Анализ повреждаемости буксовых узлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)

Кафедра «Вагоны»

Отчет по производственной практике.

на тему «Анализ повреждаемости буксовых узлов»

Студент гр. 13В

Р.Р. Шарафутдинова

Руководитель -

преподователь кафедры «Вагоны»

__________ О.С.Томилова

Омск 2016

Введение

Буксовые узлы относятся к ходовым частям вагона, служат для передачи силы тяжести брутто от кузова вагона на шейки осей колесных пар, для соединения колесных пар и рамы тележки, ограничения продольных и поперечных перемещений колесных пар относительно рамы тележки, а также предохранения шеек оси от повреждений и загрязнений. Различают буксы грузовых и пассажирских вагонов(для обычных, скоростных и высокоскоростных поездов); с подшипниками скольжения и подшипниками качения(роликовый подшипник); с горячей и втулочной посадками внутреннего кольца подшипника на шейки осей колесных пар; с креплением торца внутреннего кольца подшипника на шейке оси корончатой гайкой или приставной шайбой; с одним или двумя роликовыми подшипниками на одной шейке оси, а для скоростных и высокоскоростных вагонов - с дополнительным упорным шарикоподшипником ; со стальным или алюминиевым корпусом и безкорпусные. В настоящее время весь парк вагонов ОАО «РЖД» переведен на подшипники качения. Применение букс с роликовыми подшипниками дает возможность эксплуатировать вагоны при высоких скоростях движения, сократить отцепки вагонов по нагреву в несколько раз, позволяет получить значительную экономию электроэнергии или топлива на локомотивах и снизить расходы на ремонт и содержание вагонов от исправного состояния буксовых узлов в большой степени зависит безопасность движения поездов. Являясь необрессоренной частью вагона, буксовый узел испытывает в пути следования значительные статические и динамические нагрузки, которые особенно велики при наличии на колесных парах ползунов, выщербин, наваров, а также при проходе вагона по стыкам и дефектам рельсов. При проходе кривых участков железнодорожного пути, буксы испытывают большие осевые нагрузки. Буксовый узел требует высокой квалификации и точности выполнения работ по ремонту деталей и монтажу.

Анализ повреждаемости буксовых узлов с роликовыми подшипниками

Одной из основных закономерностей повреждаемости буксовых узлов является четкая зависимость роста числа отказов в 1,5…2 раза в осенне-зимний период времени. Эта закономерность отказов буксовых узлов связывается с влиянием температуры окружающего воздуха, изменениями в состоянии верхнего строения пути и соответствующим ростом действующих силовых факторов.

Другая закономерность состоит в том, что в первые 2…3 месяца эксплуатации буксовых узлов после ревизии число отказов также значительно выше, чем в последующей период. Это объясняется тем, что в первый период выявляются отказы, связанные с недостаточно качественно выполненным подбором и монтажом буксовых узлов, а также взаимной приработкой всех основных сборочных единиц буксового узла.

Одним из дефектов буксовых узлов является ослабление и разрушение торцевого крепления подшипников. Причиной этой неисправности является жесткая передача осевых нагрузок торцами роликов на приставной борт и на торцевое крепление. При этом передача осевых нагрузок происходит в несвойственном для подшипника качения режиме трения скольжения торца ролика по приставному борту, часто в условиях, когда смазка не обеспечивает надежного разделения трущихся поверхностей. Такой дефект может появиться также в результате нарушений технологии изготовления резьбовой части оси, монтажа буксовых узлов и ремонта колесных пар.

Это приводит в начале к ослаблению затяжки гайки из-за износов и деформации резьбы. Дальнейшая работа ослабленного торцевого крепления сопряжена с большими напряжениями во впадине под первым витком резьбы, образованием трещины в основании резьбы и срезом первого витка.

Такой вид повреждений имеет тенденцию к дальнейшему росту в связи с увеличением скорости движения и повышения использования грузоподъемности вагона.

Поэтому для увеличения прочности и надежности торцевого крепления в варианте с торцевой гайкой целесообразно перейти на изготовление резьбы на торце шейки с дополнительным пластическим деформированием, накатыванием резьбы роликом и нанесением на резьбу уплотняющего герметика «Ступор».

Вариант торцевого крепления подшипников с помощью шайбы более работоспособен, но и в этом варианте происходит деформация и срез резьбы болтов или обрыв болтов.

