автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Основные направления повышения качества производства стрелочной продукции для железных дорог России

Г 5 ОД 2 1 ДЕК 1933

На правах рукописи УДК 625.151

Лархин Александр Викторович

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВА СТРЕЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИИ

(05.22.06 - ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ)

АВТО РЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-

исследовательском институте железнодорожного транспорта и на Муромском стрелочном заводе.

Научный руководитель - доктор технических наук

Глюзберг Борис Эйнихович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Путря Николай Никитович

кандидат технических наук Абросимов Владимир Иванович

Ведущее предприятие - Горьковская железная дорога

Защита состоится "ЛЯ, " 1998 г., в_час. на

заседании диссертационного совета Д 114.01.03 Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта.

Адрес: г. Москва, проезд Русанова, д.,2.

Автореферат разослан " Нб'^Ы'р^' 1998 г.

С диссертацией можно ознакомиться в филиале №2 ЦНТБ МПС, по адресу: г. Москва, Игарский проезд, д.2, строение 1.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 129851, г. Москва, 3-я Мытищинская ул., д. 10,Ученому секретарю ВНИИЖТ.

Ученый секретарь диссертационного совета УУ/У/"' ^Щ. Д. Кравченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. На железных дорогах МПС России в настоящее время эксплуатируется около 215 тыс. стрелочных переводов, из них в главных путях около 65 тыс. переводов. Среднее расстояние между станциями на сети дорог составляет 11 км, поэтому состояние стрелочных переводов существенно влияет на перевозочный процесс.

Современный этап развития страны требует от специалистов железнодорожного транспорта решения новых задач. В области стрелочных переводов это создание надежных,- долговечных и малообслуживаемых стрелочных переводов, полное удовлетворение потребностей российских железных дорог всеми видами стрелочной продукции, выход на зарубежные рынки.

В настоящее время стрелочные заводы России осваивают ежегодно несколько новых видов стрелочной продукции для МПС РФ. От совершенства конструкции и качества этих переводов существенным образом будет зависеть состояние стрелочного хозяйства на ближайшую перспективу.

Необходимо отметить, что полный анализ влияния производственных и технологических факторов на качество стрелочной продукции до настоящего времени .о- проводился. Различными исследователями анализировались с позиц влияния на качество либо отдельные элементы технологических процессов, либо конкретные конструк тивные разработки.

В связи с этим обобщение опыта разработок и освоения производства стрелочной продукции и выделение основных перспектиииых направлений для дальнейших работ по отбору и созданию технологий для производства новых конкурентоспособных стрелочных переводов с улучшенными эксплуатационными качествами является важным и актуальным.

Цели н задачи исследования. Цель диссертационной работы

заключается в том, чтобы, опираясь 'на анализ и обобщение опыта разработок и освоения производства стрелочной продукции, выработать основные перспективные направления по созданию и отбору

прогрессивных технологий для конкурентоспособных стрелочнь переводов нового поколения с высокими эксплуатационными качествам]

Цель может быть достигнута за счет комплексного использован! возможностей совершенствования конструкции, технологии, создан! новых технологических схем, повышения качества материало применяемых для изготовления стрелочных переводов. Исследован] возможностей использования каждого из этих направлений составля задачу исследования. Все эти составляющие должны быть рассмотрс: во взаимосвязи.

Решение задач по созданию высоконадежных и экономичш стрелочных переводов должно основываться на опыте эксплуатационн! работы стрелочного хозяйства железных дорог МПС России и в перв) очередь на анализе причин отказов стрелочных переводов и их основш элементов. Такой анализ также является задачей исследования.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается системном подходе к оценке влияния производственных технологических факторов на качество ст^едочной продукции.

Анализ отказов стрелочных переводов и их элементов авторе произведен с позиции выявления ведущих процессов, отвечающих работу элемента, на каждом из этапов его эксплуатации. Выделены до отказавших элементов, отказы которых связаны с производственными технологическими факторами.

Проведен большой комплекс исследований по разработке спосс изготовления деталей из высокомарганцовистой стали с помощ высокотемпературной газостатической обработки. Способ защип авторским свидетельством и патентом РФ и внедрен на стрелочном зав* при изготовлении сердечников крестовин.

На основании исследований выработаны основные направления развития производственно-технологической базы для производства стрелочной продукции нового поколения.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Создана технологическая база и доведены до уровня серийных технологии изготовления элементов и узлов стрелочных переводов нового поколения: лрсстогчнщ с приварными рельсовыми окончаниями;

„ ' ' " V-

крестовины с улучшенной врезкой; удлиненные остряки с рельсовыми^ окончаниями; стрелки с остряками, имеющими запас металла на боковой износ; контррельсовые узлы с контррельсами не связанными с ходовыми рельсами; контррельсы-протекторы; подкладки с приварными ребордами; башмаки с приварными подушками; упругие скрепления; лафеты крестовин НПК с приварными опорными частями сердечника и др.

Запущены в серийное производство стрелочные переводы для путей 1 и 2 классов, горочные стрелочные переводы со стрелкой повышенной долговечности.

Серийное производство новых конструкций и узлов позволяет увеличить срок службы стрелочных переводов, уменьшить расходы на их содержание и повысить безопасность движения поездов.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на совещаниях подкомиссии по стрелочным перевод"Путейской секции НТС МПС в С.-Петербурге в 1995 году, Новосибирске в 1994 и 1997 годах, Муроме в 1996 и 1998 годах, 27 научной конференции муромского филиала ВПИ в 1992 г. на НТС Стрелочной лаборатории и НТС отделения Путевого хозяйства ВНИИЖТ в 1998г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура н об'ем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержащего выводы и предложения и списка использованых источников.

Работа содержит 107 страниц текста, 31 рисунок, 6 таблиц. Список литературы включает 159 наименований, из них 28 на иностранных языках. '

- б -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулирова общая направленность работы.

Проведено обобщение опыта разработок и освоения производст стрелочной продукции и выделение основных перспективн направлений для дальнейших работ по отбору и созданию технологий i производства новых конкурентоспособных стрелочных переводов улучшенными эксплуатационнымиксг:ествами.

В первой главе дан^ характеристика состояния сгрелочш хозяйства российских железных дорог, проанализированы исследовани разработки, направленные на улучшение эксплуатационных каче стрелочных переводов, сформулированы цель и задачи исследования.

Исследовательские работы по улучшению эксплуатациони качеств стрелочных переводов находятся в центре внимания специалист путейцев в нашей стране и за рубежом.

Большие исследования проведены научными коллективами ВНИИЖТе под руководством докторов технических наук H.H. Пут Б.Э. Глюзберга, Г.Г. Желнина, кандидатов технических наук А. Тейтеля, Л.Г.Крысанова, инженеров В.Г.Донца., М.И.Титаренко; ЛИИЖТе (ПГУПСе) под руководством профессоров C.B. Амелина, В Яковлева, М.П. Смирнова, кандидата технических наук В.И. Абросимс и др.; в ДИИТе сотрудникми кафедры, возглавлявшейся профессор М.А. Фришманом, а в настоящее время руководимой профессор В.Д.Дановичем.

Проектные работы по созданию стрелочных переводов веду отделом верхнего строения пути ПТКБ ЦП МПС, долгие гс возглавлявшегося Ю.Н. Петровым. В настоящее время работы проектированию стрелочных переводов ведутся главнь конструкторами, инженерами С.О. Суриным, В.Н. Ткаченко. Руково отделом инженер А.К. Гучков.

