УПРОЧНЕНИЕ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КРЕСТОВИН СТРЕЛОЧНыХ ПЕРЕВОДОВ

 

Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А.

(г. Муром, Муромский институт ВлГУ)

 

The given article deals with the technology and outcomes of method hardening of static-impulse processing (SPP) by means of superficial plastic deformation (SPD) of not long-lived elements of railway pointer transfer.

 

В настоящее время при эксплуатации стрелочных переводов на железных дорогах литая часть крестовины в среднем выдерживает 80 млн. т. брутто пропущенного груза. По сравнению с рельсами, которые пропускают 500 .. 800 млн. т брутто до выхода из строя, срок службы крестовины составляет в 6 … 10 раз меньше. При этом износ сердечников и усовиков крестовин составляет до 80% всех видов разрушения литых частей и определяют долговечность крестовины в целом.

Срок службы сердечника крестовины в 3...6 раз меньше срока службы стрелочного перевода в целом. Износ сердечника и усовиков носит местный характер, достигая глубины 5 ...6 мм и более. Ширина площадки износа и сердечника и усовика составляет око­ло 40 мм (рис.1). Зона интенсивного изнашивания составляет менее 20% рабочей поверхности катания. Установлено, что причиной износа яв­ляется контактно-усталостное выкрашивание сердечника и усовика крестовины в зоне пере­катывания. Для повышения срока службы крестовин на наиболее изнашиваемой поверхности сердечников и усовиков необходимо создавать упрочненный по­верхностный слой с повышенной твердостью и остаточными напря­жениями сжатия, глубина которого должна превышать допустимую величину износа.

Наиболее эффективно создание такого слоя методами упрочнения поверхностным пластическим деформированием (ППД) [1]. Одним из наиболее перспективных способов упрочнения ППД является статико-импульсная обработка (СИО), которая заключается в предварительном статистическом нагружении инструмента силой, имеющей постоянное значение в течение всей обработки и его последующим периодическим импульсным нагружением [2]. Для реализации процесса СИО изготовлена специальная установка, позволяющая регулировать в широких пределах энергию и частоту ударов 50...300 Дж и 3...40   Гц [3].

После упрочнения СИО опытной партии сердечников крестовины Р65 типа 1/11 железнодорожных стрелочных переводов микротвердость наиболее изнашиваемой части клина и усовиков сердечника повысилась в 2,5 раза (с 260 до 640 HV) и глубина упрочненного слоя достигала 8...9 мм.

 

Рисунок 1- Сердечник крестовины стрелочного перевода: 1 – клин сердечника, 2 – усовики сердечника

 

По данным МПС сердечники крестовин Р65 типа 1/11, установленные на средненагруженную ветку (средний тоннаж проходящих поездов в год составляет 60 млн. т. брутто) выдерживают пропущенный тоннаж до 80 млн. т. брутто (гарантийный срок эксплуатации составляет 50 млн. т брутто). Упрочненная СИО опытная партия сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов была уложена на железнодорожную ветку ст. Сасово Московской  ж/д.

В результате эксплуатации упрочненных сердечников после пропущенного тоннажа 100 млн.т. брутто:

-         износ клина сердечника в сечении «40 мм» составил 0 мм;

-         износ клина сердечника в сечении «20 мм» составил 4 мм (предел износа составляет 6 мм);

-         износ усовиков против сечения клина «20 мм» составил 3,0 мм (предел износа составляет 6 мм).

На основе статистических, данных полученных в результате эксплуатации упрочненных сердечников крестовин, и обработки их в пакете Statistica 5.5, составлена модель износа клина и усовиков в зависимости от пропущенного тоннажа:

;

,

где    Н_изн.кл., Н_изн.ус. – глубина износа клина и усовика сердечника крестовины стрелочного перевода, соответственно, мм;

М_т – пропущенный тоннаж по сердечникам, млн. тонн брутто.

 

Рисунок  2- Износ сердечника крестовины в зависимости от пропущенного тоннажа: 1 – износ усовиков, 2 – износ клина

 

В результате анализа полученных зависимостей (рис. 2) установлено, что более интенсивно происходит износ поверхности катания клина сердечника, чем усовиков. Следовательно, износ всего сердечника будет определяться в основном износом клина. Прогноз зависимости Н_изм.кл.=f(М_т) показывает, что максимально допустимый износ сердечника наступит при износе клина 6 мм при пропущенном через него тоннаже 250 млн. т брутто, что в 3 раза больше, чем установленные нормы работы сердечника.

 

Литература

                     1.         Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Способы динамического упрочнения поверхностным пластическим деформированием. // Кузнечно-штамповочное производство – 2001, №7 – С.28-32.

                     2.         Патент № 2098259. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев. Бюлл. № 34, 1997.

                     3.         Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А. Устройство для упрочнения статико-импульсной обработкой. // Качество машин: Сб. трудов 4-й междун. научн.-техн. конф. БГТУ – Брянск: 2001 – Т.2. – С.181-183.