ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР С БАНДАЖАМИ ПОВЫШЕННОЙ ТВЕРДОСТИ

 

Терехов П.М., Воробьев А.А. (ПГУПС, Санкт-Петербург, РФ)

 

В статье рассматриваются результаты использования колес с обычными бандажами и бандажами повышенной твердости, проблемы возникающие при обработке колес высокой твердости, а также указывается на необходимость совершенствования технологии ремонта колесных пар локомотивов.

In article questions of results of the use of standard bands of wheels and bands of wheels with increased hardness, the problem occurred when processing high hardness of the wheels and also points to the need to improve the technology of repair locomotive wheelsets.

Ключевые слова: Колесная пара, технология ремонта, бандаж, высокая твердость.

Keywords: Wheelsets, technology of repair, wheel bands, increased hardness

 

В научных центрах России и Украины ведется работа по улучшению физико-механических свойств и созданию новых марок бандажной стали. Причиной активной работы в этом направлении является несоответствие фактического ресурса колесных пар нормативным значениям (таблица 1), а также интенсивное изнашивание гребней колес подвижного состава, убытки от которого только в локомотивном хозяйстве оценивались в 6,0 млрд. руб./год в ценах 2002 г [1].

 

Таблица 1- Установленные нормы пробега и фактический пробег локомотива между обточками, тыс. км (для маневровых месяцев) по Октябрьской ЖД

Тепловозы

 

ВЛ-10

ВЛ-15

ВЛ-60

ВЛ-80

ЧС2Т

ЧС-6

ЧС200

ЭП-1

2008

104

103

91

101

-

-

-

106,3

2009

103

101

101

103

215

225

218

116

2010

104

104

100

102

191

142

103

116

Сред*

103,7

102,7

97,3

102

203

183,5

160,6

112,8

Норма

100

100

110

110

350

290

-

118

Отн**

+3,7

+2,7

-11,5

-7,3

-42

-37

-

-4,4

Электровозы

 

2ТЭ116

2ТЭ10

М62 Груз.

2М62

3М62

ТЭП-70

Маневровые

2008

101,4

115,9

120,8

115,6

162,5

89,2

22,1

2009

131,6

-

123,6

114

123

123

21,2

2010

125

-

114,6

111

140

84,8

19,3

Сред*

119,3

115,9

119,7

113,5

141,8

99

20,9

Норма

165

130

130

120

125

190

22

Отн**

-27,7

-10,9

-7,9

-5,4

13,4

-47,9

-5

Примечания: * – Среднее значение пробега с 2008 по 20010 гг.

** – Значение отношения фактического и нормативного пробега, в процентах. Знак - показывает превышение нормативного пробега над фактическим, знак + показывает превышение фактического пробега над нормативным.

 

Закономерным итогом работы в этом направление стало создание и утверждение новой редакции ГОСТ 398-2010 «Бандажи из углеродистой стали для подвижного состава железных дорог широкой колей и метрополитена». В новом ГОСТе сталь марки 3 заменена сталью имеющей твердость 320-360 HB. Эта сталь по химическому составу и физико-механическим свойствам практически соответствует цельнокатаным колеса повешенного качества и твердости по ТУ 0943-157-01124328-2003, получившим широкое распространение на отечественных железных дорогах в последние годы. Использование цельнокатаных колес повышенного качества и твердости позволило сократить расходы вагонного хозяйства на ремонт за счет снижения числа отцепок грузовых вагонов по прокату, вертикальному подрезу гребня и другим дефектам, связанным со смятием и истиранием металла от давления на площадке контакта и действия сил трения качения и трения скольжения. По данным [2] за 2006 – 2009 гг., средний пробег колесных пар с колесами повышенной твердости до первой обточки составляет 279,7 тыс. км, а со стандартными колесами – 106,3 тыс. км. Похожий эффект ожидается и от использования твердых бандажей. Химический состав и механические свойства бандажной стали по ГОСТ 398-96 [3] и ГОСТ 389-2010 [4] представлены в таблицах 2 и 3 соответственно.

