slogan

Главная / Статьи о CALIPRI / Как изнашиваются колеса "Сапсана"

Как изнашиваются колеса "Сапсана"

« Назад

20.01.2014 01:03
Как изнашиваются колеса "Сапсана"



В 2010 — 2011 гг. специалистами ОАО «ВНИКТИ» проведены работы по мониторингу и анализу изменений геометрических параметров колесных пар в зависимости от пробега высокоскоростных электропоездов «Сапсан», эксплуатирующихся с декабря 2009 г.

Анализ проводился на основе предоставленных Северо-Западной дирекцией скоростного сообщения данных по результатам измерений высоты, параметров крутизны и толщины гребня при плановых видах технического обслуживания, а также дополнительных измерений, проведенных в присутствии представителей ОАО «ВНИКТИ».

По результатам измерений специалисты института установили, что высота гребня (прокат) является наиболее быстро изменяющимся геометрическим параметром профиля колеса. Параметр крутизны на всех поездах за период с марта 2010 г. по январь 2011 г. изменялся в диапазоне от 8,5 до 10 мм (минимальное предельнодопустимое эксплуатационное значение 7 мм). Толщина гребня, измеренная на высоте 13 мм от поверхности катания, по мере увеличения проката нарастала из-за малого износа боковых внутренних поверхностей гребня, достигая максимального предельного эксплуатационного значения 33 мм при прокате 3 мм.

На рис. 1 представлены типичные графики зависимости проката от пробега, из которых видно, что кривые износа поверхности катания имеют схожие этапы, характеризующие механизмы изнашивания.

На первом этапе происходит интенсивная приработка пары трения «колесо-рельс». При пробегах около 40 тыс. км прокат достигает 0,5 мм.


На втором этапе уменьшается темп износа поверхности катания. При постоянной и невысокой скорости износа значение проката увеличивается на 1 мм за 160 — 170 тыс. км пробега. При пробегах, приближающихся к 210 тыс. км, темп износа поверхности катания начинает расти. К моменту, когда пробег достигает 250 тыс. км, величина проката приближается к 2 мм.

На третьем этапе изменяются физико-механические свойства металла (структура, шероховатость, твердость, коэффициент трения и т.д.), что помимо дальнейшего роста значения проката ведет к проявлению контактной усталости и, как следствие, возможному выкрашиванию металла с поверхности катания.

На этом же этапе возможно появление на поверхности катания дефектов «елочка», типичных для колесных пар с дисковыми тормозами, которые также могут привести к выкрашиванию металла. Результаты исследований ОАО «ВНИКТИ» согласуются с рекомендациями фирмы «Siemens AG», основанными на опыте эксплуатации поездов ICE3 (интервал обточки 230 тыс. км для моторных колесных пар и 250 тыс. км — для прицепных).

При пробегах 250 — 300 тыс. км в целях минимизации снятия стружки целесообразно делать обточку колесных пар. Такие интервалы между обточками соответствуют мировому опыту. Например, на электропоездах серии Sm4 (Финляндия) колесные пары обтачивают через каждые 200 тыс. км, на электропоездах серии TGV (Франция) — через 300 тыс. км.

За весь период (март 2010 г. — январь 2011 г.) проведения мониторинга геометрических параметров колесных пар при пробегах до 250 тыс. км прокат ни разу не превысил значения 2 мм.

Анализ графиков зависимости проката от пробегов, проведенный специалистами ОАО «ВНИКТИ», показал, что при максимальном пробеге, превышающем 332,9 тыс. км (поезд ЭВС2-02, вагон N° 1), значение проката достигло 3 мм. При этом толщина гребня, измеренная на высоте 13 мм от круга катания, не превысила максимального эксплуатационного значения, равного 33 мм. На этом основании предложено ОАО «РЖД» внести изменение в «Руководство по эксплуатации электропоездов “Сапсан” (выпуск Е от 2010.11.15)» и установить для действующих маршрутов размер предельного эксплуатационного значения высоты гребня, равный 33 мм (прокат 3 мм) взамен регламентируемого 35 мм.


