Full Text

Введение Проблема ресурсообеспеченности колодочных тормозов подвижного состава и износа в трибологической паре колесо-колодка на отечественных железных дорогах всегда стояла остро. Она сохраняет свою актуальность и в настоящее время. Данная проблема требует решения технико-экономических, технологических, металловедческих, трибологических задач, связанных с выбором износостойких фрикционных чугунов, конструкции, оптимально приемлемой для установления на локомотив чугунных тормозных колодок при соблюдении экологически чистых технологий производства [1-6]. Локомотивными депо Красноярской железной дороги в течение десятков лет накоплен богатейший производственный опыт по увеличению срока службы колесных пар локомотивов. Внедрение ресурсосберегающих технологий в производство позволило повысить ресурс бандажей колесных пар тягового подвижного состава в 1,5-2 раза, с 300 до 600 тыс. км. Увеличение ресурса бандажей достигалось за счет применения комплекса технических средств. В первую очередь это лубрикация. Смазывание боковых граней головок рельсов в кривых участках пути, подверженных интенсивному износу, осуществлялось передвижными локомотивами-рельсосмазывателями, а с 2012 г. за счет сетевой программы ресурсосбережения на дорогу начали поступать вагоны-рельсосмазыватели производства ЗАО «Фирма Твема». В настоящее время на полигоне Красноярской железной дороги установленную технологию лубрикации обеспечивают четыре собственных вагона-рельсосмазывателя, эксплуатирующиеся в составе местных поездов, главный ход Мариинск - Юрты прикрыт сетевыми вагонами-рельсосмазывателями. Кроме того, на малодеятельных участках задействованы один локомотив-рельсосмазыватель и два мобильных рельсосмазывателя на комбинированном ходу МРК-1 [7]. Во вторую очередь для снижения интенсивности износов гребней колесных пар грузовых локомотивов, которые в наибольшей степени подвержены износу, на дороге используется технология их термического упрочнения на установках УМПУ. В настоящий момент в границах Красноярской железной дороги эксплуатируется пять установок магнитно-плазменного упрочнения колесных пар, однопостовая установка УМПУ-1 для магнитоплазменного упрочнения гребней с выкаткой колесных пар из-под локомотива [7]. Основным показателем, характеризующим эффективность применяемых мер по снижению износов локомотивных колес, является фактический ресурс бандажа локомотива, учитывающий потери металла бандажа не только при эксплуатации колесных пар, но и при их обточке с применением ресурсосберегающей технологии [1]. С учетом опыта применения ресурсосберегающей технологии при производстве обточек колесных пар решение проблемы снижения износов в контакте колесо-рельс связано с выбором оптимального профиля для обточки бандажей. Во исполнение распоряжения ОАО «РЖД» от 15.03.2004 г. № 1700р с июля 2004 г. начат переход на обточку колесных пар электровозов по профилю ДМеТИ. Перечисленные меры по снижению износов в контакте колесо-рельс позволили снизить интенсивность износа гребней бандажей колесных пар грузовых электровозов с 1,43 мм/10 тыс. км в 1995 г. до 0,36 мм/10 тыс. км в 2016 г. В то же время анализ показателей износа бандажей колесных пар локомотивов показывает, что они стабилизировались за последние 7 лет [1]. Представляется невозможным дальнейшее снижение износов в контакте колесо-рельс существующими инструментами. Для дальнейшего роста ресурса бандажей требуется применение новых решений. Одним из направлений дальнейшего повышения ресурса бандажей колесных пар локомотивов является оптимизация работы трибологической пары бандаж-тормозная колодка, которая, как и рельс, интенсивно изнашивает бандаж, изменяет его геометрию. Исследования Комплексом теоретических и экспериментальных работ, проведенных на кафедре «Эксплуатация железных дорог» Красноярского института железнодорожного транспорта, филиала Иркутского государственного университета путей сообщения в 2013-2017 гг., было выявлено [6-20], что износы бандажей колес локомотивов в условиях эксплуатации