авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 11 |

«ОБОБЩЕНИЕ передово-о.опыта тяжеловесно-о.движения: вопросы.взаимодействия ;олеса.и.рельса ox GUIDELINES ...»

-- [ Страница 4 ] --

Критичесие словия для образования таих трещин, определяемые по диарамме приспособляемости (см. рис. 3.8), — это большие значения от ношения нормальных ерцевсих напряжений предел течести мате риала на сдви, а таже большие отношения таненциальной нарзи нормальной. Трещины, зародившиеся в процессе наартови поверхности, развиваются перпендилярно преобладающем направлению равнодей ствющей сил трения (таненциальных сил), связанных с просальзывани ем. В ривых большоо радиса силы трения, связанные с продольным Рис. 3.19. Параллельные трещи ны на вырже олови рельса o 3-45 x Рис. 3.20. Наартова поверх ности и образование онтатно сталостной трещины в рельсовой стали [3.22] просальзыванием, преобладают, и трещины перпендилярны направле нию движения. В ривых малоо радиса преобладают силы трения, свя занные с поперечным просальзыванием, и трещины должны быть парал лельны направлению движения. Посоль обычно действют силы тре ния, связанные а с продольным, та и с поперечным просальзыванием, трещины развиваются под лом ооло 45° направлению движения (см. рис. 3.19).

Посоль трещины зарождаются с поверхности, вода и смазочные ма териалы, попадающие в трещины, величивают темп их развития [3.80].

3.5.4.1. Ре#омендации+по+снижению+образования на#лонных+параллельных+трещин+на+вы#р;

ж#е олов#и+рельса ! Использовать рельсы с прочненной оловой из стали повышенноо ачества, величивающие предел, при отором происходит наартова поверхностноо слоя и возниают трещины.

! Перераспределять число и интенсивность взаимодействий олеса с рельсом с помощью профильноо шлифования олови рельса.

! Применять самостанавливающиеся и лчшенной онстрции тележ и для снижения сил трения, связанных с просальзыванием.

! Применять лбриацию области выржи олови рельса, оторая снижает силы трения (при этом, однао, надо читывать, что смазоч ный материал способствет величению темпа роста трещин).

! Применять шлифование рельсов.

3.5.5. Трещины+от+фло#енов+ Дефеты, из-за их формы называемые овальными пятнами, образются на лбине 10 – 15 мм от поверхности олови рельса в виде продольных азовых пстот (флоенов), вызванных пристствием водорода. Эти псто ты мот а иметь место в поставляемой рельсовой стали, та и возни нть при сваре вследствие недостатов технолоии. Кода трещины до o 3-46 x Рис. 3.21. Рельс с дефетом от флоена [3.77] стиают определенноо размера под действием динамичесих нарзо, происходят поперечные изломы (рис. 3.21). Образованию дефета способ ствют термичесие напряжения и остаточные напряжения от прави в ролиах.

3.5.5.1. Ре#омендации+по+снижению+дефе#та+ ! Улчшать ачество изотовления рельсовой стали посредством сниже ния в ней содержания водорода с помощью вамирования расплав ленной стали и специальной термообработи.

! Предотвращать попадание воды при сваре рельсов.

3.5.6. Повреждения+в+виде+темных+пятен+[3.19,+3.81] Дефет, называемый squat, возниает на поверхности атания рельсов в прямых и ривых большоо радиса и харатеризется темными пятнами, оторые являются признаом понижений поверхности (рис. 3.22). Темное пятно — это онтатно-сталостный дефет, возниающий на поверх ности. Дефет состоит из двх трещин: передняя распространяется в на правлении движении, а задняя, в несольо раз более длинная, чем перед няя, и имеющая множество разветвлений, — в противоположном направ лении. Одно из таих разветвлений может развиваться в направлении, вы зывающем поперечные трещины. Ультразвовой онтроль этих дефетов затрднен, посоль поперечная трещина прирывается первичной ори зонтальной трещиной.

Рис. 3.22. Повреждения в виде темных пятен на поверхности а тания рельса в прямом пти [3.81] o 3-47 x Трещины от данноо дефета мот образовываться от белых мартен ситных слоев на поверхности рельса. Драя причина образования дефета связана с тяовым силием олес лоомотивов, при повторном действии отороо поверхностные слои рельса наартовываются до состояния, ода в средней части поверхности атания появляются отдельные трещины.

Задние трещины распространяются быстрее, чем передние. Если задняя трещина достинет длины 20 – 50 мм, одно из ее разветвлений развернется в направлении поперечной трещины.

Трещины от данноо дефета отрыты с поверхности и поэтом под вержены воздействию находящейся на поверхности жидости. Моделиро вание развития трещин этоо типа поазало, что распространение трещин внтрь поверхности рельса возможно в словиях, ода жидость заперта внтри трещины, что вызывает действие идростатичесоо давления на стье трещины [3.80].

Описанные дефеты обнарживаются на линиях со смешанным пасса жирсим и рзовым движением.

3.5.6.1. Ре#омендации+по+предотвращению образования+дефе#та+типа+темных+пятен ! Применять превентивное шлифование рельсов.

! Использовать более твердые рельсы, величивающие предел, при отором происходит наартова поверхностноо слоя и возниают трещины.

3.5.7. Конта#тно-9сталостные+дефе#ты+#олес (выщербины)+[3.21,+3.24,+3.82,+3.84] В приложении Б содержатся системы одирования дефетов, приме няемые на железных дороах США и Канады, а таже на Российсих же лезных дороах. Выщербины имеют различню природ возниновения.

Внешний вид выщербин различноо происхождения (раовин и выра шиваний, растресиваний), особенно на развитой стадии, — неразличим.

3.5.7.1. Образование+выщербин+в+виде+ра#овин Образование выщербин в виде раовин — это онтатно-сталостный дефет, развивающийся под поверхностью обода олеса под действием нормальных и асательных напряжений (рис. 3.23). Механизм образования этоо дефета тот же, что и в рельсах.

Неонформные профили олеса и рельса способствют величению онтатных напряжений. Контатные напряжения зачастю повышаются в 2 раза, если на поверхности атания возниает выстп. Этот выстп чаще всео образется на поверхности олес при использовании самостанавли вающихся тележе. Повышенные напряжения возниают таже при обра зовании на поверхности атания ложноо ребня. Дрой причиной повы o 3-48 x Рис. 3.23. Раовина онтатно-с талостноо происхождения на по верхности атания олеса шенных напряжений являются динамичесие перерзи, возниающие вследствие действия неравновешенных масс, ползнов, нерлости о лес, неровностей пти.

3.5.7.1.1. Ре#омендации+по+снижению+образования выщербин+в+виде+ра#овин ! Своевременно обтачивать олеса, имеющие неровности или ложный ребень на поверхности атания.

! Предсмотреть более частю обточ олес в облеченном режиме для меньшения поверхностных дефетов.

! Применять онформные профили олеса и рельса.

! Использовать олеса, изотовленные из стали повышенной чистоты.

! Применять самостанавливающиеся тележи.

3.5.7.2. Выщербины+от+термомеханичес#их повреждений Трещины образются от термичесоо воздействия на поверхность а тания олеса, возниающео вследствие быстроо нарева (ода олесо сользит по рельс в резльтате процесса торможения или наршения ба ланса сил) и последющео быстроо охлаждения [3.84, 3.85]. Кода олесо в течение достаточно долоо времени сользит по рельс, интенсивно вы деляется большое оличество тепловой энерии, связанной с трением, что приводит повышению температры поверхности олеса выше предела астенизации (ооло 720 °C). В резльтате этоо воздействие на олесо оазывается значительно бльшим, чем на рельс, та а вся энерия тре ния в олесе диссипатирется в зоне онтата, а в рельсе она распреде ляется на всю зон сольжения олеса по рельс.

Кода астенит подверается нарев выше точи астенизации и бы стро охлаждается, образется мартенсит. Мартенсит является твердой, хрпой стртрой. После образования эта хрпая фаза лео растре o 3-49 x Рис. 3.24. Выщербины от термо механичесих повреждений на поверхности атания олеса сивается и вырашивается под действием онтатных напряжений (рис. 3.24). Динамичесие перерзи таже вносят свой влад в разрше ние, добавляя цилы с высоими нарзами.

Исследованиями было становлено, что на железных дороах Северной Америи интенсивность образования выщербин от термомеханичесих по вреждений обратно пропорциональна массе ваона: чем меньше масса вао на, тем больше процент олес, заменяемых по этом вид дефета [3.85].

Наиболее эффетивный способ предотвращения данных повреждений состоит в обеспечении словий, ода олеса находятся под воздействием расчетноо тормозноо силия [3.86]. Это достиается совершенствовани ем и лчшением обслживания тормозноо обордования, особенно вао нов, оснащенных стройствами перелючения тормозов с рженоо на порожний режим и обратно.

Драя возможность снижения слонности образованию выщербин данноо типа состоит в изменении свойств материала олеса в направле нии величения температры, при оторой образется мартенсит.

Сезонные изменения в интенсивности образования выщербин различноо происхождения. В зимнее время в Северной Америе и России интенсив ность образования выщербин значительно величивается по сравнению с летним временем. Одной из причин этоо является величение жестости пти и, таим образом, степени влияния неровностей пти на силы, дей ствющие межд олесом и рельсом. Дрой причиной является наличие жидости в виде воды от дождя или растаявшео снеа, оторая сществен но величивает сорость распространения трещин за счет идростати чесоо давления жидости, запертой в трещине. Наиболее неблаоприят ные словия возниают, если за схим периодом, в течение отороо тре щина зарождается, следет влажный период, ода вода величивает со рость распространения трещины [3.48].

В отличие от рельсов образование выщербин на олесах не приводит разршению олеса. Однао олеса с выщербинами приводят значитель ной динамичесой перерзе пти, оторая при неоторых словиях мо жет привести излом рельса.

o 3-50 x 3.5.7.2.1. Ре#омендации+по+снижению+вы#рашиваний из-за термомеханичес#их+воздействий ! Не допсать, чтобы ваоны начинали движение с влюченными рч ными тормозами.

! Обеспечивать таое состояние воздхораспределителей, при отором нажатие тормозов по всем поезд было бы равномерным.

! Применять соответствющие стройства для перелючения с рженоо на порожний режим тормозов ваонов, имеющих тар меньшей массы.

! Не допсать попадания смазочноо материала, использемоо для лб риации, на поверхность атания, что вызывает сольжение олес при торможении.

