1.2 основные неисправности тележки

1.2 Основные неисправности тележек грузовых вагонов,

возникающие в процессе эксплуатации

Основными неисправностям тележки являются: сход с рельсов; тонкий гребень; прокат по кругу катания выше нормы; ползун на поверхности катания; выщербина обода колеса; остроконечный накат гребня; ползун на одном колесе; грение буксы; сдвиг буксы; излом или изгиб крышки буксы; несоответствие зазора между рамой и тележкой; излом, отсутствие, срез шкворня; трещина или излом боковой рамы; неисправности колпака скользуна; отсутствие, смещение, излом пружин; трещины или излом надрессорной балки; трещина, излом клина гасителя колебаний; завышение фрикционного клина; несоответствие зазоров скользунов; неисправность опорной прокладки в буксовом проеме; ослабление заклепок планки фрикционного гасителя колебаний.

По данным ПКБ ЦВ, в 2007 г. из общего количества грузовых вагонов, отцепленных в текущий отцепочный ремонт (ТОР) по исправностям тележки, из-за излома пружин отцеплено 13,7 % вагонов (17689 вагонов), из-за трещины, излома гасителя колебаний – 2,9% (3791 вагон), завышения фрикционного клина относительно опорной поверхности надрессорной балки – 20,7 % (26745 вагонов).

Из числа вагонов, отцепленных в ТОР по технологическим неисправностям тележки, 44,5 % отцеплено из-за излома пружин (17689 вагонов), 9,5 % – из-за трещины, излома гасителя колебаний (3791 вагонов).

Из 6580 актов- рекламаций за 2007 г., составленных на отказы узлов и деталей тележки, на излом пружин рессорного комплекта составлено 1847 актов (28,1 %), на изломы и трещины фрикционных клиньев – 266 актов (4 %).

В 2007 г. число отцепок вагонов в ТОР из-за наличия трещин и изломов боковых рам увеличилось на 91 % по сравнению с 2006 г. ( 5717 против 2997 ), из-за трещин и изломов надрессорной балки на 35 % (4882 против 3615). При этом 22,5 % рекламаций приходится на износ, трещины и излом надрессорной балки и 27,4 % – на трещины и излом боковых рам.

На совещании, прошедшем на ОАО « Уралвагонзавод « в ноябре 2008 г., были представлены данные Центральной дирекции по ремонту грузовых вагонов ОАО « РЖД « о распределении количества отбракованных по трещинам боковых рам и надрессорных балок по зонам. Неисравностями обракованных по трещинам боковых рам и надрессорных балок, поступивших в плановый ремонт грузовых вагонов являются: трещины в наклонных плоскостях надрессорной балки; трещины в зонах наружных углов буксовых проемов боковой рамы; трещины в зонах над буксовыми проемами боковой рамы; трещины в наружном бурте подпятника надрессорной балки; трещины в верхнем поясе в зонах технологических окон боковой рамы; трещины в зонах внутренних углов буксовых проемов боковой рамы; трещины в опорной поверхности подпятника надрессорной балки; трещины в зонах верхних углов рессорного проема боковой рамы; поперечные трещины в нижнем поясе надрессорной балки; трещины колонок (у бесколоночных надрессорных балок – внутренних ребер; трещины и изломы скользунов и их опор на надрессорной балке; продольные трещины в верхнем поясе надрессорной балки; трещины в зонах наклонных поясов боковой рамы; трещины в зонах нижних углов рессорного проема боковой рамы; трещины в зоне внутреннего бурта подпятника надрессорной балки; трещины, откол в зоне крепления фрикционных планок боковой рамы; трещины в кронштейнах для валиков подвески башмаков.

Анализ неисправностей пружин, изломов и браковки боковых рам по трещинам показывает, что вероятность излома и браковки этих элементов у тележки 18-578 в несколько раз выше, чем у тележки 18-100 (при том же сроке использования).

Пружины рессорных комплектов у тележек 18-100 выполнены из стали 55С2 с закалкой в воде и со стрелой прогиба под номинальной нагрузкой 48 (+5,6 – 3,8) мм, а тележки 18-578 – из стали 60С2ХФА с закалкой в масле и со стрелой прогиба 68 (+8,1 – 5,4) мм. При этом жесткость пружин тележки 18-578 в 1,42 раза меньше.

