Условия эксплуатации, неисправности колёсных пар и причины их появления, влияние неисправностей колёсной пары на безопасность движения поездов

Условия эксплуатации.

При качении колес по рельсам они испытывают сложные виды нагружения: контактные и ударные нагрузки, трение от соприкосновения с рельсами и тормозными колодками. Соприкасаясь с рельсом малой поверхностью, колесо передает ему значительные статические и динамические нагрузки. В результате этого в зонах соприкосновения колес с рельсами возникают большие контактные напряжения. В процессе торможения между колесами и колодками создаются большие силы трения, вызывающие нагрев обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары колес на стыках рельсов могут вызвать появление трещин в ободе.

В наиболее сложных условиях нагружения находиться обод колеса. Металл обода поэтому должен обладать большой прочностью, ударной вязкостью износостойкостью; металл ступицы и диска – необходимой вязкостью (упругостью). Ободья колес для удовлетворения указанным требованиям подвергают после механической обработки упрочняющей термической обработке путем прерывистой закалке отпуска.

В настоящее время у колёсных пар в эксплуатации наиболее часто встречаются вертикальный подрез гребня, его износ по толщине, а так же остроконечный накат.

Данные неисправности происходят из-за неправильной сборки тележки, длительной работы на участках пути с крутыми кривыми, а так же нарушений требований формирования колёсных пар. Эти неисправности могут вызывать сход вагона с рельсов при проходе стрелочных переводов.

Неисправности колёсных пар и причины их появления.

Прокат – возникает вследствие естественного износа колеса.

Неравномерный прокат возникает в результате развития поверхностных дефектов и неоднородности металла колеса.

Круговой наплыв металла на фаску образуется в результате пластической деформации верхних слоев металла обода, возникающей под действием нормальных и боковых усилий, чаще всего в кривых участках пути.

Кольцевые выработки. Возникновение, объясняется неодинаковыми термическими условиями работы поверхностных слоев металла колеса и композиционной колодки по ширине зоны контакта и воздействия абразивных частиц пыли на поверхности трения по краям колодки.

Тонкий гребень происходит в кривых участках пути, и неправильная работа рычажной передачи.

Вертикальный подрез гребня и остроконечный накат гребня образуются при неправильной сборке буксового узла, наличии на пути следования поезда в кривых участках одинакового направления и других причин, из-за которых колесная пара постоянно смещена в одну сторону относительно продольной оси пути.

Тонкий обод - толщина обода менее допускаемой уменьшается из-за износа в процессе эксплуатации и при обточках.

Навар возникает в результате неисправной тормозной системы.

Ширина обода менее допускаемой возникает в результате многократной обточки внутренней грани колеса.

Ползун образуется при заклинивании колесной пары и движении ее юзом.

Выщербины образуются на поверхности катания колес из-за усталостного разрушения поверхностных слоев металла, под действием многократно повторяющихся контактных нагрузок или из-за термотрещин, которые возникают вследствие нагрева колес тормозными колодками.

Местное уширение обода образуется в результате пластической деформации металла под действием циклических нормальных сил вследствие наличия местного внутреннего дефекта (неметаллического включения, раковины, расслоения металла на определенной глубине обода).

Поверхностный откол у наружной грани обода возникает в результате усталостных процессов от действия нормальных и касательных сил путем развития трещин, образующихся на глубине 8 - 10 мм при наличии местного концен­тратора напряжений в виде раковины, неметаллического включения и т.п.

Откол кругового наплыва происходит либо из-за усталостных процессов, протекающих в месте наплыва, либо под действием горочных замедлителей при роспуске вагонов на механизированных горках.

Трещины в диске возникают из-за наличия в металле неметаллических включений и неровностей от прокатки, развиваются от микротрещин на острых кромках, образующихся при прошивке или сверлении отверстия, появляются в местах не­ровностей, остающихся после прокатки неис­правным инструментом.

Трещины в ступице образуются в результате наличия дефектов в металле ступицы.

Задиры и риски на шейках и предподступичных частях образуются из-за проворачивания внутренних колец подшипников и лабиринтных колец при грении букс или недостаточном натяге колец при монтаже, а продольные риски на шейках - при снятии закрепительных втулок с острыми краями или заусенцами па продольном разрезе.

Конусообразность шейки или предподступичной части, и овальность шейки образуется в результате неравномерного износа шеек или предподступичных частей, а также из-за несоблюдения допусков при обтачивании.

Радиусы галтелей образуются в результате ненормального износа галтелей шеек из-за подгонки подшипников.

Протертость на средней части - углубление от трения деталей тормозной рычажной передачи образуется при несоблюдении требований по содержанию тормозной передачи.

Сварочные ожоги - следы касания электродом или оголенным проводом возникает при несоблюдении правил при выполнении сварочных работ на вагоне.

Наклеп (намины) - на шейке от втулки или кольца роликового подшипника возникает при нарушении технологии посадки подшипника.

Забоины и вмятины возникают в результате пластической деформации от удара тяжелым предметом по оси в процессе погрузки или выгрузки колесной пары или при ее ремонте.

Изогнутость оси происходит преимущественно при авариях и крушениях подвижного состава.

Разработка центрового отверстия возникает в результате смятия металла в процессе многократного небрежного закрепления колесной пары в центрах на станке при ее ремонте.

Неисправность торцового крепления происходит в эксплуатации или при монтаже под действием значительных осевых сил, вызывающих пластическую деформацию резьбы.

