Ремонт колесных пар

Из-за больших статических и динамических нагрузок, которые возникают в условиях эксплуатации колёсной пары, возникают различные дефекты.

Для обеспечения надёжной работы на железной дороге создана система выявления дефектов колёсных пар. Основой такой системы является выявление дефектов колёсных пар. В эксплуатации колёсная пара испытывает статические и динамические нагрузки.

Для грузовых вагонов норма статической нагрузки на рельсы от колёсной пары значительно меньше, чем у пассажирских и составляет 176,4 кН. Динамические силы взаимодействия между колесом и рельсом существенно возрастают. Как показывает анализ эксплуатации подвижного состава, это происходит в результате изменения жёсткости пути и увеличения дефектов на рельсах и колёсах. Наблюдения показали, что у поездов, которые обращаются на участках пути с железобетонными шпалами, колёса значительно чаще бракуют из-за дефектов поверхности катания колёс, чем колёса поездов, которые обращаются на участках с деревянными шпалами. Это происходит вследствие того, что жёсткость железобетонной шпалы по сравнению с деревянной в 2 раза больше, а зимой она возрастает ещё в 2 раза по сравнению с летом.

Для уменьшения дефектов тормозного происхождения применяются композиционные колодки вместо чугунных.

На прочность колеса помимо всего оказывает влияние и высокая температура, которая возникает при торможении, особенно в зоне перехода обода к диску. Температура в зоне обода и диска по мере уменьшения толщины обода, значительно увеличивается. А вследствие уменьшения толщины диска, радиальные напряжения в диске с внутренней стороны колеса к зоне перехода к ободу растут.

В последнее время увеличилось число изломов дисков колёс, из-за увеличения загрузки вагонов.

Применение роликовых подшипников в вагонных буксах привело к видоизменению шеек оси. Помимо совершенствования шеек оси, так же совершенствовались химический состав и механические свойства материала осей, а так же технология их изготовления. В 1976г. было освоено изготовление осей способом винтовой прокатки, что способствовало сокращению на 15% материала для изготовления колёсных пар.

В последние годы участились случаи образования неравномерного проката колёс. Главным образом он возникает у колёс пассажирских вагонов из-за значительной перегрузки элементов колёсной пары и рельсового пути. При скорости движения более 120 км/ч возникают наибольшие силы и ускорения буксы и при этом влияние видов дефектов колёс сказывается в меньшей степени.

Этот дефект возникает в основном из-за жёсткости пути, повышенной скорости и образования на поверхности катания колёс дефектов тормозного происхождения.

Для анализа причин появления дефектов и разработки мер по их устранению, большое значение имеет классификация, которая устанавливает связь между характеристиками износа, повреждения колёсной пары и условий эксплуатации. Качество и эффективность ремонта во многом зависит от исполнителей и организаторов производства в колёсных цехах, от их знаний передовой технологии и профессионализма.

Требования к колёсным парам в эксплуатации регламентированы:

"Инструкцией осмотрщику вагонов"

"Инструктивными указаниями по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми подшипниками, при плановых ремонтах вагонов"

"Инструктивными указаниями по эксплуатации и ремонту колёсных пар, при плановых ремонтах вагонов"

Неисправности колесных пар.

В процессе эксплуатации происходит естественный износ, в частности равномерный прокат обода колеса возникает в результате трения его о рельсы.

Исправное содержание ходовых частей в эксплуатации обеспечивается периодическими видами ремонта (заводскими и деповскими), выполняемые в депо и на заводах, а так же текущим ремонтом. При деповском ремонте колёсных пар восстанавливаются узлы и детали (негодные заменяются новыми, а неисправные ремонтируются с доведением до альбомных размеров). Этот вид ремонта наиболее трудоёмок, требует большой затраты новых материалов и запасных частей.

Износ и повреждения колёсных пар выявляют наружным осмотром, шаблонами и измерительным инструментом.