Появление больших сил, вызывающих трещины в указанных проблемных узлах, возможно только при смыкании витков пружин, особенно подклинновых. Связано это с тем, что они имеют меньший запас перемещения до смыкания витков на высоту занижения клина, в частности, при прохождении рельсовых стыков [11].

Проанализировавшего причины отцепок вагонов по этим дефектам за 2009 г. и шесть месяцев 2010 г., излом пружин составил соответственно 8285 и 10437 единиц, трещин в клине гасителя колебаний было обнаружено 941 и 643, завышение фрикционного клина относительно опорной поверхности надрессорной балки составило 19884 и 22285 случаев. Имели место также трещины и отколы подвижной планки тележки 18-100, прошедшей модернизацию М1698, (соответственно 232 и 402 случая). В эксплуатации происходил и излом пружин, что создавало повышенную динамическую нагрузку от обрессоренных масс вагона на боковые рамы и приводило к их излому. Случаи завышения фрикционного клина относительно опорной поверхности надрессорной балки также носят массовый характер. Одна из причин этого – износ клиньев в зоне контакта с фрикционной планкой и наклонной поверхностью надрессорной балки, а также значительная деформация уретановой накладки для клиньев тележек 18-578. Указанные виды повреждений приводят к нарушению стабильной работы фрикционного узла гасителя колебаний и передаче повышенных динамических нагрузок на боковые рамы тележки.

Низкая эксплуатационная стойкость фрикционных клиньев, фрикционных планок и пружин рессорного подвешивания обусловлена прежде всего низким уровнем их физико-механических свойств и качества изготовления. Так, типовые клинья из стали 20ГЛ, должны обеспечивать ресурс до капитального ремонта 210 тыс.км пробега. Но работа таких клиньев без термической обработки сопровождается схватыванием и задирами на поверхностях контакта с планкой и надрессорной балкой, что приводит к зависанию клина и нестабильной работе всего узла гасителя колебаний.

Клинья из чугуна Сч25, устанавливаемые при плановых видах ремонта вагона, должны обеспечивать пробег после ремонта 160 тыс. км. Однако из-за низкой твердости реальная износостойкость таких клиньев крайне низка, и их вынуждены изымать из тележки по причине сверхнормативного износа уже пос-ле 80 тыс. км пробега. Значительного эффекта от внедрения клиньев без терми-ческого упрочнения из чугуна марки Сч35 ожидать не стоит, так как твердость и прочностные свойства таких клиньев Сч25 (твердость Сч35 составляет 210-275 НВ, твердость Сч25 – 197-260 НВ).

Активно внедряемые в последние годы для тележек грузовых вагонов модели 18-578 фрикционные клинья из высокопрочного чугуна ВЧ120 с уретановой накладкой, призванные обеспечить эксплуатационный ресурс вагона от пост-ройки до капитального ремонта не менее 500 тыс. км пробега, не оправдали ожиданий. Использование уретановых накладок привело к снижению коэффициента относительного трения ниже норматива (0,08-0,12 по ГОСТ 9246- 2004) и повышению динамического воздействия обрессоренных масс вагона на боковые рамы. Низкое качество литья и наличие дефектов ( раковин, пористости, рыхлот) в наиболее напряженных зонах буксового проема (R55) приводит к излому рам в процессе эксплуатации [12].

По поступающим с сети данным об обточках колес повышенного качества и твердости, их основными причинами являются выщербины (примерно 50% всех обточек ), тонкий гребень (20-25 %), ползуны и остроконечный накат (15-20%), прочие дефекты (5-15 %).

Исследования повреждений « твердых» колес в виде выщербин показали, что они образуются по «белым « пятнам и ползунам, возникновение которых характерно и для стандартных колес из-за неудовлетворительной работы в первую очередь сортировочных горок и тормозной системы вагонов [13].

Связь кузова с тележкой у грузового вагона осуществляется через центральный узел пятник – подпятник. Для предотвращения опрокидывания кузова вагона при движении по сторонам тележки и кузова предусмотрены боковые опоры скользунов, которые при выборе зазоров смыкаются. При постройке или ремонте грузового вагона трущиеся поверхности узла пятник-подпятник и скользунов смазываются. Однако, после небольшого пробега при перевалке кузова на пятнике или завале на скользуны из-за открытости конструкции узлов опирания смазка из зон контакта постепенно выдавливается, а взаимодействие между соп-рягаемыми поверхностями приобретает сухого трения. Это приводит к износу трущихся поверхностей и изменению величины суммарных зазоров по скользунам.