3.5.7.3. Сет#а+параллельных+трещин+по+#р==+#атания #олеса На поверхности олеса по всем р атания может образовываться сета параллельных трещин, налоненных образющей поверхности а тания олеса. Таие трещины вызывают на мноих олесах поверхностное вырашивание.

Причиной появления этоо вида дефета является повышенное попе речное просальзывание олесной пары и величение действия сил трения, связанных с этими просальзываниями. Механизм образования трещин этоо типа тот же, что и на рельсах. Под действием мнооратных однонаправленных повышенных сил трения, связанных с поперечным просальзыванием, материал исчерпывает свои пластичесие свойства, и в нем образется трещина (см. п. 3.5.4). Налон трещины образющей о леса связан с преобладающим направлением резльтирющео ветора сил трения от продольноо и поперечноо просальзывания.

3.5.7.3.1. Ре#омендации+по+=меньшению+=#азанноо дефе#та ! Применять тележи лчшенной онстрции, меньшающие попереч ное просальзывание олесных пар.

! Поддерживать зазоры в тележах на ровне, определенном правилами.

! Улчшать свойства материала олес для величения предела, при ото ром исчерпываются пластичесие свойства олесной стали.

3.5.8. Др=ие+дефе#ты+рельсов+и+#олес Рельсы Трещины вне зоны онтата составляют 10 – 20 % всех дефетов рель сов на железных дороах Северной Америи [3.24]. Наиболее распростра ненные из этих дефетов — трещины в зоне болтовых отверстий, оризон тальное расслоение олови рельса, отделение олови от шейи рельса.

Помимо этоо, встречается вертиальное расслоение олови рельса.

o 3-51 x Рис. 3.25. Трещины от болтовоо отверстия [3.77] Дефеты и повреждения шейи рельса. Трещины в районе шейи распро страняются в продольном направлении. Эти трещины мот развиваться от болтовых отверстий, от зоны перехода от олови шейе и от мест свари рельсов.

Трещины от болтовых отверстий. Типичное разршение рельса от бол товоо отверстия происходит от трещины, оторая развивается под лом 45° вертиальной плосости (рис. 3.25). Этот дефет связан с асатель ными напряжениями, возниающими в шейе и вызванными смятием онцов рельсов, ослаблением болтов, а таже онцентрацией напряжений в районе болтовых отверстий из-за плохоо ачества сверления и развер тывания отверстия.

Реомендации по ислючению дефета:

! Применять технолоии прочнения отверстия с помощью протяжи о нсной прошивой для создания вор отверстия блаоприятных сжи мающих напряжений.

! Содержать рельсовые стыи в хорошем состоянии.

! Расширять применение бесстыовоо пти.

Отделение олови, шейи и подошвы. Трещины этоо типа часто разви ваются в переходных зонах от олови рельса шейе, от шейи по дошве рельса. Большю роль в зарождении и развитии трещин ирают про цессы оррозии [3.77]. Недовлетворительное содержание стыов (напри мер, перетяжа болтов) величивает вероятность зарождения трещин.

Реомендации по ислючению дефета:

! Обеспечивать тщательный онтроль состояния рельсов.

! Содержать стыи в хорошем состоянии.

! Принимать меры по предотвращению оррозии.

Горизонтальное расслоение олови рельса (рис. 3.26). Этот дефет возни ает от строче осидных влючений, расположенных в направлении а чения [3.28, 3.77]. Дефет таже связывают с изношенными рельсами, имеющими прочненню олов.

o 3-52 x Рис. 3.26. Горизонтальное расслоение о лови рельса [3.77] Реомендации по ислючению дефета:

! Тщательно онтролировать состояние рельсов при изотовлении и в эсплатации.

! Повышать чистот рельсовой стали.

! Упрочнять олов рельса на бльшю лбин.

Вертиальное расслоение олови рельса (рис. 3.27). Это повреждение связано с дефетами миростртры олови рельса. Трещины возниают под поверхностью олови рельса там, де имеют место высоие растяи вающие напряжения, возниающие в резльтате интенсивной пласти чесой деформации и образования прочненной части олови рельса.

Большая пластичесая деформация может возниать из-за перерзи внтреннео рельса в ривых и применения рельсов с недостаточной твер достью.

Реомендации по ислючению дефета:

! Обеспечивать более строий онтроль ачества рельсов при изотов лении.

! Не допсать перерзо внтреннео рельса в ривых.

! Своевременно заменять рельсы с зародившимся дефетом.

Рис. 3.27. Вертиальное расслоение олови рельса [3.77] o 3-53 x Дефеты подошвы рельса. Эти дефеты мот вызывать разршение рельса. Трещины возниают из-за дефетов изотовления, неравномерно о опирания рельса на шпалы, оррозии (особенно в тоннелях), приводя щей оррозионно-сталостным повреждениям рельса.

Реомендации по ислючению дефетов:

! Обеспечивать более строий онтроль ачества рельсов при изотов лении.

! Устраивать и поддерживать подрельсовое основание в состоянии, обес печивающем низие изибающие растяивающие напряжения подо швы рельса и, таим образом, высою сопротивляемость щелевой ор розии.

! Избеать повреждения подошвы рельса при транспортирове и ладе.

Сварочные дефеты рельса. Проблемы, связанные со сварой, мот со ставлять до 20 % всех дефетов рельсов [3.24]. Эти дефеты мот быть раз делены на дефеты свари на рельсосварочных заводах и в пти.

Сществет несольо методов свари рельсов: онтатная, термитная и азопрессовая. Железные дорои стран IHHA применяют различные омбинации технолоий свари на заводах и в пти. На железных дороах Северной Америи использются преимщественно онтатная элетро свара в заводсих словиях и термитная свара в пти. Термитная свара в пти применяется вследствие значительно меньшей стоимости в сравне нии с онтатной элетросварой, требющей дорооо передвижноо обордования.

Российсие железные дорои применяют онтатню элетросвар а на заводах, та и в пти. Для тоо чтобы избежать снижения твердости в сварочной зоне, в 1970-х одах разработали технолоию термичесой и механичесой обработи сварных стыов [3.30], оторая позднее была со вершенствована с созданием технолоии дифференцированноо терми чесоо прочнения и механичесой обработи сварных стыов.

Технолоия онтатной элетросвари с последющей термообработ ой индтивным методом была разработана и спешно применена в Ки тае для свари термопрочненных по всей длине рельсов массой 75 /м, предназначенных для линий с тяжеловесным движением [3.87].

При онтатной сваре бывают расслоения шейи рельса. При термит ной сваре возниают дефеты мноих видов, начиная с садочной порис тости или влючений, приводящих расслоению шейи рельса и после дющем разршению, и ончая образованием подповерхностных раовин на олове рельса, ведщих быстром повреждению рабочей зоны вы ржи олови рельса.

При сваре в пти возниает проблема, связанная с разницей в твер дости основноо рельса и сварноо соединения. Сварное соединение, о торое может быть тверже или мяче, чем основной рельс, создает соответ ственно выплость или лбление на олове рельса. Это одна из причин образования волнообразноо износа. Кроме тоо, более твердые или мя o 3-54 x ие сварные соединения подвержены онтатно-сталостным поврежде ниям.

Сварные соединения, выполненные в пти с помощью термитной свар и, таже вызывают неоторые проблемы. Одна из них — онцентрация напряжений в подошве рельса из-за особенностей сварочноо процесса, оторая может приводить выход рельса из строя. Для решения этой про блемы ведтся работы по интенсифиации перемешивания жидоо ме талла в форме.

Для снижения слонности повреждению сварноо шва при термитной сваре предложена технолоия широоо сварноо шва (40 – 80 мм вместо 25 мм). Больший размер шва позволяет осществлять ремонт рельсов с де фетами, заменяя дефетню часть рельса одним швом вместо тоо, чтобы делать рельсовю встав с двмя обычными швами [3.24].

Влияние осевой нарзи. Повышение осевой нарзи сщественно ве личивает повреждаемость рельсов в зоне сварноо стыа.

Реомендации по ислючению дефетов:

! Совершенствовать технолоию онтатной элетросвари рельсов на заводах и в пти посредством введения термообработи сварноо шва.

! Обеспечивать более строий онтроль ачества свари в пти.

! Применять хорошо зареомендовавшие себя методы термитной свари (свара с широим зазором, термообработа после свари и т. д.).

Пробосова олес. Сольжение олес по рельсам вызывает поврежде ние (прижо) поверхности рельса. Из-за интенсивноо трения температра поверхности рельса может превысить температр стртрных превраще ний эвтетоидной перлитной стали в астенит, что может привести обра зованию мартенситных слоев. При неблаоприятных словиях из-за этоо мот возниать поперечные трещины (рис. 3.28).

Рис. 3.28. Поперечная трещина в рельсе 1, воз нишая от повреждения поверхности 2, 3 из-за пробосови олес по рельсам [3.77] o 3-55 x Реомендации по ислючению дефета:

! Совершенствовать тормозное обордование.

! Уменьшать зарязнение поверхности рельсов, оторое имеет место при недовлетворительной работе систем лбриации.

Колеса Термичесие трещины [3.24, 3.98]. Термичесие трещины в олесах воз ниают вследствие образования растяивающих остаточных напряжений, оторые создаются в резльтате повторяющихся цилов нарева и охлаж дения при резих торможениях. Термичесие трещины отличаются по внешнем вид (по длине и направлению) от дефетов онтатной ста лости. Эти трещины распространяются вертиально влбь от поверхности материала и не развиваются от действия онтатных напряжений. Разр шение не происходит, если в области сществющей трещины не создают ся остаточные растяивающие напряжения. Ударная же нарза может привести взрывном харатер роста трещины и разршению олеса.

Реомендации по ислючению дефета:

! Избеать затяжных торможений.

! При изотовлении олес проводить заал обода, обеспечивающю большие оржные остаточные растяивающие напряжения в олесе, предотвращающие рост трещин.

Отол обода олеса. Этот дефет вызывается большими сталостными трещинами, оторые развиваются параллельно поверхности атания оле са на лбине примерно 10 мм под этой поверхностью (рис. 3.29) [3.24, 3.98]. Считается, что отол обода происходит от мест пористости или влючений оислов алюминия в стали. Полаают, что с повышением осе вых нарзо этот дефет бдет встречаться чаще.

Реомендации по ислючению дефета:

! Обеспечивать более строий онтроль ачества олес при изотовлении и в эсплатации для своевременноо обнаржения зарождающеося дефета.

