автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Разработка способов улучшения эксплуатационных характеристик бандажей колесных пар электровозов

о

омскии государственный университет

путей сообщения

На правах рукописи

о С\ К-'

ТОЛСТОВ Валерий Павлович

удк 629.4.027.43

разработка способов улучшения эксплуатационных характеристик бандажей колесных пар электровозов

Специальность 05.22.07 - "Подвижной состав железных дорог и тяга поездов"

диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

Омск 2000

Работа выполнена в локомотивном депо станции Тайга Заладно-Сибиры железной дороги.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

ЛИСУНОВ Владимир Николаевич

кандидат технических наук

ФАДИН Виктор Вениаминович

Ведущее предприятие:

Красноярская железная дорога

Защита состоится 29 декабря 2000 г. в 9. 00 часов на заседании диссертационнс совета Д 114.06.01 при Омском государственном университете путей сообщения адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиоте университета.

Диссертация в виде научного доклада разослана 29 ноября 2000 г.

Отзывы на диссертацию, заверенные печатью, просим направлять в адр диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В. К. ОКИШЕВ

Омский государственный университет путей сообщения, 2000

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие народного хозяйства в России >условливает дальнейший рост перевозок железнодорожного транспорта. то достигается увеличением грузоподъемности вагонов и скорости шжения поездов. Железнодорожные колесные пары являются важной (стыо подвижного состава и в значительной степени обеспечивают [)фективность его работы и безопасность движения. Возрастание уровня 1 грузок на колеса влечет за собой увеличение количества восстановлений, [язанных прежде всего с ремонтом бандажей колес, что свидетельствует о ¡соответствии характеристик поверхности катания эксплуатационным )ебованиям. Выход из строя бандажей колесных пар влечет за собой ¡ъятие из эксплуатации локомотива, увеличение времени его простоя в ¡рабочем состоянии. Следует отметить, что интенсивное изнашивание лтельного перехода, рабочей поверхности гребня особенно наблюдается на 1ндажах колес электровозов. Кроме этого, в последние годы резко ¡еличилось число отказов колесных пар из-за проворота бандажа тюсительно колесного центра. На наш взгляд, это обусловлено наибольшей личиной тяги этих локомотивов, рядом эксплуатационных причин, спользование известных способов восстановления работоспособности 1ндажей не приводят к заметному повышению долговечности пары трения шдаж колеса - рельс.

Ремонт бандажей колес в процессе эксплуатации в большинстве [учаев ведет к сокращению на 30-40 % расчетного срока службы колес из-за >тери контактных свойств профиля катания бандажей, а также к потерям пгалла.

Среди рекомендаций по борьбе с интенсивным изнашиванием лтельного перехода и рабочей поверхности гребня основными являются »вышение твердости этих поверхностей и применение смазки в контакте [ндаж колеса - рельс.

Предлагаемая работа является развитием системного подхода к [учным исследованиям на стадиях ремонта колесных пар и эксплуатации ектровозов в рамках указания МПС "Программа дальнейших действий по юблеме износа гребней колесных пар подвижного состава и бокового носа рельсов (утв. ук. МПС от 01.02.96 № А-132у), а также совместных учных исследований с Омским государственным университетом путей общения по темам:

з

- технологические процессы ремонта колес с целью повышения ] ресурса и экономии транспортного металла;

- методы снижения износа гребней бандажей в эксплуатации Томским институтом физики прочности и материаловедения АН по те\ "Разработка метода упрочнения галтельных переходов бандажей колесш пар применительно к станку КЗТС с помощью мощного ультразвука".

Цель работы - улучшение эксплуатационных характеристик колесш пар путем совершенствования контактных свойств колеса и рельса на стад ремонта и эксплуатации поверхности катания бандажей колес электровозо:

Исследовательские задачи. Проведение системного анагн работоспособности пары трения бандаж колеса - рельс и разрабоч технологических и эксплуатационных мер воздействия на характеристи поверхностей бандажа, в том числе:

- на изменение твердости галтельного перехода и гребня бандажа;

- на повышение несущей способности соединения бандаж - колесн) центр;

- на снижение интенсивности изнашивания рабочих поверхност пары трения гребень бандажа - рельс.

