Неисправности колесной пары
Испытывая значительные статические и динамические нагрузки, колесная пара постоянно изнашивается в результате своего взаимодействия с рельсами. Кроме того, вследствие нарушения технологии изготовления, неправильной сборки тележки, неисправностей тормозной системы и некоторых других причин, у колесных пар возникают неисправности дефекты, при наличии которых колесную пару следует выкатывать из-под вагона и направлять в ремонт.
В настоящее время у колесных пар в эксплуатации наиболее часто встречаются вертикальный подрез гребня, его износ по толщине, а также остроконечный накат.
Данные неисправности происходят из-за неправильной сборки тележки, длительной работы на участках пути с крутыми кривыми, а также нарушений требований формирования колесных пар. Эти неисправности могут вызывать сход вагона с рельсов при проходе стрелочных переводов.
Колесные пары с вертикальным подрезом и остроконечным накатом к эксплуатации не допускаются. Выявляют такие неисправности внешним осмотром, а измерение величины подреза гребня выполняют шаблоном. Толщина гребня колеса, измеренная на высоте 18 мм от вершины, должна быть не более 33 мм у всех вагонов и не менее 25 мм при скорости движения поездов до 120 км/ч, не менее 28 мм — при скорости движения от 120 км/ч до 140 км/ч и не менее 30 мм – при скорости движения от 140 до 160 км/ч. Измеряют толщину гребня горизонтальным движком абсолютного шаблона.
Равномерным прокатом называют износ колеса из-за его взаимодействия с рельсом. Измеряется прокат вертикальным движком абсолютного шаблона. К эксплуатации не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют равномерный прокат:
более 9 мм – у грузовых вагонов;
более 8,5 мм – у порожняковых маршрутов;
более 8 мм – у пассажирских вагонов местного и пригородного сообщения;
более 7 мм – у пассажирских вагонов дальнего следования;
более 6 мм – у пассажирских вагонов, включаемых в пунктах формирования в поезда, следующие до пункта оборота на расстояние более 5000 км;
более 5 мм – у пассажирских вагонов, следующих со скоростью от 120 до 160 км/ч;
более 4 мм – у колесных пар с приводом редуктора от торца шейки оси, обращающихся со скоростью свыше 120 км/ч.
Разновидностью равномерного проката является ступенчатый прокат.
Запрещается эксплуатация колесных пар при расстоянии между внутренними гранями колес:
для грузовых вагонов и пассажирских, следующих со скоростью до 120 км/ч — более 1443 мм или менее 1437мм;
для пассажирских, следующих со скоростью от 121 км/ч до 160 км/ч – более 1443 мм или менее 1439 мм.
На колесных парах возможно образование забоин и вмятин. При образовании забоин и вмятин эксплуатация колесных пар запрещена.
Так же запрещена эксплуатация колесных пар с наклепом (намином) на шейке оси от конца роликового подшипника.
Неравномерным прокатом называется неравномерный износ поверхности катания из-за развития поверхностных дефектов и неоднородности металла колеса. Видами неравномерного проката являются: местное уширение обода; неравномерный круговой наплыв на фаску; местное уширение дорожки качения; закатавшиеся ползун и наваров; трещины и выщерблины не браковочных размеров. Измерение неравномерного проката выполняют абсолютным шаблоном в сечении максимального износа и с каждой стороны от этого сечения на расстоянии до 500 мм. Не допускается эксплуатировать вагоны, колесные пары которых имеют неравномерный прокат более 2 мм для грузовых вагонов и более 2 мм – у пассажирских вагонов при проверке на пунктах формирования и оборота, а у колесных пар с приводом генератора от торца шейки оси – более 1 мм.
Тонкий обод. Толщина обода колеса уменьшается из-за износа в процессе эксплуатации и при обточках. Не разрешается эксплуатировать вагоны, толщина обода колеса которых по кругу катания менее 22 мм у грузовых вагонов, менее 30 мм – у пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростью до 120 км/ч, менее 35 мм – со скоростями от 120 до 140 км/ч и менее 40 мм – со скоростями от 140 до 160 км/ч. Измеряют толщину обода толщиномером.
Тонкий гребень. Толщина гребня измеряется на высоте 18 мм. Не допускается к эксплуатации колеса с толщиной гребня менее 25 мм или более 33 мм для вагонов, следующих со скоростью до 120 км/ч, и не менее 28 мм и не более 30 мм для вагонов, следующих со скоростью свыше 120 км/ч.
Из-за заклинивания колесных пар на поверхности катания образуются ползуны и навары.
Ползуны вызывают сильные удары колес о рельсы и могут привести к их излому. Выявить ползун можно при встрече поезда сходу на слух, а после остановки – внешним осмотром. Глубину ползуна определяют как разность измерений проката абсолютным шаблоном в двух местах – на ползуне и рядом с ним. Если ползун смещен от круга катания, то вертикальный движок абсолютного шаблона перемещают по прорези до совпадения с ползуном.
Колесные пары с ползуном глубиной более 1 мм необходимо заменить. Если в пути следования обнаружат ползун глубиной более 1 мм, но не более 2 мм, такой вагон разрешается довести до ближайшего ПТО со скоростью для пассажирского поезда не более 100 км/ч, грузового – 70 км/ч.
При глубине ползуна от 2 до 6 мм разрешается следование поезда со скоростью не более 15 км/ч, а при ползуне от 6 до 12 мм – со скоростью не более 10 км/ч до ближайшей станции, где колесную пару необходимо заменить. При ползуне более 12 мм разрешается следование поезда со скоростью не более 10 км/ч, при условии исключения возможности вращения колесной пары.