Как в нашей стране, так и за рубежом научные исследовани проектные работы развиваются по нескольким основным направлен! Важнейшие из них - создание новых конструкций, совершенствовг серийно выпускаемых конструкциий, исследования по рациональн

использованию и ремонту стрелочных переводов, их основных элементов по совершенствованию методов их укладки и текущего содержания.

Работоспособность стрелочного перевода во многом определяется состоянием узла стрелки. Специалистами ВНИИЖТа, ПТКБ ЦП и стрелочных заводов разработаны и внедрены новые экономичные формы острякового проката, позволяющие ликвидировать предпосылки возникновения наиболее опасных дефектов в виде трещин и поперечных изломов из-за наличия концентраторов напряжений, образующихся при механической обработке полошвы остряков.

Для улучшения сопротивляемости остряков возникновению контактных повреждений зоны перекатывания был разработан новый продольный профиль остряков, позволяющий перераспределять контактные давления колес в узких сечениях остряка на рамный рельс, а также введена закалка остряков. Важное значение имел переход к массовому выпуску стрелок с гибкими остряками, значительно улучшающими работу корневой части остряка.

Наряду с достижениями по совершенствованию конструкции узла стрелки следует отметить, что ряд параметров этого узла нуждается в дальнейшем улучшении. Это, в первую очередь, дальнейшее улучшение продольного профиля остряков, поперечного профиля остряковог: проката, дефектостойкости стыков остряков с примыкающими рельсами, обоснование нормирования взаимного положений остряка и рамного рельса, нормирование специфических форм износа системы остряк -рамный рельс, уменьшение бокового износа остряков и рамных рельсов.

На условия движения подвижного состава по стрелочному переводу большое влияние оказывает состояние соединительных путей. Для обеспечения стабильности зоны соединительных путей стрелочного перевода необходимо применение усовершенствованных скреплений.

Проблемы совершенствования крестовинных узлов и улучшения их эксплуатационных качеств имеют важное значение.

Наиболее перспективными для* участков со скоростным и интенсивным грузовым движением являются стрелочные переводы, имеющие крестовины с непрерывной поверхностью катания. Стрелочные переводы. имеющие крестовины с поворотным сердечником.

укладываются на направлениях со скоростями движения пассажирск поездов до 140-160 км/ч.

Повышение скоростей движения по прямому направлению свьп 160 км/ч требует применения более длинных сердечников и бот жесткого закрепления их корневой зоны. Хорошие результаты в эт> случае можно получить, применяя гибко-поворотные сердечники.

В настоящее время такая крестовина выпущена Муромск, стрелочным завод0" проходит испытания на Октябрьской ж Положительные результаты этих испытаний позволили включить так; крестовину в конструкцию скоростного стрелочного перевода железобетонных брусьях для Октябрьской ж.д. к серийному выпус которого приступил Новосибирский стрелочный завод.

Среди различных конструкций крестовин с неподвижны элементами, широко используемых на дорогах России и за рубеже наибольшее распространение имеют крестовины типа единой отлив сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков. На дорогах МГ РФ доля крестовин этой конструкции превышает 95%. Недостаточн изгибная прочность металла в хвостовой части крестовины приводит возникновению в эксплуатации трещин, требующих замены вс крестовины.

Долговечность крестовин определяется, **"в основном, сопротивлением износу и контактной усталости в зоне перекатывай колес с сердечника на усовик, поэтому наибольшее число работ в облас совершенствования крестовин посвящено вопросам износостойкости дефектостойкости крестовин.

Одним из направлений исследований по улучшен: эксплуатационных качеств крестовин является улучшение свой< металла - стали 110Г13Л. Проводятся работы по улучшению технолог литья и химического состава стали, местному легирован изнашиваемых зон. улучшению ее структуры. Разработана техноло! упрочнения рабочих поверхностей взрывом.

Эффективное влияние на износостойкость и дефектостойко крестовин можно осуществить изменяя форму рабочих поверхностей, которой зависит уровень динамических воздействий колес на нее. Рабе

в этом направлении продолжаются. Они существенным образом зависят от технологических возможностей заводов-изготовителей.

В состав крестовинных узлов с жесткими крестовинами входят контррельсы. Практика эксплуатации в нашей стране и за рубежом показала целесообразность изготовления контррельсов из специальных прокатных спецпрофилей. За рубежом распространение получили «■""торельсовые узлы с контррельсами не связанными с ходовыми рельсами. Работы над созданием таких конструкций для российских ж.д. в настоящее время интенсивно ведутся.

Цель реферируемой работы заключается в том, чтобы опираясь на анализ и обобщение опыта разработок и освоения производства стрелочной продукции выработать основные перспективные направления по созданию и отбору прогрессивных технологий для конкурентоспособных стрелочных переводов нового поколения с высокими эксплуатационными качествами.

Схема работ по совершенствованию стрелочных переводов представлена на рис. 1.

Вторая глава работы посвящена анализу отказов стрелочных переводов и их элементов.

Отказы стрелочных переводов возникают по причине отказов их основных элементов, или по причинам расстройства сопряжений и прикрепителей. Отказы основных элементов происходят либо по износу, либо по другим дефектам.

Наиболее распространенная причина изъятия стрелок связана с состоянием остряков.

В начальный период эксплуатации удельная частость отказов остряков возрастает и к моменту пропуска порядка 250 млн.т бругго груза достигает 1,8% на каждые 10 млн.т бр. пропущенного груза (рис.2). Такой вид зависимости Р0(Т) характерен для преобладающего механизма отказов элементов по дефектам усталостного и контактно-усталостного характера, когда по мере наработки элементы вырабатывают свой ресурс и выходят из строя.

Затем до момента пропуска приблизительно 450 млн. т бр. груза удельная частость отказов остается практически неизменной - около 1.8%

п

о

03

сг

Ё

п>

а а

си и к о

а

р н

а а о а а о-

Скоростные переводы

Переводы для путей I и 2 классов

НПК

Гибкая стрелка серийная

1/6 Р65 горочные

Улучшенные крестовины

Улучшенные скрепления

Усиленный корень остряка

Замещение продукции внероссийскнх прозводич». Я

Массовые стрелочные переводы на ж.6. основании

Термообработка

Газостатическа« обработка

Остряки с приварными окончаниями

Совместная обработка крестовин

Сварные крестовины

Замена клепки сваркой

Улучшение качества механ.обработки

Усиление контроля исполнения

Улучшение качества литъя

УдсЛьиН частосп отказов остряком типа Р65

1

\

А Р 1Т1 — С0А5 0 1.

100

200

I

Рис. 2.

300 400 500

Наработка, Т (улн.т бр.^

Интенсивность отказов остряков типа 1>65

. 1 П. (Т) =а » £т

1 •••

/V у - - логарифмически нормальная аппроксимация

/

100

200

;Ш0 400 500

Наработка, Т 1млн. т Лр.^

IV.- 3

Уделиия Частосп отказов крестовин типа Р65

• X

у

Л

с 0 к 0 1Ь

.'Наработка, Т (млн. т Ор. 1

Рис. М

Интенсивность отказов крестовин типа Р65

/

/

/ и

50 100 150

Наработка Т, (млн. т б.р. 1

Рис. 5

на каждые 10 млн.т бр. наработки. Такому виду зависимости удельнс частости отказов от наработки соответствует период равновесия межд механизмами износа и дефектообразования. Развивающиеся 1 небольшой глубине дефекты наиболее нагруженной контактной зон головки остряков удаляются за счет износа, работа элемент* стабилизируется.

В последний период, эксплуатации удельная частость отказ* снижается. В частности в период наработки 450-500 млн. т бр. груза о: уже состав ля1?Гоколо 1,5% на 10 млн. т бр. Эта особенность характер для периода, когда преобладающими механизмами, формирующш отказы элементов, становятся износ и образование дефект специфического характера (местный износ подошвы и голов! расстройства корневой зоны и т.д.).