Наружным осмотром выявляют видимые неисправности, например, трещины и отколы обода, диска и ступицы, цельнокатаных колёс.

Шаблоны применяют для проверки профиля обода цельнокатаных колёс, радиуса закруглений осей колёсных пар, а так же других деталей. Из измерительных инструментов наиболее распространены шаблоны, микрометры различных конструкций, штихмасы, линейки и угольники. Особенно широко применяют микрометры при ремонте деталей букс с роликовыми подшипниками и колёсных пар.

Для выявления трещин в металле, которые нельзя обнаружить наружным осмотром, проверяют магнитными и ультразвуковыми дефектоскопами.

Исправная работа колесных пар зависит от точности изготовления деталей и качества их обработки. Поэтому при ремонте колёс необходимо строго выполнять технические требования и соблюдать установленные размеры.

Причины и методы выявления неисправностей колёсных пар.

Главными неисправностями колёсных пар являются: прокат ободьев колёс; износ ободьев по толщине, а так же вертикальный подрез гребней; ползуны, выщерблины и раковины на поверхности катания; износ и повреждения шеек осей; трещины в осях; протёртость и изгиб оси; ослабление и сдвиг колеса на оси; трещины в колёсах.

Неисправности колёс.

Прокат по поверхности катания колеса образуется вследствие его трения о рельсы (рис.1). Практически принято считать, что 1мм проката обода цельнокатаного колеса возникает в среднем после пробега колёсной парой 30000 км.

При большом прокате увеличивается сопротивление движению поезда, кроме того, гребень колеса низко опускается и может касаться болтов рельсовых креплений, ослаблять соединение рельсов и даже срезать их болты, что создаёт угрозу для безопасности движения поездов. Наибольшие допускаемые размеры равномерного проката при периодическом и текущем ремонте вагонов, а так же при их эксплуатации, установленные Инструкцией по освидетельствованию, формированию и ремонту вагонных колёсных пар, приведены в таблице 6.

Прокат измеряется абсолютным шаблоном (рис.2). При измерении вертикальный движок шаблона устанавливают на расстоянии 70 мм от внутренней грани колеса, а шаблон свободно накладывают на обод колеса. Чтобы вертикальный движок установить на расстоянии 70мм от внутренней грани колеса, необходимо поворотом стопорного винта ослабить рамку движка, передвижением последнего по прорези совместить риски на шаблоне и рамке и завернуть стопорный винт. Величину проката отсчитывают по делениям, нанесённым на рамке вертикального движка и риске, имеющейся на самом движке. Если прокат смещён относительно круга, измерительную ножку ставят в месте наибольшего износа. Для выявления наибольшего проката измерения производят в нескольких местах по окружности обода колеса.

Износ по толщине ободьев колёс наблюдается после продолжительной работы колёсных пар в эксплуатации и неоднократных обточек колёс на станке. Наименьшие допустимые размеры толщины ободьев колёс при подкатке колёсных пар под вагоны, выпускаемые из периодических видов и текущего ремонта, установлены Инструкцией по освидетельствованию, формированию и ремонту колёсных пар и приведены в таблице 1. Измеряют толщину ободьев в наиболее тонком месте шаблоном, называемом толщиномером (рис.3).Для этого ножку шаблона устанавливают на расстоянии 70 мм и толщиномер линейкой плотно прижимают к внутренней грани обода. Затем, двигая движок, подводят ножку к поверхности катания. Цифры, нанесённые на линейке шаблона и совпадающие с указательной чертой на движке, показывают действительную толщину обода с учётом износов на поверхности катания колеса.

Износ и вертикальный подрез гребней колёс.

Износ гребня образуется от соприкосновения с рельсом вследствие извилистого движения колёсной пары на прямых участках пути и при прохождении вагона по кривым.

