9.2. Пошкоджуваність рам вагонів і технологія їхнього ремонту
Рама вагона є основним несучим елементом кузова, на який діє комплекс статичних і динамічних сил: вертикальні - від ваги кузова вагона; горизонтальні поперечні - від відцентрової сили й тиску вітру; поздовжні - ударні й тягові. У результаті дії цих навантажень в елементах рами вагона з'являються зношення й різні пошкодження, специфічні для різних елементів рами. Рами вагонів виготовляють зі сталей марок 09М2, 09М2Д, 09М2С, 10М2БД.
Найбільше що часто зустрічаються пошкодженнями хребтової балки в зоні упорів поглинаючих апаратів є: тріщини, зношення й перекоси упорів, ослаблення заклепок, що кріплять упори до вертикальної стінки хребтової балки, зношеня запобіжних планок на вертикальних стінках хребтової балки між упорами й корозія стінок хребтової балки.
Тріщини виникають під дією більших поздовжніх сил, переданих від поглинаючих апаратів через упори на хребтову балку. Тріщини з'являються частіше в зонах поблизу упорів або розвиваються від отворів під заклепки, як від концентраторів напруг. Поява цих тріщин інтенсифікується перекосами упорів й зношенням їхніх опорних поверхонь.
Вплив перекосів в установці упорів різко знизилося застосуванням об'єднаних передніх і задніх упорів. Зношення опорних поверхонь упорів від взаємодії з поглинаючим апаратом мають неоднакову величину, що приводить до перекосу поглинаючого апарата й концентрації поздовжніх сил на окремі упори.
Тріщини в консольній частині хребтової балки А (рис. 9.1) дозволяється усувати заваркою, якщо вони, зароджуючись на горизонтальній полиці, вражають вертикальну стінку не більше ніж на 50 % висоти хребтової балки. У цьому випадку кінець тріщини засвердлюють свердлом діаметром 6...12 мм, щоб тріщина не поширювалася далі, сама тріщина обробляється рубанням, дуговий або кисневої строжкой з наступним зачищенням шва, після чого тріщину заварюють. Заварка тріщин у стінках товщиною більше 8 мм повинна виконуватися в кілька шарів і перед накладенням чергового шару поверхня попереднього повинна бути очищена від шлакової кірки. Крім того, після заварки дефекту роблять із протилежного боку вирубку кореня шва й подварку його.
Рис. 9.1. Посилення зони хребтової балки між упорами
Зона із завареною наскрізною тріщиною підлягає посиленню шляхом постановки накладки. Посилюючі накладки повинні бути виготовлені з тієї ж марки стали, з якої виготовлена ремонтуєма балка. Залежно від характеру поширення тріщини накладки можуть бути плоскими, кутовими або коробчатими. Товщина накладки повинна бути не менш 0,8...1,0 товщини стінки балки.
Перед постановкою накладки опуклість зварного шва тріщини повинна бути вилучена, накладка повинна бути очищена й підігнана до посилюваного елемента, щоб місцеві зазори прилягання не перевищували 1,5 мм для кутових і коробчатих накладок і не більше 1 мм для плоских.
Посилення зони розташування упорів роблять накладкою, що кріплять заклепками передніх і задніх упорів. У середній частині між упорами накладки кріплять п'ятьма розташовуваними в шаховому порядку заклепками з потайними головками із внутрішнього боку хребтової балки.
Після постановки заклепок посилюючу накладку необхідно обварити по периметрі. Як правило, довжина зварного шва перевищує 300 мм, тому цей зварний шов варто заварити зворотньоступенчатим способом з довжиною щаблів 150...200 мм. Така методика обварки периметра посилюючої накладки істотно знижує залишкові термічні напруги й деформації.
Ослаблення заклепок відбувається під дією поздовжніх сил, особливо, у випадку недостатньо якісної їхньої постановки. Із цілю підвищення надійності кріплення упорів пропонується перейти на кріплення упорів до хребтової балки зварюванням і цією пропозицією впроваджено на деяких типах вагонів.
