Увеличение ресурса бандажей колесных пар промышленных электровозов с помощью наплавки

Выражение (9) можно представить в виде двух сомножителей, первый из которых В характеризует конструктивные свойства самой ТЭМ, а второй - режим работы по скорости и условия коммутации:

Л2

фи = я^рк .

К1 • п

Полученная функциональная зависимость фактора искрения (9), (10) от наиболее часто реализуемых эксплуатационных режимов позволяет производить нормирование качества коммутации для различных типов тяговых электрических машин.

Список литературы

1. Карасев, М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока [Текст] / М. Ф. Ка-расев - М.: Госэнергоиздат, 1961. - 224 с.

2. Авилов, В. Д. Теоретические основы анализа условий коммутации тяговых электродвигателей и практика настройки коммутации [Текст] / В. Д. Авилов, В. П. Беляев, Ш. К. Измайлов; Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 20.06.91, № 5545 - 44 с. - Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. -Омск, 1991.

3. Авилов, В. Д. Методы анализа и настройки коммутации машин постоянного тока [Текст] / В. Д. Авилов. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 237 с.

4. Дерябин, Л. И. Исследование влияния коммутационного искрения на износ коллекторов тяговых двигателей электровозов: Автореферат дис... канд. техн. наук. [Текст]. - Омск, 1971. - 23 с.

5. Исмаилов, Ш. К. Повышение ресурса изоляции электрических машин подвижного состава: Монография [Текст] / Ш. К. Исмаилов / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2007. - 391 с.

6. Щербаков, В. Г. Закономерности износа коллекторов и щеток тяговых двигателей электровоза [Текст] / В. Г. Щербаков // Известия вузов. Электромеханика. № 12. 1978. - С. 25 - 28.

7. Толкунов, В. П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока [Текст] / В. П. Толкунов - М.: Энергия, 1979. - 224 с.

8. Иоффе, А. В. Тяговые электрические машины (теория, конструкция, проектирование). [Текст] /А. В. Иоффе. - М.-Л.: Энергия, 1965. - 232 с.

УДК 629.4.014.22: 621.791.92

А. П. Буйносов, И. М. Пышный

УВЕЛИЧЕНИЕ РЕСУРСА БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ С ПОМОЩЬЮ НАПЛАВКИ

В статье приведены результаты выполненных исследований по выбору технологии восстановления профиля бандажей промышленных электровозов с помощью наплавки без выкатки колесных пар. Приведена разработанная установка для наплавки гребней, показана эффективность наплавки гребней бандажей проволокой 30ХГСА под флюсом АНК-18. Наплавка изношенных гребней в 3,5 раза снижает количество обточек для восстановления профиля бандажей колесных пар электровозов.

Наиболее эффективным методом повышения долговечности бандажей, у которых износ гребня значительно опережает рост проката, является наплавка изношенных гребней колесных

I

пар электровозов. Такой метод по сравнению с восстановлением обточкой и формированием профиля за счет уменьшения толщины бандажа имеет бесспорные преимущества: наплавка гребня в сочетании с формой охватывающего профиля сводит к минимуму технологический износ бандажа; ликвидируется простой локомотивов, вызванный необходимостью промежуточных обточек (для электровоза - 8 - 12 ч.); снижаются расходы на содержание станков для обточки без выкатки и приобретение режущего твердосплавного инструмента; достигается экономия заработной платы [1].

Сегодня трудно представить хотя бы одну отрасль промышленности или вид транспорта, в которых не используются сварочные технологии. На предприятиях железнодорожного транспорта необщего пользования применяются более сорока способов сварки, наплавки и напыления. Велика роль сварочных технологий в решении научных и практических задач ресур-сосбережения бандажей колесных пар, снижения эксплуатационных расходов и повышения безопасности движения поездов.

Лунинские методы в 40-х гг. прошлого века в локомотивном депо Чусовская Свердловской железной дороги породили и новые заботы. Из-за увеличения пробега в депо значительно возрос прокат бандажей и проявился подрез гребней бандажей колесных пар паровозов и электровозов ВЛ22. По этой причине за воротами депо скопилось большое количество локомотивов, требовавших обточки бандажей, а следовательно, и выкатки колесных пар. Решение было найдено инженерно-техническими работниками депо Чусовская, которые изготовили установку для обточки бандажей без выкатки колес из-под локомотива и впервые применили наплавку изношенных гребней бандажей электровозов ВЛ22. Перевозки не были сорваны [2, 3]. Ввиду того, что электровозы ВЛ22 использовались на горных участках Чусовская - Кизел и Чусовская - Гороблагодатская, приходилось регулярно наплавлять гребни первой и шестой колесных пар.