Методика исследований. В работе использованы натурн наблюдения, сбор данных повреждаемости колесных пар в услови текущего ремонта, технического обслуживания локомотивов с анализ статистических данных. Деформированное состояние прессового соединен колесной пары исследовано методами теоретической механики сопротивления материалов. Структурное исследование стали проведенс применением методов оптической и просвечивающей злектронн микроскопии с дифракционным анализом. Испытания на износостойко« поверхностей бандажа и несущей способности соединения бандаж колесный центр проведены на типовом и специально созданн оборудовании.

Научная новизна. На основе экспериментально-расчетн исследований разработаны технические решения, способствукш повышению работоспособности колес электровозов и безопасно« движения. Работу характеризуют следующие основные результа выносимые на защиту:

- определен системный подход повышения работоспособности олесных пар электровозов, основанный на комплексном сочетании ехнологических и эксплуатационных разработок;

- предложены способы избирательного повышения твердости оверхности катания колес, оказывающие влияние на благоприятное очетание физико-механических свойств поверхностных слоев пары трения андаж колеса - рельс;

- получены качественные зависимости, отражающие введение в истему трения колесо — рельс смазочного материала на износостойкость ребня бандажа и головки рельса;

- разработана методика и оригинальная установка для исследования нтенсивности изнашивания гантельного перехода бандажа, получены екомендации рационального распределения твердости по рабочей оверхности гребня.

Практическое значение работы заключается в использовании азработанных способов решения задач ремонта и эксплуатации колес для овышения срока их службы, интенсификации процессов восстановления аботоспособности бандажей, экономии транспортного металла депо Тайга, елово, Восточное погрузочно-транспортное управление ПО Экибастузуголь".

Получены акты внедрения форсунки при смазывании боковой оверхности рельса.

Технологическая карта ПТО утверждена ВНИИЖТом на основании ^следований проведенных в депо Тайга в 1996-1998 годах.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на горой международной научно-технической конференции "Актуальные роблемы развития железнодорожного транспорта" (Москва, МГУПС, 1996), 1 международной научно-технической конференции "Проблемы развития жомотивостроения" (Москва, МИИТ, 1996), на международной научно-¡хнической конференции "Состояние и перспективы развития юктроподвижного состава", Новочеркасск, АО ВЭлНИИ, 1996), на научно-:хническом семинаре (Томск, ТПУ, 1997, 1998), на региональной научно тактической конференции "Транссиб 99" (Новосибирск, 1999), на научно-:хническом семинаре (Омск, ОмГУПС, 2000).

Публикации. По теме научного доклада опубликовано 16 работ, в том тсле 2 свидетельства на полезные модели и 2 научных отчета.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Интенсивность изнашивания колес подвижного состава зависит < многих факторов, основополагающими из которых можно счита физические, определяющие механические и триботехнические свойст поверхностных слоев материалов рельс и колес.

Наиболее важной характеристикой поверхности трения являет твердость (микротвердость), при этом микротвердость является структурнс чувствительной характеристикой. Знание структуры материала важно д прогнозирования работоспособности поверхностных слоев. Структура стал разработанной для изготовления бандажей, удовлетворяет требования предъявляемым условиями эксплуатации пары трения рельс - колесо, в то* время металлургические дефекты, такие как полосчатость, неоднородное состава и структуры снижают износостойкость как новых, так отремонтированных колес. Изучением природы повреждаемости колес повышением качества колесной стали занимались Т.В. Ларин, В.А. Киси А.И. Кармазин, В.П. Кротов, В.Г. Крысанов и другие, улучшением качест: колес в связи с повышенными режимами нагружения - Ю.М. Парыше И.Г. Узлов, Н.Г. Мирошниченко, Б.М. Климовский, В.Я. Френкель, В. Новиков и другие, исследованиями прочности прессовых соединений - П.! Шевченко, И.В. Наумов, A.C. Евстратов, Е.С. Гречшцев, A.A. Иляшенк Ю.Г. Шнейдер и многие другие.