Усталостные раковины на дорожках качения наружных и внутренних колец и роликов образуются в результате достижения предела контактно-усталостной прочности металла дорожек качения. Этот процесс интенсифицируется из-за неудовлетворительного качества металла и его макроструктуры дополнительными силовыми факторами, появляющимися при неизбежных перекосах буксовых узлов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Наиболее характерными зонами зарождения раковин являются зоны у рабочих бортов. Такая закономерность является следствием концентрации напряжений из-за перекосов роликов между бортами и из-за перераспределения осевых нагрузок в дополнительную вертикальную составляющую нагрузку, максимальная величина которой сосредоточена у рабочего борта. С целью предотвращения этих дефектов подшипники изготавливаются с «бомбинированными» роликами, что позволяет им самоустанавливаться при перекосах букс и снижать концентрацию напряжений по сечениям концов роликов, а значит, и резко уменьшит частоту появления раковин.

Трещины и разрывы внутренних колец появляются в эксплуатации преимущественно в начальной стадии при небольших пробегах. Причинами появления этого дефекта могут стать плохое качество металла, нарушения термообработки, создающие в кольцах повышенные внутренние напряжения, нарушения технологии монтажа, допущенные при посадке внутренних колец на шейки осей.

При изготовлении колец в процессе шлифовки происходит локальный нагрев тонких поверхностных слоев до температур, соответствующих состоянию ползучести металла. При последующем охлаждении в наружном слое возникают растягивающие напряжения, а в нижележащих слоях - напряжения сжатия. В результате этих явлений в поверхностных волокнах остаточные растягивающие напряжения могут достигать значений 400…1000 МПа.

Эти напряжения суммируются с технологическими растягивающими напряжениями, возникающими от посадки внутренних колец на шейки оси, и с напряжениями от действия рабочих нагрузок, что приводит к появлению трещин и разрывов. Кроме того, необходимо учитывать, что подшипниковая сталь имеет повышенную хрупкость из-за сквозной прокаливаемости и очень чувствительна к различным концентраторам напряжений.

Радикальным средством предупреждения образования трещин и разрывов внутренних колец является переход к изготовлению колец из стали с регламентируемой прокаливаемостью ШХ;, когда поверхностный слой получает твердость порядка 60…63 HRC, а внутренние волокна всего около 30 HRC.

Сколы борта внутреннего кольца заднего подшипника наблюдаются наиболее часто у колесных пар с креплением редуктора привода вагонного генератора к корпусу буксы.

В этом случае существенно возрастают динамические силы от необрессоренной массы редуктора и буксового узла, особенно в зимнее время года.

Скол борта происходит ,как правило, по шагу расположения роликов. Этот дефект является следствием усталостных трещин, возникающих под действием динамических сил в зоне технологической выкружки у основания борта из-за грубых рисок, остающихся после токарной обработки, и термических трещин.

Термические трещины в бортах возникали от сильного нагрева при трении неправильно подобранного сепаратора от борт кольца.

Частоту скола борта внутреннего кольца можно существенно уменьшить, применяя для его изготовления сталь регламентированной прокаливаемости ШХ4.

Ослабление натяга посадки (проворот) внутреннего кольца на шейке оси происходит из-за неправильного подбора и определения величины посадочного натяга внутренних колец, а также из-за несоблюдения температурного режима монтируемых деталей.

Натяг на посадку внутренних колец в соответствии с действующей инструкцией должен составлять от 30 до 65 мкм. Однако из-за неточности измерений на существующих измерительных приспособлениях или недостатка технологической дисциплины иногда встречаются отклонения.

При измерениях различают два вида натяга -измеренный ?И и эффективный ?Э . Измеренный натяг определяется как разность диаметров шейки и кольца, т.е.

?И = dш - dк. (1)

Эффективный натяг равен измеренному за вычетом величины уменьшения натяга вследствие смятия ?Z гребешков на посадочных поверхностях и деформаций сжатия шейки при посадке внутреннего кольца.

В реальной практике работы при определении натягов шейки оси и внутренние кольца могут иметь различную температуру из-за нагрева при обмывке. В результате после посадки колец на шейки и последующего выравнивания температур эффективный натяг может измениться в соответствии с выражением

?Э = dш - dк-?Э±?H, (2)

где ?H - уменьшение или увеличение натяга вследствие разницы температур монтируемых деталей, определяемое выражением

?H=б• dш•(tк-tш). (3)

Подставив (3) в (2) и приняв ?Z=0, которая после первой посадки за счет деформации гребешков будет иметь это значение, получим

?Э = dш - dк± б• dш•(tк-tш). (4)

Приравняем это выражение к нулю и получим выражение

tк - tш=?И/( б• dш). (5)

Подставив конструктивные значения ?И = 0,03…0,065 мм и dш=130 мм, получим, что при разности температур кольца и шейки в 18°С произойдет либо полное ослабление натяга посадки, либо его удвоение.