Кроме того, специалистами института был оценен ресурс колеса на основе данных мониторинга изменения параметров колесных пар в зависимости от пробега с учетом обточек. В соответствии с «Руководством по эксплуатации для электропоездов “Сапсан” (выпуск Е от 2010.11.15)» минимальный диаметр по кругу катания колеса после последней обточки составляет 864 мм. За период эксплуатации в депо может производиться до 5 — 6 обточек колесных пар при прокате от 2 до 3 мм. После последней обточки колесная пара будет эксплуатироваться до достижения проката 3 мм. Поэтому можно сделать вывод о том, что ориентировочный ресурс колесных пар составит 1,25 млн. км.

На основании мониторинга изменения геометрических параметров колесных пар специалистами института было установлено, что средний удельный прокат (на 100 тыс. км) находится в диапазоне от 0,6 до 0,9 мм, при этом износ моторных колесных пар на 10 — 20 % интенсивнее прицепных.

В настоящее время контроль геометрических параметров колесных пар (высота, толщина, крутизна гребня и диаметр колес) электропоездов «Сапсан» в депо производится с использованием системы диагностики «Argus», профиломера «Calipri-Wheel» и универсального шаблона УТ-1.

Специалистами ОАО «ВНИКТИ» в 2011 г. были проведены испытания данных средств измерений для того, чтобы установить достоверность их результатов. Для этого в депо аттестованными техниками по замерам осуществлены все необходимые измерения колесных пар электропоезда ЭВС2-02 (отобран произвольно). На рис. 2, 3 и 4, соответственно, представлены рабочие места, где проводятся замеры колес системой диагностики «Argus», универсальным шаблоном УТ-1 и профиломе-ром «Calipri-Wheel».

За истинные значения измерений принимались геометрические параметры, выявленные при измерении колес на колесотокарном станке U2000-400D «Hegenscheidt», так как они были получены методом прямого измерения профиля и диаметра колеса при обкатывании его контрольным роликом (рис. 5).

Для оценки точности измерения геометрических параметров колесных пар вышеуказанными приборами специалистами ОАО «ВНИКТИ» был проведен сравнительный анализ распределения погрешностей измерений восьмидесяти колес электропоезда ЭВС2-02, после которого были составлены гистограммы распределения абсолютных значений погрешностей измерения высоты, толщины и крутизны гребня всех колес.


Абсолютная погрешность для каждого средства измерения («Argus», «Calipri-Wheel», шаблон УТ-1) вычислялась как разность значения измеряемого параметра и истинного значения, полученного при измерении параметров колес на колесотокарном станке U2000-400D «Hegenscheidt».

Анализ гистограмм распределения показал, что при измерении высоты гребня наибольший разброс погрешностей у профиломера «Calipri-Wheel», а при измерении толщины гребня — у шаблона УТ-1. При измерении крутизны гребня распределения погрешностей у профиломера «Calipri-Wheel», системы «Argus» и универсального шаблона УТ-1 имеют одинаковый характер.

Кроме того, был проведен расчет средних значений абсолютных погрешностей измерений параметров всех восьмидесяти колес путем сложения данных измерений высоты, толщины и крутизны гребней с последующим делением полученных сумм на общее (80 ед.) количество колес поезда ЭВС2-02. Результаты расчетов представлены на рис. 6.

Диаграмма показывает, что средние значения абсолютной погрешности измерения высоты, толщины и крутизны гребня имеют наименьшие значение у системы «Argus», а у шаблона УТ-1 — наибольшие. Эти данные говорят о том, что методика измерения геометрических параметров профиля колес с использованием профильного шаблона УТ-1 в большей мере предполагает влияние человеческого фактора, напрямую влияющего на точность и качество.

В то же время, практическое равенство величин средних значений абсолютных погрешностей измерения колес системой «Argus» и переносным профиломером «Calipri-Wheel» объясняется одинаковым методом получения измерений (с помощью встроенной камеры и лазера, сканирующего контур измеряемого объекта).

B.Н. ОГУЕНКО,
главный технолог ОАО «ВНИКТИ» 
С.В. ПЕРФИЛОВ,
заведующий технологическим сектором ОАО «ВНИКТИ»
C.О. СЫТИНА,
инженер-технолог ОАО «ВНИКТИ»

 

Материалы использованы с ресурса: http://scbist.com/



Комментарии


Комментариев пока нет

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.
Я согласен(на) на обработку моих персональных данных. Подробнее
Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.

Авторизация
Введите Ваш логин или e-mail:

Пароль :
запомнить