УТЕЧКИ В ТОРМОЗНОЙ СЕТИ ВАГОНОВ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОТНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Челохьян А.В., Иваночкин П.Г., Колесников И.В.
(РГУПС, г. Ростов-на-Дону, РФ)
Results of researches of wear processes and durability increase methods of the carving connections, working in vibrations influence and sign-variable loadings conditions are submitted. Ways of increase of carving connections density are planned.
Работоспособность тормозной системы, эксплуатационные показатели работы тормозов и, как следствие, безопасность движения во многом определяются ее герметичностью. Однако, как показывает опыт эксплуатации подвижного состава, уже через 7 месяцев эксплуатации вагона после постройки или ремонта наблюдается интенсивный рост количества утечек через резьбовые соединения, что снижает плотность тормозной системы до 20%, а после года эксплуатации неплотности имеет уже основная часть соединений.
Анализ исследований процессов изнашивания и методов повышения долговечности резьбовых соединений, работающих в условиях воздействия вибраций и знакопеременных нагрузок, показал, что появление утечек связано как с износом резьбового соединения в целом, так и с разрушением герметизирующих материалов.
Значительное влияние на герметичность резьбовых соединений оказывает усилие их затяжки, которое в процессе эксплуатации может самопроизвольно снижаться. Это объясняется объемными пластическими деформациями в соединениях и механохимическими процессами, способствующими развитию микротрещин вглубь металла, его пластифицированию и разупрочнению в зоне фрикционного контакта.
Одной из наиболее вероятных причин разрушения резьбовых соединений в этих условиях является фретинг-изнашивание. На развитие этого процесса оказывает влияние более 50 факторов. Наиболее значимыми из них являются: амплитуда относительных перемещений, частота колебаний, условия нагружения, температура окружающей среды и ее коррозионная активность, влажность, твердость и микрогеометрия поверхностей контактирующих деталей и др.
Износ или потеря герметичности резьбового соединения может приводить к полной или частичной потере работоспособности машины, уменьшать продолжительность межремонтного цикла (например, утечки в резьбовых соединениях тормозной сети вагонов, возникающие в процессе эксплуатации, приводят к снижению безопасности движения, энергетическим потерям и уменьшению межремонтного цикла). Традиционные способы уплотнения и повышения долговечности резьбовых соединений трубопроводов работающих под давлением не обеспечивают их герметичности при воздействии вибраций. В большинстве случаев, повышение долговечности и герметичности таких соединений сопровождается увеличением их стоимости и значительным усложнением конструкции. Наибольшего увеличения плотности и долговечности удается достичь при использовании в процессе сборки соединений полимерных материалов.
Механизм изнашивания резьбовых соединений, в том числе и резьбовых соединений тормозной сети вагонов, при наличии в зоне сопряжения уплотняющего материала изучен недостаточно, что затрудняет осуществление обоснованного выбора материала уплотнителя и способа сборки соединения. Исследование влияния условий эксплуатации, среды и технологии сборки на долговечность резьбовых соединений тормозной сети вагонов собранных традиционным способом, но с использованием вместо лакокрасочных материалов (железного сурика или цинковых белил) резиновой смеси К-408 показало, что в течение 1,5 лет образования утечек в тормозной сети вагонов в этом случае практически не происходит. Анализ лабораторных и эксплуатационных исследований показал, что в результате самовулканизации резиновой смеси К-408 материал уплотнения приобретает вязкоупругие свойства, обеспечивающие высокое сопротивление усталостному изнашиванию.