Рис. 3.29. Отол обода олеса [3.24] o 3-56 x ! Применять более чистю олесню сталь.

Нерлость олес. Нерлость олес является резльтатом взаимо действия олеса, рельса и тормозных олодо. При достижении опреде ленной величины нерлость приводит большой дарной нарзе от олеса на рельс.

Ползн на олесе. Этот дефет образется, ода олесо сользит по рельс, вместо тоо чтобы атиться по нем. Ползн чаще всео возниает при резих торможениях, сопровождающихся просальзыванием. Колеса с ползнами мот оазывать большие дарные нарзи на рельс. Кроме то о, ползн постепенно приводит образованию нерлости олеса.

Реомендации по ислючению дефета:

! Избеать резих и затяжных торможений.

! Не допсать работ с неисправными стройствами перелючения р женоо и порожнео режимов торможения.

! Определить на основе ритериев дарной нарзи предельно допсти мые величины нерлости олес, ползнов и своевременно осщест влять обточ олес, оторых эти величины выходят за пределы до пстимоо.

Навары (наволаивание) металла олес. Навары на поверхности ата ния имеют место в резльтате смещения металла при сольжении оле са. Наволаивание на поверхности происходит вследствие тоо, что на олесо попадают частицы изнашивания рельса, олеса и тормозных о лодо. Считается, что навары чаще всео происходят в словиях повы шенной влажности, особенно в зимнее время, ода рельсы порыты снеом [3.48, 3.89].

Реомендации по ислючению дефета:

! Совершенствовать систем осмотра олес.

! Своевременно обтачивать олеса.

! Своевременно проверять тормозные воздхораспределители на теч и соблюдение режимов работы.

Для снижения вредноо воздействия ползнов, наваров и нерлости олес реомендется внедрять дететоры дефетных олес.

Встречаются и дрие дефеты олес, оторые мот потребовать их за мены. Это треснвший или сломанный обод, ольцевые выработи, тон ий обод, тоний ребень, вертиальный подрез ребня. Имеются соответ ствющие средства измерений, определены предельные значения для аж доо вида дефета, оторые приведены в роводящих доментах желез ной дорои.

В приложении Б приведена таблица дефетов олес и их одов.

3.5.9. Пластичес)ая+деформация Голова рельсов. Голова рельсов подверается пластичесой деформа ции. Ее лбина может олебаться от долей миллиметра до 10 – 15 мм.

Форма олови рельсов, подвершихся пластичесой деформации, может o 3-57 x Рис. 3.30. Пластичесая деформация металла внтреннео рельса ривой сщественно различаться (см. рис. 3.27). Следет отметить, что на нарж ном и внтреннем рельсах в ривых сществют три области интенсивной пластичесой деформации.

Голова внтреннео рельса ривой инода раздавливается под нарз ой от ваонов большой массы. Наржная сторона внтреннео рельса мо жет подвераться пластичесой деформации из-за ео перерзи (рис. 3.30) при неспособности материала олови рельса сопротивляться словиям наржения, встречающимся в эсплатации. Перерза проис ходит вследствие наршения словий равновесия, определяемых со ростью движения поезда и возвышением наржноо рельса. Та, в он ретной ривой поезд может двиаться с меньшей соростью, чем допс ается возвышением рельса. В ряде слчаев раздавливание внтреннео рельса происходит из-за ширения олеи. Тода внтренний рельс подвер ается воздействию а высоих напряжений, та и боовых сил трения.

Эти словия хдшаются, если профиль олеса имеет проатню выем.

Колеса с ложным ребнем на поверхности атания таже величивают пластичесю деформацию внтреннео рельса.

На олове наржноо рельса ривой имеются две зоны пластичесой деформации. Одна из них расположена на рабочей вырже рельса, и де формация в ней является резльтатом интенсивноо двхточечноо он тата и сил трения от составляющих просальзывания олеса по рельс. В дрой зоне, расположенной на внешней стороне наржноо рельса, де формация может вознинть вследствие больших боовых сил, связанных с поперечным перемещением олесной пары.

Реомендации по ислючению дефета:

! Применять более прочные рельсы из стали, имеющей повышенный предел течести.

! Периодичеси шлифовать рельсы для поддержания исходноо профиля олови.

! Обеспечивать более строий онтроль профиля олес.

! Соблюдать соответствие сорости движения поезда в ривых возвыше нию наржноо рельса.

o 3-58 x ! Принимать меры против величения ширины олеи сверх допстимоо предела.

! Принимать меры по снижению величины отношения боовой нарзи вертиальной посредством внедрения лчшенных тележе и приме нения лбриации.

Стыи рельсов и сварные соединения. Пластичесая деформация олово рельсов может возниать и в зоне стыов. Здесь онцы рельсов подвера ются большим динамичесим нарзам от проходящих олес. Если со противление материала онцов рельсов пластичесим деформациям недо статочно, чтобы выдерживать эти нарзи, или стыи рельсов плохо со держатся, происходит пластичесая деформация стыов. Этот дефет ха ратерен для сырых рельсов. Наблюдаются таже зоны пластичесой де формации (выеми) сраз за стыом в направлении движения поезда.

Причиной этоо дефета являются динамичесое воздействие олес, про ходящих сты, а таже пониженная твердость олови рельсов на онцах.

Пластичесое течение может вознинть в районе сварных соединений рельсов. В зависимости от технолоии свари и последющей термообра боти на рельсе может вознинть одна или две зоны по обеим сторонам сварноо соединения, в оторых материал рельса после свари становится мяче.

Реомендации по ислючению дефета (см. раздел 3.5.8).

Зоны величенных напряжений. При онтате олеса и рельса может быть ряд зон с повышенными напряжениями вследствие несоответствия про филя олеса и рельса, ода имеет место пластичесая деформация [3.5].

Например, онтат рельса с олесом, имеющим проат, при больших осе вых нарзах вызывает значительные онтатные напряжения межд зо ной выржи, наржной стороной рельса и выстпами ложноо ребня олеса, оторые мот иметь место на обеих сторонах изношенной поверх ности олеса (см. рис. 2.53).

Реомендации по ислючению дефета:

! Применять предпредительное шлифование рельсов.

! Своевременно проводить обточ олес, ода величина проата выхо дит за пределы допстимоо.

! Принимать меры по предотвращению образования зон повышенных напряжений.

! Поддерживать оптимальные профили олес и рельсов.

Пластичесая деформация на олесе. На олесе имеются две основные зоны возниновения пластичесой деформации: на поверхности атания и ребне. Кода имеет место интенсивный двхточечный онтат, материал течет в направлении вершины ребня олеса (см. рис. 2.46). Если олова рельса очень сильно изношена, мот быть слчаи, ода онтат происхо дит тольо по вершине ребня олеса, что приводит значительной плас тичесой деформации зоны вершины ребня. Это может иметь место, о o 3-59 x да высота ребня олеса значительно меньше, чем высота олови рельса [3.21, 3.50].

Пластичесое течение поверхности атания олеса в направлении основанию ребня происходит вследствие больших сил трения, связанных с поперечным просальзыванием. Дрой причиной является наличие зон повышенноо онтатноо напряжения, таих, а ложный ребень на о лесах с большим проатом.

Реомендации по ислючению дефета:

! Своевременно выполнять обточ олес во избежание появления зон повышенных напряжений.

! Использовать олеса из более твердой стали.

! Своевременно шлифовать рельсы для ливидации зон со значительным износом боовой поверхности олови.

! Поддерживать оптимальные профили олес и рельсов.

3.5.10. Волнообразный+износ+рельсов+и+1олес Волнообразный износ рельсов. Волнообразный износ представляет собой периодичесие неровности на поверхности олови одноо или обоих рельсов, оторые измеряются специальными инстрментами.

Отличительной особенностью этоо дефета является то, что он возни ает на рельсе а в ривых, та и в прямых частах пти. Волнообразный износ приводит ослаблению рельсовых среплений, просальзываниям, расстройств балласта и дрих элементов пти. Он таже отрицательно сазывается на состоянии и работе ходовой части подвижноо состава.

Волнообразный износ возниает из-за неровностей поверхности, обра зющихся при изотовлении рельсов, рельсовых стыов, сварных соедине ний или вследствие онтатно-сталостных дефетов. В общем выделяют шесть видов волнообразноо износа, однао на линиях с рзовым движе нием преобладают три из них [3.91]: оротоволновые неровности (длина волны 30 – 80 мм), средневолновые (200 – 600 мм) и длинноволновые (ооло 1,5 м). Причины возниновения аждоо вида различны.

Коротоволновые неровности. Основной причиной оротоволновых неровностей являются фриционные автоолебания олесной пары [3.77, 3.92, 3.93, 3.95]. Это явление возниает в зонах приложения большой силы тяи или интенсивноо торможения, ода вследствие возбждения соб ственных ртильных олебаний олесной пары возниают олебания сил тяи или торможения [3.96]. Главное различие в явлениях возниновения волнообразноо износа состоит в механизмах начала и становления дли ны волны. Механизм становления длины волны связан с частотами соб ственных олебаний систем олеса или олесной пары, с одной стороны, и рельсов и шпал, с дрой. Начало этоо явления связано с поверхностны ми неровностями рельса или с зависимостью таненциальноо силия (сил трения) от относительноо просальзывания, харатерной для данноо часта пти. Кода площада онтата олеса с рельсом находится в сло виях насыщения по просальзыванию, олесо продолжает атиться, поа o 3-60 x Рис. 3.31. Типичный вид волно образноо износа рельсов на ли нии с тяжеловесным движением [3.25] не достинто масимальное значение силы трения (см. рис. 3.6). Ка тольо масимм достинт и сила трения же не может стать больше, по соль зависимость не положительная (см. рис. 3.10), начинается соль жение [3.60].