Навар выявляют и измеряют так же, как и ползун. Высота навара допускается у пассажирского вагона не более 0,5 мм, у грузового не более 1 мм. Если высота навара более указанных размеров, но не более 2 мм, то вагон разрешается довести со скоростью до 100 км/ч для пассажирского и до 70 км/ч для грузового поездов до ближайшего пункта технического обслуживания.
На поверхности катания колеса от воздействия композиционных колодок могут образоваться кольцевые выработки. Выявляют их внешним осмотром, измеряют глубину толщиномером, а ширину – линейкой. К эксплуатации не допускаются колесные пары с кольцевыми выработками на уклоне 1:7 глубиной более 2 мм, на других участках поверхности катания – более 1 мм или шириной более 15 мм.
Выщербины образуются на поверхности катания колес из-за усталостного разрушения поверхностных слоев металла под действием многократно повторяющихся контактных нагрузок или из-за термотрещин, которые возникают вследствие нагрева колес тормозными колодками. Часто выщербины образуются в местах ползунов, наваров и светлых пятен. Светлые пятна возникают на поверхности катания при торможении в условиях нагрева и воздействия холодного воздуха на материал колеса. Могут быть причинами выщербин так же скрытые пороки металла. Не разрешается эксплуатировать вагоны, колесные пары которых имеют на поверхности катания выщербину глубиной более 10 мм или длиной более 25 мм у пассажирских вагонов и более 50 мм – у грузовых. Выщербины глубиной до 1 мм не бракуются независимо от длины.
Выявляют и измеряют выщербину так же, как и ползун.
Внутренние дефекты металлургического происхождения могут привести к местному уширению обода колеса – раздавливанию его в зоне фаски или к поверхностному отколу наружной грани.
Поверхностный откол наружной грани обода колеса, возникает в случаях, когда вовремя не выявлены дефекты и неисправности на ободе колеса. Не допускается к эксплуатации колесная пара, если глубина откола более 10 мм или ширина оставшейся части обода в месте откола менее 120 мм или имеется трещина.
Колесные пары не допускают к эксплуатации, если местное уширение обода превышает 5 мм, глубина откола наружной грани – более 10 мм или ширина оставшейся части обода в месте откола – менее 120 мм. Выявляют неисправности внешним осмотром, а измеряют кронциркулем и линейкой. Трещины и изломы в колесах, как правило, возникают вследствие дефектов металлургического и прокатного происхождения.
В осях причинами образования трещин и изломов являются пороки металла, перегрузка колесных пар, их неправильное формирование, аварии подвижного состава и др.
Наиболее опасны поперечные трещины осей. Выявляют трещины в осях и колесах внешним осмотром и дефектоскопированием при освидетельствованиях.
Вагоны с трещиной в любой части оси и с трещиной в ободе, диске и ступице к эксплуатации не допускаются.
На средней части при несоблюдении требований по содержанию тормозной передачи может образоваться протертость. К эксплуатации колесную пару не допускают, если глубина протертости составит более 2,5 мм.
Сварочный ожог или следы контакта с электродом или оголенным проводом на оси возникает при несоблюдении правил при выполнении сварочных работ на вагоне. В металле оси происходят структурные изменения вследствие нагрева, что в дальнейшем может вызвать трещины. Колесные пары со следами контакта с электродом или оголенным сварочным проводом в любой части оси к эксплуатации не допускаются.
Изогнутость оси встречается редко и происходит преимущественно при авариях и крушениях подвижного состава. Она определяется измерением расстояния между внутренними гранями колес штангеном в четырех диаметрально противоположных точках. Разность расстояний допускается не более 2 мм. Измерения производят у свободных от нагрузки колесных пар.
Ослабление или сдвиг ступицы колеса на оси возникает из-за нарушения технологий формирования, а также от ударов при авариях и крушениях. Признаками ослабления ступицы на оси являются: разрыв краски по всей окружности ступицы с выделением ржавчины или масла из-под ступицы; появление в местах разрыва краски кольцевой полоски металла (блестящей или покрытой ржавчиной) на поверхности оси с внутренней стороны ступицы; сморщенный слой краски с разрывами на внутренней стороне ступицы и появление полоски металла с противоположной стороны; сдвиг контрольных меток. При наличии указанных признаков колесная пара должна быть заменена и отправлена в ремонт.
Расстояние между внутренними гранями колес должно быть не менее 1437 мм и не более 1443 мм, а у пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростью движения выше 120 км/ч – не менее 1439 мм и не более 1443 мм.
Разность диаметров колес запрессованных на одну ось, их овальность и эксцентричность должна быть не более 0,5 мм при обточке по кругу катания и не более 1 мм – без обточки.
Не разрешается выпускать в эксплуатацию вагоны после сходов. Колесные пары таких вагонов должны пройти полное освидетельствование.
Какая неисправность возникает при блестящей полосе
Причины образования изломов и дефектов. Главные показатели эксплуатации дорог, от которых в наибольшей степени зависит выход рельсов по изломам и другим дефектам, — число тонн груза брутто, перевезенного по рельсам, нагрузка на ось подвижного состава, скорость движения поездов. Выход рельсов по дефектам и изломам зависит и от времени года: минимальным он бывает летом, осенью всегда повышается, зимой достигает максимума, что связано с повышением хрупкости металла рельсов при понижении температуры. Максимальный выход рельсов по дефектам приходится на месяцы наинизших температур. Второй максимум выхода рельсов падает на март в европейской части СССР и на апрель на дорогах Востока и Сибири. Он совпадает со временем оттаивания балласта и обусловлен весенним расстройством пути.
В зависимости от плана и профиля пути наибольший выход рельсов по дефектам на спусках, подъемах и на кривых участках. Наибольшее число дефектов в рельсах возникает на упорных рельсовых нитях кривых участков пути малых радиусов? Причины возникновения изломов и дефектов в рельсах, лежащих в пути, весьма разнообразны. Длительные наблюдения и изучение условий работы рельсов позволили установить некоторые общие причины, которые можно разделить на две группы: эксплуатационные (например, неудовлетворительное состояние пути и подвижного состава) и заводские (дефекты при изготовлении рельсов). Неудовлетворительное состояние пути и подвижного состава способствует ускорению выхода рельсов по заводским причинам. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся дефекты и повреждения рельсов и причины их образования и развития.
