АНАЛИЗ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ТОРМОЗНОЙ СЕТИ ВАГОНОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

Челохьян А.В., Колесников И.В., Иваночкин П.Г., Каплюк М.А.

(РГУПС, г. Ростов-на-Дону, РФ)

 

The analysis of inspection of a brake network of cars is submitted. It is shown, that serviceability of brake system and traffic safety depend on tightness of a brake highway. Occurrence of outflow is connected to destruction of a condensation material of carving connections. Representations about the mechanism of its wear process are given.

 

Обследование в 1999 – 2001 гг. плотности тормозной сети 693 вагонов на станциях СКЖД: Батайск, Лихая, Каменоломни показало, что из общего количества обследованных имели утечки воздуха 333 вагона, т.е. почти половина. В каждом из 333 вагонов имели утечки несколько соединений (от 1 до 6). Таким образом, в среднем на каждый вагон приходится 2 – 3 соединения с утечками сжатого воздуха.

По наиболее неблагоприятным соединениям в вагонах, имевших неплотности тормозной магистрали, утечки распределены следующим образом (см. рис. 1):

-         в соединениях (1, 2, 3) тормозных рукавов – около 73%;

-         в соединениях концевого крана с рукавом и магистралью (4) – 32%;

-         в соединениях (6) разобщительного крана с подводящей трубкой – 27%;

-         в соединениях (5) подводящей трубки с магистралью – 31%;

-         в соединениях (7, 8, 9) подводящих трубок с рабочей камерой – 24%;

-         в соединениях (10) подводящей трубки с запасным резервуаром – 36%.

 

Рисунок 1- Схема тормозной сети грузового вагона

 

Следует отметить значительное (более, чем в 2 раза) увеличение мест утечек в соединениях рукавов с концевым краном по сравнению с исследованиями, проводимыми в 1971 – 1972 гг., что объясняется ухудшением условий разъединения вагонов (внедрение устройств для разъединения рукавов, разъединение рукавов за счет растягивающих усилий и др.). На компенсацию утечек из сети расходуется более 70% воздуха, вырабатываемого компрессорами локомотива.

Несмотря на наличие исследований, посвященных повышению плотности резьбовых соединений трубопроводов, механизм разрушения таких сопряжений изучен недостаточно. Анализ условий эксплуатации показывает, что наиболее вероятной причиной изнашивания резьбовых соединений является фретинг, возникающий в результате воздействия вибраций. Нарушение герметичности может происходить как в результате изнашивания резьб, так и в результате разрушения уплотняющего материала. Анализ состояния резьбы и уплотняющего материала соединений тормозной сети, в которых были обнаружены утечки, показал, что уплотняющий материал - пенька сосредоточен в районе первых трех витков и практически полностью разделяет резьбы трубы и муфты. Прямое касание поверхностей резьбовых частей трубы и муфты отсутствует. Толщина слоя уплотняющего материала составляет до 180 мкм, что значительно превосходит высоту наиболее выступающих микронеровностей поверхности резьбы. Следовательно, непосредственное контактирование поверхностей резьбы трубы и муфты в зоне расположения уплотняющего материала является маловероятным. Очевидно, что потеря герметичности происходит в результате разрушения материала уплотнения.

Часть вырезанных резьбовых соединений, которые эксплуатировались не менее 6 месяцев и имели утечки, подвергалась анализу. Результаты исследования показали, что пряди пеньки в таких сопряжениях разрушены, железный сурик подвергся деструкции и сохранился в виде мелкодисперсного порошка бурого цвета. Характер продуктов изнашивания, на наш взгляд, указывает на то, что наиболее вероятным является усталостный механизм разрушения материала уплотнения. Сравнение состояния таких соединений с теми, которые не подвергались вибрационному воздействию в процессе эксплуатации, показал, что разрушение пеньки в резьбовых соединениях является следствием вибраций, а не происходит непосредственно в процессе сборки резьбового соединения.

         Таким образом, появление утечек в резьбовых соединениях трубопроводов, работающих под давлением (например, тормозная сеть вагонов) и подвергающихся в процессе эксплуатации воздействию вибраций, происходит в результате фретинг-изнашивания материала уплотнения.