В настоящее время ученые России: А.И, Беляев, H.A. Буше, А. Балановский, А,П. Буйносов, A.A. Воробьев, A.B. Горский, Ю.А. Евдокимо С.Н. Киселев, Б.Д. Никифоров, Г.А. Филиппов и многие другие уделян исключительное внимание повышению работоспособности трибосистем колесо - рельс.

Реальная ситуация на железнодорожном транспорте складывает таким образом, что ремонтные предприятия осваивают различные мето;: восстановления и упрочнения колес. При предельном износе профиля кол в ремонтном производстве широко используются методы наплавки гребш колес под флюсом электродной проволокой. Твердость наплавленш поверхности составляет в среднем 200 HB, что приблизительно на 90 F ниже твердости отожженной колесной стали. Применение мето, упрочнения плазменной струей после обточки колес без выкат! обеспечивает повышение твердости на глубину до 1 мм. Практичесю интерес представляют методы, позволяющие повышать твердое изнашиваемых поверхностей при получении удовлетворительн«

б

шероховатости. В этом отношении рационально применение методов поверхностного пластического деформирования. Следует заметить, что такая обработка увеличивает твердость слоя на небольшую глубину. Так в случае дробеструйной обработки этот слой не превышает 0,5 мм.

Среди известных методов перспективны методы алмазного выглаживания гаптельных переходов бандажей. При выглаживании закаленных сталей происходит интенсивный распад остаточного аустенита и переход его в мартенсит. Пластическая деформация сдвига способствует образованию мелкокристаллической структуры с ориентированием зерен вдоль направления деформации, обеспечивает малую шероховатость рабочих поверхностей, увеличивает поверхностную твердость на 30-40 %, что способствует повышению износостойкости стальных деталей при относительном сдвиге.

В результате анализа научно-исследовательских работ определены основные направления и способы повышения работоспособности бандажей колесных пар электровозов. Для решения проблемы предложен системный подход, основанный на комплексном сочетании технологических и эксплуатационных приемов (рис. 1).

Рис. 1. Основные направления и способы повышения работоспособности бандажа 7

2. ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ БАНДАЖА

2.1. Плазменная поверхностная обработка бандажей колесных пар

В локомотивном депо Тайга в 1996 году создан участок плазменной термической обработки (ГТГО) гребней колесных пар (рис. 2).

1 - колесная пара 5 - станина

2 - поддерживающий ролик 6 - станина

3 - вращающийся ролик 7 - плазмотрон

4 ~ механизм вывешивания

Рис. 2. Принципиальная схема плазменной термической обработки гребня КП

Проведено структурное исследование стали, подвергнутой кратковременному воздействию потока воздушной плазмы. Показано, что использование способа плазменной термообработки обеспечивает упрочнение требуемой зоны поверхности катания бандажа.

Структура исследуемой стали на глубине 1,0 мм представляет собой ферритно-перлитную смесь. По мере приближения к поверхности в

структуре появляются участки с мартенситной структурой. Доля

&

мартенситной составляющей явно нарастает с приближением к поверхности, что предполагает вывод о превращении исследуемой стали под воздействием потока плазмы в структуры, способствующие улучшению физико-механических свойств подповерхностного слоя. С этой целью исследованы структуры на глубине 800 и 400 мкм от поверхности, подвергнутой воздействию плазменной поверхностной термообработки (ОТО). На расстоянии 800 мкм от поверхности в тонкой структуре наблюдаются существенные изменения по сравнению с исходной. Главным является появление мартенситной составляющей из тонких реек (рис. 3), объединенных в пакеты (реечный мартенсит). В нем присутствует развитая дислокационная структура - сетчатая. В структуре мартенсита отсутствуют карбиды, в том числе цементит. Эти признаки указывают на тот факт, что это - мартенсит закалки. Безусловно, такая картина свидетельствует о диффузии атомов углерода в ферритную матрицу, произошедшей во время воздействия ПТО. Наблюдаются и другие структуры, которые, по-видимому, являются промежуточными и заслуживают дальнейшего изучения.

