ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

 

Суслов А.Г., Финатов Д.Н., Руденков Г.Г.

(БГТУ, г.Брянск, РФ)

 

Consider technology on raising longevity of railway wheel. Idea is even and minimum wear-out of profile. This is ensured of variable hardness surface of railway wheel. Increasing of hardness Is produce by electromechanical processing. Processing Management occurs automatically.

 

Для железнодорожных колес долговечность часто определяется стабильностью изнашивания профиля колеса вдоль образующей поверхности трения. Неравномерность распределения рабочих давлений и скоростей на поверхности трения приводит к неравномерному износу.

Для достижения равномерного и минимального износа профиля колеса необходимо обеспечить закономерно–изменяющееся оптимальное качество поверхностного слоя вдоль образующей поверхности трения.

Это осуществляется за счет теоретической установленной взаимосвязи между режимами отделочно–упрочняющей обработки и состояния поверхностного слоя гребня и поверхности катания.

При минимизации реальной мощности трения увеличивается параметр характеризующий процесс трения. Максимально возможное значение этого параметра, будет зависеть от технологических возможностях метода обработки детали. То есть, методом обработки и исходными характеристиками материала детали накладываются ограничение на максимальный коэффициента упрочнения в законе его изменения.

Такой закон изменения можно обеспечить упрочнением с изменяющимися режимами обработки. В качестве отделочно–упрочняющей обработки, после обточки профиля колеса, применяем метод электромеханического упрочнения. Изменяющимся режимом обработки, в процессе упрочнения, является сила тока и рабочее усилие, от которых в свою очередь зависит степень и глубина упрочнения.

Закон изменения силы тока вдоль оси в процессе обработки является технологической зависимостью (законом) управления режимами обработки для конкретного профиля железнодорожного колеса. То есть изменение силы тока в процессе электромеханической обработки позволяет обеспечить равномерный и минимальный износ вдоль образующей поверхности трения. Это позволит дольше сохранять профиль колеса в процессе эксплуатации, что ведет к увеличению времени работы колеса между ремонтными переточками, а следовательно, и всего срока службы.

Так как в определение коэффициента упрочнения входит геометрия профиля колеса, то необходимо уравнение, характеризующее профиль колеса. Разбив профиль на элементарные участки, состоящие из прямых и дугообразных линий (рис.1) геометрия профиля будет описываться уравнениями соответствующих линий.

Рисунок 1 – Схема для расчета математической модели профиля железнодорожного колеса

 

Для повышения долговечности колес необходимо упрочнять участки с 1-го по 7-ой, так как 8-ой и 9-ый участки в процессе трения не принимают участия.

Для технологического обеспечения изменения качества поверхностного слоя вдоль образующей профиля, необходимо автоматизировать процесс упрочнения.

Изменение силы тока в процессе электромеханической обработки обеспечивает автоматизированная система ЭМО.

Датчики движения или таймер отслеживают положение инструмента и задают сигнал по которому блок формирования сигнала управления запрашивает в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) значение плотности тока. Это значение формируется в управляющий сигнал установки ЭМО.

Постоянное запоминающее устройство хранит в себе закон изменения плотности тока в зависимости от перемещения инструмента. То есть по каждому адресу ПЗУ хранится конкретное значение плотности тока.

Для обработки деталей по другому закону изменения плотности тока, необходимо заменить чип (картридж) с ПЗУ на другой, соответствующий данной детали, или перезаписать ПЗУ этого картриджа.

Добавление упрочняющей операции в технологический процесс изготовления и ремонта колесных пар позволяет повысить долговечность колес в 1.3–1.5 раза.