Если удельная частость отказов характеризует выход элемент относительно их первоначального числа, то интенсивность отказ характеризует в каждый данный момент наработки выход элемент оставшихся в эксплуатации к этому моменту на ближайший период с Это позволяет планировать их замену и периодичность обслуживания.

Интенсивность отказов нарастает весь период работы остряко! пути(рис.З). Вид зависимости - пунктирная линия, "свидетельствует логарифмически нормальном харг«тере этой зависимости, однако основной период работы остряков зависимость интенсивности отка: остряков от наработки с достаточной для практической цели точност можно считать линейной.

Характерно, что завершение "линейного периода" интенсивно отказов совпадает с завершением периода относительного постоянс удельной частости отказов, что также свидетельствует о смене ведущ механизма отказов к моменту наработки 430-450 млн.т бр.

В целом не менее 65% остряков изымается из пути по причт недостаточной прочности и несовершенства технологии изготовления.

Основная причина отказов рамных рельсов - характерные стрелочных переводов дефекты 1 и П группы связанные с недостаточ контактно-усталостной прочностью металла.

Характер работы крестовин с непрерывной поверхностью катания близок по характеру работы зоны стрелки. Срок службы крестовин с непрерывной поверхностью катания также близок к сроку службы стрелки. Средняя фактическая наработка до изъятия их из пути превышает 400 млн. т бр. Основные причины отказов этих крестовин -выкрашивания на поверхностях катания усовиков и сердечников в зоне перекатывания. Еще один дефект, выводящий из строя крестовин с непрер:.:с::гй- поверхностью катания - местные выработки ПОДСшооГ сердечника и подушек, как правило, вблизи острия сердечника из-за высокого уровня сил, передаваемых колесами на узкие сечения сердечников.

Из всех основных элементов верхнего строения пути жесткие крестовины имеют наименьший срок службы. Зависимость выхода из строя крестовин типа общей отливки от наработки имеет монотонно возрастающий характер. На момент нормативной наработки выходит из строя 33% крестовин.

Удельная частость отказов крестовин от наработки в отличие от аналогичной зависимости для остряков возрастает в течение всего периода их эксплуатации (рис.4). К моменту нормативной наработки она возрастает в 5,5 раз по сравнению с начальной и продолжает расти.

Такой характер зависимости свидетельствует о том, что ведущим процессом должен являться процесс накопления повреждений в металле.

Зависимость интенсивности отказов крестовин от наработки имеет монотонно возрастающий вид (рис.5). Характер зависимости близок к экспоненциальному, что также резко отличает его от аналогичной зависимости для остряков. Как правило, близкая к экспоненциальной зависимость интенсивности отказов от наработки возникает в случаях, когда по мере работы элементов нагрузка на них возрастает. Для крестовин это подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, выполнявшимися во ВНИИЖТ и ЛИИЖТ (ПГУПС) и других исследовательских организациях.

Наиболее частой причиной отказов крестовин является износ. По причине износа отказы получает большая часть крестовин - 60-80%.

Первоначальная стадия (ее при хорошо подогнанных литой рельсовой частях крестовины может не быть) это осадка литой част относительно рельсовых усовиков. Осадка происходит в основном по первыми же проходящими поездами. Обычно величина осадки в зон перекатывания колеблется от 0,5 до 1,5 мм. В отдельных случаях он может достигать 2 мм и более.

Вторая стадия работы крестовины. - период интенсивного наклеп металла. Прк-зтом возникает поверхностный слой уплотненного метал*" с твердостью на поверхности до 400 НВ и более. Эта стадия длится д наработки 15-20 млн. т бр. Зависимость износа от наработки в этс период имеет экспоненциальный характер.

Ведущий процесс формирования износа на этой стади пластическая деформация. Величина износа в нормируемых сечениях концу периода наклепа-смятия достигает 1,5-2,5 мм, иногда 3,0 мм.

После завершения периода наклепа зависимость износа крестови от наработки приобретает близкий к линейному вид. Ведущим процессами, определяющими износ крестовин, являются истирану металла и образование поверхностных выкрашиваний.

Выкрашивания на сердечниках и усовиках в зоне перекатывани составляют ¿сновную* часть причин отказов крестовин, вышедших у строя, по дефектам. Совместно с рядом других дефектов зон: перекатывания число отказов крестовин по этой группе дефекте составляет около - 20%.

Другой зоной крестовины, подверженной образованию дефектов виде выкрашиваний рабочих поверхностей, является зона передне врезки. В эксплуатации этими дефектами поражается значительное чис/ крестовии - до 30-50% при больших износах крестовин.

Весьма опасный вид дефектов крестовин типа общей отлив» сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков - трещин возникающие в подошве и развивающиеся от дефектов литья »и концентраторов напряжений, образующихся в процессе обработки лит» части.

На дорогах России применяется практически единственный в контррельсовых узлов. В качестве контррельса в таком узле использует

прокатный спецпрофиль, который с помощью болтов и вкладышей крепится к ходовому рельсу. Высокий уровень бокового динамического воздействия колес на контррельсы сопровождается возникновением в наиболее нагруженных точках и сечениях спецпрофилей напряжений величиной до 330 МПа.

На дорогах имеют место три вида дефектов контррельсов, служащие причиной их в виде продольных трещин

головки контррельса (возникают-?-нижней части головки); поперечные трещины головки контррельса, развивающиеся от ее верхней кромки; трещины, развивающиеся от отверстий для крепления контррельса к ходовому рельсу.

Направляющее действие контррельсов вызывает резкие сдвижки колесных пар при прохождении подвижным составом крестовинных узлов. В результате этого, а также из-за наведенных ударов, вызванных неровностями на крестовинах, на ходовых рельсах образуются вертикальные неровности в виде седловин. Развиваясь седловины служат причиной их отказов.

' Частота и интенсивность отказов рельсовых элементов соединительных путей не превышает соответствующие величины для' рельсов обычного пути такого же плана и профиля: Отсутствие подуклонки рельсовых нитей в пределах стрелочных переводов не вызывает образования специфических дефектов.

Анализ случаев браков и аварий на стрелочных переводах показывает, что около 25% всех случаев нарушения безопасности движения поездов относится к слабости подрельсового основания, а с учетом случаев нарушения норм содержания переводов, которые напрямую связаны с состоянием основания и скреплений, доля таких случаев в общей статистике нарушений безопасности движения поездов по стрелочным переводам превышает 36%.

Несовершенство конструкции , и качества промежуточных скреплений на стрелочных переводах является одной из наиболее неблагоприятных особенностей современных конструкций переводов, применяемых на российских железных дорогах.

-не-

основные недостатки скреплений в этих зонах - повышенна жесткость, приводящая к быстрому расстройству узлов, недостаточно закрепление рельсовых элементов в горизонтальной поперечно плоскости, ухудшающее стабильность колеи, малые опорны поверхности для клемм и болтов, устаревший (заклепочный) спосо соединения элементов. Помимо этих общих недостатков конструкци скреплений в пути имеют место изломы башмаков, трещины лафето! расстройство корневых; стыков остряков и хвостовых стыков подвижны и неподвижных сердечников крестовин, ускоряющих выход из стрс стрелочных переводов по причинам недостатков конструкции технологии изготовления.

В третьей главе представлены исследования по повышени: эксплуатационных качеств стрелочных переводов за счет производит элементов повышенной надежности.