Рис. 3. Мартенситная и перлитная составляющие после ПТО на глубине 800 мкм от поверхности. ХЗ1000. М - реечный мартенсит.

На глубине 400 мкм от поверхности структура стали представлена теми же типами, что и в предыдущем случае. Наблюдается реечный мартенсит и недопревращенный перлит (рис. 4).

Объемная доля мартенситной фазы возросла, и в структуре мартенсита появились весьма крупные кристаллы с высокой плотностью дислокации. На этой глубине обнаруживаются микротрещины и, как правило, в структурах промежуточного типа (рис. 5).

Структура в поверхностном слое после ПТО является мартенситной Она занимает большую часть объема слоя. Перлит практически отсутствует наблюдаются участки аустенитной фазы, что объясняется более высоко! скоростью теплоотвода в поверхностном слое, чем в ниже лежащих слоях.

Рис. 4. Реечный мартенсит в исследуемой стали на глубине 400 мкм от поверхности после ПТО. Х31000. М - реечный мартенсит.

Рис. 5. Микротрещины на глубине 400 мкм от поверхности (отмечены стрелками) Х31000.

Таким образом, в результате воздействия ПТО на поверхность бандажа из ферритно-перлитной поверхностной структуры формируется упрочненный слой толщиной около 1 мм. Упрочнение обусловлено фазовым превращением, в ходе которого образуется закаленный мартенсит и спектр

ю

лруктур промежуточного типа. ГГТО позволяет увеличить твердость любой юны поверхности катания и гребня бандажа.

На Рис.6 представлено распределение средней интенсивности «нашивания упрочненных и не упрочненных гребней бандажей колесных тар электровозов ВЛ10 за 1997 - 1999 гг.

1 - упрочненных ПТО

2 - не упрочненных

Месяцы -►

Рис. 6. Распределение средней интенсивности изнашивания 1ср гребней бандажей электровозов ВЛ10 по месяцам за 1997-1999 гг.

Эксплутационные исследования подтвердили целесообразность декретного изменения твердости рабочей поверхности колеса. Упрочнение ребня позволило снизить его интенсивность изнашивания в 1,5-2 раза.

2.2. Обработка рабочей поверхности гребня высокоскоростным рением

Обработка металлов высокоскоростным трением сопровождается [нтенсивной пластической деформацией приконтактных слоев металла. 1сследован способ изготовления гребней колес подвижного состава, ¡ключающий термическую обработку трением (автор - А.В. Бородин. Патент >Ф № 2096157). К вращающемуся ободу 1 колеса подводят >ыстровращающийся диск 2, установленный в шпинделе 3, создают усилие в вправлении, перпендикулярном профилю рабочей поверхности 4 гребня рис. 7). В зоне контакта диска и гребня колеса из-за разности линейных коростей возникает трение и интенсивный износ поверхности гребня.

В процессе снятия поверхностного слоя быстровращающимся диском с 1етали, находящейся в холодном состоянии, вновь образуемый

и

поверхностный слой нагревается до высоких температур. Скорость нагрева определяется соотношением скорости подачи снимаемого слоя к скорости распространения теплового потока. Путем теплоотвода вглубь металла и в окружающую среду происходит быстрое охлаждение, в результате в поверхностном слое образуются структуры закалки и фиксируется упрочнение слоя.

Толщина вновь образуемого слоя зависит от режимов обработки трением. Распределение температуры в приконтактном слое определяли при скоростях подачи от 1 до 10 мм/с, окружной скорости диска - от 1 до 90 м/с при толщине съема до 0,5 мм (рис. 8).