В настоящее время значительное внимание на железнодорожном транспорте общего и необщего пользования уделяется разработке и реализации технологий восстановления поврежденных поверхностей наплавкой и напылением.

Ремонт сваркой, наплавкой и напылением технических средств железнодорожного транспорта отвечает общей тенденции освоения и внедрения в практику ресурсосберегающих технологий.

В настоящее время ряд организаций, в том числе и отделение сварки ВНИИЖТа, выполняют исследования по разработке технологий и оборудования для двухдуговой наплавки гребней бандажей колесных пар в составе тележки с выкаткой колесных пар из-под локомотива. За период с 1992 г. по настоящее время на сети дорог введено в эксплуатацию 10 участков по восстановлению гребней бандажей, на которых наплавлено более 1600 локомотивных колесных пар.

При этом для наплавки гребней применяется сварочная проволока марки Св-08ХГ2СМФ по ТУ 130-284-97 диаметром 3 мми флюсы марок АН-348, АН-348АМ и АНЦ-1.

Комплект оборудования участка для наплавки гребней включает в себя вращатель колесной пары с пультами управления; два манипулятора с механизмами подачи сварочной проволоки; два сварочных выпрямителя; флюсоудерживающие и флюсоуборочные приспособления и устройства; установку индукционного нагрева двух ободьев колес перед наплавкой; два комплекта термостатов для замедленного остывания колес после наплавки и установку для очистки и намотки сварочной проволоки [4].

Внешний вид установки показан на рисунке 1.

Наплавка гребней бандажей электровозов без выкатки из-под электровоза производилась еще более 50 лет назад. Инструкция по освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар локомотивов и электросекций 1954 г. позволяет наплавлять следующие элементы бандажей: изношенные гребни, выбоины (ползуны), местный прокат. После выполнения наплавочных работ колесных пар паровозов без выкатки их из-под локомотива следовала обработка с помощью специального устройства со шлифовальными кругами для придания необходимого профиля [5].

Рисунок 1 - Установка для автоматической наплавки под слоем флюса гребней бандажей после выкатки колесной пары из-под электровоза

В настоящее время в соответствии действующей инструкцией по сварочным и наплавочным работам ЦТ-336 от 11.08.1995 г. [6] при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов при текущем ремонте разрешается наплавлять гребни бандажей и цель -нокатаных колес, кроме гребней колесных пар пассажирских локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава. Работы разрешается производить в депо, перечень которых на дороге устанавливает начальник региональной дирекции по ремонту тягового подвижного состава. Согласно п. 2.10.8.8. инструкции [6] наплавку гребней бандажей необходимо производить автоматической наплавкой с использованием специальных двухдуговых автоматов типа А-1829 (модернизированный автомат типа А-482) с выкаткой колесных пар из-под локомотива и последующей обработкой наплавленного металла на обточном станке.

К сожалению, в инструкции по ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм (ЦТ-329 1995 г.) и последующих ее дополнениях такие рекомендации отсутствуют, а в инструкции [7] неоправданно рекомендуется проведение наплавки колесных пар с их выкаткой из-под электровоза.

Наплавка гребней бандажей промышленных электровозов требует специальной технологии, обеспечивающей наряду с износостойкостью - гарантию отсутствия сварочных дефектов под воздействием неизбежных на железнодорожном транспорте общего пользования технологических отклонений. Кроме того, выполнение требований такого рода осложнено тем, что бандажная сталь относится к трудносвариваемым из-за высокого содержания углерода и склонности при сварке к образованию горячих и холодных трещин.

В настоящее время для восстановления гребней бандажей электровозов на предприятиях ОАО «РЖД» применяют двухдуговую наплавку под слоем флюса с предварительным нагревом бандажа до 250 °С и последующим охлаждением в течение шести часов. После наплавки и охлаждения производят механическую обработку и ультразвуковой контроль бандажа ко-

лесной пары. При этом время нахождения одной колесной пары после выкатки из-под электровоза в процессе наплавки составляет не менее восьми часов [8].