Ослаблені заклепки упорів ремонтують їхньою заміною, зношування або перекіс опорних поверхонь упорів хребтової балки до 3 мм допускається залишати без виправлення, а при більших зношеннях відновлюють наплавленням з наступною механічною обробкою. При глибині зношування більше 5 мм дозволяється приварку планок відповідних розмірів.
У вагонах старої конструкції зустрічаються протертості вертикальних стінок хребтової балки в зонах між упорами. Ці зноси утворяться від взаємодії з виступаючою опорною частиною корпуса поглинаючого апарата й бічних граней упорної плити автозчепного пристрою.
Стінка хребтової балки із протертістю глибиною більше 4 мм при капітальному ремонті підсилюється накладкою, аналогічно посиленню зони тріщини.
У нових конструкціях вагонів ця зона хребтової балки на етапі будівлі підсилюється запобіжною планкою й тому в експлуатації зношується ця планка, а не стінка хребтової балки.
Зношену планку легко замінити при будь-якому плановому ремонті.
Корозійні зношення балок рами вагона усувають відповідно до вимог, викладеними в попередньому розділі.
Іншої найбільш пошкоджуємою зоною хребтової балки є зона в районі шкворневої балки. Для цієї зони характерні два види тріщин: тріщини в стінках хребтової балки й тріщини по зварних швах приварки вертикальних стінок шкворневої балки до хребтового.
Тріщини в стінках хребтової балки (рис. 9.2) утворяться під дією поздовжніх сил і зароджуються від зварного шва, як від концентратора напруг.
При поширенні тріщини А в сторону упорів на відстань до 200 мм дозволяється заварка й посилення хребтової балки профільною накладкою за умови, якщо тріщина поширюється по вертикальній стінці не більше ніж на 50 % висоти хребтової балки.
Рис. 9.2. Ремонт хребтової балки із тріщиною в зоні перетинання зі шкворневою балкою
Накладка на хребтову балку повинна бути довжиною не менш 0,5 м, установлюватися симетрично щодо тріщини й, при необхідності, кріпитися на заклепки заднього упору й надп’ятникового посилення, після чого приварюватися по периметру.
Для заварки такої тріщини і її посилюючої накладки необхідно вирізати частину вертикального листа шкворневої балки шириною не більше 300 мм (див. рис. 9.2). Після заварки тріщини А и приварки накладки Б вертикальний лист шкворневої балки повинен бути відновлений приваркою накладки або вваркою вставки Г.
Тріщини по зварному шві приварки шкворневої балки до хребтової балки виникають в основному під дією додаткових вертикальних сил при перевалці кузова вагона. При цьому тріщина зароджується, як правило, у зонах зміни спрямованості зварного шва, як від концентратора напруг.
Іншими дефектами хребтової балки й інших поздовжніх балок є деформації у вертикальній і горизонтальній площинах.
Не піддають виправленню рами, що мають прогини у вертикальній і горизонтальній площинах не більше 25 мм для хребтових і бічних балок і до 10 мм по консолях для проміжних і кінцевих балок. При більших прогинах балки рами піддають виправленню на спеціальних стендах з використанням гідродомкратів, з попереднім місцевим підігрівом.
У кінцевих балках найбільш пошкоджуємими зонами є зона розташування ударної розетки й зони біля кутових стояків (рис. 9.3).
Рис. 9.3. Пошкодження кінцевої балки рами
У зоні розташування ударної розетки тріщини 1 на вертикальному листі балки утворяться під дією поздовжніх сил, переданих від упору автозчепу на виступ ударної розетки, коли поглинаючий апарат повністю вичерпав свою енергоємність. Ці тріщини зароджуються в кутах прорізу для проходу хвостовика автозчепу або від отворів під заклепки, що кріплять ударну розетку на вертикальному листі кінцевої балки, як від концентраторів напруг.
