Введение к работе
Актуальность проблеми. Эксплуатационная долговечность и надежность солесной пары в целом в большинстве случаев определяется состоянием по-іерхности катания колеса, от которого напрямую зависит безопасность движения подвижного состава.
Интенсивность износа по профилю обода колесных пар за последнее їремя существенно возросла. К основным причинам можно отнести: сужение тлей; переход на рельсы тяжелого типа (Р65); увеличение твердости рельсов в 1,5 раза по сравнению с твердостью колес; снижение требований по величине перекоса пути в 2,5 раза и по максимально допустимым просадкам рельсовых аитей в 3 раза. Как следствие - в локомотивных и вагонных депо резко возрос-по количество обточек колесных пар при ремонте.
Исследованиям износа колесных пар и способов повышения долговечно-:ти бандажей посвящены работы отечественных ученых: С. М. Андриевского, С. В. Алехина, А. Т. Головатого, А. В. Горского, К. И. Домбровского, В. Н. Иванова, И. П. Исаева, В. А. Кислика, С. М. Куценко, А. П. Костюка, Т. В. Ларина, М. М. Машнева, Н. Ф. Медведева, В. И. Наумова и др.
Анализ данных ремонтных депо и заводов показывает, что объем работ по механической обработке колес не уменьшился. Основными причинами роста частости обточек колесных пар являются:
наличие термомеханических повреждений на поверхности обода, ползунов, выщербин, наваров и др., что снижает производительность обработки и вызывает отказ режущего инструмента по излому и сколам твердосплавных пластин;
увеличение количества колесных пар с изношенными гребнями. Это привело к росту припуска на обработку при восстановлении профиля обода, На каждые 1 мм бокового износа гребня требуется снять металл по толщине обода на глубину около 1,75 мм, а при увеличении угла наклона гребня к основанию с 60 до70-на2,75 мм;
внедрение различных методов упрочнения поверхности обода, а в перспективе -повышение твердости обода с 260 до 400 НВ. Соответственно трудоемкость обработки таких колес возрастет в 2-3 раза, а расход твердого сплава -в 1,5-2 раза.
Срок службы колесной пары при прочих равных условиях во многом зависит от формы профиля поверхности катания. Поэтому периодическое восстановление профиля катания колесной пары, устранение дефектов обусловлены не только экономическими требованиями, но и требованиями безопасности грузопассажирских перевозок. Восстановление колесных пар производится с применением инструмента, оснащенного твердым сплавом. За последние два года стоимость твердого сплава возросла в три раза и имеет тенденцию к дальнейшему росту. Цена пластины круглой формы RPUX по прейскуранту фирмы "Sandvik Coromant" находится, в зависимости от ее исполнения, на уровне 256-
363 шведских крон, что составляет около 35-55 американских долларов за пла стану, что значительно выше стоимости пластин, выпускаемых в России. Е связи с сокращением объемов выпуска пластин в России перспектива их при обретения по мировым ценам становится весьма реальной. Это приведет к существенному росту себестоимости механической обработки колесных пар. По этому поиск путей повышения ресурса режущего инструмента для обработкі колес является актуальной научно-технической проблемой.
Цель работы. Снижение затрат на механическую обработку колесных паї за счет увеличения стойкости и многократного восстановления ресурса твердосплавных пластин режущих инструментов.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи 1) исследование закономерностей повреждаемости пластин в эксплуатации; 2' математическое моделирование процесса обточки колесной пары; 3) выбор метода восстановления изношенных твердосплавных пластин, обеспечивающей: повышение их ресурса; 4) определение оптимальных параметров заточки пластин, разработка технологического процесса переточки твердосплавных пластин, исследование возможности упрочнения твердосплавных пластин в условиях депо; 5) оценка экономической эффективности предлагаемых технических решений.
Методы исследования. Для решения указанных задач использовались математическое моделирование технологических процессов обточки колесных пар подвижного состава на основе метода планирования эксперимента; компьютерное моделирование динамических процессов в системе «станок - колесо -инструмент».
Проведено построение и выполнен анализ двухмерных сечений поверхностей откликов, что позволяет определять период стойкости пластин в зависимости от их геометрических параметров.
Научная новизна диссертационной работы, выносимой на защиту, заключается в следующем: 1) в выборе рациональных режимов обработки колесных пар с дефектами поверхности катания; 2) моделировании оптимальной геометрии режущей части и формы передней поверхности лезвия твердосплавных пластин; 3) разработке технологии многократного восстановления ресурса работоспособности твердосплавных пластин.
Практическое значение работы состоит в том, что на основе выполненных исследований разработаны рекомендации по рациональной эксплуатации сменных режущих пластин сборного твердосплавного инструмента для обточки колесных пар при деповском ремонте. Использование этих рекомендаций е омских ремонтных депо позволило сократить расход дорогостоящего твердогс сплава на обточку колес в 1,5-2 раза.
Определены оптимальная геометрия и форма передней поверхности лезвия сменных твердосплавных пластин для обработки колес с эксплуатационными дефектами профиля обода. Это обеспечило повышение стойкости пс сравнению с новыми пластинами в 2,5-3,0 раза.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на іторой международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1997 г.), на научно-практической конференции, госвященной 160-летию отечественных железных дорог, "Энергосбережение ta предприятиях Западно-Сибирской железной дороги" (Омск, 1997 г.), на ретьей межвузовской научно-методической конференции "Актуальные про-шемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" (Москва, 1998 .), на межвузовской научно-техшгческой конференции, посвященной 160-іетию отечественных железных дорог и 100-летию железнодорожного образо-іания в Сибири, "Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы" (Омск, 1998 г.), на региональной научно-технической конференции, похищенной разработке программ развития железных дорог Сибирского регио-ш, "Транссиб- 99" (Новосибирск, 1999 г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опублико-5ано в 12 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти -лав, заключения с выводами, списка использованной литературы (153 наиме-ювания) и приложений. Текст диссертации изложен на 166 страницах, содержит 55 рисунков и 18 таблиц.