Наиболее слабый конструктивный узел стрелки - хорневс крепление остряка вкладышево-накладочного типа. В результат динамических воздействий в корне, дефекты возникают и непосредственно примыкающей к нему зоне выпрессовки остряка. Эти недостатков лишены стрелки с гибкими остряками. Освоение массовог производи эа стрелок с гибкими остряками потребовало переработк технологии производства! остряков и переделки сСърочных стендов, чт окупилось в эксплуатации.

На момент достижения нормативной наработки, как видно у рис.6, основной показатель надежности - вероятность безотказно работы таких стрелок составляет 0,595, что в 1,1 раз превыша« аналогичный показатель для стрелок с поворотными остряками (рис.6 Однако применение гибких остряков не полностью решает вопрос создания высоконадежных стрелок. Для решения этих вопросов бьи разработана стрелка с удлиненными гибкими остряками с приварньи. рельсовыми окончаниями технология производства которой освое! Муромским стрелочным заводом в 1996 г.

Конструкция упругого прикрепления рамного рельса позволя перераспределять энергию воздействия колес в упругую деформацию, ч уменьшает боковой износ и накопление расстройств колеи на стрелке

Вероятность безотказной работы еттрелок типа Р65 с гибкими и поворотными остряками

-

Стрелки поворотт острякаму ( а » 53' ми ВТ.» 0,595 ._ Стрелки с остряками < а » 70 гибкими 0 вт.)

0,540 \ \\ N .

тн-- 3?0 млн. ? бр.

I00 200 300 4 СО .">00

Наработка , млн. - Sp.

I'm. S

- и -

процессе эксплуатации. Приварное рельсовое окончание позволяе сделать корневой стык обычным рельсовым стыком, допускающи сварку в пути и постановку изолирующего стыка в корне остряка, чт дает возможность разработать современную двухблочную схем стрелочного перевода.

Эксплуатационная проверка на ст. Ильино Горьковской ж.д., гд стрелка проходит испытания в составе головного образна стрелочног перевода для путей 1 и 2 классов, показала работоспособное; конструкции в целом и высокое качество сварных стыков рельсовы окончаний остряков.

Стрелки горочных стрелочных переводов в процессе эксплуатаци испытывают интенсивное боковое воздействие, что часто усугубляете плохим качеством укладки переводов в путь. На интенсивно работающи стрелках замену остряков приходится производить 3-4 раза в год.

Для продления срока службы стрелок горочных стрелочны переводов на Муромском стрелочном заводе создана новая консгрукци стрелки. Головка остряка в зоне наибольших выкрашиваний почти в раза шире чем на стандартных. Изменена также и конфигурация рамны; рельсов.

Основные размеры иовой <стрёлки совпадают с размерам! типовой, они являются взаимозаменяемыми, что обеспечивает и; укладку в путь без реконструкции сортировочных парков.

Работы над совершенствованием конструкции передней врезк! крестовин и освоением производства улучшенных конструкций ведутс уже многие годы. В настоящее время на Муромском стрелочном завод разработана технология производства высокотехнологично: крестовины по предложению ПТКБ ЦП. Данная конструкция врезк прошла испытания и включена как вариант в отраслевом стандарте н крестовины.

В заднем стыке литая часть крестовин типа общей отливк сердечника с наиболее изнашиваемой частью усовиков непосредственн стыкуется с примыкающими рельсами. Такая конструкция приводит тому, что в эксплуатации на крестовинах и примыкающих к ним рельса

возникают дефекты. Большая часть этих дефектов требует немедленной замены крестовины.

На Муромском стрелочном заводе отработка наиболее эффективной конструкции и технологии изготовления хвостовой части крестовин велась отдельно, что связано со спецификой литейного производства и различием технологических схем обработки сердечников.

Результаты _ сравнительных испытаний крестовин марки 1/6 показали, что наработка усиленных кр?ггг,пиллортказ'а по сравнению со стандартными увеличилась на 15-20%. Средняя наработка до отказа по этим дефектам у усиленных крестовин увеличилась более чем в два раза.

Освоение производства крестовин с приварными рельсовыми окончаниями потребовало полной переработки конструкции крестовин, технологических схем изготовления элементов крестовин и разработки принципиально новых технологий. Наиболее важной частью всего комплекса работ явились: разработка технологий отливки сердечника и его механической обработки; разработка технологии сварки ветвей рельсовых окончаний между собой (продольная сварка головки и подошвы рельсовых элементов); разработка технологии сварки рельсового окончания с высокомарганцовистым сердечником (через хромо-никелевый промежуточный элемент). -''

Работы велись в тесном контакте с ВНИИЖТ, ПТКБ ЦП и институтом электросварки им. Е.Патона, причем конструкция крестовин, технологические процессы сварки и конструкция сварочного оборудования отрабатывались параллельно.

Сложность разработки технологии производства крестовин с рельсовыми окончаниями иллюстрирует тот факт, что в процессе работы трижды пришлось менять конструктивную компоновку крестовины.

В настоящее время крестовины с рельсовыми окончаниями производства Муромского стрелочного завода прошли испытания. Они включены, как элемент, в конструкцию стрелочных переводов для путей 1 и 2 классов и с 1997 г. выпускаются серийно.

Главные недостатки контррельсовых узлов с контррельсами из контррельсовых спецпрофилей это невозможность регулировки желобов в процессе износа контррельса п трудность замены отдельных элементов

узла в процессе эксплуатации. Названных недостатков лишен: контррельсовые узлы с контррельсами не связанными с ходовым рельсами.

На Муромском стрелочном заводе были разработаны технологи производства нескольких вариантов контррельсовых узлов контррельсами не связанными с ходовыми рельсами.

Отобранный по результатам испытаний вариант узла бып пкгцоче в конструкцию стрелочных переводов~дг.я .путей ] и 2 классов, настоящее время он успешно эксплуатируется в главных путя Горьковской дороги в условиях движения пассажирских поездов до 1С км/ч, грузовых до 70 км/ч. Замечаний по работе узла и каких либ дефектов нет.

В четвертой главе рассмотрены технологические метод: повышения качества элементов стрелочных переводов.

Практически достигаемый эффект от конструктивны усовершенствований стрелочных переводов в значительной мере зависи от реальных возможностей налаживания стабильной технологи серийного производства.

Массовое обследование крестовин в пути показало, что к момент наработки до нормативного износа ^немногим больше половит крестовин не имело выкрашиваний в зоне перекатывания, 41%крестови имели выкрашивания в зоне перекатывания, еще около 20% крестови получало отказы по этому виду дефектов не достигнув нормативно наработки.

Исследования, проведенные ВНИИЖТ показали, что пр отклонениях взаимного положения сердечника и усовика. превышающе 1.0-1.2 мм динамические добавки контактных сил на крестовинах мог} возрастать до 1,7-2,0 раз по сравнению с крестовинами, имеющим профили без отклонений.

Коэффициент вариаций возвышения литого усовика нг рельсовым находился в пределах 0,18-0,16. Положение сердечнш характеризуется коэффициентом вариации 0.50. а взаимное положен! сердечника и литой части усовика коэффициентом вариации 0.20-0,2

Это является одной из причин раннего появления выкрашиваний в зоне перекатывания крестовин.

Для улучшения качества изготовления крестовин специалистами Муромского стрелочного завода совместно со специалистами ВНИИЖТ и ПТКБ ЦП была предложена технология совместной обработки сердечника и усовиков крестовины.

Внедрение технологической схемы совместной обработки сердечника и усовиков позволило снизить вариацию их взаимного положения более, чем на 30%.

