3 Характеристика условий эксплуатации детали
К условиям эксплуатации относится нагрузка, скорость движения, температура окружающей среды, относительная влажность воздуха в %, запылённость воздушного потока, ударные и вибрационные воздействия на деталь.
Осевая нагрузка – 23-25 тс – грузовой вагон.
Скорость движения 80 км/ч – гружёный.
Температура окружающей среды от ˗ 50ОС до + 50ОС.
Относительная влажность воздуха до 100 %.
Поверхность наклонных плоскостей взаимодействует с фрикционным клином. В результате взаимодействия наклонных плоскостей и клина возникают следующие силы (рисунок 8).
Рисунок 8 – силы действующие на поверхность наклонных плоскостей.
Силы F1,F2 – силы трения скольжения, динамические и возникают при движении вагона. В процессе эксплуатации происходит износ деталей, в результате износа поверхностей и направляющих фрикционного клина теряется гашение колебаний.
Силы F5,F6 – также являются силами трения скольжения, динамические и возникают при движении вагона. В процессе эксплуатации происходит износ ограничительных буртов наклонных поверхностей и фрикционного клина.
Силы F3,F4 – ударные нагрузки, также возникают во время движения, в процессе эксплуатации могут произойти отколы ограничительных буртов, трещины на наклонных плоскостях, что приводит к нарушению безопасности движения.
Большую угрозу для безопасности движения поездов представляют не выявленные вовремя неисправности и дефекты ходовой части вагона. Поэтому большое значение имеет своевременный контроль и выявление неисправностей различными техническими средствами. Очень опасны поперечные трещины, которые могут при эксплуатации вагона привести к излому рамы вагона. Но есть дефекты, которые проявляются в структуре металла самой детали.
Это связано в основном с усталостью металла рамы тележки. При эксплуатации в боковых рамах и надрессорных балках происходит концентрация внутренних напряжений, которые изменяют свойства металла, в нём появляются микротрещины, позже они развиваются в одну большую трещину, которая в непредсказуемый момент приводит к излому и выходу детали из строя. Это приводит к внезапному отказу вагона.
Основными неисправностями тележек являются износы трущихся деталей, трещины и изломы литых боковых рам и надрессорных балок, ослабление заклёпок фрикционных планок, разрегулировка зазоров скользунов и зазоров между направляющей боковой рамы тележки и роликовой буксы колёсной пары. На величину и интенсивность износов и повреждений решающее влияние оказывают правильный выбор материала деталей, соблюдение технологического процесса изготовления, ремонта и сборки тележек, своевременное выявление и устранение неисправностей.
Сильно изнашиваются наклонные поверхности и подпятники надрессорных балок. У подпятников наиболее быстро изнашиваются внутренние поверхности наружного бурта по оси, совпадающей с продольной осью вагона, и опорные поверхности. Их средняя интенсивность износа составляет соответственно 0,8 и 0,4 мм в год. При значительных износах создаются условия для относительного перемещения и соударения пятников и надрессорных балок и образования в них трещин. Это может привести к крушению поезда из-за больших ударно–динамических продольных нагрузок.
Износ фрикционного гасителя колебаний приводит к завышению клина относительно опорной плоскости надрессорной балки, что может привести к заклиниванию тележки в кривом участке пути.
Недостатком тележки является также то, что боковые рамы нежёстко связаны между собой надрессорной балкой и рессорными комплектами. Поэтому в ней возникают продольные забегания рам относительно друг друга, достигающие 15–20 мм. Величина их обусловлена зазорами в буксах и величиной горизонтальной деформации пружин. Такая конструкция рам вызывает также маятниковые колебания их относительно собственных продольных осей. В результате забегания рам возрастает интенсивность виляния тележки, что ухудшает плавность хода вагона. Маятниковые колебания рам приводят к перекосам подшипников, неравномерной передаче нагрузки на его элементы и снижению срока службы буксовых узлов. Большие продольные зазоры вдоль тележки приводят к забеганию одного колеса относительно другого у одной колёсной пары, что приводит к подрезу гребня колеса, а также может привести к сходу вагона в кривом участке пути. Угрозу безопасности движения представляют конструктивные и технологические изменения при изготовлении детали вагона. Технологические отступления от ГОСТа приводят к концентрации напряжений в структуре металла детали и её внезапному излому. Конструктивные нарушения могут возникать в процессе проектирования вагона.