Из-за перечисленных выше недостатков разработанная ВНИИЖТом установка и сама технология не нашли применения на железнодорожном транспорте необщего пользования.

Встала задача разработать установку и менее энергоемкую технологию, не требующую предварительного подогрева бандажей колесных пар с возможностью использования на промышленном железнодорожном транспорте.

Такая установка для одновременной наплавки двух гребней бандажей без выкатки колесной пары из-под электровоза ПЭ2М была разработана в железнодорожном цехе ОАО «Уралас-бест», схема установки с обозначением всех деталей показана на рисунке 2, а внешний вид установки представлен на рисунке 3.

АТдабо В= 6-8 ао1

Рисунок 2 - Схема установки для наплавки гребней бандажей

без выкатки колесных пар из-под электровоза ПЭ2М: 1 -тележка для перемещения установки относительно оси 0Х; 2 - устройство для перемещения установки по платформе относительно оси 0У; 3 - редуктор червячный спаренный; 4 - электродвигатель вращения колесной пары; 5 - манометр контроля давления масла; 6 - регулятор давления масла; 7 - золотники управления домкратами;

8 - муфта привода колесных пар; 9 - пульт управления электродвигателя вращения колесных пар и насоса; 10 - маслобак; 11 - распределительный электрощит; 12 - редуктор регулирования давления сжатого воздуха; 13 - флюсоудерживающее устройство (ванночка); 14 - бункер для флюса; 15 - гидравлический домкрат; 16 - барабан с бухтой проволоки; 17 - механизм подачи электродной проволоки.

Перед началом работы заправляются флюсом бункеры 14 установки и производится подача электровоза в депо, фиксация его тормозными башмаками.

Перекатывая тележки 1 установки относительно оси 0Х, добиваются их установки 2 напротив наплавляемой колесной пары таким образом, чтобы ось колесной пары совпала с осью муфты привода колесных пар 8. С буксы колесной пары снимается крышка. С помощью пульта управления и гидравлических домкратов 15, установленных под буксой, вывешивают наплавляемую колесную пару.

Перемещая тележку станка относительно оси 07, соединяют муфту вращения электродвигателя 4 со стопорной гайкой буксового подшипника.

Смонтированные на передвижных рамах электродвигатели вращения колесной пары 4 и приводы масляных насосов обеспечивают подъем от рельса на высоту 10 - 20 мм наплавляемой колесной пары и ее плавное вращение с заданной для сварочных полуавтоматов скоро-

10 ИЗВЕСТИЯ Транссиба ипш

= -

стью. В качестве электрода можно использовать сварочную проволоку диаметром от 1 до 6 мм. Подачу проволоки (100 - 300 м/ч) можно регулировать с помощью специального устройства 17. Флюс к месту наплавки подается по шлангу сжатым воздухом давлением 0,5 -1,0 атм, которое регулируется редуктором 12, установленным перед входом в маслобак 10.

Рисунок 3 - Вид установки для наплавки гребней бандажей без выкатки колесных пар из-под электровоза

После изготовления установки в железнодорожном цехе ОАО «Ураласбест» для наплавки бандажей были проверены различные способов наплавки с разными сварочным током, скоростью подачи проволоки, наплавки при использовании различных марок проволоки и флюса.

На первом этапе исследований применялись сварочная проволока и флюс согласно инст-рукции [6], т. е. проволока типа Св-08 и флюс АН-348.

Наплавочные работы на бандажах проводились в помещении с температурой не ниже +5 °С без сквозняков и резких температурных перепадов согласно технологической инструк-ции И32-ВНИИЖТ-0501/2-90.

Однако после наплавки гребней бандажей всех колесных пар электровоза ПЭ2М № 19, выполненных наблюдений в эксплуатации и металлографических исследований с помощью оптического микроскопа были обнаружены трещины (рисунок 4), а один гребень имел откол (рисунок 5).

Кроме того, на одном бандаже обнаружено включение шлака в наплавленную поверхность гребня, что явилось следствием наличия грязевой пленки на гребне, малого сварочного тока и большой скорости наплавки.

Использование рекомендуемой [6] марки проволоки - одна из причин образования неметаллических включений на рабочей поверхности гребня, которые, являясь концентраторами напряжений, привели к развитию трещин (см. рисунок 4).