В результате удалось достигнуть ощутимое снижение поражаемости рабочих поверхностей крестовин выкрашиваниями (рис.7). Крестовины, изготовленные по технологии совместной обработки на момент наработки до нормативного износа имеют вероятность бездефектной работы 0,705. Это позволяет повысить срок их службы и увеличивает ремонтопригодность крестовин (табл. 1).

Таблица 1

Варианты рабочих поверхностей ГОСТ 101 22-72 СП-260 ОСТ 32.11-78 ОСТ 32.51-83 ГОСТ 2837-89

Количество крестниц, шт 116 55 129 155 67 л,

Средняя наработка на отказ по износу. млн. т бр. 80,4 98,6 102 113,4 117.1

Преимущество по отношению ГОСТ 10122-72 - 1.23 1,27 1,41 1.46

Одной из причин, приводящих к преждевременному изъятию стрелочных переводов и их элементов из пути, является расстройство заклепочных соединений. В процессе эксплуатации под действием динамических нагрузок заклепки обминаются, а в отдельных случаях выпадают, нарушая тем самым нормальную работу стрелки и крестовины.

Вероятность работы крестовин в пути без выкрашивания н зоне перекатывания

Кр.ссто обрабо ■^о сердсч 1 вины с совместной ткоР усовиков и ииков (Л * 176 шт.)

0.705 \\ X

0,590 \

\\ \

Крестовины с \ раздельной обработкой4^ сердечников и усовиков\^ >1 ! П = 189 шт.!

О Г 4 6 8 10

Илнос, мм

Рис. 7

Динамика изменения качества • высокомарганцовистой стали в процессе совершенствовании технологии литы на МСЗ

—•— сталь I и ? групп по ГОСТ 7370-36

—о— сталь 3 группы —»— сталь 4 группы —X— брэк

- гз -

Для ликвидации этих дефектов были разработаны новые конструкции, стрелочных башмаков и опор сердечников крестовин с непрерывной поверхностью катания а также технология их изготовления с применением сварочных полуавтоматов.

Испытания сварных башмаков были проведены на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. По сварным башмакам было пропущено 320 млн.т бр. груза. Ни один из башмаков в результате работы в пути не получил отказа по дефектам сварных соединений.

На основе новой койструкции башмаков и -технологии сварки разработаны упругие скрепления для стрелок нового поколения стрелочных переводов.

Наибольшие расстройства колеи на стрелочных переводах из-за неудовлетворительной надежности скреплений происходят на стрелке в закорневой зоне и на крестовине преимущественно в зоне заднего стыка.

Для ликвидации этих дефектов была разработана новая конструкция скреплений для закорневой и крестовинной зон. Основным элементом такой конструкции служит подкладка с высокими ребордами. Технология изготовления новых подкладок на Муромском стрелочном заводе основана на сварке.

Рекорды воспринимают горизонтальную поперечную нагрузку .. формируют места для постановки клеммных болте*, которые при такой конструкции работают так же, как и в обычном скреплении типа "К". Возможна постановка упругих клемм типа "Фосло".

Испытания подкладок были проведены на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ и на Северной ж.д. Во время испытаний по ним было пропущено 300 млн.т бр. Средние и максимальные зафиксированные за период наблюдений расстройства колеи в зонах расположения этих подкладок меньше в 1,2-1,6 раз, чем в прилегающих.

В настоящее время на Муромском стрелочном заводе разработана технология серийного производства скреплений с подкладками с высокими ребордами. '

Продление сроков службы ' крестовин и улучшение их эксплуатационных качеств может быть достигнуто в значительной степени за счет совершенствования технологии изготовления

-2к "

сердечников. Важнейший путь улучшения качества литых сердечнико крестовин - уменьшение дефектов литья.

В 1989-1991 г.г. брак отливок сердечников различных типов марок составлял в среднем по году 7-9%. Выход отливок низших груп качества (3 и 4 группы по ГОСТ 7370-86) составлял 70-75% от общег числа произведенной продукции.

Проведенные на опытных плавках исследования выявил основные направления работ по снижению дефектности отливок повышению качества^литого металла. Наибольший эффект может бьг достигнут за счет: улучшения качества подготовки присадочнь материалов; повышения эффективности раскисления стали; дефосфаци увеличения интенсивности охлаждения при закалке, ликвидащ причин попадания кремнезема в процессе плавки.

В результате этих работ уровень брака отливок по дефекта; начиная с 1995 г., не превышает 1,0-1,7% (рис.8) . Многократно выр< выход высококачественной стали. В настоящее время доля плавок, которых сталь получена соответствующей наивысшим 1 и 2 группа качества приближается к 90% . Выход металла 4 группы практичеа прекратился.

Значительное повышение качества литья сделало возможны постановку задачи внедрения специальна, технологий, повышаюи» эксплуатационные свойства крестовин. Одним из направлени позволяющих решать в комплексе задачи уменьшения дефектов лить совершенствования технологии термообработки и увеличен прочностных характеристик рабочих поверхностей являет высокотемпературная газостатическая обработка металла.

Эффективность технологии высокотемпературн

газостатической обработки достигается за счет обеспечен диффузионной пластической деформации металла отливок, котор позволяет залечивать литейные дефекты - несплошности отлив( усадочные трещины и т.д., являющиеся очагами разрушения метал, особенно в зонах повышенного износа.

Исследования по отработке технологического процесса и режт высокотемпературной газостатической обработки для сердечнш

крестовин были выполнены на газостатической установке К-345 (табл.2).

Таблица 2

№ Параметр Ед.измерения Значение

1 Температура предварительного нагрева °С 700

2 Скорость, предварительного нагрева °С/ч 100

...з Выдержка после предварительного нагрева ч 6

4 Температура обработки °С 1150

5 Скорость нагрева до температуры обработки °С/ч 150

6 Время выдержки при 1150° ч 3,5

7 Давление в газостате МПа 150

8 Температура закалки °С 950

Варьировались температура и скорость подогрева, величина давления и время выдержки образцов под давлением в газостатической камере в атмосфере инертного газа, параметры охлаждения и закалки.

Механические свойства образцов в результате высокотемпературной газостатической обработки возрастают (табл.3).

Таблица 3

Показатель Единица измерения Вариант обработки

Базовый по технологии Муромского стрелочного завода Высокотемпературное газостатнро-вание с последующей закалкой

Предел текучести МПа 404 410

Временное сопротивление МПа 711 724

Относительное удлинение % * 22,7 26,7

Относительное сужение % 24,3 33,9

Ударная вязкость Дж/м-' 3,00 3,69

- 2С -

Причем, деформационные характеристики возрастают: в 1,18 ра относительно удлинение, 1,40 раз относительное сужение, ударна: вязкость в 1,23 раза.

Для проведения испытаний в пути Муромским стрелочны» заводом была выпущена опытная партия крестовин типа Р65 марки 1/6.

Испытания проходили на подгорочных путях станции Орехово Зуево Московской ж.д. и на станции Ярославль-Главный Северной ж.д.

Сопоставление данных по износу с аналогичными данными дл -ч стандартных крестовин показывает преимущество гозосатированных п< износу сердечника 28% и по износу усовиков на 18%.

В пятой главе обобщены данные об эффективности разработок п повышению качества стрелочной продукциию .

Основным результатом изложенных в настоящей работ исследований и разработок является создание производственно технологической базы по выпуску нового поколения сгрепочны переводов для российских железных дорог и повышению качеств массовой стрелочной продукции. Сроки освоения новых видо стрелочных переводов сокращены в 3-5 раз.

Положительные результаты получены по всем трем направления» совершенствования стрелочной продукции.

