Глава 7 технічний стан і ремонт елементів пружнього підвішування
Аналіз пошкоджуваності пружин і ресор показує, що всі дефекти можна розділити на дві групи: дефекти усталостного походження й просідання, викликані втратою пружних властивостей.
Усталостні руйнування приводять спочатку до утворення ледь помітної, що поступово розвивається тріщини утоми з місцем зародження на поверхні, де є обезвуглерожування металу, ризики, забоїни й інші поверхневі концентратори напруг.
Втрата пружних властивостей відбувається в результаті поступової дії експлуатаційних навантажень особливо при недостатньо якісному виконанні термообробки пружин і ресор.
7.1. Несправності й ремонт пружин
У результаті тривалих спостережень за станом пружин в експлуатації виявлені наступні пошкодження (рис. 7.1):
вм'ятини або протертості 1, що утворяться частіше в зоні натискання кінця першого витка на другий виток пружини. Ці дефекти утворяться при перевалці кузова особливо при русі в кривих з більшими швидкостями. Вм'ятини є концентраторами напруг, можуть привести до утворення тріщин 2 і зламу пружин. Ці два дефекти не ремонтуються;
осідання пружин по висоті Hсв не є бракувальним дефектом, і пружина відправляється на випробування.
Іноді зустрічаються корозійні пошкодження, які допускаються до 10 % площі перерізу, а при більших значеннях пружини не підлягають ремонту. Циліндричні пружини, зняті з вагонів при планових ремонтах. очищають від бруду й масла в мийних машинах, після чого оглядають. Пружини з непереборними дефектами (наміни, тріщини) відбраковуються, а просівші пружини подаються в ремонт.
Рис. 7.1. Пошкодження пружин
Із цією метою очищен-пружини нагріваються до температури 880...900 °С и подають на спеціальний верстат для відновлення кроку між витками. Виправлення виробляється з розрахунком, щоб висота пружини були на 2...3 % вище номінальної, щоб компенсувати можливе зменшення висоти при проведенні операції заневолиння й випробуваня пружини.
Безпосередньо після виправлення кроку з інтервалом не більше 25 з і при температурі не нижче 780 °С пружини надходять у гартівний барабан. Як гартівне середовище найбільше часто застосовують воду або мінеральне масло.
Вода в порівнянні з маслом має більшу охолоджувальну здатність і тому в інтервалі температур 200...300 °С можливе утворення гартівних тріщин.
Масло значно повільніше прохолоджує сталь і тому практично виключає утворення тріщин. Разом з тим масло забезпечує меншу глибину загартованості. Тому рекомендується загартування пружин з діаметром прутка до 25 мм робити в маслі, а пружин з більшим діаметром прутка — у воді. Температура масла не повинна перевищувати 60 °С, а температура води повинна підтримуватися в межах 30...40 °З.
Після загартування пружини піддають відпустці в конвеєрних печах при температурах 440...480 °С с метою забезпечення металу пружин високою межею пружності, міцності й витривалості при достатній в'язкості
Якість термообробки пружин перевіряється по твердості на приладі Роквелла. Твердість повинна лежати в межах 40.. .47 HRC. Якщо твердість пружин нижче, те вони відправляються на повторне загартування й відпустку, а якщо вище - то тільки на відпустку.
Далі пружини повинні проходити операції зміцнення шляхом обробки дробом або методом заневолиння, як і при виготовленні.
Завершується процес ремонту пружин зовнішнім оглядом, обмірюванням, магнітною дефектоскопією й випробуваннями під пробним навантаженням для виявлення залишкової деформації й під робочим навантаженням для перевірки відповідності фактичного прогину розрахунковому.
Пробне навантаження визначається по вираженню:
(7.1)
де τmax — максимально допустимі напруження в пружинах зі сталі марок 55С2 й 60С2;
d-діаметр прутка пружини;
С — індекс пружини;
Dср — середній діаметр пружини;
К— поправочний коефіцієнт, що враховує кривизну витка
пружини.
При випробуванні під пробним навантаженням пружина стискується 2 рази, і після цього замірять висоту пружини у вільному стані. Пружина навантажується ще раз, і після розвантаження знову замірять висоту, що повинна залишитися незмінною.
При випробуванні пружини під робочим навантаженням визначають її прогин, що порівнюють із розрахунковим. Різниця між обмірюваним і розрахунковим прогинами, віднесена до розрахункового прогину, повинна бути в межах
Пружини, що витримали всі перевірки, при необхідності подають на шліфувальний верстат для вирівнювання опорних поверхонь на довжині 3/4 витка. Після цього виробляється приймання, клейміння пружин й їхнє фарбування й сушіння.