Средневолновые неровности. Считается, что волнообразный износ, имеющий среднюю длин волны ооло 200 – 300 мм, харатерен для тяже ловесноо движения (рис. 3.31). Причины возниновения этоо типа вол нообразноо износа объясняются с помощью теории резонанса. Воздей ствие вынжденных олебаний неподрессоренных масс подвижноо соста ва на пть, имеющий определенню жестость, инициирет резонансные олебания, приводящие большим динамичесим силиям, ведщим, в свою очередь, начал процесса волнообразноо износа. Длина волны не ровностей на рельсе зависит от резонансной частоты системы эипаж — пть. Податливость основания пти является важным фатором, влияю щим на волнообразный износ рельса. Увеличение жестости основания пти приводит снижению волнообразноо износа. После возниновения неровностей силы взаимодействия подвижноо состава и пти вызывают пластичесие деформации в зонах волнообразноо износа и тем самым соряют развитие неровностей. Пластичесая деформация является вед щим механизмом этоо развития. Она обсловливает процесс механи чесоо прочнения и то, что распределение твердости по длине рельса становится периодичесим и соответствющим длине волны неровностей [3.97]. Дефеты онтатной сталости рельсов, таие, а параллельные трещины в зоне выржи и вырашивания, таже инициирют развитие волнообразноо износа. Установлено, что вырашивание на рельсе являет ся источниом возбждения резонансных олебаний, приводящих обра зованию неровностей с длиной волны 150 – 450 мм [3.25].

o 3-61 x Длинноволновые неровности. Начало развития длинноволновых неровно стей связано с периодичесими неровностями при изотовлении рельса.

Эти неровности возниают из-за вибраций в проатном трате. Хотя рель сы правятся в ролиах, неоторые неровности все равно остаются. Развитие длинноволновых неровностей определяется харатеристиами подрельсо воо основания.

Влияние лбриации. Лбриация оазывает значительное влияние на образование и развитие волнообразных неровностей. Смазывание нарж ноо рельса в ривых сщественно снижает волнообразный износ внтрен нео рельса [3.92, 3.93, 3.94].

Влияние осевой нарзи. Волнообразные неровности мот вознинть и при малых осевых нарзах в неблаоприятных словиях онтата олеса и рельса. Однао повышение осевой нарзи приводит интенсифиа ции образования и развития неровностей, влючая величение лбины неровностей во впадинах по мере роста пропщенной поездной нарзи [3.68] и вертиальных нарзо.

Реомендации по ислючению дефета:

! Своевременно странять неровности на рельсах с помощью шлифова ния.

! Применять модифиаторы трения на поверхности атания, что позво ляет бороться с оротоволновыми неровностями [3.58].

! Применять рельсы из высоопрочной стали.

! Использовать более мяие рельсовые подлади для снижения верти альной жестости основания.

Волнообразный износ олес. Волнообразный износ олес проявляется в виде неровностей профиля по р атания. Профиль олеса может быть измерен с помощью оржноо профилометра. Основной причиной вол нообразноо износа олес является термомеханичесое взаимодействие межд тормозными олодами и поверхностью атания. Высоие темпера тры, возниающие при трении олодо и олеса, вызывают волнообраз ное изнашивание поверхности атания. Длина волны неровностей и их лбина в значительной степени зависят от размеров тормозных олодо и их материала в сочетании с материалом олеса. Для снижения волнообраз ноо износа поверхности атания олес реомендется применять тормоз ные олоди с более низим модлем прости [3.99].

Увеличение осевой нарзи с 29 до 35 т не изменяет положение и ин тенсивность волнообразных неровностей олеса.

Реомендация по ислючению дефета. Своевременно проводить обточ олес, ода амплитда неровностей достиает предельной величины, определенной по ритерию дарной нарзи.

o 3-62 x 3.5.11. С"рип&"олес Срип (виз) олес является проблемой мноих железных доро, влю чая дорои с тяжеловесным движением, оторые проходят в приородных зонах. Срип возниает на поверхностях атания олеса и рельса при дви жении в ривых. Зв енерирется в резльтате сочетания трения и явле ния чередования сцепления и сольжения [3.100, 3.101]. Трение возниает в резльтате сольжения, особенно поперечноо, олеса по отношению рельс. Кода способность онтата олеса и рельса воспринимать про сальзывание исчерпывается (при относительном просальзывании ооло 0,01), возниает чистое сольжение. При сольжении сила трения мень шается. Сольжение преращается, ода сила, создающая рип (сцепле ние вместе с прим сольжением на площаде онтата), диссипатирет ся при сольжении, и затем процесс начинается снова. Энерия, выделяю щаяся в процессе сцепления-сольжения в системе олесо — рельс, воз бждает срип (виз) олес.

Процесс чередования сцепления и сольжения возниает, ода харате ристиа сила трения — просальзывание отрицательна, т. е. силы трения меньшаются по достижении определенноо ровня просальзывания. Фа тичесие же свойства третьео тела, возниающео межд олесом и рель сом, зависят от материалов олеса и рельса и словий оржающей среды.

Модифиаторы трения, имеющие положительные харатеристии, т. е.

величивающие силы трения по мере возрастания просальзывания, сни жают или ливидирют виз олес.

Реомендация по ислючению дефета. Применять модифиаторы тре ния, наносимые на поверхность атания внтреннео рельса ривой [3.2, 3.60].

БЛАГОДАРНОСТИ За помощь и ценные замечания признательность выражена:

Евению Шр, заведющем лабораторией, Всероссийсий начно-ис следовательсий инститт железнодорожноо транспорта;

Стефан Марич, онсалтиновая омпания Marich Services, Австралия;

Гарри Трне, помощни енеральноо правляющео, омпания Spoornet, ЮАР;

Роберт Хардер, ассоциированном профессор (доцент) в области ин жинирина, ниверситет George Fox, США;

Джеймс Ландрен, помощни вице-президента, Даниел Стон, лавном металлр, Кевин Соли, лавном исследователю, Центр транспортных технолоий, США СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 3.1. J. Kalousek, E. Magel. Optimizing the Wheel/Rail System. Railway Track & Structures. January 1997.

3.2. B. Bock. Which «Horse» for your «Course». Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 17 – 27.

o 3-63 x 3.3. S. M. Zakharov, I. A. Zharov, I. Komarovsky. Tribological Aspects of Rail/Wheel Interface.

Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p.

221 – 228.

3.4. J. J. Kalker. Three Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contact. Kluwer Academic Publishers, 1990.

3.5. H. Tourney. Rail/Wheel Interaction from a Track and Vehicle Design Perspective. Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 41 – 57.

3.6. K. L. Johnson. Contact Mechanics. Cambridge University Press, 1985. P. 427.

3.7. B. Paul, J. Hashemi. User's Manual for Program CONTACT. Technical Report No. 4, FRA/ORD-78/27/PB286097, NTIS, Springfield, VA, Sept. 1977.

3.8. R. Harder. Creep Force — Creepage and Frictional Work Behaviour in Non-Hertzian Counter formal Rail/Wheel Contacts. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 207 – 214.

3.9. R. Harder, L. Lemmy L. Meekisho, J. Jones, V. Rhoades. Generalized Approximation of Wheel Rail Creep Forces and Contact Patch Frictional Work Using Neural Network Simulation. Pro ceedings of the 2nd Mini Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems.

Edited by Prof. I. Zobory. Budapest, July 1996.

3.10. I. Goryacheva. Contact Mechanics in Tribology. Kluver Academic Publishers, 3.11. А. Я. Коан. Динамиа пти и ео взаимодействие с подвижным составом. М.:

Транспорт, 1997, 326 с.

3.12. Y. M. Luzhnov. Proceedings of the International Conference Eurotrib-81. Warsaw, p. 315 – 325.

3.13. K. Hou, J. Kalousek and E. Magel. Rheological Model of Solid Layer in Rolling Contact. Wear, V. 211, 1997, p. 134 – 140.

3.14. Z. Shen, W. Zhang, X. Jin, J. Zeng, L. Zhang. Advances in Wheel/Rail Contact Mechanics.

Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p.

187 – 200.

3.15. K. Knothe and A. Theiler. Normal and Tangential Contact Problem with Rough Surfaces. Pro ceedings of the 2nd Mini Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems.

Budapest, July 1996, p.34-43.

3.16. C. Swenson. Locomotive Radial Steering Bogie Experience in Heavy Haul Service. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 79 – 86.

3.17. L. Mouginsteine. Technical and Economical Problems of Locomotive Wheelsets Adhesion with Rail. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p.

307 – 311.

3.18. Л. А. Минштейн, А. Л. Лисицын Нестационарные режимы тяи (Сцепление и рити чесая норма массы поезда). — М.: Интест, 1996, 176 с.

3.19. S. Grassie, J. Kalousek. Rolling Contact Fatigue of Rails: Characteristics, Causes and Treat ments. Proceedings of the 6th IHHA Conference. Capetown, 1997, p. 381 – 404.

3.20. E. Magel and J. Kalousek. The Application of Contact Mechanics to Wheel/Rail Profile Design.

Proceedings of the 5th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Tokyo, 2000, p. 245 – 252.

3.21. E. A. Shur, V. N. Tsyurenko. Wheel/Rail Quality and Damage: Russian Railways Practices and Perspectives. Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 169 – 174.

3.22. Железнодорожные рельсы. Общие техничесие словия. ГОСТ Р 51685 – 2000, Госcтандарт России, 2001, 23 с.

3.23. Объемнозааленные рельсы типов Р65 и Р75 для широой олеи. ГОСТ 18267, Госстандарт России, 9 c.

o 3-64 x 3.24. D. H. Stone, K. Sawley, D. Kelly, W. Shust. Wheel/Rail Materials and Interaction: North American Heavy Haul Practices. Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail In terface. Moscow, 1999, p. 155 – 168.

3.25. J. Kalousek, E. Magel, S. Grassie. Perspective on Metallurgy and Contact Mechanics. Proceed ings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, p. 175 – 186.

3.26. P. J. Erasmus. Efficient and Safe Rails for Heavy Haul in South Africa. Proceedings of the 5th IHHA Conference. China, 1993, p. 249 – 255.

3.27. А. В. Пан. Разработа и освоение новых технолоий для тещео и перспетивноо производства рельсов. Диссертация д.т.н. в виде начноо долада. Мосва, ВНИИЖТ, 1999, 123 с.

3.28. Е. А. Шр, Я. Р. Разин. Выбор оптимальной стртры термопрочненных рельсов.

Трды ЦНИИ МПС, 1966, c. 201 – 206.

3.29. L. Yi, L. Zuwen. Development of Heavy Rails on Chinese Railways. Proceedings of the 5th IHHA Conference. China, 1993, p. 275 – 281.

3.30. А. Ф. Золотарсий, Я. Р. Разин, Е. А. Шр и др. Термичеси прочненные рельсы. М.:

Транспорт, 1976, 264 c.

3.31. J. Perrin. High Strength Rails with Optimised Residual Stresses. Proceedings of IHHA'99 STS Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 245 – 253.

