электровозов в условиях эксплуатации : дис. ... канд. техн. наук. М., 1992. -336 с.

2. Буйносов А. П. Основные причины интенсивного износа бандажей колесных пар подвижного состава и методы их устранения. - Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2009. - 224 с.

3. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. : с изм. и доп., утв. указ. МПС России от 23.08.2000 г., № К-2273у : ЦТ-329. - Утв. 14.06.1995. - М. : МПС РФ, 1995. - 48 с.

4. Грек В. И. Прочность соединения бандажа с центром колес подвижного состава с учетом действия тепловых нагрузок при торможении : дис ... канд. техн. наук. - Коломна, 1990. - 191 с. Д-8343-90

5. Выборнов Б. И. Ультразвуковая дефектоскопия. - М. : Металлургия, 1985. - 257 с.

6. Буйносов А. П. Методы повышения ресурса колесных пар тягового подвижного состава: Монография. - М.: УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2010. - 244 с.

7. Зуев Л. Б., Семухин Б. С., Бушмелева К. И. Зависимость скорости ультразвука от действующего напряжения при пластическом течении кристалла // Журн. техн. физики. - 1999. - № 12. - С. 100-101.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

8. Буйносов А. П. Влияние лубрикации на тяговые свойства электровоза ВЛ11 // Вестник РГУПС. - 2011. - № 1. - С. 39-42.

9. Буйносов А. П. Модель эксплуатационного износа сложных систем железнодорожного транспорта // Вестник транспорта Поволжья. -2010. - № 4(24). - С. 21-25.

10. Буйносов А. П. Выбор оптимального остаточного проката бандажей колесных пар электровозов ВЛ11 // Транспорт Урала. - 2010. - № 2 (25). - С. 45-47.

¡=1

1=1

¡=1

(N/-12)

¡=1