Технология повышения эксплуатационной надёжности и долговечности колёсных тележек карьерных думпкаров

Ю.К. Яшков, к.т.н., доцент, изобретатель СССР; ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет), Челябинск

Вагоны, эксплуатируемые на рудных и угольных карьерах, работают в условиях движения с многократными поворотами на кривых участках железнодорожных путей. Поворотный узел «пятник – подпятник» колесных тележек вагонов определяет такие характеристики движения вагона, как величина момента трения при повороте, условия вписывания тележек в кривые железнодорожной колеи, энергетические затраты на перемещение вагона и, как следствие, износ деталей пятникового узла. Установлено – трение в пятниковом узле оказывает существенное влияние на износ реборд колесных пар и боковых поверхностей рельсов.

№1 (107) 2013

Проблемное значение эти процессы приобретают:

- при эксплуатации вагонов на карьерных железнодорожных путях малого и среднего радиуса кривизны;

- для вагонов с увеличенной колесной базой – трехосными тележками;

- для вагонов-самосвалов, например, думпкаров типа 2ВС105 с кромочными нагрузками на детали пятникового узла близкими к критическим (возникающим в процессе разгрузки вагона).

Заполнение зоны трения узла штатной графитовой смазкой при ремонте и нерегулярное пополнение ее в процессе эксплуатации не обеспечивают эффективного смазывающего действия, а процесс износа становится прогрессирующим, особенно при наличии первоначального нарушения микро – и макрогеометрии сопряженных поверхностей деталей, работающих в условиях сухого трения.

112 2

Инновационность предложенного нами метода повышения долговечности колёсных тележек вагонов заключается в том, что в трущийся узел помещается смазочный элемент в виде диска с особыми механическими и триботехническими свойствами. Смазочный элемент должен иметь:

- достаточную механическую прочность – отсутствие растрескивания и разрушения, в т.ч. при максимально неравномерном распределении нагрузки по площади смазочного диска;

- высокие антифрикционные свойства (низкий коэффициент трения) в условиях сухого трения и интенсивного воздействия загрязняющих и абразивных частиц;

- достаточную прирабатываемость в контакте с контртелом, в т.ч. уже при наличии заметного износа трущихся поверхностей;

- рабочий ресурс по износу самого смазочного элемента должен быть не меньше межремонтного срока эксплуатации вагона.

Наиболее эффективными материалами для смазочного элемента оказались многокомпонентные полимерные материалы серии МКПМ (Уральское производственное предприятие «ПолиМа», г. Челябинск), матричной основой которых служит полиамид ПА и его сополимеры, а в качестве наполнителей используются стекловолокно и различные смазочные материалы. Специальная технология изготовления смазочных дисков, разработанная и освоенная на предприятии, позволяет получать изделия с оптимальной структурой и требуемым распределением наполнителей по объему изделия.

Смазочные диски предварительно прошли испытания и апробацию на Калининградском вагоностроительном заводе.

112 3

Опытная промышленная эксплуатация вагонов со смазочными дисками проводились в 2011–2012 гг. на Качканарском ГОКе и Магнитогорском МК. Диски устанавливались в колесные тележки думпкаров 2ВСR105 без каких-либо конструктивных изменений пятниковых узлов, при наличии износа пятника и подпятника до 5–8 мм по диаметру и 1,5–3 мм по высоте. Думпкары эксплуатировались на карьерных железнодорожных путях с радиусом кривых до 60–120 м. Пополнение смазки в узлы при эксплуатации вагонов не производилось. Размерные параметры смазочных дисков ДСR400R10:

  • Диаметр наружный . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 мм;
  • Диаметр внутренний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 мм;
  • Толщина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 мм.

До начала испытаний гребни колесных пар были восстановлены до нормативного размера 32 мм. Через один месяц эксплуатации были произведены замеры износа гребней всех колесных пар, через два месяца – также проведены замеры и с подъемом рамы кузова обследовано техническое состояние пятниковых узлов и смазочных дисков.

Для сравнения – по всему парку таких вагонов износ гребней колесных пар через один месяц эксплуатации составляет 8–11 мм; колесные пары отправляются на восстановление. Таким образом, износостойкость колесных пар вагонов со смазочными дисками увеличивается не менее чем в 2 раза.

Трущиеся поверхности пятников и подпятников на опытных думпкарах «заполирововались», т.е. их износ практически прекращается; смазочные диски находились в работоспособном состоянии, имеют износ по высоте в пределах 1,5 мм и оставлены для дальнейшей эксплуатации.

Общий технико-экономический эффект оснащения вагонов смазочными дисками включает:

- увеличение в 2 и более раза межремонтного пробега колесных пар;

- увеличение не менее чем в 2 раза межремонтных ресурсов пятника и подпятника;

- снижение износа рельсов – они подвергаются совместному с гребнями колес износу – и увеличение межремонтного срока железнодорожных путей, особенно участков кривых в карьерах;

- экономия энергетических затрат на передвижение состава – вследствие прохождения кривых участков пути с меньшей нагрузкой.

Применение разработанной и апробированной на думпкарах технологии перспективно также и для вагонов, эксплуатируемых на железнодорожных путях среднего радиуса кривизны (до 150–400м). Для определения её фактической эффективности целесообразно проведение соответствующих ресурсных испытаний.

Ключевые слова: межремонтный, колесных, железнодорожных думпкаров, тележек, пробег, ресурс, подпятника, пятника, пар, эффективность

Журнал "Горная Промышленность" №1 2013, с 112