тормозными колодками за одну установку могут достигать 4 и более миллиметров. При этом следы патологического износа материала бандажей иногда наблюдаются на 20 % и более тормозных колодок. В результате проведенных исследований была предложена структура чугуна тормозной колодки [8, 11-13], которая отличается от стандартной стабильностью строения и наличием большого количества графитных включений различной консистенции. Сравнительные эксплуатационные испытания показали, что экспериментальные колодки имеют не меньший ресурс, чем стандартные, практическое отсутствие трещинообразования и следов патологического износа. При всех положительных результатах по использованию экспериментальной структуры чугуна тормозных колодок нерешенным оставался вопрос о влиянии этой структуры на процесс торможения в экстренных ситуациях, которые сопровождаются большой продолжительностью при максимальном тормозном усилии. С этой целью для изучения влияния структуры и твердости тормозных колодок на путь экстренного торможения в 2017 г. были проведены испытания на трех тепловозах. Для проведения испытаний было отобрано три группы тормозных колодок по твердости: стандартной твердости низкого диапазона, стандартной твердости высокого диапазона и для отжига на структуру «феррит + графит». В таблице приведены статистические параметры твердости отобранных для испытаний тормозных колодок (более подробно в работе [7]). В таблице коэффициент вариации, %, γ = σ · 100/m. Коэффициент неравномерности твердости на поверхности колодки, % (по пяти замерам твердомером ТЭМП-3): υ = (НВmax - НВmin) · 100/m. Для получения экспериментальной структуры чугуна отобранные колодки были отожжены в условиях локомотивного депо по методике, изложенной в работе [7]. Статистические параметры твердости, отобранных для испытаний тормозных колодок Группа колодок Математическое ожидание m, НВ Среднеквадра-тическое отклонение σ, НВ Коэффициент вариации γ, % Неравномерность средняя υ, % Мягкие 229 56,6 24,7 12 Твердые 312 21,3 6,8 14 Для отжига 275 29,7 10,8 17 Всей партии (150 шт.) 279 47,9 17,2 14 Отобранные колодки были установлены следующим образом: 1. Группа стандартной твердости низкого диапазона на тепловозе 2ТЭ10М № 2760. 2. Группа стандартной твердости высокого диапазона на тепловозе 2ТЭ10М № 3045. 3. Экспериментальные на тепловозе 2ТЭ10М № 2758. Экстремальное торможение производилось после примерно 50 % износа колодок (после окончания приработки). Ход эксперимента записывался на скоростемерную ленту. Результаты проведенных испытаний показаны на рисунке. Как видно из графиков, приведенных на рисунке, при скоростях движения от 20 до 55 км/ч интенсивность экстренного торможения для всех трех типов колодок практически одинакова (расхождение в пределах ошибки). При дальнейшем увеличении изначальной скорости торможения от 55 км/ч до 80 км/ч происходит увеличение длины тормозного пути тепловоза с твердыми колодками на 31 %. При этом длина тормозного пути тепловозов № 2758, 2760 составила 390 и 392 м соответственно. Рис. Кривые экстремального торможения при различных исходных скоростях движения Выводы 1. На скоростях до 55 км/ч путь экстренного торможения не зависит от твердости и структуры тормозных колодок. 2. Повышенная твердость тормозных колодок ухудшает тормозные свойства, снижая коэффициент трения, удлиняет тормозной путь экстренного торможения на скоростях выше средних. 3. В исследованном скоростном диапазоне экстренного торможения путь торможения для экспериментальных колодок такой же, как для группы колодок стандартных пониженной твердости. 4. При использовании на локомотивах тормозных колодок, смешанных по твердости, можно ожидать лучшие показатели экстренного торможения для экспериментальных колодок в диапазоне повышенных скоростей.

About the authors

A. A Klimov

Krasnoyarsk Institute of Railway Transport

A. V Struchkov

Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev

References

Statistics

Views

Abstract - 62

PDF (Russian) - 41

Refbacks

• There are currently no refbacks.