1. Отслоение и выкрашивание металла на поверхности катания головки рельса (рис. 3) появляются обычно при нарушении технологии изготовления рельсов. В процессе остывания слитка, который прокатывается и приобретает форму рельса, во всем его объеме образуются пузыри невыделившегося газа. Такие газовые пузыри бывают и внутри слитка, и у его поверхности. При прокатке рельсов газовые пузыри, расположенные у самой поверхности слитка, во многих случаях выходят на поверхность рельса в виде волосовин, закатов и плен. Эти дефекты, не замеченные при приемке рельсов на заводе, приводят к образованию отслоений и выкрашиваний металла на поверхности катания после того, как по рельсам начинает обращаться подвижной состав. Такие повреждения рельсов хорошо выявляются при обычном (визуальном) осмотре.
2. Выкрашивание металла на боковой рабочей выкружке головки рельса (рис. 4) происходит в основном из-за недостаточной контактной прочности рельса при загрязненности металла неметаллическими включениями, вытянутыми вдоль направления прокатки в виде дорожек, расположенных на глубине 3 — 8,5 мм от поверхности катания. Возникающие в этих местах микротрещины развиваются медленно (усталостно) в виде овальных пятен, переходящих в продольно-наклонную трещину. В процессе службы рельсов верхний слой металла над трещиной претерпевает перенаклеп и выкрашивается. Этот дефект чаще всего обнаруживается на рабочей грани рельсов наружных нитей в кривых участках пути. В начальной стадии развития такие дефекты могут быть выявлены ультразвуковым дефектоскопом, в более поздней стадии развития — визуально.
3. Выбоксовины и закалочные трещины в местах боксования колее (рис. 5) образуются на рельсах, расположенных перед входными сигналами на станционных путях, особенно у водонаборных колонок, на тормозных участках пути и т. п. При резком торможении или трогании с места колеса локомотивов и вагонов с большой силой трутся о рельс. Поверхностный слой металла интенсивно нагревается. Благодаря большой теплопроводности раскаленный поверхностный слой головки рельса очень быстро охлаждается и закаляется. Такая резкая закалка тонкого слоя металла способствует возникновению закалочных трещин на поверхности катания головки. В процессе работы рельса эти трещины постепенно распространяются в глубину. Будучи очень тонкими, они концентрируют значительные напряжения. При ударном воздействии колес, особенно при низких температурах, рельсы с такими дефектами легко ломаются. Этот вид дефектов выявляется при внешнем осмотре.
4.Выкрашивание и отслоение металла на поверхности катания в закаленном слое головки рельса (рис. 6) возникают и развиваются из-за неудовлетворительного качества закалки рельсов. Часто в закаленном слое образуются участки со структурой металла, обладающей большой твердостью и хрупкостью, или местные неравномерные переходы по твердости от закаленного к незакаленному металлу. При воздействии колес подвижного состава на рельсы в этих местах происходит выкрашивание и отслоение. Аналогичные повреждения могут быть у концов рельсов из-за недоброкачественной наплавки. Неравнопрочное сварное соединение между наплавленным и основным металлом приводит к выкрашиванию или отслоению наплавленного слоя. Такие дефекты выявляются внешним осмотром и ультразвуковыми дефектоскопами.
5.Поперечные трещины усталости в головке (светлые или темные пятна) и изломы из-за них — наиболее опасный дефект контактно-усталостного происхождения. Возникает и развивается внутри головки рельса без каких-либо внешних признаков. Даже тогда, когда эта трещина выходит на поверхность, заметить ее почти невозможно из-за чрезвычайно малого раскрытия.
Существуют две основные причины образования и развития поперечных трещин усталости. Первая — наличие микроскопических надрывов (флокенов) внутри головки, которые обычно располагаются на глубине не более 10 мм от поверхности катания рельса. Флокены — зернистые надрывы, от которых под воздействием нагрузки от подвижного состава радиально развиваются усталостные трещины (рис. 7, а, б). Особенно много таких надрывов в рельсах, которые после прокатки не подвергались замедленному охлаждению или выдержке в специальных печах или подвергались, но с нарушением технологии.
На металлургических заводах для предотвращения образования флокенов рельсы замедленно охлаждаются следующим образом. После прокатки и разрезки их сначала охлаждают на стеллажах до 520 — 540 С. При этой температуре сталь приобретает магнитные свойства, что позволяет магнитными кранами укладывать рельсы в теплоизолированные короба, в которых они находятся не менее 10 ч. В течение этого времени не выделившиеся ранее газы, главным образом водород, успевают улетучиться (диффундировать), так как при этой температуре металл рельса сохраняет еще пластические свойства. Загружают и разгружают короба осторожно, чтобы избежать искривления рельсов и свести к минимуму холодную правку. Правильное выполнение всех этих операций позволяет получить рельсы почти прямыми с минимальным внутренним напряжением. В рельсах, изготовленных в СССР после 1949 г., благодаря введению замедленного охлаждения после прокатки флокены встречаются весьма редко.