Таблица 1

Допускаемая толщина гребня колёс, измеренная на расстоянии 18 мм от его вершины, при подкатке колёсных пар под вагоны, выпускаемые из деповского, текущего оценочного ремонтов, а так же у вагонов, находящихся в эксплуатации, приведена в таблице 2.

Таблица 2

Для измерения толщины гребня применяют абсолютный шаблон (рис.4), который устанавливается так же, как и при проверке проката. Чтобы выявить толщину гребня, нужно горизонтальную измерительную ножку шаблона подвести до соприкосновения с гребнем и на горизонтальной шкале прочесть величину действительной толщины гребня.

Вертикальный подрез гребня является следствием нарушения нормальных условий работы колёсных пар. Подрез гребня особенно часто образуется: у четырёхосных вагонов, имеющих большую разность баз боковых рам тележек; при большой разности диаметров колёс, насаженных на одну ось; если имеется большой зазор между буксами и челюстями, а так же перекос рамы тележки; от несимметричной насадки колёс на оси.

Изношенный гребень колеса может вызвать сход вагона с рельсов, в особенности на противошёрстных стрелках. Поэтому к работе под вагонами не допускаются колёсные пары, имеющие вертикальный подрез гребня, верхний край которого находится на расстоянии 18мм и более от поверхности катания колёс. Для выявления вертикального подреза гребня применяют специальный шаблон (рис.5). Колёсную пару бракуют, если вертикальная поверхность движка соприкасается хотя бы только в верхней части с подрезанной поверхностью гребня.

При наличии остроконечного наката в верхней части гребня, независимо от высоты подреза и толщины гребня, колёсная пара в эксплуатацию не допускается.

Ползуны (выбоины) образуются на поверхности катания колёс при их скольжении по рельсам в случае заклинивания колёсных пар. Ползуны во время движения вагона вызывают удары, разрушительно действующие на рельсовый путь, колёсные пары и ходовые части. Поэтому колёсные пары с роликовыми подшипниками, имеющие ползуны более 1мм, для работы под вагонами не допускаются.

Глубину ползуна определяют движком абсолютного шаблона путём сравнения измерения на месте выбоины с измерением в другом месте поверхности катания колёс, где нет выбоины.

Выщерблинами называют местные углубления на поверхности обода колеса колёсной пары, появляющиеся вследствие отслаивания или выкрашивания металла. Выщерблины возникают чаще всего на месте ползунов и располагаются симметрично на одной линии у обоих колёс. Такие дефекты могут быть и на одном колесе, возникают они от проскальзывания колеса в процессе движения вагона на башмаке при расформировании состава.

Выщерблины на поверхности катания колёс допускается глубиной до 10 мм или длиной по наибольшему измерению до 25 мм у пассажирских вагонов. Толщина обода колеса в месте выщерблины не должна быть менее допускаемой (31 мм. в пассажирских поездах со скоростью до 120 км\ч, 34 мм. до 140 км\ч, 40 мм. до 160 км\ч ).

Раковины в колёсах являются следствием неметаллических включений (шлак, песок) внутрь металла, которые обнаруживаются на поверхности катания колеса после её истирания или обточки.

Кроме перечисленных выше неисправностей колёс, также нередко встречаются на поверхности катания кольцевые выработки (рис.6), смещение металла и остроконечный накат на участке сопряжения подрезанной части гребня с его вершиной (рис.7) .Кольцевая выработка допускается у основания гребня глубиной не более 1 мм и на уклоне 1:7 не более 2 мм или шириной б не более 15 мм. Смещение метала (навар) допускается высотой у колёсных пар пассажирских вагонов не более 0,5мм.

Трещины чаще всего возникают в подступичной части оси с внутренней стороны ступицы колеса и реже в средней части. Причиной появления трещин в осях могут служить удары, испытываемые колёсной парой при неудовлетворительном качестве формирования колёсной пары, при погрузке и разгрузке колёсных пар.