Проведены исследования физико-механических свойств образованных поверхностей. При малых скоростях подачи приконтакгный слон бандажной стали (содержание углерода я.0,6 %) после обработки имел трооститную структуру с небольшим количеством мелкоигольчатого мартенсита. С повышением скорости подачи количество мартенсита увеличивается. Дефекты на гребне - трещины и другие нарушения сплошности термического характера отсутствуют. В результате термообработки элементы рабочих поверхностей гребня и галтельного перехода приобретают следующие свойства: глубина закаленного слоя 3-5 мм; твердость поверхностей 400 - 480 НВ.

1

2.■

2 4 мм

Рис. 7. Принципиальная схема обработки трением поверхности гребня

Рис. 8. Распределение температур в приконтактном слое бандажа при различных скоростях подачи: 1 - 0,9 мм/с; 2 - 9,0 мм/с; V = 80 м/с; Ь = 0,5 мм. 2.3. Ультразвуковая финишная обработка галтельных переходов бандажей. ,2

Основными параметрами режимов ультразвуковой обработки (УЗО) являются амплитуда колебаний концентратора (инструмента), усилие прижима и частота колебаний. Формирование поверхностных слоев связано с интенсивной деформацией материала, сопровождающейся экструзией и залечиванием микронадрезов, остаточными следами впадин от предшествующей технологической обработки. Упрочнение стали обусловлено механизмом дробления микроструктуры поверхностного слоя с образованием микроискажений кристаллической решетки. Происходящие при этом структурные и фазовые превращения наряду с эффектом упрочнения способствуют повышению микротвердости.

Экспериментальные исследования метода ультразвуковой финишной обработки (УФО) проводили на цилиндрических образцах, изготовленных из стали бандажей колес. После точения образцы подвергались УФО, затем выполняли измерение шероховатости, твердости и микротвердости.

Исследования в депо Тайга проводили для колес электровоза из стали марки 2 ГОСТ 3225-80 с содержанием углерода 0,60 - 0,61 %, по химическим свойствам, подобной стали 60JI. Для ультразвуковой обработки применялась установка типа Москит 160 УЗТК- 18/22-0/25, состоящая из генератора и преобразователя, который закреплялся на суппорте токарного станка марки УТ16П. Обработка образцов проводилась индентором с твердосплавной напайкой ВК-8 в диапазоне скоростей 50 - 200 об/мин, усилий прижима 50 -250 Н и скоростях продольной подачи 0,05 - 0,30 мм/об. Исходная шероховатость обеспечивалась точением и шлифованием. Шероховатость измерялась на приборе "Профилометр 296" твердость по Виккерсу - на приборе УХП 4,2, микротвердость - на микротвердометре ПМТ-3. Металлографические исследования шлифов образцов выполняли с использованием микроскопа "NEOFOT" и МИМ-9 при увеличениях от 50 до 500. Химическое травление шлифов осуществляли в 4 % растворе азотной кислоты в этиловом спирте. Для электронно-микроскопических исследований использовали электронный микроскоп ЭВМ-100 при увеличениях до 100000. Для этого приготавливались фольги из продольных вырезов образцов в характерных зонах. Утонение образцов осуществляется механическим или электрохимическими способами.

Исследования выявили, что ультразвуковая финишная обработка бандажной стали приводит к кардинальным изменениям структуры и свойств поверхностного и приповерхностного слоев. На металлографическом изображении структуры (рис. 9) в поверхностном слое наблюдается нетравящийся слой (О), на глубине до 12 мкм (I) -неравновесные зоны, вытянутые в направлении обработки. Микротвердость

в поверхностном слое составляет Н5о = 6400 МПа, что на 220 % больше, че среднее значение микротвердости в исходном материала (рис. 10).

Электронно-микроскопические исследования показали, что уф перлитной стали сопровождается измельчением структуры поверхностно! слоя, формированием субструктуры в ниже лежащих слоях, мощны переносом атомов углерода, который имеет место в мартенситных стал« при узо.