Вторая причина образования и развития поперечных трещин усталости — малоразвитые внутренние продольно-наклонные трещины (рис. 7, е). Они возникают при больших контактных напряжениях, которые испытывает поверхность катания головки рельса при воздействии колес подвижного состава. Поперечные надрывы развиваются из тех продольно-наклонных трещин, которые оказываются в зоне растягивающих остаточных напряжений на глубине от 3 до 12 мм. Поперечные трещины усталости, возникающие в результате высоких контактных напряжений, развиваются преимущественно со стороны внутренней грани головки рельса. (Трещины из-за флокенов в подавляющем большинстве развиваются со стороны наружной грани головки рельсов.) В начальный период развития поперечные трещины усталости имеют форму эллипса, а затем приобретают конфигурацию, приближающуюся к очертанию профиля головки рельса. В изломе поверхность светлых пятен серебристая, что резко отличает ее от остального зернистого излома рельса. Если такая трещина в процессе развития выходит на поверхность, то под воздействием воздуха стенки ее, окисляясь, темнеют. В изломе поверхность стенок трещины покрыта темными пятнами.
Анализируя изломы рельсов но перечисленным дефектам, можно определить причину, вызвавшую развитие того или иного пятна усталости. На поверхности пятен, образовавшихся о г флокенов, хорошо видны округлые зернистые надрывы, а на поверхности излома от трещин, развивающихся от воздействия высоких контактных напряжений, — линия продольно-наклонной трещины в головке рельса. Поверхность поперечной усталостной трещины, возникшей в результате контактных напряжений, не имеет видимых очагов начального надрыва металла (флокенов).
Поперечные трещины в головке рельсов могут развиваться также в зоне сварных стыков о г внутренних дефектов сварки и в зоне болтовых стыков от мест приварки электросоединителей. На однопутных участках такие трещины ориентированы нормально к поверхности качания рельса, а на двухпутном они обычно наклонены в сторону, противоположную движению поездов. В общем случае поперечные контактно-усталостные трещины выявляются ультразвуковыми дефектоскопами. Если дефект выходит на поверхность или глубина его расположения не превышает 5 мм, то он может быть обнаружен и магнитными дефектоскопами. Такие же дефекты в сварном стыке выявляются только ультразвуковыми дефектоскопами.
6. Поперечные трещины в головке возникают из-за различных механических повреждений (рис. 8, с/, б): при проходе колес с большими ползунами, от ударов по головке рельса путевым инструментом, рельса о рельс и т. п. На поверхности катания рельса появляются насечки, которые концентрируют напряжения и могут быть причиной образования трещин даже при нормальной нагрузке. Трещина быстро развивается и приводит к излому рельса. Эти дефекты выявляются при внешнем осмотре и дефектоскопии.
7. Вертикальное расслоение головки и шейки рельса (рис. 9, 10) — одна из групп опасных дефектов. Они чаще всего возникают в средней части головки в любом месте по длине рельса. Подобные трещины нередко обнаруживаются в шейке рельса. Основные причины вертикального расслоения головки и шейки — остатки усадочной раковины в рельсе, неметаллические включения и скопления примесей серы и фосфора. Эти заводские пороки обычно присущи головным рельсам, т. е. рельсам, вырезанным из головного конца рельсовой полосы, соответствующей верхней части слитка, ^вертикальные расслоения головки нередко возникают в первые годы Службы рельсов в пути. Этот дефект сравнительно легко обнаруживается визуально по темной полосе поверхности катания.
Под воздействием колес на поверхности головки рельса возникает блестящая продольная полоса катания. Если рельс бездефектный, то полоса катания по всей длине и ширине имеет одинаковый цвет. При правильной подуклонке рельса полоса катания проходит по середине головки. Если в головке рельса образовалась внутренняя вертикальная трещина, то над ней появляется темная полоса, которая резко выделяется на серебристой полосе катания и может быть легко обнаружена невооруженным глазом. Это объясняется тем, что при качении колес по рельсу тонкий слой металла над трещиной под давлением бандажей продавливается и на поверхности головки появляется длинный желоб в виде темной полоски. Со временем полоса уширяется, так как стенки трещины под давлением колес подвижного состава расходятся в стороны и трещина становится клиновидной. На темной полосе уширения головки наблюдаются иногда пленки от сдавленного металла, под которым обнаруживаются продольные трещины. Развитие таких дефектов ускоряется при неудовлетворительном содержании пути (толчки, перекосы, неправильное возвышение наружного рельса в кривых). В начальной стадии развития такие дефекты обнаруживаются дефектоскопами; при выходе на поверхность они могут быть обнаружены визуально.
8. Горизонтальные расслоения головки рельса возникаю т и развиваются обычно в средней части по высоте головки (рис. 11). Этот дефект может быть в любом месте по длине рельса. Основная причина горизонтального расслоения головки, кроме загрязнения металла неметаллическими включениями, — газовые пузыри и флокены, вытянутые вдоль прокатки. Определяются такие дефекты дефектоскопами. Сильно развитые горизонтальные трещины обнаруживаются визуально.
9. Косые или продольные трещины в шейке от болтовых и других отверстий (рис. 12, а) образуются в том случае, когда стык — наименее прочная часть рельсовой нити — подвергается наибольшим воздействиям, вызываемым ударами колес при проходе стыковых зазоров. На участках пути, где рельсовые стыки содержатся плохо (толчки, выплески, провисают концы рельсов, ненормальные стыковые зазоры, лопнувшие накладки. неплотная затяжка гаек у стыковых болтов и т. п.), напряжения в стыковых частях рельсов в несколько раз больше, чем в хорошо содержащихся стыках. Особенно высокое напряжение возникает на кромках болтовых отверстий. Надрывы, вызванные сверлением, и коррозия ускоряют процесс трещинообразования. Опыт показал, что во всех случаях изломов стыковой части рельсов причиной излома служила старая трещина. (Под старой трещиной подразумевается зона постепенного развития усталостной трещины, подвергшаяся коррозии.) Торцовая трещина под головкой сначала распространяется вдоль шейки в месте сопряжения ее с головкой, а затем на расстоянии 50—60 мм от торца поворачивает вверх наклонно к поверхности катания головки рельса и вызывает откол куска головки.
