Вопросу о замене литых центров локомотивных колес на катаные

Полосы 2,0 х 1000 мм (рис. 2, а).

В клетях № 5 и № 7 небольшой разброс статической нагрузки, однако увеличенная динамика и «большой» коэффициент vК (случай 2). В клети №2 6 большой разброс статической нагрузки, «большое» V и vК: нестабильная технология. «Большое» и близкое по величине значение Vво всех трех клетях может указывать на то, что здесь проявилось некоторое систематическое возмущение, скорее всего охлажденный передний участок (кромка), свойственный для тонких полос.

Полосы 2,5 х 1250 мм (рис. 2, б).

Здесь явное уменьшение по клетям всех трех коэффициентов. При этом V лежит в области «малых» значений, что обусловлено тем, что этот размер полос по объему прокаток наибольший и технология прокатки отработана. Можно также отметить, что по сравнению с клетями №2 6 и №2 7 технология в клети №2 5 при прокатке данных полос более стабильная.

Полосы 4,0 х 1500 мм (рис. 2, в).

Несколько нестабильная прокатка в клети № 6 при высокой стабильности в клетях № 5 и № 7. Клеть № 5 отличается сравнительно большим разбросом динамики, по-видимому, из-за температурных условий передней кромки. В целом прокатка данных полос отличается стабильностью, что можно объяснить меньшим разбросом температуры и стабильным режимом обжатий.

Все партии полос (20 партий), (рис. 2, г).

Заметен повышенный разброс технологии в клети № 6 и стабильный в клети № 7.

Результаты анализа в целом близки к результатам анализа данных рис. 1, касающиеся нестабильности прокатки и динамики клети № 6.

Следует отметить, что в подобном аспекте анализ технологии, оборудования и динамики применительно к прокатным станам выполнен впервые. В настоящее время ведется набор статистических данных с учетом их связи с временем работы оборудования клетей и их ТС, направленный на развитие предложенного метода анализа непрерывных групп прокатных клетей стана 1680.

Перечень ссылок

1. Коновалов Л.В. Загруженность, усталость, надежность деталей металлургических машин / М.: Металлургия, 1981. - 280 с.

Одержано 10.12.2007

© 2008 В. В. Веренев1, В. В. Коренной1, А. П. Даличук1, С. В. Мацко2, О. В. Симененко2, В. А. Яценко2

1 Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова, г. Днепропетровск;

2 ОАО «Запорожсталь», г. Запорожье

к вопросу о замене литых центров локомотивных

колес на катаные

Введение

В последние годы все большую значимость приобретают проблемы повышения срока службы, прочности и надежности ходовых частей тягового состава, в частности колес и колесных центров. Составное колесо локомотива (центр + бандаж) работает в сложных условиях действия высоких циклических напряжений, температурных нагрузок, возникающих при длительном торможении состава и пиковых фактических напряжений, возникающих при ударно-импульсном характере нагружения в момент соударения колес с рельсами при высоких скоростях движения, при отрицательных температурах окружающей среды, в условиях применения рельсов тяжелых типов, железобетонных шпал, пластмассовых (композитных) тормозных колодок.

Центр, предварительно нагруженный усилием, вызванным горячей посадкой бандажа, воспринимает нагрузку от оси локомотива и через бандаж передает ее на рельсы. [1].

С увеличением скоростей движения подвижного состава значительно возрастают напряжения ударного характера [2]. Фактическая нагрузка, напряжения в контакте в зависимости от условий пути, упругости рельса, веса

НАУКОВО-ТЕХН1ЧНА 1НФОРМАЦ1Я

неподрессоренных масс, величины дисбаланса колеса, диаметра центра, скорости движения может вырастать в 2.. .5 раз [2]. Это может приводить к образованию в металле центра дефектов усталостного характера и хрупкому разрушению.

Современные требования, предъявляемые к колесным центрам, включают необходимость повышения сопротивляемости циклическим нагрузкам, в частности, трещинам усталости (особенно на спицевых центрах). Развитие таких трещин связано с действием циклических сжимающих и растягивающих напряжений.