3.32. M. Ueda, K. Uchino, H. Kageyama, K. Motohiro, A. Kobayashi. Development of Bainitic Steel Rail with Excellent Surface Damage Resistance. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1.

3.33. M. Ueda, K. Uchito, H. Kageyama, K. Kutaragi, K. Babazono. Development of Hypereutectoid Steel Rails for Heavy Haul Railways. Proceedings of the 6th IHHA Conference. Capetown, 1997, p. 355 – 369.

3.34. S. Mitao, H. Yokoyama, S. Yamamoto, Y. Kataoka, T. Sugiyama. High Strength Bainitic Steel Rails for Heavy Haul Railways with Superior Damage Resistance. Proceedings of IHHA' STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 2, p. 489 – 496.

3.35. P. J. Mutton and S. Marich. Rail and Wheel Materials for High Axle Load Operations. Proceed ings of the 3rd International Heavy Haul Conference. Vancouver, 1986.

3.36. P. J. Mutton, R. Boelen and S. Marich. Requirements for Wheel and Rail Materials. Proceed ings of the 6th International Tack Conference. Melbourne, 1986.

3.37. P. Clayton. Tribological Aspects of Wheel-Rail Contact: a Review of Recent Experimental Re search. Wear, 191(1996), p.170-183.

3.38. J. A. Jones, A. B. Perlman, O. Orringer. Tailoring Heat Treatment and Composition for Produc tion of On-line Heat-Hardened Bainitic Rail. 39th Tech. Working and Steel Processing of Con ference. 1997, XXXV, p. 1029 – 1036.

3.39. G. Filippov, V. Sinelnikov. Metallurgical Processes of Rail Steel Production and Properties of Railroad Rails. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p..255 – 257.

3.40. Д. К. Нестеров и др. Влияние нитридирования на ачество рельсовой стали.

Металлрия, 1993, № 3, с. 475 – 483.

3.41. J. Igwemezie, S. L. Kennedy, N. Core. Residual Stresses and Catastrophic Rail Failure. Pro ceedings of the 5th IHHA Conference. China, 1993. p. 256 – 263.

3.42. V. M. Bogdanov, D. P. Markov, G. I. Penkova. Working and Engineering Hardening of Wheel Contact Surfaces. Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 267 – 277.

3.43. Я. Р. Разен, Е. А. Шр. Констртивная прочность стали. М.: Машиностроение, 1975, 58 с.

3.44. Методы онтатно-сталостных испытаний. P 50-54-30-87. Госстандарт, Мосва, 1988, 122 с.

o 3-65 x 3.45. S. Zakharov, I. Komarovsky, I. Zharov. Wheel Flange/Rail Head Simulation. Wear, 215(1998), p. 18 – 24.

3.46. I. V. Kragelsky. Friction and Wear. Elmsford, 1982.

3.47. Y. Berthier. The Third Body Concept. Proceedings of the 22nd Leeds-Lyon Symposium on Tri bology. Interpretation of Tribological Phenomena-95, Tribology Series 31. Elsevier Science, Amsterdam, 1996, 747 p.

3.48. J. Kalousek, E. Magel, J. Strasser, W. N. Caldwell, G. Kanevsky, B. Blevins. Tribological Inter relationship of Seasonal Fluctuations of Freight Car Wheel Wear, Contact Fatigue Shelling and Composition Breakshoe Consumption. Proceedings of the 2nd Mini Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Montreal, 1996.

3.49. U. Luzhnov, A. V. Chichinadze, O. A. Govorkov, A. T. Romanova. Thermophysical Funda ments of Tribological Interaction of Wheels and Rails. Proceedings of IHHA’99 STS Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 2, p.

3.50. L. I. Barteneva, V. Tutin, V. Kartsev, D. Veniaminov, V. Nikitin. Lubrication of Rails and Wheels on Russian Railways. Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Inter face. Moscow, 1999, V. 1, p. 205.

3.51. R. Reiff, D. Gregger. System Approach to Best Practices for Wheel/Rail Friction Control. Pro ceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 323 – 330.

3.52. V. V. Perekrestova, A. Nesterov. Lubricating Materials and Technologies. Proceedings of IH HA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 2.

3.53. G. Thelen, M. Lovette. A Parametric Study of the Lubrication Transport Mechanism at the Rail/Wheel Interface. Proceedings of the Conference «Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems». Edited by J. Kalousec. Canada, 1996.

3.54. V. I. Rakhmaninov, A. V. Andreev. Practical Ways to Estimate Reduction of Resistance to Train Movement when Applying Rail Lubrication. Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 2.

3.55. R. Reiff and H. Harrison. Measuring Rail Lubrication in the Field Using a Tribometer. Report AAR-TTCI, Pueblo, 1991, 45 p.

3.56. S. Marich, S. Mackie and R. Fogary. The Optimization of Rail/Wheel Lubrication Practice in the Hunter Valley. RTSA Technical Conference, Core 2000. Adelaide, May 2000, p. 41.

3.57. R. A. Allen, J. R. Lundgren, S. F. Kaley. North American Heavy Haul Facts, Fiction and Con ventional Wisdom. Proceedings of IHHA'99 STS Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 2.

3.58. J. Kalousek and E. Magel. Modifying and Managing Friction. Railway and Track Structures, May 1999.

3.59. R. Reiff, S. Gage. Demonstration of the Viability of Top-of-Rail Lubrication for Freight Rail roads. Technology Digest. TTCI, May 1999.

3.60. D. T. Eadie, J. Kalousek, K. C. Chiddick. The Role of High Positive Friction (HPF) Modifier in the Control of Short Pitch Corrugation and Related Phenomena. Proceedings of the 5th Inter national Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Tokyo, 2000, p.

42 – 49.

3.61. M. Tomeoka, N. Kabe, M. Tanimoto, E. Miyauchi, M. Nakata. Friction Control between Wheel and Rail. Proceedings of the 5th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Tokyo, 2000, p. 36 – 41.

3.62. H. Ghonem, J. Kalousek, D. Stone, D. W. Dibble. Observation of Rail Wear on Heavy Haul Railway Lines. Contact Mechanics and Wear of Rail-Wheel System. Vancouver, 1982, p.249 – 269.

3.63. K. Sawley, S. Clark. Engineering and Economic Implication of Hollow Worn Wheels on Wheel and Rail Asset Life and Fuel Consumption. Proceedings of IHHA’99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 299 – 306.

o 3-66 x 3.64. С. М. Андриевсий. Боовой износ рельсов в ривых. Трды ЦНИИ МПС, Трансжелдориздат, вып. 207, 1961.

3.65. W. Faguang, S. Guoying, H. Shishou, L. Xueyi. Rail Defects of Heavy Haul Railways. Proceed ings of the 5th IHHA Conference. China, 1993, p. 282 – 287.

3.66. E. Shur, T. Trusova, N. Bychkova, S. Zakharov. The Variation of Rail Damage with the Increase of Axle Load. Proceedings of IHHA Conference. Montreal, 1996.

3.67. R. Steele. Overview of the FAST HTL/HAL Rail Performance Tests. Proceedings Workshop on Heavy Axle Loads. Pueblo, Colorado, 1990.

3.68. J. Hannafious. FAST/HAL Rail Performance Test. Proceedings Workshop on Heavy Axle Loads. Pueblo, Colorado, 1990.

3.69. R. K. Steele, R. P. Reiff. Rail: Its Behaviour and Relationship to Total System Wear., 82-HH-24.

3.70. P. J. Mutton, C. Epp and S. Marich. Rail Assessment. Proceedings of the 2nd International Heavy Haul Conference. Colorado Springs, 1982.

3.71. V. Kondrashev, I. Maksimov, V. Galperin. Development of Wheel Profiles of Cars and Locomo tives for Existing Railways for Reduction of Wear of Wheel Flanges and Lateral Surfaces of Rails.

Proceedings of IHHA'99 STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 95 – 102.

3.72. V. F. Ushkalov. Wheelset and Rail Wear on Ukrainian Railways. Proceedings of the 2nd Mini Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Budapest, July 1996. p.

87 – 94.

3.73. S. Marich and P. J. Mutton. Material Developments in the Australian Industry — Past, Present and Future. Proceedings of the 4th International Heavy Haul Conference. Brisbane, 1989.

3.74. P. J. Mutton and C. J. Epp. Factors Influencing Wheel and Rail Wear. Proceedings of the Rail way Engineering Symposium. Melbourne, 1983.

3.75. S. Marich and U. Mass. Higher Axle Loads are Achievable — Economics and Technology Agree.

Proceedings of the 3rd International Heavy Haul Conference. Vancouver, 1986.

3.76. M. Ueda, K. Uchino, A. Kobayashi. Effect of Carbon Content on Wear Property in Pearlitic Steels. Proceedings of the 5th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Tokyo, 2000, p. 142 – 147.

3.77. Классифиация дефетов рельсов. Нормативно-техничесая доментация НТД/ЦП-1 2000. ВНИИЖТ, 2000, 80 c.


3.78. J. Kalousek, E. Magel. Achieving a Balance: the «Magic» Wear Rate. Railway and Track Struc ture, March 1997.

3.79. С. А. Линев. Работа рельсов с прочненной оловой. Трды ЦНИИ МПС, № 428, 1970.

3.80. S. Bogdanski, M. Olzak and J. Stupnicki. Influence of Liquid Integration on Propagation of Rail Rolling Contact Fatigue Cracks. Proceedings of the 2nd Mini Conference on Contact Me chanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Budapest, July 1996. p.134 – 143.

3.81. D. Boulanger. Prediction and Prevention of Rail Contact Fatigue. Proceedings of IHHA' STS-Conference on Wheel/Rail Interface. Moscow, 1999, V. 1, p. 229 – 237.

3.82. E. Magel, J. Kalousek. Controlling Wheel Shelling. Track & Structures, November 1997.

3.83. S. M. Zakharov, I. A. Zharov. Simulation of Mutual Wheel/Rail Wear. Proceedings of the 5th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Tokyo, 2000, p. 125 – 130.

3.84. H. C. Inward, D. H. Stone, G. J. Moyar. A Thermal and Metallurgical Analysis of Martensite Formation and Tread Spalling During Wheel Skid. RTD-Vol., Vol. 5, Rail Transportation, ASME, 1992, p.105 – 116.

3.85. G. W. Bartlay. A Practical View of Wheel Thread Shelling. Proceedings of the 9th International Wheelset Congress. Montreal, 1966.