Трещины, проходящие через болтовые отверстия, всегда начинаются в определенных местах у поверхности отверстий и идут по шейке под углом примерно 45 к продольной оси рельса.
Число изломов рельсов в стыках в значительной степени зависит от срока службы рельсов. В первые годы службы рельсов изломы в стыках встречаются очень редко. С увеличением срока службы этот вид дефекта становится все более распространенным; для старых рельсов он наиболее типичен. Резко увеличивается выход рельсов по стыковым изломам весной при оттаивании балласта, а также осенью при его замерзании. На кривых участках пути дефекты в стыковой части рельсов образуются чаще на внутренней рельсовой нити. На двухпутных участках они встречаются преимущественно на принимающем конце рельса. Наиболее часты трещины и отколы, развивающиеся от первого болтового отверстия, отколы головки рельса по трещине вне болтового отверстия.
Своевременное обнаружение трещин в стыковой части рельсов в пределах накладок имеет большое значение, так как изломы рельсов но этим трещинам вызывают аварии или крушения поездов. Развитые трещины от болтовых отверстий в торец рельса и трещины с торца рельса под головкой могут быть выявлены при простукивании рельсовых концов молотком. Более надежно проверять рельсовые стыки ультразвуковыми дефектоскопами.
10. Косые или продольные трещины в шейке вне стыковой части рельса (рис. 12, б. г) возникают и развиваются в шейке в местах маркировочных знаков или повреждений от ударов путевым инструментом. Раз витые дефекты такого вида можно обнаружить при внимательном внешнем осмотре. В ранней стадии развития трещины выявляются только ультразвуковыми дефектоскопами.
11. Волосовины в подошве, трещины и вы колы части подошвы (рис. 13) — один из распространенных и опасных дефектов. Продольные трещины в подошве часто приводят к выколу подошвы рельса или внезапному хрупкому его излому при движении поезда. Хрупкие изломы рельсов происходят вблизи шпалы у края подкладки, а выколы подошвы — обычно на шпале. Это объясняется тем, что трещина вдоль подошвы развивается главным образом там, где подошва опирается на подкладку. Причина возникновения трещин вдоль подошвы рельсов — волосовины и поверхностные закаты, которые образуются при прокате средней трети ширины подошвы рельса: волосовины — при раскатывании подкорковых газовых пузырей в слитках, закаты вдоль середины подошвы — из-за неправильной калибровки прокатных валков. По внешнему виду и степени опасности закаты напоминают волосовины. Закалочные трещины в головке настолько закатаны, что при наружном рельсовном осмотре на заводах их заметить невозможно. При эксплуатации под воздействием нагрузок от движущихся поездов волосовины или заказы быстро переходят из продольных в поперечные трещины, ослабляют сечение рельса и приводят к излому. Особенно быстро эти трещины развиваются при неплотном прилегании подошвы рельса к подкладке, так как при этом подошва подвергается поперечному изгибу.
Неплотное и неправильное прилегание подошвы рельса к подкладке может быть из-за вогнутости верхней опорной поверхности подкладки шл самой подошвы рельса, скрученности рельса или перекошенного положения подкладки, неправильной затески отдельных шпал (рельс опирается одним краем подошвы), потайных толчков и т.п. Аналогичные разрушения подошвы могут возникать из-за профиля рельса: при недостаточной толщине подошвы и при сопряжении подошвы с шейкой малым радиусом. Наибольший выход рельсов по трещинам в подошве происходит в первые годы службы рельсов, особенно зимой и весной. Сильно развитые трещины иногда могут быть обнаружены ири тщательном осмотре рельсов в местах сопряжения шейки с подошвой у подкладки. Если видна светло-бурая полоса, рельс из пути снимают и тщательно осматривают нижнюю поверхность подошвы. Трещины глубиной 5 мм и более, возникшие в средней части подошвы в пределах толщины шейки, могут быть обнаружены ультразвуковыми дефектоскопами.
12. Закалочные трещины (рис. 14) возникают в основном в головке рельсов из-за нарушения технологии закалки на металлургических заводах, например при неравномерном нагреве и охлаждении их в процессе закалки. Выявить такие трещины можно только магнитными дефектоскопами. Выход рельсов из-за закалочных трещин происходит в первые годы службы, особенно зимой и весной. В целях предупреждения изломов рельсов по закалочным трещинам уложенные в путь новые закаленные рельсы должны быть проверены дефектоскопами до пропуска по ним поездов.
13. Трещины в головке из-за приварки рельсовых соединителей (рис. 15) возникают и развиваются из-за неправильно выполненных сварочных работ. В местах приварки образуются небольшие сварочные трещины, которые впоследствии развиваются в поперечные, а иногда в продольные, приводящие к излому или отколам головки рельсов. Выявляются такие трещины ультразвуковыми дефектоскопами и при внешнем осмотре рельсовых стыков.
14. Продольные трещины в местах перехода головки в шейку и шейки в подошву (рис. 16) наиболее часто встречаются в старых типах рельсов. Трещины очень тонкие и в начальной стадии развития представляют собой серию небольших надрывов пилообразного вида. По мере развития тонкие надрывы соединяются и образуют под головкой рельса очень длинную тонкую трещину. Иногда эта трещина идет внутри головки — в этом случае она возникает в результате образования в головке внутреннего вертикального расслоения — усадочной раковины. Большинство же трещин у места сопряжения головки и шейки не связано с усадочной раковиной в головке рельса. Эти трещины распространяются с поверхности в глубь шейки рельса в горизонтальной плоскости. Они обычно развиваются в рельсах после многих лет службы. Это трещины коррозионной усталости, возникающие при концентрации напряжений в месте сопряжения шейки с головкой.