При краевом опирании пятника на подпятник из-за высокого удельного давления в месте контакта образуется кромочный (односторонний) износ. Это приводит к осаживанию кузова на скользуны по одной стороне вагона и нахождению кузова в процессе движения в постоянно заваленном состоянии.

При вписывании грузового вагона в груженом состоянии в кривую малого радиуса увеличение момента сопротивления приводит к затрудненному повороту тележки относительно кузова в горизонтальной плоскости, что приводит к росту интенсивности бокового износа гребней колес и головок рельсов. Это также обусловливает движение вагона как экипажа с жесткой рамой, что может вызвать распор рельсовой колеи и сход вагона.

Увеличение кромочных (односторонних) износов в подпятниковом узле приводит к возрастанию горизонтальных поперечных сил. При наличии кромочного износа со стороны наружной рельсовой нити рамные силы возрастают из-за повышенного момента сопротивления тележки относительно кузова, а со стороны внутренней рельсовой нити – вследствие повышенных величин забегов боковых рам [14].

Элементов тележки в плане, приводящая к перекосу колесных пар, является причиной возникновения интенсивных колебания виляния, боковой качки и вытекающих отсюда проблем. Это интенсивный износ и, как следствие, завышение фрикционных клиньев, снижающий уровень диссипативных сил (МИИТом установлено, что опасность схода вагона с рельсов возникает при завышении клина на 5 мм). Наблюдения показали, что 11,7% от общего количества поступающих на станцию Входная Западно-Сибирской дороги порожних вагонов имеют завышение клина тележки до 24-26 мм. Наличие перекосов осей колесных пар, обусловленных малой связанностью боковых рам и большими зазорами в буксовых проемах и приводящих к большим углам набегания колеса на рельс, является причиной неравномерного перераспределения нагрузок на внутренний и наружный подшипники буксового узла, что, в свою очередь, приводит к нагреву букс. Горизонтальные ускорения надрессорной балки и кузова, возникающие при замыкании кинематических связей (вследствие упора заплечиков фрикционного клина, движущегося совместно с надрессорной балкой, в колонку боковой рамы тележки), настолько велики, что поперечные (рамные) силы в отдельных случаях достигают 6-8 т. Действия значительных рамных сил ведут к обезгрузке колесных пар, к повышению вероятности вкатывания гребня колеса на рельс и к сходу вагона. Наличие значительных горизонтальных сил приводят к излому стопорной планки и нарушению торцового крепления (доля этого вида брака составляет 33%). За 2001 г. по причине подтвержденного грения буксовых узлов вагонов на сети дорог было оставлено около 30 тыс. поездов (67% от общего количества) и произведено более тысячи отцепок грузовых вагонов.

Отмечены увеличенный износ и подрез гребней бандажей колесных пар, а также значительная доля колесных пар (около 30 %), износ которых близок к предельному. Существующий дефицит колесных пар на Западно-Сибирской дороге за первую половину 2002 г. составил 6,5 тыс., а общий расчетный дефицит за год составит 36 тыс. Износ пятникового узла и появление трещин в надрессорной балке приводят к значительным затратам при ремонте. Также отмечен износ опорных поверхностей буксовых проемов боковых рам. Возникновение трещин в наружных углах буксовых проемов боковых рам при замыкании зазоров вследствие регулировочных горках (32 % от общего количества трещин в тележке) угрожает безопасности движения поездов из-за возможных изломов боковых рам. Значительные горизонтальные силы в системе колесо – рельс приводят к накоплению расстройств верхнего строения пути, а также к износу колес и рельсов, повышению сопротивления движению и перерасходу энергии на тягу поездов.

Вследствие больших износов клинового фрикционного гасителя колебаний коэффициент относительного трения становится равным нулю. У таких вагонов, в порожнем состоянии и при малых нагрузках даже при невысоких скоростях движения происходит полное обезгруживани рессорного подвешива-ния, о чем свидетельствует следы поверхностей на витках пружин рессорных комплектов, оси и касанием друг о друга. При этом достаточно появления незначительных горизонтальных сил, чтобы произошла потеря устойчивости колеса [15].