Были выявлены основные недостатки наплавки гребней колесных пар промышленных электровозов ПЭ2М, которые заключались в интенсивном выделении тепла, приводящем к увеличению зерен основного металла бандажа и в дальнейшем - к отколу части гребня бандажа (см. рисунок 5). Происходило также выгорание легирующих элементов, что приводило к невозможности обеспечения стабильных характеристик наплавленного металла гребня.

Электрическая дуга горит под слоем гранулированного флюса в газовом пузыре, избыточное давление в котором надежно предохраняет металл от отрицательных воздействий воздуха (давление в газовом пузыре чуть выше атмосферного, за счет этого образуется свод расплавленного флюса и воздух не попадает к сварочной ванночке). Кроме того, флюсовая оболочка

I

№ 2

012

ИЗВЕСТИЯ Транссиба

не дает разбрызгиваться металлу электрода и позволяет лучше использовать тепло.

Рисунок 4 - Трещины на рабочей Рисунок 5 - Откол гребня бандажа колесной пары

поверхности гребня бандажа электровоза ПЭ2м № 19

По способу приготовления флюсы делятся на плавленые и неплавленые, или керамические. Плавленые флюсы получают сплавлением силикатов в печах и размельчением, они имеют стеклообразный вид. Эти флюсы сами не участвуют в формировании химического состава расплавленного металла, а только предохраняют его от воздуха. Неплавленые флюсы (АНК-18, АНК-40 и др.) - это (аналогично обмазке электрода) механическая смесь легирующих, газо- и шлакообразующих, связывающих и раскисляющих компонентов. Было установлено, что эти флюсы дают высокое качество наплавки.

После двухлетних экспериментов в железнодорожном цехе ОАО «Ураласбест» по наплав -ке бандажей без выкатки колесных пар из-под электровоза ПЭ2М была выбрана проволока 30ХГСА и флюс АНК-18.

Исследование напряжений второго рода позволило сделать следующие выводы: при наплавке гребней колесных пар проволокой 30ХГСА изменение относительных микродеформаций носит плавный характер, тогда как при наплавке проволоками СВ-08, СВ-10 и другими в зоне сплавления наблюдается высокий градиент изменения относительных микродеформаций, что говорит о наличии дефектов кристаллической структуры металла бандажа. Следовательно, наиболее благоприятные свойства с точки зрения сопротивления развитию трещин имеет наплавленное покрытие из проволоки 30ХГСА.

Применение керамического легирующего флюса АНК-18 в сочетании с проволокой 30ХГСА (ГОСТ 10543-98) явилось практически приемлемым и экономически оправданным для восстановления профиля рабочей поверхности гребня бандажей колесных пар электрово-зов ПЭ2М

Наплавку гребней бандажей необходимо производить по подслою, наплавленному под керамическим легирующим флюсом АНК-18. В этом случае обеспечивается благоприятное изменение микротвердости на границе сплавления «основной металл бандажа - первый слой наплавки».

Выбор рационального способа и технологических приемов наплавки гребней определялся необходимостью получения бандажа с требуемыми размерами и свойствами наплавленного слоя.

На рисунках 6 и 7 приведены фотоснимки макро- и микроструктуры наплавленного гребня при использовании проволоки 30ХГСА и флюса АНК-18.

Режим наплавки под флюсом АНК-18 в зависимости от диаметра проволоки 30ХГСА, при котором достигается необходимая твердость, приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Режим наплавки иод флюсом АНК-18 в зависимости от диаметра проволоки, при котором достигается необходимая твердость_

Режим наплавки Диаметр проволоки 30ХГСА, мм

2 3

Ток, А 200 300 400 300 450 550

Напряжение дуги, В 22 - 28 28 - 34 35 - 42 24 - 30 32 - 38 37 - 43

В таблице 2 приведен химический состав, структура и твердость наплавленной рабочей части гребня бандажа колесной пары электровоза ПЭ2М.