Напряжения в рельсе распространяются неравномерно. Они всегда концентрируются в местах с надрезами, отверстиями или резкими переходами одного сечения в другое и тем больше, чем острее надрез или меньше радиус сопряжения при переходе от одного сечения к другому. Напряжения, сконцентрированные у места сопряжения головки с шейкой, значительно увеличиваются при неправильных подуклонке рельсов (нецентральной передаче давления от колес па головку), содержании пути по уровню и шаблону, рихтовке пути, а также сильных боковых ударах ребра бандажей и т.п. Возникающие в этих условиях местные перенапряжения и коррозия металла способствуют постепенному развитию коррозионно-усталостных трещин. Коррозионно-усталостные трещины в местах перехода от шейки к подошве образуются значительно реже. Причина возникновения их — концентрация напряжений, вызванных малым радиусом сопряжения.
Рассмотренный вид трещин сравнительно легко обнаружить при осмотре рельсов: обычно у места образования трещины появляется красно-бурая полоса (вдоль всей трещины), хорошо видная невооруженным глазом и при помощи зеркала. Надежное обнаружение таких трещин обеспечивается ультразвуковыми дефектоскопами.
15. Коррозионно-усталостные трещины в подошве рельса (рис. 17) — новый и весьма опасный дефект. Вид повреждения возникает и развивается на участках пути с раздельным скреплением в местах, где между подкладкой и подошвой рельса уложены прокладки, обладающие большой влагоемкостью, например деревянные. Впитывающаяся в прокладку влага вызывает интенсивную коррозию подошвы рельса: на ней образуются каверны, концентрирующие напряжения и, как следствие, — поперечные трещины усталости. Опасность таких трещин особенно велика, так как они находятся в растянутой зоне, что приводит к излому рельса даже при небольших по площади трещинах. Коррозионно-усталостные поперечные трещины, расположенные в подошве под шейкой, могут быть выявлены при ультразвуковом контроле рельсов.
16. Трещины в сварных стыках (рис. 18) возникают из-за наличия в сварных соединениях силикатных включений, пузырей, рыхлостей, непроваров, кратерных усадок и неудовлетворительной обработки сварного шва.
При эксплуатации сварных стыков в пути под воздействием знакопеременных нагрузок наиболее часто развиваются поперечные трещины в головке, косые и продольные трещины в шейке и трещины в подошве. Контролируют сварные стыки на рельсосварочных предприятиях и в пути ультразвуковыми дефектоскопами.
17. Поперечные трещины в подошве рельса возникают из-за различных механических повреждений (рис. 19). При ударах инструментом, рельса о рельс и других механических повреждениях на их поверхности появляются насечки. Механические повреждения — концентраторы напряжений — способствуют образованию трещин даже ири нормальной нагрузке. Такие трещины быстро развиваются и нередко приводят к излому рельса, особенно при низких температурах.
18. Поперечные хрупкие изломы рельсов без видимых дефектов в изломе (рис. 20) происходят главным образом в первые годы службы рельсов, обычно под поездами внезапно, поэтому предупредить их заблаговременно изъятием из пути опасных рельсов невозможно. Основная причина — нарушение нормального процесса их изготовления. Наибольшее число хрупких изломов рельсов происходит зимой при температуре —15 С и ниже, особенно после прохода поезда, в составе которого были вагоны с выбоинами и ползунами на бандажах. Хрупкие изломы рельсов отличаются от других изломов свежей блестящей зернистой поверхностью без гладких светлых или темных начальных трещин усталости. От места возникновения хрупкого излома на его поверхности веерообразно распространяются выпуклые лучи-рубчики, создающие волнистое строение излома. Такое строение хрупкого излома позволяет безошибочно определить место его возникновения. Опыт показал, что для большинства хрупких изломов типично наличие тонких волосовинных трещин вдоль середины подошвы рельсов. Эти трещины, как весьма острые концентраторы напряжений, служат началом хрупкого излома.
Классификация дефектов. Для правильного ведения отчетности об изъятии дефектных рельсов из пути, организации оперативной рельсовой статистики и повышения контроля за учетом дефектных рельсов в 1934 г. была введена классификация дефектов и повреждений рельсов. Все разновидности дефектов были сгруппированы в девять основных типов. Такая группировка (классификация) дефектных рельсов была основана на общности форм и главных причин разрушения. В классификации каждый типичный дефект рельсов занумерован двузначным числом. Первая цифра указывала на общность одной группы дефектов, определяя тип дефекта, вторая — индивидуальная для каждого дефекта — разновидность или последовательные стадии развития дефекта. По такой классификации учитывались дефектные рельсы на железных дорогах нашей страны до 1 января 1967 г.
По новой классификации 1975 г. первая цифра номера определяет тип дефекта или повреждения рельса, а также место расположения порока по сечению рельса (головка, шейка, подошва). Типы дефектов или повреждений рельсов (обозначаемые первой цифрой) подразделяются следующим образом:
1,2,3,4 — дефект расположен в головке рельса: 1 — отслоение или выкрашивание металла на поверхности катания головки рельса; 2 — поперечные трещины в головке и изломы по ним; 3 — продольные, вертикальные и горизонтальные трещины в головке; 4 — смятие и неравномерный износ головки;
5— дефект или повреждение в шейке;
6— дефект в подошве;
7— излом по всему сечению профиля рельса;
8— изгиб рельса в вертикальной или горизонтальной плоскости;
9— прочие дефекты и повреждения.
Вторая цифра обозначает разновидность дефекта или повреждения с учетом основной причины, вызвавшей дефект этой разновидности. Разновидности дефектов (обозначаемые второй цифрой) классифицируются так:
0— дефекты и повреждения, возникшие из-за недостатков в технологи изготовления рельсов;
1— недостаточная контактно-усталостная прочность металла:
2— недостатки в профиле рельсов или в конструкции стыковою скрепления;
3— недостатки в текущем содержании пути;
4— ненормальное воздействие на рельсы подвижною состава (боксование, ползуны и др.);
5— удары инструментом и другие механические воздействия;
6— нарушена технология сварки;
7— дефекты в технологии закалки;
8— недостатки в технологии наплавки рельсов или в приварке рельсовых соединителей;
9 — дефекты и повреждения, вызванные другими, не перечисленными выше причинами.