Поэтому с целью недопущения этих явлений необходимо обеспечить выравнивание температур шеек осей и подшипников относительно температуры окружающего воздуха после их обмывки в моечных машинах или обточки элементов колесных пар.

Измерение шеек осей после обмывки в моечных машинах можно производить через 12 часов или через 2 ч после обточки, а измерение подшипников - через 8 ч после обмывки.

Неисправности торцов роликов и бортов колец объясняются тем, что осевая сила, действующая на подшипник, воспринимается этими рабочими поверхностями в несвойственном для подшипника качения режиме трения скольжения пары торец ролика - борт кольца. Применяемая смазка ЛЗ-ЦНИИ не создает достаточно прочной масляной пленки на трущихся поверхностях, не обеспечивает в полной мере жидкостной режим трения и, хотя и содержит в своем составе антизадирные присадки, не исключает появление износов, рисок и задиров на торцах роликов и упорных поверхностях бортов.

Осмотры роликовых подшипников показали, что износы этих поверхностей резко интенсифицируются при наличии не перпендикулярности упорных поверхностей бортов к дорожке качения кольца.

В процессе эксплуатации установлено, что с увеличением наработки исходная форма борта вследствие износа трущихся поверхностей претерпевает значительные изменения. Причем износ сопровождается увеличением площади контакта, воспринимающей осевую нагрузку.

У бортов колец колец и роликов изменение начальной геометрии сопровождается снижением твердости с HRC 61…63 до HRC 54…60.

Установлено, что след износа на рабочем борте наружнего кольца имеет различный характер - он более широк в зоне восприятия радиальной нагрузки. В этой же зоне могут появляться и трещины борта.

Износ торцов роликов носит также неравномерный характер: со стороны борта внутреннего кольца он ступенчатый, исчисляемый иногда десятками мкм, а со стороны рабочего борта наружного кольца - тороидальный. следовательно, осевая нагрузка воспринимается главным образом роликами, несущими радиальную нагрузку, а контакт роликов с бортом внутреннего кольца происходит при более высоких скоростях относительно проскальзывания.

Все эти износы сопровождаются повышенными температурами буксового узла, что в сочетании с другими неблагоприятными факторами может привести к уменьшению осевого зазора и даже к заклиниванию роликов между бортами наружного кольца.

Уменьшение осевого зазора в подшипнике можно определить из следующего соотношения

?qoct=б•(l1•?t1 - l2•?t2), (6)

где l1-ширина дорожки качения наружного кольца;

l2-длина ролика;

•?t1 и •?t2 - нагрев в эксплуатации соответственно наружного кольца и роликов.

Исследования показывают, что разница температур наружного кольца и роликов может достигать 60°С, а это приведет к уменьшению осевого зазора примерно на 40 мкм, а с учетом действия других факторов и к полному исчезновению осевого зазора в подшипнике. Поэтому величину осевого зазора приняли в пределах 70…150 мкм.

Особую группу дефектов подшипников составляют коррозионные повреждения в виде коррозионных раковин, поверхностной и точечной коррозии га роликах и дорожках качения колец. Причинами их появления является попадание воды в подшипник в процессе длительного отстоя подвижного состава и при обмывке колесных пар без выполнения полной ревизии букс.

Смазка ЛЗ-ЦНИИ обладает повышенной гигроскопичностью и в своем составе имеет щелочи и кислоты. Все это в совокупности создает агрессивную среду, вызывающую коррозию несущих и посадочных поверхностей подшипника.

Система технического обслуживания буксовых узлов

Для буксовых узлов техническое обслуживание и ремонт выполняются в сроки и по нормативам, установленным системой технического обслуживания и ремонта буксового узла согласно инструкции ЗЦВ-РК.

Для содержания буксового узла с подшипником качения в исправном состоянии предусмотрен их контроль в эксплуатации и выполнение промежуточной и полной ревизии.