 

Таблица 2 -Химический состав бандажной стали по ГОСТ 398-96 и ГОСТ 398-2010

Марка стали

Содержание элементов, %, по массе

C

Mn

Si

Cr

V

S

P

По ГОСТ 398-96

2

0,57-0,65

0,60-0,90

0,22-0,45

-

до 0,15

0,035

0,04

3

0,60-0,68

0,60-0,90

0,22-0,45

-

0,06-0,15

0,035

0,04

По ГОСТ 398-2010

2

0,57-0,65

0,60-0,90

0,22-0,45

до 0,20

до 0,15

0,030

0,020

4

0,65-0,75

0,60-0,90

0,22-0,45

0,20-0,60

 

Таблица 3-Механические свойства бандажной стали по ГОСТ 398-96 и ГОСТ 398-2010

Марка стали

Временное сопротивление

σв, Н/мм2  

Относительное удлинение       δ, %

Относительное сужение ψ, %     

Твердость на глубине 30мм от поверхн. катания, НВ

Ударная вязкость KCU на образцах, ДЖ/см2

При +20°С

При

- 60°С

По ГОСТ 398-96

2

930-1110

10

14

269

25

 

3

1000-1270

8

12

275

20

 

По ГОСТ 398-2010

2

930-1110

10

14

269

25

15

4

>1050

9

12

320-360

20

 

Испытания бандажей по ГОСТ 398-2010 проводились на Горьковской, Южно-Уральской, Восточно-Сибирской и Северной железной дорогах, и использовались на грузовых электровозах ВЛ10, ВЛ80, ВЛ85, грузовых тепловозах 2ТЭ10 и на маневровых тепловозах ЧМЭ3 [5].

Результаты первых эксплуатационных испытаний бандажей из марки стали 4 по ГОСТ 398-2010 подтвердили их преимущество по сравнению со стандартными бандажами из марки стали 2 (таблица 4).

 

Таблица 4-Пробеги колесных пар между обточками, тыс. км

Железная дорога

Серия локомотива

Бандажи

марки 2

Бандажи

марки 4

Относит., %

Горьковская

ВЛ80С

72,4

112,4

+55,3

ЧМЭ3

68,7

113,9

+65,8

Южно-Уральская

ВЛ10, ВЛ10К

83,6

100,7

+20,5

Восточно-Сибирская

ВЛ80Р(толкачи)

21,2

30,8

+45,3

ВЛ85

76,4

181,3

+137,3

Примечания: * - Среднегодовой показатель по Восточно-Сибирской железной дороги по грузовым магистральным электровозам.

 

Однако следует отметить, что увеличение твердости бандажей ухудшит их обрабатываемость и потребует изменений в технологии ремонта колесных пар в депо. Так существовавшая в предыдущей редакции ГОСТа марка стали 3 с повышенными механическими свойствами практически не использовалась именно по причине затруднений возникших при механической обработке бандажей в депо [6]. О том же нам говорит и опыт внедрения твердых цельнокатаных колес в вагонном хозяйстве. Процесс обточки «твердых» колес на колесотокарных станках сопровождается ударными нагрузками, которые, во-первых, приводят к снижению качества обработанной поверхности  и, во-вторых, приводят к разрушению режущего инструмента, что увеличивает себестоимость и снижает производительность механической обработки. Вследствие этого расход режущего инструмента при обточке «твердых» цельнокатаных колес по сравнению с расходом при восстановлении профиля стандартных колес возрос в 3 – 5 раз, а производительность механической обработки снизилась в 2 – 3 раза [2].

Таким образом, является очевидным необходимость совершенствования технологии ремонта колесных пар локомотивов, в преддверии начала широкого использования твердых бандажей.

 

Выводы:

1. Внедрения бандажей повышенной твердости объективно вытекает из опыта эксплуатации твердых цельнокатаных колес и требований снижения интенсивности износа локомотивных бандажей.

2. Первые эксплуатационные результаты, позволяют предположить, что опыт по внедрению твердых бандажей является удачным, и в скором времени следуют ожидать начала их широкого использования.

3. Учитывая проблемы возникший при внедрении твердых цельнокатаных колес, необходимо проведение работ по совершенствованию технологии ремонта колесных пар локомотивов в преддверии начала широкого использования твердых бандажей по новому ГОСТу.

Список использованных источников

1. Современные проблемы системы колесо-рельс/ В.М. Богданов, С.М. Захаров// Железные дороги мира.- 2004.- №1.

2. Обрывалин А.В.  Обеспечение  работоспособности  цельнокатаных  колес  повышенной  твердости, поступающих  в  ремонт  с  термомеханическими  повреждениями. Дисс. канд. техн. наук. - 05.22.07.- Омск, 2010. – 145 с.

3. ГОСТ 398-96 «Бандажи из углеродистой стали для подвижного состава железных дорог широкой колей и метрополитена».

4. ГОСТ 398-2010 «Бандажи из углеродистой стали для подвижного состава железных дорог широкой колей и метрополитена».

5. Локомотивные бандажи марки 4/ А.В. Сухов, Г.И. Брюнчуков, В.В. Тимофеев// Железнодорожный транспорт.- 2012.- №2.

6. Брюнчуков Г.И.  Бандажи тягового подвижного состава повышенной эксплуатационной стойкости. Дисс. канд. техн. наук. - 05.16.01.- Москва, 2007. – 161 с.