Если при формировании колёсной пары ступица колеса или подступичная часть оси будет обработана с большой конусностью или овальностью, то после напрессовки колеса усилие, удерживающее его на оси, будет распределяться неравномерно по подступичной части, что вызовет местные напряжения в оси, способствующие появлению трещин. Отсутствие фаски на внутренней грани ступицы колеса также может явиться причиной появления трещины.

Возникновение трещин на средней части оси объясняется главным образом наличием в верхнем слое металла неметаллических включений, плен, закатов, забоин и других пороков.

Трещины в осях выявляют дефектоскопами, а в эксплуатации под вагонами - наружным осмотром по признакам, к которым относятся иней, вздувшаяся краска, а так же скопление пыли в виде валика под трещиной. При обнаружении в оси поперечной трещины колёсную пару бракуют.

Протёртость оси колёсной пары в средней части вызывается неправильной сборкой и регулировкой рычажной передачи тормоза. В эксплуатации такая потёртость допускается на глубину не более 2,5 мм, а при выпуске вагонов из периодического ремонта – не более 2 мм. Потёртость в предступичной части появляется от трения стенок заднего выреза буксы об ось при неправильной сборке буксового узла и других причин.

Изогнутость оси возникает в результате несоблюдения требований при её изготовлении и повреждений в эксплуатации. Для определения изогнутости оси у сформированной колёсной пары измеряют расстояния между внутренними гранями ободьев колёс в четырёх диаметрально противоположных точках. Наличие разности этих расстояний в двух диаметрально противоположных точках более 2мм свидетельствует об изогнутости оси или неисправности колеса.

Ослабление и сдвиг колеса на оси могут произойти от неправильного натяга, допущенного при напрессовке колеса на ось, грубой и неправильной расточки ступицы колеса и обточки подступичной части оси. Признаками ослабления насадки ступицы является выступление ржавчины или масла у ступицы с внутренней стороны колеса, трещина краски по всему периметру в соединении со ступицей.

Сдвиг колеса на оси или неправильную напрессовку его определяют измерением в четырёх точках расстояния между внутренними гранями колёс и несоответствием этого расстояния установленным размерам.

При наличии признаков ослабления прочность посадки колеса на оси проверяют на гидравлическом прессе. Если сдвиг колеса от середины в сторону шеек при усилии 75-85тс не произошёл, колёсная пара признаётся годной к эксплуатации. Кольцевые трещины в диске колеса могут появляться от тугой запрессовки последнего на ось. Колёсные пары с трещинами в ободьях и дисках цельнокатаных колёс не допускаются к эксплуатации.

Виды освидетельствования и ремонта.

Колёсные пары за время своей службы подвергают осмотру, обыкновенному и полному освидетельствованию, ремонту без смены и со сменой элементов.

Осмотр колёсных пар производится: в пунктах подготовки вагонов к перевозкам; на станциях формирования и расформирования поездов; на станциях, где графиком движения предусмотрена стоянка для технического осмотра вагонов; после крушения, аварии, столкновения или схода вагона с рельсов и при текущем отцепочном ремонте.

При осмотре колёсных пар проверяют: на ободьях колёс наличие трещин, ползунов (выбоин), плен, раздавленностей, отколов, выщерблин, предельного проката, подреза гребня более допускаемых размеров и остроконечного наката гребня на участке сопряжения его подрезанной части с вершиной; наличие трещин в ступицах, дисках и ободьях колёс, признаков ослабления или сдвига ступиц на оси; на осях – поперечных, косых или продольных трещин, плен, протёртых мест в средней части более допускаемых размеров; на колёсной паре – размеры и искосы.