Сдвиг ступицы колеса на оси происходит из-за плохой механической обработки сопрягаемых поверхностей, а также из-за недостаточного натяга при запрессовке.

Ослабления ступицы возникает из-за нарушения технологий формирования, а так же от ударов при авариях и крушениях. Признаком ослабления ступицы колеса на оси является неокрашенная полоса, трещина слоя краски, смазка и ржавчина.

Овальность и эксцентричность колеса по кругу катания образуется из-за неравномерного износа колес в эксплуатации или погрешностей при их изготовлении.

Разность диаметров колес более допускаемой появляется при неравномерном по профилю круговом износе поверхности катания из-за ненормальной работы колесной пары в рельсовой колее.

Расстояние между внутренними гранями колес не соответствует допускаемому, образуется при неправильном формировании колеса или сдвига со ступицы и многократных обточек внутренних граней колес.

Разность расстояний между внутренними гранями колес более допускаемой, образуется при неправильном формировании или из-за изогнутости оси.

Трещины в подступичной части образуются в результате продолжительного действия на оси больших внешних сил, вызывающих циклические знакопеременные напряжения изгиба.

Излом шейки от перегрева образуется в результате резкого снижения прочности шейки, вызванного перегревом буксы в эксплуатации.

Влияние неисправностей колёсной пары на безопасность движения поездов.

Колёсная пара является наиболее ответственной и изнашиваемой частью вагона, от которой в большей степени зависит безаварийная работа подвижного состава. Испытывая значительные статические нагрузки, колёсная пара постоянно изнашивается в результате своего взаимодействия с рельсами.

Кроме того, вследствие нарушения технологии изготовления, неправильной сборки тележки, неисправностей тормозной системы и некоторых других причин.

Каждая колесная пара должна удовлетворять требованиям, установленным соответствующей инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар подвижного состава.

Каждая колесная пара должна иметь четко поставленные знаки и клейма о месте и времени формировании и полного освидетельствования.

Колесные пары осматривают:

- в момент прибытия;

- после прибытия на станцию формирования и после формирования состава перед отправлением, на ПТО;

- при техническом ремонте вагонов;

- во всех случаях после аварий и схода с рельсов вагонов.

Кроме осмотра под вагоном, колесная пара подвергается полному или обыкновенному освидетельствованию.

Обыкновенное освидетельствование колесной пары производят при каждой подкатке из под вагон, если непосредственно перед этим она не подвергалась полному освидетельствованию.

Расстояние между внутренними гранями колес должно быть при скорости движения до 120 км/ч – 1440 ±3 мм, а при скорости движения свыше 120 км/ч – 1440 +3/-1 мм.

Не допускаются к эксплуатации колесные пары:

- с трещиной в любом месте колесной пары;

- с остроконечным накатом гребня;

Допускается к эксплуатации ползун до одного миллиметра;

- ползун от 1 до 2 мм – движение поезда со скоростью до 100 км/ч до ближайшего ПТО;

- от 2 до 6 мм – скорость до 15 км/ч до ближайшей станции с заменой колесной пары;

- от 6 до 12 мм – скорость до 10 км/ч до ближайшей станции с заменой колесной пары;

- свыше 12 мм – скорость до 10 км/ч с исключением вращения колесной пары при помощи тормозного башмака или ручного тормоза.

Навар допускается размером до 0,5 мм;

- навар от 0,5 до 2 мм – движение поезда со скоростью до 100 км/ч до ближайшего ПТО;

- от 2 до 6 мм – скорость до 15 км/ч до ближайшей станции с заменой колесной пары;

- от 6 до 12 мм – скорость до 10 км/ч до ближайшей станции с заменой колесной пары;

- свыше 12 мм – скорость до 10 км/ч с исключением вращения колесной пары при помощи тормозного башмака или ручного тормоза.

Допускается к эксплуатации равномерный прокат:

- для колесных пар с приводом редуктора от торца шейки оси – не более 4 мм;

- для пассажирских вагонов со скоростью движения свыше 120 км/ч – не более 5 мм;

- для поездов дальнего следования (участок обращения 5000 км и более) – не более 6 мм;

- в поездах дальнего следования при скорости до 120 км/ч – не более 7 мм;

- для поездов пригородного и местного сообщений – не более 8 мм;

- для грузовых вагонов – не более 9 мм.

Допускается неравномерный прокат не более 2 мм у пассажирских вагонов дальнего следования, но не более 1 мм при отправлении из пункта формирования и у вагонов с приводом генератора от торца шейки оси.

Выщербина глубиной до 1 мм не бракуется независимо от длины. Выщербина глубиной более 10 мм или длинной более 25 мм к эксплуатации не допускается.

Толщина обода менее 30 мм у вагонов при скорости движения до 120 км/ч и менее 35 мм в поездах следующих со скоростью 120-140 км/ч не допускается.

Кольцевые выработки более 1 мм и шириной более 15 мм около гребня колеса не допускаются.

Толщина гребня (измеренная на расстоянии 18 мм от его вершины):

- при скорости движения свыше 120 км/ч допускается в пределах 33-28 мм;

- у пассажирских вагонов в поездах следования до пункта оборота более 5000 км допускается в пределах 33-26 мм;

- при скорости до 120 км/ч – 33-25 мм.

Высота гребня допускается не менее 28 мм.