Таблица 2 - Химический состав, структура и твердость металла наплавленного гребня

Материалы для наплавки Содержание химических элементов в наплавленном металле, % Структура металла Твердость, НВ

С 81 Мп Сг N1

Проволока 30ХГСА, флюс АНК-18 0,25 - 0,35 0,8 - 1,2 1,4 - 1,7 0,7 0,3 Перлит + избыточный феррит 350 - 420

Рисунок 6 - Макроструктура наплавленного гребня Рисунок 7 - Микроструктура металла,

наплавленного проволокой 30ХГСА

Разработанная технология наплавки обеспечивает максимальную производительность и экономичность процесса. Средняя толщина наплавленного слоя составляет 5,5 мм, включая припуск на последующую черновую механическую обработку инструментом из мелкозернистых твердых сплавов ВКЗМ и ВК6М. Обязательным условием для черновой обработки является применение резцов с отрицательными передними углами, обеспечивающими повышенную прочность рабочей части резца, или шлифовальным кругом 25А ПП. Для чистовой обработки наплавленных гребней бандажей в ОАО «Ураласбест» рекомендовано использовать инструмент из эльбора-Р и гексанита-Р или инструмент из материалов безвольфрамовых, в том числе из сверхтвердых материалов на основе синтетических алмазов и композитов на основе нитрида бора.

При механической обработке наплавленного слоя в процессе резания происходит наклеп и самоупрочнение металла, поэтому обработка должна производиться за один проход. Подрезы шва, впадины между соседними валиками, кратеры и другие дефекты исправляются расчисткой и подваркой проволокой 30ХГСА. После механической обработки наплавленный металл на гребне бандаже при необходимости можно подвергнуть наклепу пневматическим молотком или на дробеструйной установке.

При появлении во время наплавки дефектов, расположенных на значительной длине, гребень необходимо обточить на станке до их полного удаления и бандаж вновь наплавить. Наплавку гребней бандажей колесных пар, выполненную непосредственно под электровозом,

регистрируют в специальной книге с указанием фамилии сварщика, выполнившего наплавку.

После механической обработки наплавленного гребня в железнодорожном цехе ОАО «Ураласбест» бандаж тщательно осматривают и проверяют магнитным и ультразвуковым дефектоскопами. Выбоины (ползуны) на поверхности катания бандажа устраняют обточкой или электронаплавкой с последующей механической обработкой.

После внедрения разработанной технологии, не требующей предварительного подогрева бандажей колесных пар и эксплуатационных испытаний, было установлено: независимость качества наплавки от числа наплавленных слоев и отсутствие трещин как в основном, так и в наплавленном металле; наличие в наплавленном металле сравнительно небольшого количества мелких пор.

Потенциал возможностей наплавки гребней бандажей электровозов далеко не исчерпан. В железнодорожных цехах на любом промышленном предприятии его можно развивать и искать другие оптимальные пути. При правильном выборе режимов практически сразу обеспечивается положительный эффект, а именно сокращение

расходов на приобретение новых бандажей в результате увеличения количества восстанавливаемых;

простоя и повышение производительности электровоза в результате увеличения срока службы бандажей колесных пар;

затрат на ремонт в результате увеличения межремонтного периода работы электровозов.

Учитывая, что металл гребня бандажа в процессе взаимодействия колеса с рельсом наклёпывается, следует ожидать увеличения твердости поверхностных слоев и, соответственно, повышения износостойкости наплавленных гребней. Это подтверждается предварительными результатами сравнительных ходовых испытаний колесных пар электровозов ПЭ2М, наплавленных проволокой 30ХГСА. После пробега более 1,5 месяца наработки износ наплавленного гребня оказался меньше, чем у обычного.

Результаты эксплуатационных испытаний бандажей колесных пар электровозов ПЭ2М с гребнями, наплавленными проволокой 30ХГСА, показывают, что этот метод восстановления полностью отвечает требованиям, предъявляемым к технологическому процессу восстановления гребней для наиболее тяжелых условий работы экипажной части. Метод может быть с успехом применен для всех локомотивов промышленного железнодорожного транспорта, работающих на участках со сложным планом пути.

В настоящее время на текущих ремонтах в объеме ТР-1 и ТР-2 введен ультразвуковой контроль бандажей без выкатки колесных пар новыми моделями дефектоскопов, что исключает возможность выхода из строя колесных пар по причине внутренних дефектов материла бандажа. Ввиду этого следует ввести наплавку гребней бандажей колесных пар без выкатки из-под электровоза, практически решающую проблему увеличения ресурса бандажей до пробегов, планируемых Министерством транспорта Российской Федерации. В качестве одного из подтверждений возможности использования наплавки в эксплуатации можно привести пример наплавки головок рельсов без их демонтажа в условиях эксплуатации.