Обыкновенное освидетельствование колёсных пар производится при каждой подкатке под вагон и выполняется следующим образом. Колёсную пару до очистки осматривают для выявления ослабления или сдвига ступицы на оси, трещин на средней части оси. Затем выполняют все проверки, предусмотренные осмотром колёсных пар под вагоном, и дополнительно осуществляют: очистку от грязи и смазки; проверку магнитным дефектоскопом шеек, предступичных и средней части оси и ультразвуковым дефектоскопом подступичных частей оси колёсных пар; осмотр и проверку соответствия размеров всех элементов колёсной пары и их искосов установленным допускам при эксплуатации и её ремонте.

При обыкновенном освидетельствовании колёсных пар с роликовыми подшипниками производят промежуточную ревизию букс. Результаты освидетельствования записывают в журнал. Клеймения колёсных пар после этого вида освидетельствования не делается.

При обточке поверхности катания колёсных пар для роликовых подшипников при первом предельном прокате или других неисправностях поверхности катания колёс, образовавшихся после предыдущего полного освидетельствования, производят обыкновенное освидетельствование. При этом в левом углу бирки, установленной над болтами крепительной крышки роликовой буксы, набивают знак об обточке в виде буквы “О”, условный номер ремонтного пункта и дату.

Полное освидетельствование колёсных пар для роликовых подшипников производится: при формировании и ремонте со сменой элементов; после опробования ступиц колёс на сдвиг гидравлическим прессом; при неясности клейм и знаков последнего полного освидетельствования; после вырубок волосовин, неметаллических включений и других пороков на оси в пределах установленных норм; после крушений и аварий поездов у повреждённых вагонов; при ремонте вагонов на заводах.

Кроме того, полное освидетельствование колёсных пар для роликовых подшипников делается: через одну обточку по предельному прокату или другим неисправностям ободьев колёс; при полной ревизии букс; после схода вагонов с рельс; при наличии на поверхности катания ползуна глубиной более 1мм у пассажирских вагонов.

При полном освидетельствовании колёсных пар выполняют все работы, предусмотренные обыкновенным освидетельствованием, и дополнительно: очистку колёсной пары от краски; проверку дефектоскопом шеек и средней части оси; проверку подступичных частей осей колёсных пар дефектоскопом перед запрессовкой или ультразвуковым дефектоскопом, если они не подвергались прессовым работам; демонтаж букс с роликовыми подшипниками; постановку клейм и знаков полного освидетельствования.

Для очистки колёсных пар от краски и грязи в вагонном депо применяют однокамерные моечные машины. Колёсную пару для очистки закатывают в камеру машины на роликовые опоры механизма вращения, где она обмывается в начале горячим раствором каустической соды, а затем горячей водой для удаления остатков раствора. Быстрая очистка колёсных пар от старой краски и грязи достигается в результате химического воздействия каустической соды и механического действия горячих струй раствора и воды. Очистка в камере происходит в течение 6 минут.

Для ускорения очистки колёсных пар широко внедряются автоматические поточные линии, где подача и очистка колёсных пар выполняется без участия рабочего.

После очистки проверяют все размеры элементов колёсной пары, которые должны соответствовать нормам, установленным Инструкцией по освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колёсных пар. Осмотренные колёсные пары регистрируют в журнале формы ВУ-53, где отмечают номер колёсной пары, номер плавки оси, тип колёсной пары с указанием диаметра колеса, тип колеса, основные размеры осей.

При наличии неисправности или несоответствии какого-либо размера требованиям инструкции колёсную пару бракуют и ремонтируют.

Колёсные пары ремонтируют без смены элементов (обточка ободьев колёс по кругу катания, обточки, опробование на прессе колёсных пар с признаками ослабления) и со сменой элементов (замена колёс и осей).

Испытание дефектоскопом осей колёсных пар.

Дефектоскопами проверяют: шейки и предступичные части осей колёсных пар при полном освидетельствовании; подступичные части оси после обточки перед запрессовкой; среднюю часть оси при полном освидетельствовании и каждом выпуске колёсных пар из ремонта; подступичные части оси при полном освидетельствовании колёсных пар.