Разработка^ и внедрение технологии массового производств; стрелок повышенной надежности (с гибкими остряками) увеличил: вероятность безотказной работы стрелок в 1,1 раза, уменьшили затрать на их текущее содержание на 15-20%.

Усовершенствование конструкции и технологии изготовлени крестовин типа общей отливки сердечника с наиболее изнашиваемо частью усовиков позволило уменьшить поражаемость их дефектами п врезке на 20-60%, по хвостовой части в 2 раза и более приводит увеличению вероятности их бездефектной работы в среднем на 11.5" увеличивает срок службы и ремонтопригодность крестовин.

Освоение массового производства крестовин с приварным рельсовыми окончаниями позволяет полностью решить проблек заднего стыка крестовины снизит затраты на текущее содержат стрелочных переводов на 10-15%, увеличит стабильность колеи I

крестовинных узлах, уменьшит расход дефицитной высокомарганцовистой стали.

Разработка сварочных и других необходимых технологий для производства усиленных скреплений, в том числе с упругими прикрепителями, позволяет снизить затраты на текущее содержание стрелочных переводов на 25-30%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ _

На основании выполненных работ можно сделать следующие основные выводы:

1. Не менее 65% основных элементов стрелки и до 60% элементов крестовинных узлов получают отказы из-за недостатков конструкции, недостатков технологии изготовления и недостаточной прочности металла.

Причины отказов элементов соединительных путей стрелочных переводов аналогичны причинам отказов элементов перегонных путей, работающих в близких условиях.

Конструкции скреплений, широко применяющихся в настоящее время на типовых стрелочках переводах, не полностью отвечают '' требованиям эксплуатации и нуждаются в значительном усовершенствовании.

2. Основным направлением повышения эксплуатационных качеств стрелок стрелочных переводов, исходя из особенностей их работы в настоящее время, следует считать расширение производства стрелок с. гибкими и удлиненными гибкими остряками, применение в конструкции стрелок упругих скреплений, башмаков и подкладок с приварными подушками и высокими ребордами, противоугонных устройств в корневой зоне.

В рамках разработок, описанных в настоящей диссертации, созданы технологии изготовления всйх этих элементов конструкций, производство подготовлено к серийному их выпуску.

3. Для повышения стабильности колеи в зоне соединительных путей целесообразно использовать скрепления с упругими клеммами.

Поставка стрелочных переводов, укомплектованных такиу скреплениями, может быть осуществлена по заявкам МПС.

4. Наиболее перспективное направление повышен» эксплуатационных качеств массовых конструкций крестовин - переход широкому выпуску крестовин с приварными рельсовыми окончаниям установка в зонах соединения крестовин с примыкающими рельсал специальных скреплений с высокими ребордами, применение упруг» клемм прикрепления крестовин к подкладкам.

Технологии производства ¡таких крестовин и скреплен» разработаны, они могут быть включены, как элементы, в массов» конструкции и выпускаться серийно.

5. Внедрение разработок по повышению качества металла д сердечников крестовин позволило повысить выход отливок с металле наивысших групп качества (1 и 2 группы) до 90%.

Дальнейшее повышение качества стали, снижение интенсивное износа крестовин и уменьшения их поражаемости дефектами может бы достигнуто за счет расширения применения высокотемпературн* газостатической обработки сердечников по технологии, разработанж на Муромском стрелочном заводе.

6. Повыше.?;;« качества крестовин с непрерывной поверхность катания включает в себя замену заклепочных соединений лафета подушками на сварные, совершенствование переводного механизма корневых зон ветвей сердечника.

В тех конструкциях, где это возможно, целесообразно вет прямого пути сердечника делать гибкой. Технология изготовления так крестовин разработана на Муромском стрелочном заводе. Крестовинь настоящее время проходят эксплуатационные испытания на Октябрьск ж.д. Предварительные результаты испытаний крестовин положительны*

7. Значительное сокращение затрат на изготовлоше и заме ходовых рельсов контррельсовых узлов может быть достигнуто за с1 применения контррельсов не связанных с ходовыми рельсами.

Конструкция и технология изготовления контррельсовых узло: контррельсами не связанными с ходовыми рельсами прошли апробац

в составе стрелочных переводов для путей I и 2 классов. Такие узлы могут быть включены в состав стрелочных переводов массового производства.

8. Реализация перечисленных в выводах 2-7 разработок позволяет уменьшить затраты на текущее содержание стрелочных переводов на 2530% , повысить их надежность и ремонтопригодность, повысить безопасность движения поездов.

Осноп"'-'рположения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Ларкин A.B., Никитин A.M., Наркевич В.В. Результаты обнадеживают// Путь и путевое хозяйство. 1994. № 5. с.23.

2. Ларкин A.B., Никитин A.M. Стрелочный перевод с усиленными остряками // Путь и путевое хозяйство. 1996. № 9. с. 12.

3. Ларкин A.B. и др. Способ изготовления деталей из высокомарганцовистой стали // Патент РФ № 2033436 от 20.04.95 г.

4. Ларкин A.B. и др. Способ определения податливости 'стержневых или формовочных смесей // Авторское свидетельство на изобретение № 1677574 от 15.05.91 г.

5. Блурцян Р.Ш., Селихов Г.Ф., Ларкин A.B., Никотин A.B. Высокотемпературная газостатическая обработка сердечников стрелочных переводов // В сб. "Научные исследования института -техническому и культурному прогрессу". Муром. 1992. с. 6.

6. Зелинский В.В., Ларкин A.B., Блурцян Р.Ш., Никитин A.M. Результаты исследования износостойкости рабочих поверхностей сердечников стрелочных переводов, подвергнутых высокотемпературной газостатической обработке // В сб. "Наука в ВУЗе". Владимир. 1996. с.23.

7. Блурцян P.Iii.. Ларкин A.B., Селихов Г.Ф., Залазинский М.Г. Высокотемпературная газостатическая обработка - новая эффективная технология повышения износостойкости,и герметичности литых изделий из высокомарганцовистых и углеродистых сталей // В сб. трудов "Научные достижения Муромских ученьи1'. Владимир. 1997. с.12 - 14.

8. Блурцян Р.Ш., Селихов Г.Ф., Залазинский М.Г., Ларкин A.B.. Никитин A.M., Блурцян И.Р., Лисицын A.B. Технология упрочнения

- ъо-

огливок из высокомарганцовистой стали II В сб. "Современные технологии в машиностроении". Пенза, J988. с. 50- 52.

9. Блурцян Р.Ш., Ларкин А:В., Залазинский М.Г., Селихов Г.Ф.. Никитин A.M., Блурцян Д.Р. Высокотемпературное газостатическое прессование отливок из высокомарганцовистой стали // В сб. "Ресурсосберегающие технологии, связанные с обработкой материалов давлением". Владимир. 1996. с. 17 -18.

10. Блурцян Р.Ш., Селихов Г.Ф., Залазинский М.Г., Ларкин A.B. Никитин A.M., Блурцян Д.Р. Опыт —высокотемпературной газостатической обработки отливок иа п^сек^марганцовистой стали А Литейное производство. 1996. №6, с. 8-9.

11. Блурцян Р.Ш., Ларкин A.B., Залазинский М.Г., Никитин A.M. Блурцян Д.Р. Установка и пакет программ для определена технологических остаточных напряжений // Информационный листок Н 142 - 94. ЦНТИ. Владимир. 1994. 2 с.

12. Блурцян Р.Ш., Ларкин A.B., Селихов Г.Ф., Залазинский М.Г. Никитин A.M., Блурцян Д.Р. Способ изготовления деталей из высокомарганцовистой стали // Информационный листок № 95 - 96. ЦНТИ. Владимир. 1996. 2 с.

