Трещины колес. Причины возникновения и методы их выявления. Изломы колес.

 

В процессе эксплуатации вагонов колесные пары подвергаются значительным статистическим и динамическим нагрузкам, а также постоянным перепадам температуры в процессе торможения, что создает предпосылки для появления трещин на колесных парах. Из-за наличия трещины прочность конструкции уменьшается и становится меньше исходной, на которую была рассчитана. Уменьшение прочности происходит с ростом размера трещины, со временем колесная пара не способна выдержать высокие эксплуатационные нагрузки. Если нет постоянных высоких нагрузок, то до разрушения колеса имеет место длительный период развития трещины. Со временем трещина продолжает расти, прочность колесной пары уменьшается на столько, что она не способна выдержать и нормальные условия эксплуатации.

Трещина колеса в приободной зоне

 

Чаще всего зарождается усталостная трещина с внутренней стороны колеса, в приободной части диска колеса. При дальнейшей эксплуатации трещина увеличивается в размерах и выходит на внешнюю поверхность диска. По времени этот процесс может протекать несколько месяцев. Если развитие трещины имеет длительный период, то излом колеса происходит мгновенно.

При эксплуатации колесных пар образованию трещин также способствуют: повышенная бальность пути, а в зимнее время - возрастание жесткости пути, неровности на поверхности головок рельсов, увеличенные зазоры в стыках и др.

Трещина, выходящая на поверхность катания колеса

 

Образованию усталостной трещины способствует также наличие на
поверхности диска колеса забоин, задиров, которые являются концентраторами
напряжений.

 

Забоина диска колеса с трещиной

 

Трещина на поверхности катания колеса

Трещина обода колеса с внутренней и наружной стороны

Трещина диска колеса в приободной зоне

 

Выявление трещин в ходовых частях вагонов на ПТО производится путем визуального осмотра деталей, особенно участков деталей, где появление трещин наиболее вероятно, уделяя особое внимание ходовым частям вагонов имеющих косвенные признаки образования трещин.

 

Сквозная трещина колеса

 

Так как трещины в дисках и изломы ободьев колес происходят в колесных парах имеющих дефекты по кругу катания колес: выщербины, «навары», ползуны и особенно неравномерный прокат по кругу катания, а также у длительно проработавших, изношенных, имеющих тонкий обод колес: Рекомендуется особо внимательно осматривать колесные пары с толщиной обода 40 мм и менее, имеющих признаки неравномерного проката или ползуна.

При осмотре колес обращать особое внимание на отслоение окалины или краски на поверхности диска колеса; цвета побежалости на ободе колеса; наличие любых полос различной длины. Размеры проката, выщербин, ползунов, кольцевых выработок на поверхности катания колеса, глубина поверхностного откола наружной грани обода не должны превышать допускаемых норм.

Наибольшее количество изломов колесных пар приходится на полувагоны и хопперы; вагоны, загруженные до 70 и более тонн; колесные пары с толщиной обода от 22 до 35мм; в зимнее время года и весной (с декабря по май). По анализам отцепок вагонов по трещинам колес имеет место выявления большого количества трещин колес под крытыми вагонами.

 

Необходимо обращать внимание на возможный перегруз крытых вагонов, что отрицательно сказывается на эксплуатации ходовых частей вагонов.

Чаще всего зарождается усталостная трещина с внутренней стороны колеса (со стороны гребня) на приободной части диска (трещина 1). В дальнейшем трещина увеличивается и выходит на внешнюю поверхность диска колеса. Возможно, появление трещин у отверстия для водил (трещина 2), в ступице (трещина 3), поверхности катания (трещина 4) или гребня колеса (трещина 5).

Рисунок 10.17.

 

Необходимо внимательно осмотреть в этой зоне обод и диск колеса с обеих сторон, обстучать поверхность катания контрольным молотком (при отжатых тормозных колодках). При наличии трещины звук глухой, дребезжащий, быстро затухающий, нет четкой отдачи молотка, молоток как бы "прилипает" к колесу; при отсутствии трещины молоток легко и часто подпрыгивает, звук чистый, звонкий.

Осмотрщик должен знать, что трещины колесных пар могут возникать и в других условиях (под порожними вагонами, в летнее время, в легковесных поездах и т.д.), поэтому при осмотре необходимо тщательно осматривать все узлы и детали вагонов. Также необходимо выявлять вагоны, имеющие неравномерный прокат, так как вероятность образования трещины колеса при этом дефекте наибольшая. Трещины могут возникать в выщербинах, имеющих усталостное происхождение (большой глубины с неровной внутренней поверхностью покрытой ржавчиной).

Выщербина с трещиной, идущей в глубь металла.

 

Наиболее выраженные признаки неравномерного проката: отсутствие контрольного шплинта крепления валика подвески или разработанное отверстие на скобе крепления данного шплинта, отсутствие валика подвески, колодочного клина и колодки, гайки триангеля, блестящие пружины рессорного комплекта и др.

Отсутствие резиновых и волокнитовых втулок подвески, кронштейна, отсутствие предохранительной скобы, обрыв шплинта.

У таких колес необходимо определить расположение неравномерного проката на ободе по износу фаски или местному уширению (раздавливанию) обода колеса, а также наличие трещин.

Термические трещины возникают вследствие значительного нагрева обода композиционными тормозными колодками. Трещины в гребне образуются на внутренней стороне от нижней части обода к вершине гребня.

Характерным признаком термических трещин (возникающих при значительном нагреве колес колодками) является наличие цветов побежалости на поверхности катания и фаске, белесый цвет обода колеса.

След термического воздействия колодок.

 

При визуальном осмотре колесной пары признаками наличия трещины являются: разрывы краски; отслоения металла и окалины; вдоль трещины в летнее время выделяется металлическая пыль, ржавчина (могут быть потеки), в зимнее время вдоль трещины образуется иней (см. фото).

Трещина колеса, обнаруженная в зимний период

Трещина колеса, обнаруженная в зимний период

 

Продольные трещины, плены, расслоения и неметаллические включения (песочины и др.) в ободе - дефекты прокатного и металлургического происхождения.

Продольная трещина обода колеса

Сетка термических трещин в ободе - образуется от теплового воздействия на поверхность катания колес неметаллических тормозных колодок.

Трещины в диске:

1         - около ступицы — возникают из-за наличия в металле
неметаллических включений и неровностей от прокатки;

2      - у отверстия для водил - чаще развиваются от микротрещин на острых
кромках, образующихся при прошивке или сверлении отверстия (колесные пары с
водильными отверстиями изымаются из эксплуатации при плановых видах
ремонта);

3  - около обода - появляются в местах неровностей, остающихся после
прокатки неисправным инструментом.

Колесо с водильными отверстиями  Трещина колеса в ступице с выходом

на поверхность катания

Трещины а ступице — возникают из-за наличия дефектов в металле ступицы. При наличии трещины ступицы колеса, как правило, происходит ослабление посадки ступицы, что вызывает появление соответствующих признаков: разрыв краски, смещение ступицы относительно оси, выделение в месте сопряжения конденсата, ржавчины, образование пылевого валика (в зимнее время - инея).

Трещина в ступице колеса