3.86. D. H. Stone, G. J. Moyr, T. S. Guins. An Interpretative Review o Railway Wheel Shelling and Spalling. RTD-Vol., Vol. 5, Rail Transportation, ASME, 1992, p. 97 – 103.

o 3-67 x 3.87. W. Deyu, S. Yangdao, H. Shulin, N. Shufan. Weld Performance of Full-Hardened 75 kg/m Rail.

Proceedings of the Fifth IHHA Conference. China, 1993, p. 332 – 337.

3.88. E. Magel, J. Kalousek. Identifying and Interpreting Railway Wheel Defects. Proceedings of IHHA STS on Freight Car and Bogies. Montreal, 1996.

3.89. G. B. Anderson, W. P. Manos. Freight Car Brake Shoe Performance Testing. ASME Paper 84 WA/RT-12, December 1986.

3.90. V. N. Danilov. Railway Track and its Interaction with Rolling Stock. Moscow, Transzheldor izdat, (in Russian), 1961.

3.91. Kulagin M. I. et al. Rail Corrugation and Measures to Combat it. Moscow, Transport (In Rus sian), 1970.

3.92. S. Grassie and J. Kalousek. Rail Corrugation: Characteristics, Causes and Treatment. Proc.

Instn. Mech. Engineers 287 (1993).

3.93. T. Licheng, Yu. Tiefeng. Formation of Rail Corrugation and Measures to Reduce it on Curved Track. Proceedings of the 5th IHHA Conference. China, 1993, p. 288 – 292.

3.94. L. E. Daniels, N. Blume. Rail Corrugation Growth Performance. Proceedings of the 2nd IHHA Conference, 1982.

3.95. J. J. Kalker. Consideration on Corrugation. Vehicle System Dynamics, 23, 1994, p. 3 – 28.

3.96. S. Grassie, J. A. Elkins. Rail Corrugation on North American Transit Lines, 29, 1998, p. 5 – 17.

3.97. Q. Y. Liu, X. S. Jin, W. X. Wang, Z. R. Zhou. An Investigation of Rail Corrugation in China.

Proceedings of the 5th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Tokyo, 2000, p. 89 – 95.

3.98. Field Manual of the AAR Interchange Rules. AAR, Washington DC, 2001.

3.99. T. Vernersson. Thermally Induced Roughness of Thread Braked Railway Wheels. Wear (1999).

3.100. M. Kerr, J. Kalousek et al. Squeal Appeal: Addressing Noise at the Wheel/Rail Interface. Con ference on Railway Engineering Proceedings. Edited by W. Oghana (CORE 98). Australia, 1998, p. 317 – 324.

3.101. Д. М. Толстой, Г. А. Борисова, С. Р. Гриорьева. Роль природы онтата в олебаниях в нормальном направлении в процессе трения. Природа трения в твердых телах. Минс, Наа, 3.102. Y. Sato, A. Matsumpto. Review of Rail Corrugation Studies. Proceedings of the 5th Interna tional Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. Tokyo, 2000, p.

74 – 80.

o 3-68 x Приложение А КОДЫ ДЕФЕКТОВ РЕЛЬСОВ Наименование дефета Коды Canadian Pacific (CPR) Коды Российсих рельса железных доро [3.77]* Поперечная сталостная трещина TDT(CO) TDT(L) 20.1- TDT(M) TDT(S) Поперечная трещина или излом от он- TDD(CO) татно-сталостной продольной трещины TDD(L) TDD(M) TDDD(S) 21.1- DFS(CO) DFS(L) DFS(M) DFS(S) Поперечный излом от сети параллель- DFC(CO) ных трещин на вырже олови рельса DFC(L) DFC(M) DFC(S) Поперечные изломы без видимых причин BR 79.1- Дефетная свара в пти DWF(CO) DWF(L), DWF(M) 26.3 (в олове) DWF(S) Дефетная заводсая свара DWP(CO) 56.3 (в шейе) DWP(L),DWP(M) 66.3 (в подошве) DWP(S) Трещины от термомеханичесих повреж- EBF 27.1- дений Трещины в шейеот болтовоо отверстия:

вне стыа BHO 53. в зоне стыа BHJ 53. Вертиальное расслоение олови VSH 30B. VSJ 30B. Горизонтальное расслоение олови HSH 30Г. HSJ 30Г. Трещина под оловой:

вне стыа HWO 52. в зоне стыа HWJ 52. Трещины в шейе:

вне стыа SWO 55. в зоне стыа SWJ 55. Повреждения подошвы вне стыа PBO 60.2, 62. в зоне стыа PBJ 60.1, 62. Расслоение шейи:

вне стыа PRO 50. в зоне стыа PRJ 50. Пр и м е ч а н и е. Размер дефета: СО — полностью разршен, L — 41 – 100%, M — 21 – 40 %, S — 0 – 20 %.

* В лассифиации [3.77] есть мноо дрих дефетов.

TDT — поперечная сталостная трещина из-за дефетов изотовления;

TDD — поперечная трещина или излом, вызванный сталостными процессами.

o 3-69 x Приложение Б Неоторые дефеты и оды дефетов олес Наименование дефета Код AAR Код РЖД Причина дефета олеса Тоний ребень 41-60 14 Износ ребня до предельной величины Вертиальный ребень 41-62 15 Гребень изношен (подрезан) та, что поверхность ребня перпендилярна поверхности атания Высоий ребень 41-64 - Дефет происходит из-за износа по верхности атания Проат, в том числе - 10 Изнашивание оловой рельса поверх орытообразной фор- ности атания олеса мы Тоний обод 41-73 17 Износ в процессе эсплатации и поте ри металла при обточах Нерлость олеса 41-67 11 Неравномерный износ поверхности а тания из-за развития поверхностных дефетов и взаимодействий в системе олесо — олода — рельс Термичесие трещи- 41-69 - Термичесие трещины возниают из-за ны, идщие в дис растяивающих остаточных напряже ний от повторных цилов нарева и Термичесие трещины 41-74 торможения во время резих тормо жений Отолы обода олеса 41-71 26 Дефет вызывается большими сталост ными трещинами, идщими параллель но поверхности атания Выщербины на по- 41-75 22-1, 22-2, Выщербинообразование вызвано он верхности атания 22-3 татно-сталостными и термомеханиче сими причинами Навары (наросты) на 41-76 21 Вызваны приварой материалов с по поверхности атания верхности атания, тормозной олоди и рельса. Таже вызваны пластичесой деформацией материала при сольже нии олеса по рельс Ползн 41-78 20 Дефет возниает, ода олесо соль зит, а не атится по рельс o 3-70 x Часть&4(а).&ИССЛЕДОВАНИЕ&КОНКРЕТНЫХ СЛУЧАЕВ&ТЯЖЕЛОВЕСНОГО ДВИЖЕНИЯ:

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ&ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА&С&СОБСТВЕННЫМ ПОДВИЖНЫМ&СОСТАВОМ&BHP&IRON ORE,&АВСТРАЛИЯ Авторы: С. МАРИЧ (S. Marich), член рппы межднародных рецензентов, А. КОУИН (А. Cowin) и М. МОЙНАН (M. Moynan), члены предыдщео TRC.

На основе отчета «Управление взаимодействием олеса и рельса при сверхвысоих осевых нарзах и большом объеме перевозо на железной дорое BHP Iron Ore, Австралия»

4.1(а).&Введение Условия эсплатации на линиях железной дорои BHP Iron Ore (BHPIO) на северо-западе Австралии являются одними из самых тяжелых в мире. При подвижном составе с номинальными осевыми нарзами 37,5 т и объеме перевозо по преимщественно одноптным линиям, превышаю щем 90 млн. т бртто/од, надлежащее использование материальных реср сов (влючая олеса и рельсы) имеет решающее значение для обеспечения эффетивной эсплатации. BHPIO специализирется на перевозах же лезной рды от мест добычи в порт с использованием пара лоомотивов и ваонов, принадлежащео орнодобывающей омпании.

Перевози по железной дорое начались в 1969. Первоначально она была рассчитана на перевоз ооло 8 млн. т рды в од при номинальных осевых нарзах 30 т. Однао за первые 10 лет эсплатации объем перево зо величился до более чем 40 млн. т/од и в настоящее время приближа ется 100 млн. т/од. Таой быстрый рост привел беспрецедентным по серьезности техничесим проблемам, в том числе вызванным очень интен сивным износом олес и рельсов, что рожало снижением провозной спо собности и, следовательно, рентабельности перевозо. Сложившаяся си тация стала для администрации железной дорои действенным стимлято ром, побдившим ее осществить значительные инвестиции а в рато-, та и в долосрочные прораммы опытно-онстрторсих работ, а таже принять решение и затем осществить техничесю модернизацию. Реали зация этих мер на пратие доазала возможность лчшения эсплатаци онной деятельности с полчением большоо эономичесоо эффета.

o 4-1 x Эсплатационная деятельность BHPIO залючается в перевозе желез ной рды по двм одноолейным линиям. Линия Mount Newman длиной 426 м имеет раздельные пнты с боовыми птями большой длины. Ее значительню часть составляют прямые с небольшим числом полоих ри вых. Кривые среднео радиса (528 м и более) встречаются лишь на часте, пересеающем орный хребет Чичестер. На всей протяженности линии ложен бесстыовой пть с рельсами массой 68 /м с термопрочненной оловой. Более чем на 1/3 линии применены железобетонные шпалы, в настоящее время реализется прорамма полной замены деревянных шпал на железобетонные в течение несольих лет. Вместе с тем в онечных пнтах петлевые пти, на оторых осществляются зарза и разрза ваонов, ложены в ривых малоо радиса. Вторая линия Yarrie длиной 217 м имеет сходные с первой топорафичесие параметры.

Администрация BHP Iron Ore деляла большое внимание изчению вза имодействия олеса и рельса, чтобы масимально величить сро слжбы этих элементов.

Целями осществленных мероприятий были:

! повышение прочности и ачества материалов для изотовления олес и рельсов в целях величения сроа их слжбы по сопротивляемости из нос, деформациям и сталостным повреждениям;

! пересмотр допсов на тележи и методов техничесоо обслживания и ремонта в депо для лчшения динамичесих харатеристи тележе;

! внедрение лчшенных онстрций диса олес для повышения ео сопротивляемости термичесим повреждениям;


! разработа и внедрение модифицированных профилей олес и рельсов;

! обеспечение мониторина состояния олес и хода за ними для вели чения сроа слжбы.

