ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

 

Колесников В.И., Сычев А.П., Нахимович И.А.

(РГУ ПС, г. Ростов-на-Дону, РФ)

 

The article is concerned with problems of wear resistance of railway rolling stock parts. A number of compositional materials for tearing and wearing units were developed experimentally in the university laboratories. Operational tests proved the advantages of the compositional materials described.

 

Железнодорожный транспорт – стратегический объект и его функционирование должно обеспечиваться независимо от импортных материалов и при минимальных эксплуатационных затратах.

Одним из путей повышения надежности и долговечности машин и механизмов является использование полимеров и композиционных материалов на их основе вместо используемых в настоящее время цветных металлов и высококачественных сталей.

В настоящее время значительные успехи в области физики и химии полимеров позволили создать целую гамму материалов как фрикционного, так и антифрикционного назначения.

В лабораториях университета и на подвижном составе железных дорог проведены исследования нагруженности узлов трения, а также определены условия работы пар трения. Теоретически обосновано создание новых композиционных материалов на основе армированных полимеров и органических волоконных материалов.

Разработанные антифрикционные самосмазывающиеся композиции (АСК) на основе волокон политетрафторэтилена (ПТФЭ) свободны от многих недостатков, присущих объемным полимерам, а по нагрузочным способностям даже превосходят металлические подшипники скольжения. Разработанные и нашедшие практическое применение подшипники скольжения с полимерным покрытием на основе волокон ПТФЭ работают при высоких удельных нагрузках, без подвода смазки, в агрессивных и абразивных средах, демпфируют ударные нагрузки при минимальных износах полимерного покрытия и сопрягаемой с ним стальной детали.

Исследованы и оптимизированы трибологические характеристики в широком диапазоне скоростей относительного скольжения и внешних нагрузках различных модификаций АСК (тканематериалы с различными армирующими волокнами и различными связующими). Разработаны добавки в связующее, обеспечивающие снижение как коэффициента трения, так и интенсивность изнашивания. Отработана технология изготовления втулок методом намотки и формирования плоских элементов трибосопряжения.

 

 

 

Технические характеристики:

Диапазон рабочих температур, К	173…473
Допустимая нагрузка, МПа	До 500,0
Допустимая скорость относительного скольжения, м/с	До 0,5
Коэффициент трения	0,02…0,25

 

Создание композиционных тормозных колодок и оснащение ими железнодорожного подвижного состава является фундаментальной научной и практической проблемой.

Используемые в настоящее время материалы для изготовления композиционных колодок не удовлетворяют в колесной паре требованиям надежности, так как обладают склонностью к внедрению на свою поверхность продуктов износа колеса.

Экспериментально установлено, что при трении о металл колеса композиционные колодки серийного производства приобретают положительный трибозаряд, что приводит к наводороживанию стальной поверхности колеса и её разрушению.

Ставилась цель создания фрикционного полимерного материала для колодки железнодорожного подвижного состава, обладающего способностью  заряжаться при трении отрицательно.

В качестве исходной модели для создания фрикционного материала для тормозной колодки была взята рецептура известного фрикционного полимерного материала на основе асбестового волокна, пропитанного водоэмульсионными и водно-спиртовыми фенолформальдегидными смолами. Выбранный материал заряжается при трении с колесной парой отрицательно благодаря наличию в нем эпоксидных групп.

Исследования фрикционных характеристик показали, что прочностные показатели полученного композиционного материала, в 2-3 раза выше, чем  у материалов серийных колодок.

Эксплуатация тормозных колодок, изготовленных по предложенной рецептуре, позволяет снизить повреждаемость колес и увеличить срок службы.