Тріщини 2 у зонах приварки кутових стояків зароджуються від зварних швів або по цілому металі під дією більших напруг, що виникають у перерізі закладення стояків від розпору кузова особливо під час перевезення лісоматеріалів при завантаженні з виходом за межі кінцевого перерізу вагона. Крім того, більші напруги виникають у цих перерізах при розвантаженні сипучих вантажів на вагоноперекидачах.
Усунення тріщин 1 виробляється за раніше описаною схемою з постановкою посилюючої накладки 3 під ударну розетку. При цьому виступ ударної розетки повинен бути профрезерований на величину товщини посилюючої накладки, щоб зберегти відстань між виступом ударної розетки й упором голови автозчепу.
Тріщини 2 поблизу кутових стояків усуваються аналогічно, шляхом постановки накладок 4 за схемою, представленої на рис. 9.3.
При капітальному ремонті вантажних вагонів дозволяється усувати наступні пошкодження:
• заварка не більше двох тріщин й одного зламу в будь-якому місці кінцевої балки з посиленням накладками;
часткова заміна (не більше половини довжини) профільної штампованої балки з наступним посиленням накладкою;
повна або часткова заміна порога або заварка не більше трьох тріщин з посиленням накладками;
ремонт зварюванням з постановкою посилюючих планок товщиною 8 мм штампованих балок, що мають пошкодження в місцях постановки кронштейнів розчіпного важеля.
Рівень пошкоджуваності поперечних (шкворневих і проміжних) балок високий, особливо в піввагонів. Це пов'язане з методами ведення вантажно-розвантажувальних робіт. У поперечних балках піввагонів можна виділити чотири групи дефектів.
Тріщини й деформації верхнього горизонтального листа (рис. 9.4) утворюються при навантаженні й розвантаженні навалочних вантажів за допомогою потужних екскаваторів, особливо крупнокускового вантажу, і коли не повною мірою забезпечуються правила навантаження й розвантаження.
Деформовані верхні листи піддають виправленню. Тріщини в листах довжиною до 30 мм заварюють без постановки посилюючих накладок. При більшій довжині тріщин і при зламах заварка їх проводиться з постановкою посилюючих накладок за умови, що на горизонтальному листі при капітальному ремонті допускається постановка не більше двох посилюючих накладок.
Рис. 9.4. Пошкодження горизонтальних листів шкворневих і проміжних балок
Тріщини в зоні приварки вертикальних листів шкворневих і проміжних балок до хребтової балки (рис. 9.5) утворяться в результаті дії більших згибальних напруг, а також через наявність концентраторів напруг у зварному шві.
Заварка тріщин А, а також зламів і корозійних пошкоджень вертикальних листів проводиться з наступним посиленням цих зон накладкою Б.
У піввагонах додатково часто зустрічається руйнування зони приварки упорів кришок люків до вертикального листа поперечних балок (рисл. 9.6). До дефектів цієї зони ставляться тріщини по зварному шві й навіть вириви кронштейнів разом із прилягаючою частиною вертикального листа балки.
Ці дефекти виникають при розвантаженні піввагонів через люки, коли після відкривання запірного пристрою кришка люка разом з лежачим на ній вантажем падає на кронштейн. Додатковими факторами є наявність підрізів основного металу вертикального листа в зоні зварного шва й дзеркальне розташування кронштейнів із двох сторін вертикального листа, коли зварні шви розташовуються по обох сторони вертикального листа один проти іншого, тим самим послабляючи стінку вертикального листа.
Дефектні зварні шви вирубують і проварюють із наступним посиленням зони штампованою накладкою, що безпосередньо до упору кришки люка не приварюється.
Рис. 9.5. Ремонт вертикального листа шкворневої балки із тріщиною в зоні з'єднання із хребтовою балкою
Рис. 9.6. Ремонт вертикального листа проміжної балки в зоні приварки кронштейна кришки люка
При проведенні зварювальних робіт на рамі варто застосовувати при ручному дуговому зварюванні електроди марки УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/55ДО. Зварювання зазначеними електродами доцільно виконувати короткою дугою на постійному струмі зворотної полярності.
Електроди перед зварюванням повинні бути прожарені з метою видалення вологи.