Наплавка изношенных гребней в 3,5 раза снижает количество обточек для восстановления профиля бандажей электровозов и увеличивает срок службы бандажей колесных пар на 50 -60 %. Годовой экономический эффект составляет свыше 250 тыс. р. В течение одного года можно окупить затраты на монтаж и эксплуатацию разработанной установки и получить эффект за счет снижения затрат, связанных со сменой бандажей колесных пар, и сокращения простоя электровоза в ремонте.

В настоящее время ОАО «Ураласбест» - это пока единственное промышленное предприятие, которое наплавляет гребни бандажей электровозов без выкатки колесных пар.

Последующие исследования показали, что из-за присутствия хрома в проволоке 30ХГСА усложняется механическая обработка и снижается износоустойчивость наплавленного слоя. Поэтому перспективна разработка порошковой проволоки специально для восстановления гребней бандажей, которая содержала бы в своем составе 12 - 14 % марганца с недефицитной микролегирующей добавкой, улучшающей свойства наплавленного металла, например, ванадием.

Наиболее доступной для промышленного применения является специальная порошковая проволока ПП-АН105 или ППЖН-35.

Проволока ПП-АН105 находит ограниченное применение из-за ее дефицитности, хотя ее применение наиболее рационально для указанной цели. Проволока ППЖН-35, широко применяемая для восстановления валков прокатных станов, содержит негативно влияющий на процесс обработки хром, поэтому в перспективе следует работать над созданием порошковой высокомарганцовистой проволоки специально для восстановления изношенных гребней бандажей колесных пар не только локомотивов, но также гребней и поверхности катаний цельнокатаных колес подвижного состава промышленного транспорта [9].

Технология наплавки порошковыми марганцовистыми проволоками имеет свои особенности. Проволока ПП-АН105 - самозащитная, а проволоку ППЖН-35 наплавляют под слоем маломарганцовистого флюса. Чтобы избежать охрупчивания наплавленного слоя и околошовной зоны при повторных наплавках на ранее наплавленную марганцовистую сталь, процесс следует вести с наименьшим тепловложением: малая сила тока, низкое напряжение дуги, узкие валики, повышенная скорость наплавки. Из-за необходимости интенсивного теплоотвода наплавку ведут без предварительного подогрева бандажа. Однако при этом бандаж должен иметь начальную температуру не ниже 18 - 20 °С.

Если скорость охлаждения окажется недостаточной, в процессе наплавки может применяться искусственное охлаждение струей сжатого воздуха. Воздух направляется из специального мундштука на корку шлака, которая уже не находится в жидком состоянии. Из этих соображений предпочтительней наплавка открытой дугой самозащитной проволокой, так как при этом обеспечивается более интенсивное охлаждение валиков, чем при наплавке под флюсом. Наплавка порошковой проволокой производится одной дугой на типовом сварочном оборудовании (автомат - АБСК, сварочный трактор - ТС-17М).

Представляется перспективным метод наплавки изношенных гребней бандажей колесных пар электровозов ленточным электродом. Кроме высокой производительности этот метод имеет следующие преимущества: достигается малая глубина проплавления основного металла бандажа, чем уменьшается доля основного металла в наплавленном слое; изменяя дозировку компонентов, можно получить наплавленный металл заданного состава; необходимая конфигурация наплавленного слоя достигается выбранной шириной и поперечными колебаниями электрода при наплавке. Это позволяет наплавить гребень бандажа колесной пары даже со сложной формой выработки.

Значительный интерес представляет применение металлокерамической ленты. Ее изготовляют холодной прокаткой порошков с последующим спеканием в печи (толщина - 0,8 -1,2 мм, ширина - 25 - 100 мм). Преимуществами металлокерамической ленты являются повышенная производительность наплавки (на 25 - 30 % больше, чем холоднокатаной ленты) и большая однородность наплавленного металла. Опыт применения лент для наплавки гребней незначителен.

Опыт применения лент для наплавки плоских деталей механической части подвижного состава [10] оказывает, что при надлежащем управлении процессом поверхность наплавки имеет высоту неровностей в пределах 0,35 - 0,55 мм и может не подвергаться механической обработке. На перспективу следует считать необходимой разработку ленты, легированной марганцем.