В качестве технологических факторов для УФО были выбран исходная шероховатость поверхности катания колеса после обточки резцо и скорость продольной подачи ультразвукового ккдентора.

Результаты испытаний свидетельствуют, что с уменьшением скорост подачи инструмента снижается шероховатость, но возраста« микротвердость поверхностных слоев.

Апробирование применения оборудования типа УЗТК для УФ1 бандажей колесных пар в зоне галтельного перехода проводилась условиях механического производства депо станции Тайга на станке КЗТ( предназначенном для проточки профиля колес чашечными резцами.

Рис. 9. Металлографическое изображение микроструктуры стали 60Л после УФО. О - зона выглаживания; I, II, III - продольные формирования зоны.

МПа

6000

Нр

то

л

V

л

1*

г

■ о,г ол о,б

1ш1 1

мм

Рис. 10. Распределение микротвердости по глубине образца после УФО

Преобразователь с инструментом закреплялся на суппорте резцедержателя. Рабочая часть индентора имела форму полусферы диаметром 7 мм. УФО позволила снизить шероховатость поверхности с одновременным увеличением твердости галтельного перехода до 345 НВ.

3. МЕТОДИКА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ ГРЕБНЯ БАНДАЖА

Сложность исследования зависимости скорости изнашивания от твердости с продольным проскальзыванием малой величины заключается в отсутствии экспериментальной техники, позволяющей поддерживать постоянную величину проскальзывания. Автором предложена методика испытаний гребня, которая включает переменную по величине нагрузку на гантельный переход и рабочую поверхность гребня, дискретное изменение величины продольного проскальзывания гребня. Разработан специальный стенд (рис. 11) для исследования гребней колес рельсовых транспортных средств (свидетельство на полезную модель № 5647 РФ). Галтельный переход поверхности катания и рабочая поверхность гребня 1 прижимаются к опорному катку-имитатору рельса 2 специальным роликом 3, разработанным автором (свидетельство на полезную модель № 5628 РФ). Зубчатый ряд 4 обеспечивает настройку стенда на требуемую величину проскальзывания колеса и имитатора рельса. При включении привода 5 за счет фрикционного контакта упорного обода ведущего ролика 3 с торцовой

поверхностью колеса вращательное движение передается колесу катку-имитатору рельса 2 и колесам зубчатого ряда 4. Эксцентричный вал и установленный на нем ролик 3 при вращении создают переменное усили с которым рабочая поверхность гребня прижимается к ободу катка опирающегося на торцовой подшипник 7. Величину усилия мож! регулировать изменением положения эксцентрика на валу 5. Обод катка имитирует головку рельса. Рабочие поверхности гребня и галтельно! перехода модифицировали в процессе испытаний способам рассмотренными в работе.

Режим испытаний характеризовался следующими параметрами скорость вращения колеса 20 об/мин, нагрузка на гребень 600-1200 Н продольное проскальзывание 5 и 10 %, величина пути - 50 000 оборото] колеса. Испытания показали, что увеличение твердости поверхностей галтельного перехода и гребня на 100-150 НВ снижают величину износ; поверхностей в 2,3 - 3,1 раза. Повышение твердости приводит к уменьшении площади очагов схватывания, размеров вырывов материала.

Результаты испытаний позволяют сделать следующий вывод. Так ка! проскальзывание вдоль образующей колеса и рельса имеет различнук величину, твердость рабочих поверхностей колеса необходимс дифференцировать: твердость поверхности галтельного перехода и рабочее поверхности гребня должна быть выше, чем поверхности катания из-зг больших величин проскальзывания.

7

. Рис. 11. Принципиальная схема стенда для испытания на износостойкость гребней бандажей

4. ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ БАНДАЖ -ОЛЕСНЫЙ ЦЕНТР

В последние годы резко увеличилось число отказов колесных пар из-за роворота бандажа относительно колесного центра. На рисунке 12 редставлены статистические данные замены колесных пар по причине зойного проворота бандажа КП в локомотивном депо Тайга.