Таким образом, надежность и долговечность колесных центров в эксплуатации зависят от комплекса свойств и показателей качества, которые придаются им в процессе производства. Как уже отмечалось ранее, в связи с все увеличивающейся интенсивностью эксплуатации возрастают требования к качеству колесных центров. Повышение скорости движения, высокие нагрузки на ось, тепловые и динамические воздействия из-за частых торможений, повышенная жесткость рельсового пути - эти условия работы требуют от колесных центров наличия достаточных характеристик прочности, высокой устойчивости против тепловых нагрузок, долговечности.

Материал исследований

До последнего времени в Украине в колесных парах локомотивов применяли литые центры и катаные бандажи. Основные недостатки литых колесных центров - низкая усталостная прочность и большой вес, оказывающий разрушительное действие на рельсовый путь.

Процесс изготовления литых центров локомотивных колес включает такие операции, как подготовка форм, разливка металла, обработка отливок. Наличие большого числа ручных операций делает этот технологический процесс малоэффективным. Кроме того, коэффициент расхода металла при производстве литых колесных центров достаточно высок. Следует также отметить, что получение стальных колесных центров методом литья создает комплекс экологических проблем на предприятии, производящем эти отливки.

Цель работы и задачи исследований

Предлагается замена устаревшего физически и морально способа производства изделий литьем на прогрессивное штампо-прокатное производство, обеспечивающее экологическую чистоту процесса и повышающее надежность изделий в эксплуатации, а также дающее существенную экономию металла [3].

Для достижения намеченной цели необходимо решить следующие задачи:

- произвести расчет массы исходных заготовок и черновых изделий;

- определить энергосиловые параметры процесса прокатки;

- выполнить калибровку прессопрокатного инструмента.

Помимо этого само изготовление колесных центров на прессопрокатном оборудовании сопряжено с определенными трудностями, обусловленными геометрическими параметрами центров, в частности, их тонким ободом. С одной стороны, нагретый до температуры деформирования обод обладает низкой конструктивной прочностью, что в процессе прокатки приводит к искажению его формы валками - овальности обода. С другой стороны, малая масса обода приводит к быстрому снижению его температуры в процессе прокатки, что приводит к образованию закатов.

Жесткие допуски на геометрические параметры чистового центра, в частности на наружный диаметр обода, требуют получения в процессе прокатки наружного диаметра обода чернового центра с высокой точностью. Для этого в первую очередь необходимо обеспечить минимальный разновес исходных заготовок.

Кроме того, существующие колесопрокатные линии оснащены вспомогательным оборудованием, узко специализированным под железнодорожные колеса Ж950 мм. Это создает дополнительные трудности при производстве локомотивных центров.

Для производства центров способом, аналогичным тому, каким производятся железнодорожные колеса необходимо иметь в наличии оборудование для разделения комплектных слитков на индивидуальные заготовки, соответствующее прессовое оборудование, колесопрокатный стан, а также специальное печное оборудование для нагрева заготовок под прокатку, для противофлокенной обработки, для термической обработки после прокатки. Необходимость в наличии такого количества специфического дорогостоящего оборудования и, в то же время, сравнительно небольшая потребность Украины в такой продукции (потребность Украины в локомотивных центрах составляет порядка 2 тыс. штук в год, что определяется производственными мощностями локомотивострои-тельных заводов и локомотивным парком страны) не позволяют реализовать модную в последнее время практику мини-производств.

Экономически целесообразнее выпускать колесные центры, используя существующие на заводах колесопрокатные линии, выполнив соответствующую модернизацию и разработав транспортирующее оборудование для передачи изделий по технологической линии от агрегата к агрегату.

Для гарантированного получения необходимого уровня механических свойств металла и, особенно, ударной вязкости при отрицательных температурах, требуется корректировка химического состава стали центров.

1607-6885 Новi матерiали i технологи в металурги та машинобудувант №2, 2008

149

Решение указанных задач в комплексе позволит разработать технологию производства катаных колесных центров для тягового состава железных дорог и обеспечить замену литых центров катаными.