Таким образом, процесс восстановления профиля изношенного гребня без наплавки является экономически не выгодным, так как для увеличения толщины гребня приходится снимать с поверхности катания значительный слой металла. При наплавке гребней бандажей получают значительную экономию времени и средств ввиду отсутствия необходимости отправки колесных пар на завод или в колесный цех для ремонта со сменой элементов. При организации процесса наплавки гребней без выкатки колесных пар из-под электровоза затраты времени на ремонт электровозов снижаются на 4 - 6 ч.

Список литературы

1. Буйносов, А. П. Увеличение срока службы бандажей колесных пар промышленных тепловозов [Текст] / А. П. Буйносов, И. М. Пышный // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии.- 2011 - № 3(103). - С.152 - 156.

2. Железнодорожники в Великой Отечественной войне 1941 - 1945 [Текст] / Под ред. Н. С. Конарева. - М.: Транспорт, 1987. - 344 с.

3. Буйносов, А. П. Основные причины интенсивного износа бандажей колесных пар подвижного состава и методы их устранения [Текст] / Уральский гос. ун-т путей сообщения -Екатеринбург, 2009. - 224 с.

4. Буйносов, А. П. Выбор профиля поверхности катания бандажей колесных пар промышленных тепловозов [Текст] / А. П. Буйносов, Д. Л. Худояров, И. М. Пышный // Транспорт Урала. - 2011. - № 1 (28). - С. 64 - 69.

5. Буйносов, А. П. Выбор профиля бандажей колесных пар тепловозов исходя из критерия максимального ресурса колесных пар до обточки [Текст] / А. П. Буйносов, И. М. Пышный // Тяжелое машиностроение. - 2011. - № 4. - С. 5 - 11.

6. Инструкция по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов: ЦТ-336. - М.: Транспорт, 1995. - 236 с.

7. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм: ЦТ/329. - М.: Транспорт, 1995. - 121 с.

8. Буйносов, А. П. Определение натяга бандажа на ободе колесного центра локомотива [Текст] / А. П. Буйносов, И. М. Пышный, В. А. Тихонов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2011. - № 3 (31). - С. 62 - 68.

9. Буйносов, А. П. Разработан бортовой локомотивный гребнесмазыватель «твердого» типа [Текст] / А. П. Буйносов, И. М. Пышный // Научно-технический вестник Поволжья. - 2011. -№ 3. - С. 92 - 96.

10. Буйносов, А. П. Методы повышения ресурса бандажей колесных пар локомотивов: Монография [Текст] - Саарбрюккен, Germany (Германия): «LAP LAMBERT Academic Publishing», 2011. - 284 с.

УДК 629.4.014.22

А. П. Буйносов, В. А. Тихонов

УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ИЗНОСА БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ

В статье рассмотрена математическая модель прогнозирования ресурса бандажей колесных пар локомотивов, основанная на полиномиальной регрессии. На основании результатов статистического анализа, проведенного с использованием разработанной и применяемой в настоящее время модели, показано, что разработанная модель имеет не только повышенную точность, но и позволяет более полно описать процесс изнашивания бандажей.

В России в начале 80-х гг. срок службы бандажей колесных пар локомотивов составлял шесть - семь лет, а в 90-е гг. XX в. он сократился до двух - трех лет. Отказы по износу колес занимают «ведущее место» среди других технических отказов в эксплуатации локомотивов [1].

Ресурс колесных пар определяется периодичностью технического обслуживания ТО-4, на котором производится обточка бандажей с целью восстановления профиля, а также периодичностью ремонтов ТР-3, на которых производится замена полностью изношенных бандажей [2].

Для того чтобы прогнозировать процесс изнашивания бандажей колесных пар и определить их ресурс, необходимо построить аналитические зависимости числовых характеристик среднего значения Му и среднеквадратического отклонения оу контролируемых параметров от наработки (пробега Ь).

При проведении исследований в различных депо было выявлено, что износ элементов пары «колесо - рельс» отражает приработочный период, нормальную работу и старение (интенсивный износ). С помощью стратегии ремонтов (переточек) колес попадание их в третий этап - старение, как правило, не допускается. Однако специфика работы колесной пары такова, что при одном фиксированном элементе пары второй - всегда переменный [3].