Рис. 12. Количество замененных колесных пар по провороту бандажа КП

На наш взгляд, это обусловлено наибольшей величиной тяги этих 1комотивов, рядом эксплуатационных причин. Одним из способов 1вышения прочности прессовых соединений является изменение геометрии прягаемых поверхностей (свидетельство № 4793 РФ, автор - A.B. |родин). Это достигается путем изготовления на наружной поверхности ватываемой детали канавок малой глубины. Поверхность сопряжения лучается дискретной и условия передачи силового потока меняются. :сущая способность соединения определяется как силой трения между прягаемыми поверхностями, так и дополнительным воздействием упругой формационной волны, возникающей в материале охватываемой детали на астках, свободных от контактного давления.

Этапы расчета соединения с дискретным стыком:

- определение высоты упругой деформационной волны;

- расчет средней величины контактного давления и силы трения на же;

- оценка дополнительного силового сопротивления от деформационной волны.

При решении этих задач физическая модель прессового соединения представляется следующим образом. Материал бандажа 2 (рис. 13) в зонад канавок на колесном центре 1 находятся как бы в свободном состоянии из-за отсутствия контакта с колесным центром. В действительности под действием контактного давления слои материала бандажа перемещаются в радиальном направлении, образуя при этом в зонах канавок деформационную волну (см. рис. 13, вид А).

Рис. 13. Прессовое соединение бандаж - колесный центр с дискретным стыком

Такая модель позволяет использовать формулы Ляме для расчета деформационной волны, при этом контактное давление определяется по формуле

N.

4 =

'р

С, с2

"'ТГ'вГ'

(1)

где - расчетный натяг;

X - коэффициент, учитывающий повышение давления у торцов бандажа;

Е) и Е: - модули упругости для материалов колесного центра и бандажа соответственно;

С| и С2 - коэффициенты Ляме.

Максимальная высота деформационной волны равна разности перемещений и2 и Ц,:

Ди2 = и2 -ив, (2)

где и2 - радиальное перемещение от натяга поверхности бандажа;

11в - перемещение точки В поверхности бандажа в канавку колесного центра.

1-ц2 г3 я _ 1+Ц2 гт22-Я ~Ёг ~Ёг (3)

Яг

UB с 4 [(Р2 - 1)г+((Д2 +1) г2] (4)

(г+г2)Е2

■де р2 - коэффициент Пуассона материала бандажа.

Идея расчета средней величины qj контактного давления в соединении : дискретным стыком состоит в определении работы деформации Ад. перемещению U2 соответствует контактное давление q, а в пределах канавок (сформации и напряжения отличаются от контактных. Среднюю величину >адиального перемещения точек волны с достаточной твердостью шределяет уравнение

Uli = U2 - 0,67Д U2. (5)

Работа деформации Ад будет равна

Ая = п • 0,5 q тс d L U2 + 0,5 n, qL, d L, Uli, (6)

де qu = q ■ ULI / U2;

n и П| - количество площадок контакта и канавок соответственно.

Если учитывать, что фактически контактное давление , еформирующее охватываемую деталь, действует только на площадках онтакта,

Ад = 0,5 я d L qa U2 • п. (7)

Следует отметить, что методика определения Цд учитывает длины эпрягаемых деталей.

Контактное давление q^, создает в стыке силу трения F, которую ассчитывают по формуле:

F = qilfS,, (8)

je f - коэффициент трения;

Sj - площадь поверхности контакта, упругая деформационная волна - дополнительное силовое сопротивление, гределяемое по формуле

Р = % ё, Ь] Яы 1ё(а + ф) • пь

(

4АШ

где а =

Расчетная модель проста, отражает физику процесса и обеспечива достаточную точность получаемых результатов.

Испытывали соединения с 12-ю кольцевыми выточками ] поверхности бандажа (рис. 14), при этом соседние выточки имели раз» направление кривизны и образовывали О - образные и X - образнь структуры с последовательным их чередованием.