Выводы

Научная значимость исследований - это информация о технологических возможностях замены способа производства осесимметричных изделий с литья на штамповку с прокаткой. Полученные данные смогут быть рекомендованы для специалистов металлургических и машиностроительных заводов, производящих подобную продукцию.

Итогом всего вышеописанного является более полное удовлетворение потребителей народного хозяйства Украины в производстве такого важного вида транспортного металла как локомотивные центры.

Перечень ссылок

1. Шифрин М.Ю., Соломович М.Я. Производство цельнокатаных колес и бандажей, М., Металлургиздат. -1954. - 500 с.

2. Ганаго О.А., Кузько Ю.Т., Паршин В.А. Исследование качества штампованных колес. М., Металлургиздат, -1971. - 83 с.

3. Тарновский И.Я., Макаев С.В., Ганаго О.А. Исследование возможности изготовления железнодорожных колесных центров штамповкой. М., Кузнечно-штамповочное производство. - № 12. - 1962. - С. 1-3.

Одержано 10.12.2007

© Д-р техн. наук С. М. Жучков, канд. техн. наук В. М. Кузьмичев,

канд. техн. наук О. Н. Перков Институт черной металлургии НАН Украины г. Днепропетровск

складн1 випадки використання украТнських науково-техн1чних терм1н1в

Украшськш науково-техшчнш сшльноп, яка навчалася, спшкувалася i писала сво! твори/звгги росшською мо-вою, часто дуже важко перейти до використання питомих украшських термшв, особливо коли вони не ствпада-ють з1 звичними (росшськими) термшами. Особливо це стосуеться багатозначних росшських термшв, для яких нема прямих вщповщнишв в украшськш мов1 або можливе дешлька вар1анпв перекладу залежно в1д конкретного зм1сту речення. Тому у цш статп зроблено спробу проанал1зувати деяк1 складш випадки використання украшських науково-техшчних термшв у пор1внянш не лише з в1дпов1дними англшськими чи шмецькими, як це робиться зазвичай, але й з термшами близьких нам слов'янських мов - польсько! та болгарсько!.

Багато спор1в викликають термши сплав i стоп. Проанал1зуемо !хне походження.

Росшський термш плавление означае процес переходу речовини з твердого стану в р1дкий внаслщок нагр1ван-ня. Украшською мовою це означае процес плавлення [1, 2]. Словник [2] додае як пояснення: «розтоплювати». Шмецькою мовою цей процес означаеться Schmelzen, англшською - heat melting [1], а болгарською - топя, разто-пявам [3].

У словниках [1, 2] термш сплав означае складну речовину, яка утворюеться при твердшш р1дких систем з двох або простих речовин. Сплав отримують сплавленням - з'еднанням шляхом плавлення вихщних компоненпв [2].

Проте словник [4] визначае, що таку складну металеву речовину можна отримати стопленням вихщних компоненпв, i називаеться вона стоп. А тд сплавом вш розуше сплавляння деревини р1чками. Словник [2] зауважуе, що стоп - «те саме, що й сплав», i стоплювати - це «розплавивши к1лька речовин, з'еднати !х в одне цше». Польською мовою сплавляти речовини в одне цше перекладаеться як st^piac, а сплав - як stop [5]. Болгарською мовою сплав залишаеться сплавом [3].

о,ж., з,,.о,„ .тимолом,«, (, п л.. л > т и, ,,опл„.,,„) ,.pMiH„ сплав i стоп мають однакове право на юнування i використання у наково-техшчних текстах. Тим бшьше, що за часи радянсько! влади термш сплав набув в украшськш лггератур1 значного поширення як запозичення з росшсько! мови.

Щоб перевести речовину з твердого стану в ршкий юнуе ще один процес: вытапливание. Украшською мовою витоплювати означае i «нагр1ваючи сало, вощину, вид1ляти жир, в1ск», i «добувати, виокремлювати метал з руди»

[2]. По-шмецьки це вже Ausschmelzen [6], англшською мовою витоплювання жиру - rendering [7], польською -wyt^pienie [5]. Лише болгарською мовою i плавлення, i витоплювання перекладаеться однаково - топя, разтопявам

[3].