Для контроля за состоянием буксового узла в пути следования применяются системы бесконтактного обнаружения нагретых букс в поездах - ДИСК, ПОНАБ. Принцип действия диагностических систем основан на восприятии аппаратурой импульсов инфракрасного излучения от греющихся букс с преобразованием этих импульсов в электрические сигналы, их обработкой и передачей информации о наличии и расположении перегретых букс в поезде. Устройства ДИСК и ПОНАБ во многом способствуют своевременному выявлению неисправных буксовых узлов и повышению безопасности движения.

Встречая поезда с ходу, осмотрщики вагонов, используя признаки, выявляют неисправные буксы при движении вагонов.

После остановки состава каждый буксовый узел должен быть тщательно проконтролирован в следующем порядке:

- проверить состояние колесной пары;

- проверить нагрев буксы и сравнить его с другими буксами этого состава;

- осмотреть крышки, корпус буксы, лабиринтное кольцо;

- путем обстукивания смотровой крышки определить исправное состояние торцевого крепления.

По внешним признакам выявляют неисправные буксы, температура которых не отличается от температуры исправных.

Степень нагрева букс определяется на ощупь. Нагрев букс с одной стороны поезда должен быть одинаков. Повышенный нагрев корпуса может быть из-за чрезмерного количества смазки, установленной в буксу при монтаже. Такой нагрев происходит непосредственно после ремонта, сроки которого необходимо уточнить по бирке. Этот нагрев должен прекратиться через 500-600 км. Если нагрев происходит из-за заездания в лабиринтном уплотнении или дефектов подшипников, колесная пара должна быть отправлена для полного освидетельствования.

По смотровой крышке, чуть ниже ее середины, наносят легкий удар молотком. Если имеется излом болтов стопорной планки или тарельчатой шайбы, изломана стопорная планка, отвернулась гайка - будет слышен двойной удар или дребезжащий звук.

Повреждение торцевого крепления, проворот внутренних колец, разрушение подшипников можно выявить специальным шаблоном. Клиновый выступ шаблона вводится внизу и вверху между корпусом буксы и лабиринтным кольцом. Если шаблон входит в зазор вверху и внизу на одинаковое расстояние, букса исправна. Если шаблон в верхней части входит меньше, чем в нижней, то неисправен задний подшипник; если он в верхней части входит больше, чем в нижней, то неисправен передний подшипник. Допустимой является разность зазоров сверху и снизу корпуса не более 1 мм.

Вырезом в основании шаблона глубиной 1,7 мм проверяют смещение корпуса буксы относительно лабиринтного кольца, которое допускается не более 1,4 мм. Смещение на большую величину позволяет выявить ослабление или повреждение торцевого крепления подшипников на оси. Данная неисправность может быть выявлена с помощью крючка. Проводя крючком по месту соединения корпуса буксы с лабиринтным кольцом, определяют величину смещения корпуса. Торцевое крепление исправно, если крючок зацепится за корпус буксы. Торцевое крепление повреждено, если крючок соскочит с лабиринтного кольца на корпус буксы.

Внешним осмотром выявляют повреждения смотровых крышек, ослабление их болтовых креплений.

На колесные пары, у которых неисправности буксового узла обнаружены визуально, по внешним признакам, на внутренней поверхности диска колеса наносят меловую надпись «по внешним признакам», а при обнаружении нагрева букс приборами ДИСК (ПОНАБ) наносят надпись «Аварийная - ДИСК (ПОНАБ). При обнаружении любой неисправности, выявленной по внешним признакам нагрева букс, осмотрщики вагонов принимают решение о методах ее устранения. Если установить причину нагрева буксы невозможно, колесная пара должна быть отправлена в роликовый цех вагонного депо для ревизии.

Промежуточная ревизия производится при обыкновенном освидетельствовании колесных пар, при их обточке без разборки букс, при единой технической ревизии пассажирских вагонов и по отдельным указаниям в качестве профилактической меры.

При промежуточной ревизии для контроля технического состояния буксы применяется установка для диагностирования подшипников. Установка выявляет также такие неисправности подшипников, как отколы бортов колец и торцов роликов, усталостные и коррозионные раковины на дорожках качения колец и поверхности роликов, задиры на кольцах и роликах, ползуны на поверхности роликов, изломы упорного кольца и другие дефекты. Установка включает стенд для вращения колесной пары и диагностический блок, от которого к корпусам букс проводятся датчики. При обнаружении неисправностей буксового узла, колесная пара направляется на полную ревизию букс. Перед производством промежуточной ревизии у выкаченных колесных пар буксы проворачивают для определения неисправностей на слух. При обнаружении толчков и ненормального шума производят полную ревизию. Контролируют надежность болтовых соединений смотровых и крепительных крышек, состояние лабиринтного уплотнения. Крышки и передние части букс протирают, снимают смотровую и крепительную крышку. Места прилегания крышек очищают от грязи и протирают, снятая крышка укладывается в закрываемый ящик внутренней стороной вверх. Из передней части буксы выбирают смазку и перекладывают в снятую крышку для дальнейшего ее использования. При этом необходимо соблюдать условия, исключающие попадания в крышку и буксу различных загрязнений.