Реализация долосрочных системных опытно-онстрторсих разра бото привела шестиратном величению сроа слжбы олес при по вышении номинальной осевой нарзи с 30,0 до 37,5 т и величении объе ма рзовых перевозо с менее чем 10 млн. т до более чем 90 млн. т бртто.

4.2(а)."Колеса К основным видам дефетов олес на ВНРIО относятся:

! износ ребня;

! износ поверхности атания с образованием проата;

! поверхностные трещины и вырашивания, ! подповерхностные трещины, ! термичесие трещины, ! иные виды повреждений: термичесие повреждения от пробосови олес, ползны, механичесие повреждения.

Вначале лавным фатором, определяющим периодичность обточи олес, был износ ребня. Вследствие этоо средний сро слжбы олес со ставлял лишь 340 тыс. м. Поэтом первоначальные разработи были сонцентрированы на данном аспете.

o 4-2 x 4.3(а)."Модифицированные"профили В первые оды эсплатации основной проблемой была нестойчивость в поперечном направлении (виляние) ваонов для перевози рды со стан дартными трехэлементными тележами в прямом пти. Виляние вызывало интенсивное изнашивание рельсов и ребней олес. Из-за чрезмерноо из носа ребня требовалось стачивать значительню часть обода, чтобы вос становить требемый профиль. Колеса, рассчитанные на мнооратню переточ, обтачивались до выбраови всео 2 – 3 раза.

В то же время износ рельсов был настольо сильным, что это розило в сором времени невозможностью продолжения эсплатационной дея тельности. Первоначально принятая стратеия состояла в том, чтобы пере ставлять с одной нити на дрю значительню часть рельсов, особенно в прямых, и своевременным шлифованием восстанавливать профиль олов и рельса, с тем чтобы точа соприосновения олеса с рельсом находи лась вблизи центра поверхности атания. Для ривых были внедрены асимметричные профили рельсов с целью лчшения харатеристи впи сывания олесных пар. Эти меры сраз блаотворно сазались на износе рельсов, величив сро их слжбы примерно на 30 % в ривых малоо ра диса и на 50 % в ривых большоо радиса. Восстановление профиля рельсов привело таже неотором рост сроа слжбы олес.

После решения проблемы сильноо износа рельсов следющим важным шаом стали разработа и внедрение новых, модифицированных, профи лей поверхностей атания олес. Эта работа, влючавшая а моделирова ние, та и ходовые испытания, ясно поазала, что исходный оничесий профиль олес не подходил для словий эсплатации с высоими осевы ми нарзами.

Первое, срочно введенное изменение обычноо профиля олеса со стояло в меньшении толщины ребня и тем самым в величении зазора в олее межд олесом и рельсом с 5 до 9 мм. Данное мероприятие позволи ло снизить износ ребня олеса примерно на 20 – 25 %.

Следющим шаом была разработа и внедрение модифицированноо профиля олеса с зим ребнем, оторый в сочетании с модифицированны ми профилями рельсов дал возможность совместно с дрими мерами сще ственно величить сро слжбы олес и рельсов. При этом были обеспечены:

! относительно онформный онтат поверхности атания олеса с зо ной рабочей выржи наржноо рельса в ривых малоо радиса, что величило эффетивню онсность и тем самым лчшило харатери стии вписываемости олесных пар и тележе в ривые, а таже снизи ло напряжения в зоне онтата олеса с рельсом и, следовательно, меньшило число дефетов, вызванных онтатной сталостью;

! адеватный зазор межд олесом и рельсом и повышение ривизны по верхности атания, достинтое птем придания поверхности атания эллиптичесоо сечения, что меньшило износ по проат, а таже снизило напряжения в зоне онтата олеса с рельсом и, следователь o 4-3 x Конформный контакт Наружный рельс в кривой/ новое колесо Внутренний рельс/ новое колесо Двухточечный Рельс в прямой/ контакт новое колесо Рис. 4.1(а). Условия онтатирования рельса и олеса в ривых и на прямом часте пти но, вероятность возниновения дефетов, вызванных онтатной ста лостью;

! относительно большой зазор в зоне онтата рабочей выржи рель сов и ребня олес в прямых, что обсловило двхточечный онтат, оторый обеспечил местоположение относительно широой (до 30 мм) зоны онтата олесо — рельс вблизи центра поверхности атания рельсов, а это, в свою очередь, привело меньшению эффетивной онсности межд олесами и рельсами и, следовательно, слонности ваонов вилянию.

Модифицированные профили олес (и рельсов) приведены на рис. 4.1(а). Первоначальные ходовые испытания поазали, что новые про фили привели меньшению:

! износа ребня олес до 70 %;

! износа поверхности атания олес примерно на 50 %;

! темпа развития неравномерноо износа олес в олесных парах и те лежах;

! расхода топлива на 6 – 9 %.

Преимщества онформноо онтата перед двхточечным в зоне рабо чей выржи наржноо рельса в ривых были подтверждены резльтата ми эсплатационных испытаний, оторые поазали, что двхточечный онтат может привести повышению темпа изнашивания рабочей по верхности рельсов (и, следовательно, ребня олес) до 50 %.

Полномасштабное внедрение модифицированных профилей стало од ним из важных фаторов повышения среднео сроа слжбы олес до бо лее чем 2 млн. м даже при величении номинальных осевых нарзо до 32,5 т в 1981. и до 35 т в 1992. Модифицированные профили оазались столь дачными, что в течение последних 5 – 10 лет износ ребня олес же перестал быть основной причиной обточи олес на линиях BHPIO.

o 4-4 x 4.4(а)."Хара%теристи%и"материалов Колеса для BHPIO первоначально изотавливались в соответствии с техничесими словиями AAR-C и имели твердость 321 – 363 НВ. В 1989.

диапазон твердости был изменен на 341 – 375 НВ, что привело:

! повышению среднео ровня твердости, а следовательно, снижению общео темпа изнашивания и, что, возможно, еще более важно, ! сжению диапазона твердости и, следовательно, снижению нерав номерности износа олес в олесных парах и тележах, если читывать, что олесные пары обтачиваются по состоянию наиболее изношенноо олеса.

Разработа и внедрение в 1991. миролеированных олес дали допол нительные выоды, в том числе:

! дальнейшее повышение твердости до 362 – 401 НВ, что привело до полнительном снижению темпа изнашивания;

! значительное лчшение харатеристи сопротивляемости пласти чесой деформации, особенно под воздействием монотонных и цили чеси повторяющихся сжимающих нарзо, что привело снижению темпа развития проата на поверхности атания олес.

С внедрением модифицированных профилей олес и рельсов именно проат на поверхности атания олес стал основной причиной обточи олес, в то время а ранее олеса обтачивались из-за износа ребня.

Уменьшение частоты обточе и, следовательно, оличества снимаемоо с поверхности атания металла породило дополнительню проблем: обна ржились подповерхностные сталостные дефеты, образющиеся в мес тах наличия примесей в материале. Были внесены дополнительные изме нения в техничесие словия на олесню сталь с делением особоо вни мания чистоте стали и сохранением баланса межд технио-эсплатаци онными харатеристиами и стоимостными поазателями.

Продолжительный анализ технио-эсплатационных харатеристи олес поазал таже, что полностью перлитная миростртра олес име ет преимщества перед бейнитной, при оторой темп развития проата на поверхности атания олеса выше. Это связано с повышенными изнаши ваемостью и деформиремостью металла с бейнитной миростртрой при тех же ровнях твердости, что и металл с перлитной миростртрой.

С 1978 – 1979. взамен стандартных рельсов, использовавшихся пер воначально, стали ладывать более прочные рельсы повышенной твер дости. Сществовало мнение, что таие рельсы вызывают величение темпа изнашивания олес. Фатичеси же было отмечено иное: приме нение рельсов повышенной твердости привело меньшению интенсив ности изнашивания олес.

Улчшенные харатеристии материалов и блаоприятные параметры взаимодействия олеса и рельса были основными причинами, оторые по зволили таже меньшить выбраовочный диаметр олес с 895 до 880 мм, что равнозначно одном дополнительном цил обточи олес.

o 4-5 x 4.5(а)."Л$бри(ация Первоначально применение лбриации ребней олес и рабочей по верхности рельсов дало заметное снижение темпа их изнашивания, а таже потребления топлива. Однао в 1986. резльтаты тщательноо стоимост ноо анализа поазали, что с внедрением модифицированных профилей и лчшением харатеристи материалов лбриация в дальнейшем больше себя не оправдывает по ряд соображений, в числе оторых:

! снижение силы тяи и, следовательно, потребность в дополнительной тяовой мощности;

! расходы на техничесое обслживание лбриаторов;

! величение числа дефетов вследствие онтатной сталости рельсов, оторые имели место вблизи лбриаторов;

! интенсифиация просальзывания олес, особенно на лонах, и, а следствие, возниновение дефетов рельсов и олес.

Исходя из этоо применение лбриации было преращено (за ислю чением смазывания олес лоомотивов) без аих-либо последствий для сроа слжбы олес, оторый продолжал величиваться.

4.6(а)."Констр$(ция"(олес До середины 1980-х одов ооло 10 % олес преждевременно изымалось из эсплатации из-за их перерева и термичесих повреждений, вызван ных тяжелыми словиями торможения.

Чтобы меньшить предрасположенность термичесом разршению, была изменена онстрция диса олеса. Вначале было принято изон тое сечение, затем сечение, обеспечивающее снижение напряжений (S-об разный дис). Лабораторные и эсплатационные испытания поазали, что новая онстрция обеспечивает бльшю прость диса олеса и, следовательно, меньшает неблаоприятное влияние перерева на ровень остаточных напряжений.

4.7(а)."Хара(теристи(и"тележе( Уазанные мероприятия значительно снизили потенциальный эоно мичесий эффет, связанный с внедрением новых, более совершенных, но и более дороих, онстрций тележе. Поэтом была проведена значи тельная работа по лчшению харатеристи и совершенствованию систе мы техничесоо обслживания сществющих трехэлементных тележе, влючая:

! подбор олес одинаовой твердости для одной олесной пары;

! напрессов олес на ось с минимальными (в пределах 2 мм) допсами на расстояние межд их внтренними ранями;

! постепенное доведение до нля числа обточе ребня олес;

! обеспечение разницы в диаметре олес не более 0,5 мм для одной о лесной пары и 9 мм для одной тележи;

! обеспечение разницы в длине боовин рамы тележи не более 2 мм;

o 4-6 x ! повышение внимания содержанию в исправности фриционных линьев тележи, чтобы сохранить необходимые жестость рамы (с точи зрения переашивания) и харатеристии демпфирования;

! обеспечение надлежащео смазывания зоны подпятниа тележи, при нимая во внимание, что в настоящее время для меньшения трения ис пользются пластмассовые владыши;

! модернизацию всех тележе птем оснащения их боовыми сользна ми постоянноо онтата.

