НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Grigorev_P.pdf (493.33Кб)

УДК 621.014.539.4	ФГУ науки Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова Сибирского отделения РАН

В процессе эксплуатации железнодорожной техники, в частности, таких элементов, как колесо и рельс, происходит накопление повреждений различного характера, обуславливающих преждевременный выход техники из строя. При этом актуальной проблемой остается анализ механизмов и моделирование процессов накопления повреждений и разрушения как на поверхности, так и в объеме материала.

Для оценки поврежденности колесных пар тепловозов локомотивного парка предприятия ОАО АК «Железные дороги Якутии» г. Алдан Республика Саха (Якутия) проведен сбор и анализ данных по дефектным колесным парам, подлежащим обточке. С этой целью исследованы три магистральных тепловоза.

Объектом исследований, выполненных в данной работе, является бандаж локомотивного колеса, который в процессе эксплуатации подвергается циклическим ударным (динамическим) нагрузкам. В этой связи возникает необходимость как определения сопротивления материала действию таких ударных нагрузок, так и количественного расчета накапливаемых в нем повреждений.

Накапливаемые усталостные повреждения приписывались одному радиальному сечению колеса, которое контактировало с рельсом один раз за один оборот колеса. Следовательно, за один оборот колесо испытывает один цикл нагружения. Как установлено , средний пробег локомотивов до образования недопустимых повреждений на поверхности катания  составляет 12 тыс. км.

В результате проведенных испытаний установлено, что наряду с многоцикловым нагружением, на процесс накопления повреждений в бандаже локомотивного колеса значительно влияет ударно-контактное воздействие по стыкам рельс. Количество циклов до выхода из строя по причине образования недопустимых повреждений в бандаже локомотивного колеса составляет N = 2,4×10⁶ и 6×10⁵ циклов соответственно для усталостного и ударно-контактного нагружения.

В целом можно сказать, что проблема более высокой интенсивности образования поверхностных повреждений непосредственно связана с эксплуатацией бандажа локомотивного колеса в условиях аномально низких климатических температур. Материал данного элемента при понижении температуры окружающей среды быстрее теряет свои пластические свойства, тем самым ускоряется процесс накопления повреждений.

Список литературы

1. Григорьев А.В., Лепов В.В. Контактно-усталостные повреждения колес локомотива, эксплуатируемого в условиях Севера // Материалы V Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций». Екатеринбург: ИМАШ УРО РАН, 2011. Электрон. опт. диск. Вкладка «Публикации».
2. Григорьев А.В., Лепов В.В. Механизмы накопления повреждений и разрушения материала обода железнодорожного колеса при эксплуатации в условиях Севера // Вестник Северо-Восточного федерального университета. 2012. Т. 9, № 1. С. 79-85.
3. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. М.: Изд-во стандартов, 2003.
4. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. 312 с.
5. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения. М.: Наука, 1987. 80 с.
6. Чернов В.М., Ермолаев Г.Н., Леонтьева-Смирнова М.В. Вязкость разрушения хромистой (12%) ферритно-мартенситной стали ЭК-181 при нагружении на сосредоточенный изгиб // Журнал технической физики. 2010. Т. 80, вып. 7. С.72-77.
7. Архангельская Е.А., Лепов В.В., Ларионов В.П. Связная модель замедленного разрушения повреждаемой среды // Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4, № 5. С. 81-87.
8. Lepov V.V. Structural evolution modeling of damage accumulation processes in modern metallic and polymer nanomaterials // World Journal of Engineering. 2012. Vol. 10, no. 5.
9. Трощенко В.Т., Красовский А.Я., Покровский В.В., Сосновский Л.А., Стрижало В.А. Сопротивление материалов деформированию и разрушению. Справочное пособие. Ч. 2 / отв. ред. В.Т. Трощенко; АН Украины; Институт проблем прочности. Киев: Наукова думка, 1994. 701 с.