Разработка технологической инструкции на ремонт

Технологическая инструкция разрабатывается для выполнения разборочных и ремонтных работ. В ней указывается в какой последовательности они производится. Содержит в себе описание технологических процессов специализированных по отдельным методам, для изготовления и ремонта изделий и их составных частей.

Объем работ, выполняемых при ремонте, включает в себя:

I. Разборка буксы, снятие ее с оси колесной пары.

II. Обмывка и просушка буксы после моечной машины.

III. Дефектация узлов буксы путем осмотра, замеров дефектоскопии.

IV. Ремонт, замена дефектных деталей буксы

V. После ремонта производим технологический контроль всем узлам и деталям буксы.

VI. Собираем буксу на шейку оси колесной пары.

VII. Оборудование применяемое при ремонте:

1. Плоскогубцы

2. Набор ключей

3. Чалочное приспособление

4. Пресс

5. Нагреватель индукционный

6. Отвёртка

7. Линейка

8. Слесарный молоток

9. Штангенциркуль

10. Лупа

11. Щуп для измерения осевого разбега подшипников

12. Приспособление, шаблон

13. Ванна

14. Кран-балка

15. Захват

16. Моечная машина ММД 12БМ

17. Дефектоскоп

18. Манометр

19. Кронциркуль

20. Динамометр

21. Пресс для измерения поводков на жёсткость

22. Пресс для запрессовки штифтов

VIII. Организация рабочего места

Применяемое оборудование:

Рабочие места слесарей оборудованы в соответствии с требованиями правил ремонта и технических указаний по ремонту тепловозов приспособлениями, в том числе гайковёртами, съёмниками, прессами и другими устройствами облегчающими труд, облегчающими повышение качества ремонта и роста производительности труда.

Оснастка и приспособление содержатся в полном соответствии с технологическими условиями на их эксплуатацию, в процессе ремонта применять исправно слесарно-монтажные, измерительные инструменты и приборы, предусмотренные технологическими процессами, удовлетворяющих требования технологических условий и ГОСТов.

Для разборочно-сборочных и транспортировочных работ при ремонте электровозов используется подъёмно-транспортные механизмы, монтажные тележки и другие средства механизации имеющиеся в депо.

Организация труда:

Рабочие места слесарей должны быть обеспечены материалами, деталями и запасными частями, установленных нормами технологического запаса. Личный и бригадный инструмент должен храниться в инструментальных шкафах и открытых стеллажах, расположенных в пределах рабочего места, а специальный инструмент и приспособление слесари получают из инструментальной комнаты депо; техническое обслуживание ТО-3 и текущий ремонт ТР-1; ТР-2; ТР-3 электровозов выполняют слесари соответствующей квалификации, обеспечивающие высокое качество работы, а также соблюдение размеров, точность сборки и приёмка деталей согласно нормам допусков и износов; транспортировку узлов и деталей в пределах рабочего места, до 50 м, выполняют слесаря занятые непосредственно ремонтом локомотива. Затраты времени на указанную транспортировку в типовых нормах учтены. В типовых нормах времени предусматривается рациональная последовательность выполнения элементов работы на основе опыта передовых предприятий.

узел буксовый подшипник роликовый

Проверка (испытание) буксового узла после ремонта

Качество монтажа буксы проверяют измерением зазора между фланцем крепительной крышки и торцом корпуса, а также проверяют легкость вращения буксы относительно шейки оси. Допускаемый неравномерный зазор должен быть не менее 0,3 мм в зоне расположения ушков. Вращение буксы на шейке оси должно быть свободным. Кроме того, вручную проверяют осевое смещение буксы вдоль шейки оси, которое должно быть свободным в пределах осевого разбега.

После проверки буксу окрашивают черной краской. Данные монтажа буксы заносят в журнал ВУ -90.

Размещено на Allbest.ru