Данные мероприятия оазались спешными в части меньшения слонности ваонов и тележе вилянию при движении со соростью до 85 м/ч и постоянноо величения сроа слжбы олес.

4.8(а)."Техничес*ое"обсл.живание"и"ремонт"*олес В целях правления эсплатацией ваонноо пара была разработана и внедрена система мониторина «ваон/тележа/зел», оторая обеспечива ла подробню информацию по широом р параметров, влючая све дения о диаметре олес, толщине ребней, дефетах и пробее.

Новый высоопроизводительный олесотоарный стано позволяет об тачивать в центрах все олесные пары и точно воспроизводить требемый профиль олес, а таже осществлять жестий онтроль за диаметром олес.

ВНРIО разработала методи тещео онтроля за словиями взаимо действия подвижноо состава и пти, чтобы оценивать харатеристии ва онов с точи зрения их динамичесих свойств, особенно в части виляния.

Это привело пересмотр предельно допстимой лбины проата на поверхности атания олес и инициировало проведение орретирющих мероприятий на ваонах с относительно плохими динамичесими харате ристиами.

4.9(а)."Выводы Любой железнодорожный оператор стремится том, чтобы олеса и рельсы имели масимальный сро слжбы. Однао не все владельцы р зовых ваонов или те, то их эсплатирет, осществляют онтроль за техничесим обслживанием и ремонтом олес и рельсов даже в рамах частных железнодорожных систем. Это отчасти обсловлено традицион ными стртрами эсплатационной деятельности железных доро, от стствием взаимноо понимания интересов слжб, отвечающих за пть и ходовю часть подвижноо состава, а таже их попытами снизить эс платационные затраты независимо др от дра.

Повышение сроа слжбы олес и рельсов может быть обеспечено тольо при сотрдничестве обеих слжб в выработе омплеса роводя щих доментов, имея в вид общю цель — достижение тоо, что выодно всем сторонам.

На ВНРIО правление и онтроль а за олесами, та и за рельсами в интересах системы в целом позволили величить сро слжбы олес с 340 тыс. м до 2 млн. м при одновременном повышении осевых нарзо o 4-7 x на ось и преращении лбриации. Это стало возможным блаодаря разра боте и реализации широоо диапазона стратеичесих решений.

Полаают возможным дальнейшее величение сроа слжбы олес до 2,5 – 3,0 млн. м за счет релирования цила обточи олес при словии соблюдения действющих предельных значений и онтроля за оличеством металла, снимаемоо при аждой обточе. Ка поазывают резльтаты дея тельности ВНРIО, сочетание наи, инжинирина, менеджмента и инспе торсоо онтроля вседа может привести созданию железной дорои ми ровоо ласса с тяжеловесными перевозами, имеющей лчшие поазатели производительности и эономичесой эффетивности.

Данные о достижениях ВНРIО и принятых решениях в обобщенном ви де представлены в табл. 4.1(а).

Та б л и ц а 4.1(а) Достинтые поазатели деятельности ВНРIО на специализированной железнодорожной сети с очень высоими рзонапряженностью и осевыми нарзами (100 млн. т бртто в од и 37,5 т соответственно) Грзонапря- Рельсы Шпалы Срепления Балласт Стрели и женность рестовины тип масса 100 млн. т Premium 68 /м Железобетонные Уприе Щебеноч бртто в од моноблочные ный Колеса Тележи Профили Лбриа- Предель- Примечания в онтате ция ные Тип Профиль олесо — значения рельс износа !Частое профилати Миролеи- Моди- Трехэле- В ривых – Тольо Колеса рованные, фици- ментные с онформ- лоомо- выбра- чесое обслживание мноорат- рован- боовыми ный;

тивных овыва- и ремонт с демонта но обтачи- ный с сользнами в прямых – олес, но ются жем на основе ваемые;

тоним постоянноо меренно не рель- при диа- пробеа.

!Ативная прорамма диаметр ребнем онтата;

двхточеч- сов метре 970 мм (пре- допси: см. ный 880 мм техничесоо обсл дельный раз- часть 2, живания с соблюдени мер для вы- п. 2.4;

ем жестих допсов.

!Продолжение про браови – пластмассо 895 мм);

вые влады- рамм исследований и S-образный ши в цент- мониторина.

!Автоматизированный дис;

ральной опо твердость ре со смазой сбор данных об износе 365 НВ важнейших злов.

!Полное сопровожде ние злов в течение жизненноо цила.

!Оцена рабочих ха ратеристи системы и орретирющих воздействий на основе достижений мировоо ровня.

o 4-8 x Часть&4(б).&ИССЛЕДОВАНИЕ&КОНКРЕТНОГО СЛУЧАЯ&СНИЖЕНИЯ&ЗАТРАТ& В&СИСТЕМЕ&КОЛЕСО&—&РЕЛЬС& НА&УГОЛЬНОМ&МАРШРУТЕ ЖЕЛЕЗНОЙ&ДОРОГИ& CANADIAN&PACIFIC Автор: Майл Д. РОУНИ (Michael D. Roney), член Совета диреторов IHHA 4.1(б).& ЭсплAатационная&деятельность С онца 1960-х одов одним из самых важных направлений эсплата ционной деятельности железной дорои Canadian Pacific (СРR) является перевоза осющеося ля из шахт на юо-востое провинции Британ сая Колмбия в порт Ванвер. Это оль хорошео ачества, он он рентоспособен на мировом рыне и пользется большим спросом на ме таллричесих предприятиях Тихооеансоо побережья.

Достава ля от шахт до побережья осществляется на расстояние бо лее 1100 м через два орных хребта, и словия перевозо на этом направ лении — одни из самых тяжелых на железных дороах мира. Ежеодно СРR перевозит более 25 млн. т ля в маршртных поездах массой от 11 000 до 13 250 т нетто, ведомых на тяжелых подъемах тремя тепловозами мощ ностью 4400 л. с. с элетричесой передачей переменноо тоа.

4.2(б).& Харатеристии&маршрAта Уазанный маршрт представляет собой преимщественно одноптню линию, 46 % протяженности оторой составляют ривые радисом менее 3492 м, а на длине 133 м — радисом менее 312 м;

минимальный же радис ривых достиает 170 м. Кртизна роводящео подъема в западном на правлении составляет 11 ‰. На линии имеется несольо тоннелей, в том числе самый длинный в Западном полшарии (14,6 м) под орой Мадо налд.

Большое влияние на работ железной дорои оазывают поодные словия, посоль температра в долине реи Томпсон олеблется от +43 до –34 °С. Линия проходит через 132 лавиноопасных часта, и инода на перевале Роджерс высота выпавшео в течение ода снеа до стиает 1220 см.

Кода объем перевозо ля сщественно возрос, пть был силен за счет лади более тяжелых рельсов массой 66 /м. При этом в ривых применены рельсы повышенной износостойости из стали с содержанием хрома 1,3 % и твердостью не менее 325 ВН, тода а в прямых — рельсы из o 4-9 x стандартной леродистой стали с твердостью 260 ВН. Применены дере вянные шпалы длиной 2438 мм из древесины дласовой пихты. В рельсо вых среплениях использованы заершенные остыли.

4.3(б)." Подвижной"состав Движение левозных поездов по железной дорое Canadian Pacific на чалось в 1970. На самых ртых подъемах для тяи применялось до тепловозов общей мощностью 39 тыс. л. с., в том числе несольо поста вленных в середине состава и правляемых дистанционно. Поезда форми ровались из 111 полваонов с бочообразным зовом рзоподъем ностью 95 т и осевой нарзой 30 т. Ваоны были оснащены стандартны ми трехэлементными тележами типа Barber S-2 и автосцепами с пово ротной оловой.

4.4(б)." Проблемы"начально5о"периода По мере величения объема перевозо рельсы и шпалы стали чаще вы ходить из строя, и расходы на их замен перерывали прибыль. Сро слж бы рельсов по пропс поездной нарзи в ривых радисом менее 468 м составлял в среднем всео 200 млн. т бртто. Если в прошлом рельсы прочнялись в процессе работы, то теперь внтренних рельсов ривых начались пластичесие деформации, оторые, в свою очередь, менее чем через 3 ода приводили возниновению сети параллельных трещин в о лове и образованию волнообразноо износа рельсов. Внтренняя рабочая выржа наржных рельсов ривых истиралась столь интенсивно, что на пти появлялись россыпи белых чеше металла. Особю озабоченность вызывало начавшееся лбоое вырашивание рабочей выржи рельсов, зарождавшееся на лбине примерно 9,5 мм от поверхности. Таое выра шивание было связано с большой вероятностью появления опасных попе речных трещин и изломов рельсов.

У деревянных шпал стали обнарживаться сильные вдавливания рель совых подладо с наржной стороны ривых, что впоследствии приводи ло величению ширины олеи.

В своих ваонах Canadian Pacific использет олеса ласса С твердостью 321 – 363 ВН, допсающие двратню обточ до замены. Сро слжбы этих олес составлял 283 тыс. м;

основной причиной (63 %) их замены были вырашивания на поверхности атания. Ка правило, зарождение трещин вызывалось воздействием поперечных сил просальзывания при прохождении мноочисленных ривых, а таже нарева олес при тормо жении. Зародившиеся трещины величивались вследствие идравличесо о раслинивающео действия воды, попадавшей в них при таянии снеа.

o 4-10 x 4.5(б)." Начальные"меры"по"/меньшению"затрат, связанных"с"изнашиванием"рельсов"и"9олес Были выявлены следющие лавные причины высоих расходов:

1. Рельсы из леированной стали с пределом течести 655 МПа оаза лись неприодными для словий эсплатации при движении маршртных поездов с высоими осевыми нарзами.

2. При движении поездов в ривых имели место сильное боовое про сальзывание и, соответственно, высоие поперечные силы.

3. Шлифование рельсов оазалось неэффетивным, посоль не моло предотвратить повторноо образования волнообразноо износа.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.