Часто дефект или повреждение рельса возникает из-за нескольких причин. В связи с этим разновидности дефектов и повреждений классифицированы по основной причине. Например, трещина в подошве рельса, развившаяся из-за волосовины, классифицируется 0. Цифра 0 указывает на недостаток технологии изготовления.
Первые две цифры отделены точкой, после которой стоит третья, указывающая на место дефекта по длине рельса. Цифровые обозначения места дефекта или повреждения по длине рельса, а также вида сварки стыков приняты следующими:
1— в стыке (на расстоянии до 75 см от торца);
3—в месте электроконтактной сварки рельсов.
Дефекты, возникшие в рельсе на расстоянии до 10 см в ту или иную сторону от сварного шва, считаются дефектами сварного стыка.
Всего в классификации 38 типов дефектов, а с учетом разделения их по месту расположения по длине рельса и по видам сварки насчитывается 100 разновидностей. Согласно классификации (рис. 21), например, дефект рельса под номером 11.2 может быть расшифрован так: отслоение или выкрашивание па поверхности катания головки (на это указывает 1), связанное с недостаточной контактно-усталостной прочностью металла (1); дефект расположен вне стыка (2). После изъятия из пути дефектного рельса дефект внимательно осматривают и устанавливают для него номер по классификации. Номер дефекта (тип) записывают в учетную форму ПУ-4.
Powered by vBulletin® Version 3.8.1
Copyright ©2000 — 2023, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Урок1.4 Износы и повреждения колесных пар
РАВНОМЕРНЫЙ ПРОКАТ – это нормальный природный износ за счет деформации металла .Причина возникновения: стирание поверхности катания при взаимодействии колеса с рельсом и тормозными колодками. Измеряется абсолютным шаблоном в четырех точках. Восстанавливается – обточкой колеса.
НЕРАВНОМЕРНЫЙ ПРОКАТ – это неравномерный износ поверхности катания. Причина возникновения: развитие повреждения поверхности катания и неоднородность структуры материала колеса. Измеряется абсолютным шаблоном, вертикальным движком в месте наибольшего износа и на 500 мм по обе стороны. Устраняется –обточкой.
КОЛЬЦЕВАЯ ВЫРАБОТКА – это износ поверхности катания. Причина возникновения: воздействие на поверхность катания неметаллических тормозных колодок. Измеряется абсолютным шаблоном глубина и ширина.
ТОНКИЙ ГРЕБЕНЬ – это толщина гребня меньше допустимого значения. Причина:ненормальная работа колесной пары по причине неправильной установки ее на тележки, большая разница диаметров колес на одной оси, прогиб оси, перекос рамы тележки, неправильной посадки колеса на ось. Выявляется абсолютным шаблоном, горизонтальным движком. Устраняется наплавкой с последующей обточкой профиля колеса.
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПОДРЕЗ ГРЕБНЯ – это износ металла в основании гребня. Причина: ненормальная работа колесной пары по причине неправильной установки ее на тележки, большая разница диаметров колес на одной оси, прогиб оси, перекос рамы тележки, неправильной посадки колеса на ось. Выявляется абсолютным шаблоном, горизонтальным движком. Выявляется специальным шаблоном. Устраняется наплавкой с последующей обточкой профиля колеса.
ОСТРОКОНЕЧНЫЙ НАКАТ – это выступ на соединении подрезной части гребня с вершиною. Причина возникновения: ненормальная работа колесной пары по причине неправильной установки ее на тележки, большая разница диаметров колес на одной оси, прогиб оси, перекос рамы тележки, неправильной посадки колеса на ось. Выявляется внешним осмотром.. Выявляется специальным шаблоном. Устраняется наплавкой с последующей обточкой профиля колеса.
ТОНКИЙ ОБОД – толщина обода меньше допустимой. Причина возникновения:износ в процессе эксплуатации и обточке. Выявляется –толщиномером. Устраняется- колесную пару бракуют и расформировывают.
ПОЛЗУН –это плоское место,глубиной более допустимого, на поверхности катания. Причина: движение колеса «юзом»,неисправность тормозного оборудования. Выявляется абсолютным шаблоном, вертикальным движком. Устраняется – обточкой.
НАВАР – это смещение металла на поверхности обода колеса высотой более допустимого. Причина смещение металла при кратковременном заклинивании колесной пары (движение юзом).выявляют навар на слух и при осмотре абсолютным шаблоном. Устраняется обточкой колеса.
ВЫШЕРБИНА – это выкрашивание твердых частиц поверхности катания. Причина: дефекты металла.
Выявляется на слух и обмером абсолютным шаблоном. Устраняется обточкой
МЕСТНОЕ УШИРЕНИЕ ОБОДА – Наплыв металла в зоне фаски. Причина: дефекты металла. Выявляется обмером линейкой. Устраняется обточкой.
СДВИГ ИЛИ ОСЛАБЛЕНИЕ СТУПИЦЫ КОЛЕСА НА ОСИ. Причина: нарушение технологии формирования,удары при авариях. Выявляется осмотром:по смещению контрольных рискок, которые нанесены на поверхности оси колесной пары и на ступице колеса, по наличию блестящей полосы на оси,по разрыву краски по всему периметру, выделению из под ступицы с внутренней стороны колеса ржавчины или масла.
В соответствии с ПТЭ запрещается выпускать в эксплуатацию и допускать к следованию в поездах вагоны с колесной парой, которая имеет:
— трещину в любой части колесной пары;
— протертость средней части оси более 2,5мм;
— следы касания электрода или контактного провода;
— сдвиг или ослабление ступицы колеса.