МПС-РФ

Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВА СТРЕЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

РОССИИ

(05.22.06 - ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ)

На правах рукописи

УДК 625.151

Инженер Ларкин Александр Викторович

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель докт.техн. наук Б.Э. Глюзберг

Москва -1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................ 5

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ 1

И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ...................?...... 8

1.1. Характеристика состояния стрелочного

хозяйства российских железных дорог............ 8

1.2. Исследования и рас^аботки, направленные на улучшение эксплуатационных качеств

стрелочных переводов............................ 9

1.3. Цели и задачи исследования....................... 22

2. АНАЛИЗ ПРИЧИН ОТКАЗОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ........................ 24

2.1. Отказы элементов стрелки......................... 25

2.2. Отказы элементов крестовинного узла..... ...... 33.

2.2.1. Крестовины с непрерывной

поверхностью катания....................... 34

2.2.2. Крестовины с неподвижными

элементами................................ 35

2.2.3. Контррельсовые узлы и ходовые

рельсы при контррельсах.................... 47

щ

2.3. Отказы рельсовых элементов соединительных путей и элементов

скреплений...................................... 49

2.4. Выводы по разделу 2.....................................52

3. ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ЗА СЧЕТ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ......................... 55

3.1 Повышение надежности стрелок............. 55

3.2. Стрелка с усиленными остряками для

горочных стрелочных переводов............!.......61

3.3. Крестовины с улучшенной конструкцией

врезки и усиленной хвостовой частью...............67

3.4. Крестовины с приварными

рельсовыми окончйшями.........................72

3.5. Контррельсовые узлы с контррельсами,

не связанными с ходовыми рельсами................75

3.3. Выводы по разделу 3.............................. 79

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ............................. 81

4.1. Стабилизация качества формирования рабочих поверхностей крестовин за счет технологии совместной обработки

сердечника и усовиков............................ 81

4.2. Замена заклепочных соединений

сварными....................................... 88

4.3. Усиленные скрепления на основе

сварочной технологии............................ 91

4.4. Улучшение качества металла для изготовления элементов стрелочных

переводов ....................................... 97

4.4.1. Совершенствование технологии литья отливок из высокомарганцовистой

стали для сердечников крестовин..............99

4.4.2. Высокотемпературная газостатическая обработка

сердечников крестовин.......................107

4.5. Выводы по разделу 4.............................. 117

* Стр.

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТОК ПО ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА СТРЕЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ....................................... 119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................... 122

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......... 125

:<*г

— 5 -ВВЕДЕНИЕ

Современный уровень состояния конструкций и технологий изготовления стрелочной продукции для железных дорог России сложился, как результат многолетней направленной политики МПС в условиях интенсивного роста перевозок и дефицита материально-технических ресурсов для развития производства.

В этих условиях от стрелочных заводов в первую очередь требовалось постоянное наращивание объема выпуска продукции. Работы по совершенствовав ?.ю стрелочной продукции обеспечивали рост ее качества, однако основные усилия сосредоточивались на создании дополнительных производственных мощностей. Переоснащение производства, разработка и внедрение новых технологий отодвигались на второй план.

Этому же была подчинена и направленность на максимальную унификацию конструкций стрелочных переводов и на специализацию каждого из заводов по выпуску конкретных видов продукции. В результате после ликвидации СССР сеть дорог МПС России оказалась зависимой от поставок некоторых видов стрелочных переводов из-за рубежа, а стрелочные заводы России от поставки зарубежных комплектующих.

Современный этап р?.$вития страны требует от специалистов железнодорожного транспорта решения новых задач. В области стрелочных переводов это создание надежных, долговечных и малообслуживаемых стрелочных переводов, полное удовлетворение потребностей российских железных дорог всеми видами стрелочной продукции, выход на зарубежные рынки.

Следует отметить, что сегодня российским стрелочным заводам приходиться вступать в конкурентную борьбу с иностранными

- € -

конкурентами уже не только за зарубежные рынки, 1.з|о и в самой России. В связи с этим вопрос повышения качеств^ стрелочной продукции, производимой российскими стрелочными заводами, становится первостепенным.

Улучшить качество стрелочной продукции можно за счет усовершенствования конструкции стрелочных переводов, за счет совершенствования существующих технологических процессов изготовления основных элементов стрелочных переводов и за счет внедрения принципиально новых технологий. В каждом из этих направлений специалистами-учеными, конструкторами, технологами, - ведутся серьезные работы.

За последние годы разработаны и внедрены в производство стрелочные переводы с непрерывной поверхностью катания, усиленные конструкции стрелок и крестовин, скрепления с высокими ребордами и другие усовершенствования. В настоящее время стрелочные заводы России осваивают ежегодно несколько новых видов стрелочной продукции. Сегодня они способны полностью обеспечить потребности железных дорог России как по объему, так и по номенклатуре стрелочных переводов.

Диссертационная работа посвящена обобщению опыта разработок и освоения производства стрелочной продукции и выделению основных перспективных направлений для дальнейших работ по отбору и созданию технологий для производства новых конкурентоспособных стрелочных переводов с улучшенными эксплуатационными качествами.

В качестве исходного материала проводится анализ причин отказов стрелочных переводов и их элементов.

В основной части работы рассмотрены методы улучшения эксплуатационных качеств стрелочных переводов за счет

производства элементов подушенной надежности, технологические методы повышениия качества элементов стрелочных переводов и улучшение качества металла для изготовления стрелочных переводов, а также методов обработки. Основу материалов этих разделов составят разработки, которые ведутся на Муромском стрелочном заводе, но также использован опыт других предприятий и зарубежный опыт.

Необходимо отметить, что объемный анализ влияния производственных и технологических факторов на качество стрелочной продукции до настоящего времени не проводился. Как правило, различными исследователями анализировались с позиции влияния на качество либо отдельные элементы технологических процессов, либо конкретные конструктивные разработки.

Практическим выходом этой работы является освоение производства новых и усовершенствованных образцов стрелочной продукции и, что не менее важно, выбор направлений развития производственной и технологической базы для производства стрелочной продукции на перспективу.

Работа выполнена в стрелочной лаборатории ВНИИЖТа и на Муромском стрелочном заводе в период 1992-1997 г.г.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Характеристика состояния стрелочного хс/зяйства российских железных дорог

На железных дорогах МПС России в настоящее время эксплуатируется около 215 тыс. стрелочных переводов, из них в главных путях около 65 тыс. переводов.

На главных путях преимущественным типом перевода являются переводы типа Р65. Их доля в главных путях превышает 70%. Доля стрелочных переводов типа Р50 в главных путях - около 25%. На остальные типы приходится менее 5% стрелочных переводов.

Среднее расстояние между станциями на сети дорог составляет 11 км, поэтому состояние стрелочных переводов существенно влияет на перевозочный процесс.

Из эксплуатируемых переводов в пути насчитывается в целом около 11% дефектных, требующих замены или ограничений скоростей движения. Однако по некоторым видам переводов количество дефектных значительно выше. Так дефектных двойных перекрестных

стрелочных переводов , эксплуатируемых в пути, находится более 22%.

.ф

Средний ресурс стрелочного перевода в 2 и более раза меньше, чем у перегонного пути с рельсами того же типа.

Большинство работ по содержанию стрелочных переводов выполняется вручную. В настоящее время более 15% всех расходов путевого хозяйства железных дорог МПС РФ составляют расходы на содержание стрелочных переводов.

В 1993-1996 г.г. в среднем на сети вводилось около 500 ограничений скоростей движения поездов по состоянию/ стрелочных переводов.

