4.4. Шляхи збільшення надійності й довговічності колісних пар
Строк служби колісних пар залежить від великої кількості факторів: від умов експлуатації, від конструктивного оформлення колісних пар, якості сталі й технології виготовлення.
Фактичний строк служби коліс можна визначити по наступній формулі
(4-5)
де Нн — товщина обіду нового суцільнокатаного колеса, Нн = 75 мм;
Нк — товщина обіду колеса, зношеного до граничних розмірів, мм;
n — кількість обточувань за весь період служби колеса;
h — середня товщина знімаємого слоя металу за одне обточування, мм;
А — корисна робота вагона протягом року, сут.;
L — пробіг вагона за добу, км;
γ- середня величина зношування поверхні кочення за 1 км пробігу, мм.
З аналізу формули треба, що строк служби коліс можна продовжити за рахунок зменшення числа обточувань і товщини знімаємого слоя металу при кожнім обточуванні. Тому необхідно строго слідкувати, щоб при обробці коліс по колу катання знімався мінімальний шар металу.
Число переточувань можна зменшити за рахунок організаційних і технологічних заходів щодо підвищення міцності й надійності колісних пар, які можна реалізувати по наступним правлінням: зниження напруженості осей в експлуатації, технологічні колії підвищення надійності. Зниження напруженості осей в експлуатації можна за домогою ліквідації додаткових силових факторів, що виникають в експлуатації через утворення раніше розглянутих зношень і пошкоджень поверхонь кочення коліс, перевантаження й нерівномірності розподілу навантаження усередині вагона, несправностей систем ресорно-пружиного підвішування, несправностей і нерівностей колії.
Несвоєчасно усунуті дефекти поверхонь кочення коліс займають провідне місце по своєму шкідливому впливі на міцність осі.
Ці дефекти викликають перенапруги постійно тих самих волокон. Установлено, що повзун глибиною до 2 мм дає найбільші прискорення до 60g. Ці прискорення викликають значне перевантаження осі й, зокрема, розрахункове зусилля на шийку збільшується в 2 рази.
Зниженню напруженості елементів колісних пар служить такий захід, як балансування колісних пар, що обов'язкова для колісних пар вагонів, експлуатованих зі швидкостями руху вище 140 км/г. Порушення балансу для швидкостей від 140 до 160 км/г допускається до 6 Нм.
Технологічні колії підвищення надійності колісних пар мають кілька напрямків - це описані вище методи накатки осей по всій довжині, отжиг коліс перед обточуванням, відновлення шийок металізацією, відновлення різьблення методами автоматичного наплавлення.
У цей час проробляються питання підвищення якості сталі за рахунок переходу на виплавку сталі в електропечах з наступним вакуумуванням і продуванням інертними газами (аргоном) з метою очищення від неметалічних включень.
Підвищення якості сталі для коліс досягається за рахунок спеціалізації хімічного складу стали для коліс, що експлуатуються під вантажними або пасажирськими вагонами. Ця спеціалізація йде по колії вибору оптимального змісту вуглецю, марганцю, ванадію й інших присадок.
Проводяться роботи з удосконалювання технології виготовлення коліс й осей. Зокрема, доцільний перехід від виготовлення осей методами кування й штампування до виготовлення методом поперечно-гвинтової прокатки. Цей метод дозволяє повністю автоматизувати процес, знизити металоємність виробу на 70 кг і підвищити якість й зтомлену міцність осі.
Удосконалювання технології виготовлення коліс іде по шляху вдосконалювання штампового оснащення з метою зменшення припусків на обробку, удосконалювання методів термічної обробки.
У цей час ВНИИЖТОМ розроблена й впроваджується технологія обточування коліс по ремонтному профілі на товщину гребеня 27 й 30 мм, що дозволяє збільшити число переточувань колісних пар, а значить й їхня довговічність.