Контрольные операции выполняет техник-дефектоскопист, выдержавший испытание и получивший удостоверение на право проверки дефектоскопом деталей вагонов.

В вагонных депо и на ремонтных заводах применяют следующие дефектоскопы: неразъёмный (шеечный) – для испытания шеек и предступичных частей осей сформированных колёсных пар, а так же подступичных частей перед запрессовкой; разъёмный – для магнитного контроля средней части оси; ультразвуковой ЦНИИ – для выявления трещин в подступичной части без снятия колеса с оси.

Неразъёмный (шеечный) дефектоскоп представляет собой соленоид, помещённый в деревянный ящик с отверстием в середине. С помощью переключателя катушки соленоида могут соединяться параллельно и последовательно для работы при напряжении 110 В и 220 В. Этот дефектоскоп может работать на переменном и постоянном токе.

Разъёмный дефектоскоп состоит из понижающего трансформатора и соединённого с ним разъёмного соленоида, тележки для передвижения вдоль оси колёсной пары; подъёмной части и щитка с рубильником для включения дефектоскопа в сеть. Работает дефектоскоп на переменном токе напряжением 220В.

Подступичные части новых и старогодных осей перед напрессовкой на них колёс проверяют шеечным или разъёмным дефектоскопом. Порядок и технология проверки подступичной части шеечным дефектоскопом аналогичны проверке шейки и предподступичной части оси. Проверка подступичной части оси разъёмным дефектоскопом производится так же, как и средней части оси.

Ультразвуковой дефектоскоп конструкции ЦНИИ представляет собой переносной прибор, заключённый в футляр. Дефектоскоп состоит из силового трансформатора, электроннолучевой трубки, радиоламп и других деталей. В качестве излучателя и приёмника ультразвуковых колебаний использовано вещество, обладающее пьеза электрическими свойствами (титанат натрия).

Чувствительность дефектоскопа повышается, если торцы проверяемых осей колёсных пар, к которым прикасаются щупы-искатели, имеют гладкую поверхность, обработанную по установленному плану шероховатости.

Для проверки исправности ультразвукового дефектоскопа в колёсных цехах депо и на ВРЗ имеется эталонная колёсная пара, ось которой в подступичной части имеет пропил глубиной 4 мм.

Включать прибор без заземления корпуса, а так же менять лампы и другие детали при включённом в сеть дефектоскопе запрещается. Для нормальной работы рекомендуется включать прибор в осветительную, а не в силовую сеть цеха.

Ремонт колёсных пар со сменой элементов.

Этот вид ремонта требует более высокой квалификации работников и сложного оборудования, чем ремонт без смены элементов, так как, кроме колёсно-токарных станков, требуются прессы для выполнения прессовых работ: осеотрезные, осеобдирочные, осетокарные и карусельные станки. Разметка видов ремонта колёсных пар производится обозначениями в местах, указанных в

таблице 3.

Колёсные пары со сменой элементов ремонтируют и в вагонных колёсных мастерских, колёсных цехах заводов и депо, которые имеют вышеуказанное оборудование.

Смена оси производится при её неисправности или маломерности. Колёсная пара, имеющая забракованную ось, исключается из инвентаря, а вместо неё формируется другая колёсная пара с использованием новой оси и старогодных колёс или полностью из старых элементов.

Весь процесс смены оси состоит из распрессовки колёсной пары, обработки новой или старогодной оси, упрочняющей накатки, ремонта и проверки ступиц колёс и запрессовки колёс на ось.

Смена колёс, имеющих толщину обода менее допускаемой или другие повреждения и неисправности, при наличии которых они подлежат замене, производится в той же последовательности, как и при смене оси.

Для замены негодных колёс используются новые и старогодные колёса. Предварительно их тщательно осматривают, проверяют размеры, а затем ступицы колёс растачивают до размера диаметра подступичной части оси с учётом необходимого для запрессовки натяга.

Таблица 3