— величины проката, толщины гребня, обода колеса, расстояния между внутренними гранями ободов, которые не соответствуют указанным в таблице:
| Род вагона | Прокат равномерный, мм, не больше | Толщина гребня, мм | Толщина обода колеса, мм | Расстояние между внутренними гранями ободов колес, мм |
| Не более | Не менее | |||
| Грузовые вагоны | 1437-1443 | |||
| Пассажирские вагоны, при скорости до 120км/час | 1437-1443 | |||
| То же, со скоростью 120-160км/час | 1439-1443 |
-При обнаружении у колесных пар пассажирских и грузовых вагонов колесных пар с неравномерным прокатом более 2 мм, а у колесных пар с редуктором от торца шейки оси более 1 мм, такие колесные пары надо выкатывать для обточки и полного освидетельствования. При необходимости для выявления неравномерного проката вагоны следует прокатывать;
— вертикального подреза гребня высотой более 18 мм;
— ползуна (выбоины) на поверхности катания у вагонов с роликовыми подшипниками глубиной более 1 мм. При обнаружении на промежуточной станции у вагона с роликовыми буксовыми подшипниками ползуна (выбоины) глубиной более 1 мм, но не более 2 мм разрешается довести такой вагон без отцепки от поезда (пассажирский со скоростью не выше 100 км/ч, грузовой — не выше 70 км/ч) до ближайшего пункта технического обслуживания (ПТО), имеющего средства для смены колесных пар;
При ползуне более 2мм,но не более 6мм-со скоростью 15км/час,при ползуне больше 12мм-со скоростью не более 10км/час,при условии исключения возможности вращения к.п.
— выщербины на поверхности катания цельнокатаных колес глубиной более 3 мм или длиной 25 мм. Трещина в выщербине или расслоение, идущее вглубь металла, не допускается. Толщина обода колеса в месте выщербины не должна быть менее допускаемой. Колесные пары с выщербинами на поверхности катания глубиной до 1мм не бракуют независимо от их длины;
— кольцевых выработок на поверхности катания у основания гребня глубиной более 1 мм. на конусности 1:3,5 глубиной более 2мм и шириной более 15 мм
— местного увеличения ширины обода цельнокатаного колеса (раздавливании) более 5 мм;
— поверхностного откола наружной грани обода цельнокатаного колеса, включая местный откол кругового наплыва, глубиной (по радиусу колеса) более 10 мм или если ширина оставшейся части обода в месте откола менее 120 мм, или в поврежденном месте независимо от размеров откола имеется трещина, распространяющаяся вглубь металла;
-повреждения поверхности катания колес, вызванного смешением металла («навар»),высотой более 0,5 мм у пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых вагонов.
— остроконечного наката на участке сопряжения подрезанной части гребня с вершиной;
— ширины обода цельнокатаного колеса менее 126 мм (измерение ширины обода колеса производится вне мест расположения маркировки);
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Неисправности колесных пар подвижного состава
Основными неисправностями колесных пар являются прокат, ползуны, трещины, подрезы, выщербины и раковины на поверхности катания колес и др. Наиболее опасны трещины в осях и колесах.
Не допускается выпускать в эксплуатацию и к следованию в поездах железнодорожный подвижной состав с трещиной в любой части оси колесной пары или трещиной в ободе, диске и ступице колеса, при наличии остроконечного наката на гребне колеса, а также при следующих износах и повреждениях колесных пар, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава:
1. Прокатом колес называют естественный износ поверхности их катания вследствие трения о рельсы. К выпуску в эксплуатацию не допускаются вагоны, у которых колесные пары имеют прокат более, а толщину обода менее размеров, установленных:
| U движения | Прокат по кругу катания | Норма |
| 120-140 км/ч | у локомотивов, мотор.-вагонного п.с., пассажирских вагонов | не более 5 мм |
| до 120 км/ч | у локомотивов, мотор.-вагонного п.с., пассажирских вагонов дальнего сообщения | не более 7 мм |
| у локомотивов, мотор.-вагонного п.с., пассажирских вагонов в поездах местного и пригородного сообщений | не более 8 мм | |
| у вагонов рефрежераторного парка и грузовых вагонов | не более 9 мм |
2. Ползунами называют стертые места (выбоины) на поверхности катания обода колеса, образующиеся при неправильном торможении, когда колеса, сильно зажатые тормозными колодками, перестают вращаться и ползут по рельсам (идут юзом).
| U движения | Ползун (выбоина) на поверхности катания | Норма |
| До 120, от 120-140 км/ч | У локомотивов, мотор-вагонного п.с., а также у паровозов и вагонов с роликовыми подшипниками | не более 1 мм |
| у паровозов и вагонов с подшипниками скольжения | не более 2 мм |
3. Выщербиной называют небольшое местное углубление на поверхности катания обода колеса, появляющееся вследствие наличия ползуна. Выщербины могут появиться в следствии ползуна или скрытых пороков металлов.
К эксплуатации не допускаются колесные пары, имеющие на поверхности катания колес выщербину следующих размеров.
| глубина | длина | |
| Грузовые вагоны | не более 10 мм. | не более 50 мм. |
| Пассажирские вагоны | не более 10 мм. | не более 25 мм. |
4.Навар, т.е. смещение металла, образующие возвышение на поверхности катания.
Недопустима высота навара более 0,5 мм для колесных пар пассажирских вагонов и более 1 мм для грузовых.
5.Толщину гребня измеряют абсолютным шаблоном на расстоянии 18 мм от его вершины с помощью горизонтального движка шаблона, перемещая его до соприкосновения с гребнем или наложением браковочного выреза шаблона шириной 25 мм.