Общесетевой статистики случаев особого учета на стрелочных переводах не ведется. По частоте повторяемости причин этих случаев можно расположить (по убывщщю) в следующем порядке:

- случаи, связанные с состоянием колеи стрелочных переводов;

- случаи, связанные с вкатыванием колес на рельсовые элементы (в основном, в зоне "остряк - рамный рельс");

- случаи, связанные с изломом элементов стрелочного перевода;

- случаи, связанные с изломами в зонах стыков и дефекты стыков.

Официальной отчетности по выходу стрелочных переводов и их основных элементов, несмотря на многолетние обращения специалистов нет. Это существенным образом затрудняет анализ причин отказов переводов.

1.2. Исследования и разработки, направленные на улучшение эксплуатационных качеств стрелочных переводов

Исследовательскиие работы по улучшению эксплуатационных качеств стрелочных переводов, по созданию конструкций, отвечающих требованиям современных условий функционирования пути, находятся в центре внимания специалистов путейцев в нашей стране и за рубежом /8, 40, 45, 49, 79, 89, 90, 95, 96, 115-118, 144, 157, 159/.

Болыиие исследования в этом направлении проведены научными коллективами во ТЩИИЖТе под руководством докторов технических наук Н.Н.Путри, Б.Э.Глюзберга, Г.Г.Желнина, кандидатов технических наук А.М.Тейтеля, Л.Г.Крысанова, инженеров В.Г.Донца и М.И.Титаренко; в ЛИИЖТе (ПГУПСе) под руководством профессоров С.В.Амелина, В.Ф.Яковлева, М.П.Смирнова, кандидата технических наук В.И.Абросимова; в ДИИТе сотрудникми кафедры, возглавляющейся профессором М.А.Фришманом, а в настоящее время руководимой профессором В.Д. Дановичем.

Проектные работы по созданию и совершенствованию стрелочных переводов под руководством кандидата технических наук H.H. Елсакова коллективом верхнего строения пути долгие годы возглавлявшегося инженером Ю.Н. Петровым.

В настоящее время основные работы по проектированию стрелочных переводов ведутся главными конструкторами, инженерами С.О. Суриным, В.Н. Ткаченко. Руководит отделом инженер А.К. Гучков.

Как в нашей стране, так и за рубежом научные исследования и проектные работы развиваются по нескольким основным направлениям.

Важнейшие из них - создание новых конструкций, совершенствование серийно выпускаемых массовых конструкциий, исследования по рациональному использованию и ремонту стрелочных переводов, их основных элементов по совершенствованию методов их укладки и текущего содержания /43, 44, 83, 98, 100, 112, 120, 138/. Ведутся работы по совершенствованию методов расчета и проектирования стрелочных переводов и их основных узлов - стрелки,

переводной кривой, крестовинного узла /9, 69, 86, 106, 132, 135, 137, 154/.

Базой для всех этих исследований и разработок являются работы по совершенствованию технологии изготовления основных элементов стрелочных переводов и внедрению качественно новых технологических процессов, позволяющих получать более высокие показатели соблюдения требований конструкторской документации и обеспечивать производство принципиально новых конструктивных элементов повышенной прочности и эксплуатационной надежности.

Работоспособность стрелочного перевода во многом определяется состоянием узла стрелки. Наиболее опасным видом дефектов этого узла являются трещины в подошве остряков в зоне их прилегания к рамным рельсам, возникающие, как правило, из-за дефектов, связанных с механической обработкой. Для ликвидации этого вида дефектов ПТКБ ЦП и ВНИИЖТом при участии специалистов стрелочных заводов была разработана новая конструкция стрелки с остряком параллельным рамному рельсу в зоне его прилегания к последнему /50/. Благодаря такой конструкции стрелки удалось разработать и внедрить новые экономичные формы острякового проката /103/, не требующие обработки подбшвы остряка и его головки (со стороны рамного рельса), и тем самым ликвидировать предпосылки возникновения таких дефектов.

Для улучшения сопротивляемости остряков возникновению контактных повреждений зоны перекатывания был разработан новый продольный профиль остряков, позволяющий перераспределять контактные давления колес в узких сечениях остряка на рамный рельс, а также введена закалка остряков на стрелочных заводах /103, 147/.

Важное значение для улучшения эксплуатационных качеств стрелки имело также усиление переднего вылета рамного рельса и

переход к массовому выпуску стрелок с гибкими остряками, значительно улучшающими работу корневой части остряка.

В результате внедрения комплекса названных разработок удалось увеличить срок службы узла стрелки на 15-20% и повысить надежность. Следует отметить работы по созданию спецпроката для изготовления рамных рельсов. Внедрение этой разработки совместно с вышеперечисленными, позволяет свести механическую обработку узла остряк-рамный рельс к формированию рабочей поверхности остряка, его корневой части и сверлению отверстий под установку элементов креплений и упорок, однако такая конструкция рамного рельса имеет и недостатки и нуждается в даьнейших исследованиях.

Наряду с достижениями по совершенствованию конструкции узла стрелки следует отметить, что ряд параметров этого узла нуждается в дальнейшем улучшении. Это, в первую очередь, дальнейшее улучшение продольного профиля остряков, поперечного профиля острякового проката, дефектостойкости стыкоЕ: остряков с примыкающими рельсами, обоснование нормирования взаимного положения остряка и рамного рельса в прижатом положейии, обоснование ширины колеи на стрелке и норм размеров желобов между отведенным остряком и рамным рельсом, нормирование специфических форм износа системы остряк - рамный рельс.

Требует решения также и проблема повышенного бокового износа остряков (криволинейных) и рамных рельсов, обострившаяся в последние годы. Для решения этой проблемы были разработаны контррельсы-протекторы, которые, одновременно со снижением бокового износа элементов стрелки, повышают безопасность движения поездов по стрелке с изношенными остряками и рамными рельсами /32, 33/. Однако конструкция контррельсов-протекторов

- 1Ъ -

нуждается в дальнейшем совершенствовании и решает проблему бокового износа лишь частично.

В настоящее время для улучшения динамики взаимодействия пути и подвижного состава в горизонтальной плоскости в зоне стрелки стрелочных переводов и снижения бокового износа остряков и рамных рельсов отрабатываются конструкции стрелки с упругим прикреплением рамных рельсов. Эти конструкции проходят испытания и несмотря на полученные первые положительные результаты требуют дальнейшего усовершенствования.

На условия движения подвижного состава по стрелочному переводу большое влияние оказывает состояние соединительных путей. Исследования, проведенные ВНИИЖТом и ЛИИЖТом (ПГУПСом) показали, что для обеспечения стабильности зоны соединительных путей стрелочного перевода необходимо применение раздельных скреплений. Специальные раздельные скрепления для стрелочных переводов (без подуклонки) поставляются в незначительном количестве, поэтому, используя опыт путейцев, были разработаны предложения по применению в зоне соединительных путей раздельных скреплений, укладываемых в путь на перегонах.

Как показывает зарубежный опыт наилучшие результаты дают упругие скрепления типа "Фосло" или "Пендрол" /116, 146/.

Применение раздельных упругих скреплений в зоне соединительных путей позволяет улучшить работу переводной кривой /26/, однако для оптимального решения вопросов, связанных с

надежностью, устойчивостью и стабильностью этой части

!

стрелочного перевода применительно к российским условиям эксплуатации необходимо проведение дальнейших исследований и проектных разработок. В первую очередь это относится к укреплению

упорной нити переводной кривой стрелочных переводов, работающих в условиях повышенного бокового воздействия.

Наименее долговечными из крупных элементов верхнего строения пути являются крестовины. Проблемы совершенствования крестовинных узлов и улучшения их эксплуатационных качеств име