Рис. 14 .Наружная поверхность колесного центра с криволинейными

После тепловой сборки криволинейный профиль канавок, перемени: глубина профиля по длине каждой канавки обеспечивали дискрета« напряженное состояние в точках контакта сопрягаемых поверхносте Возникающий в соединении "шпоночный эффект" в криволинейнь канавках значительно повысил несущую способность соединения.

При определении усилия распрессовки использовался гидравличесы пресс. Результаты испытаний подтвердили целесообразность введен! криволинейных выточек на поверхности колесного центра. 'Усшн распрессовки увеличилось на 30 - 40 %, что повысило эксплуатационну надежность соединения, снизило расход бандажной стали при ремой колес.

5. СМАЗЫВАНИЕ ПАРЫ ТРЕНИЯ ГРЕБЕНЬ БАНДАЖА РЕЛЬС

Рассмотрены способы смазывания жидкостными и твердь» смазочными материалами.

А

канавками (развертка и продольное сечение)

Влияние жидкостного смазочного материала на износ противоречиво, сталостные трещины, возникая на поверхностях бандажа и рельса, под шянием жидкостного смазочного материала распространяются вглубь и прушают поверхности. При загрязнении рельса песком он шаржируется в шдаж и вызывает абразивное изнашивание рельса. Минеральные масла не лдерживают больших контактных нагрузок, поэтому необходимы з и садки, обеспечивающие образование граничной пленки.

Гребнесмазывание и рельсосмазывание позволяет повысить элговечность пути в кривых и бандажей колес. В решающей мере это лисит от правильной и надежной работы гребнесмазывателей. Необходимо ; допускать попадания смазки на поверхность катания головки рельсов и шдажей. Целесообразно использование твердосмазочных материалов, >торые в ряде случаев показывают существенные преимущества перед идкостными устройствами.

5.1. Рельсосмазыванне с подачей смазки форсункой

Опыт эксплуатации вагона - рельсосмазывателя в условиях :сплуатации локомотивов на Западно-Сибирской железной дороге выявил И недостатков. При достаточно высоких эксплуатационных расходах >актически необходим ежедневный ремонт механизма, регулировка и ^становление работы штуцеров. Наблюдается быстрый износ лыж (через 10-150 км), попадание смазки на всю головку рельса. При низких мпературах жидкостная смазка застывает в маслопроводе.

В депо Тайга усовершенствован узел подачи смазки. В узел введена улка с резьбовыми концами, к одному из которых крепится форсунка с верстием диаметром 3 мм. Регулирование высоты и угла наклона узла 13волило резко снизить потери масла, а главное, экономить энергию на тягу юздов до 7 %.

5.2. Смазывание гребня твердосмазочными материалами

Широкое распространение получили гребнесмазыватели с пользованием твердых смазочных материалов на основе афитосодержащих материалов. Большинство технических решений едусматривает постоянный подвод смазочного материала к гребням колес, о снижает их экономическую эффективность. Кроме этого, наличие влаги ляется необходимым условием для проявления графитом смазывающего

21

действия. Без жидкого вспомогательного материала твердые пленки Morj ухудшить условия смазывания или иметь ограниченный срок действия.

Исследован более рациональный способ смазывания гребне бандажей, включающий поджатие твердосмазочного материала (патент Р< № 2138416, автор - A.B. Бородин). Принципиальная схема смазывани гребня представлена на рис. 15.

К вращающемуся гребню 1 бандажа подводят диск 2, обод 3 которог выполнен из самосмазывающегося материала. Ступица диск устанавливается на ось 4, которую соединяют упругой связью 5 с корпусно деталью 6. При вращении колесной пары наружная поверхность обода 3 : счет фрикционного контакта совершает вращательное движение. Подведени смазочного материала - натирающее действие наружной поверхности диск проявляется при изменении величины линейных скоростей контактирующи поверхностей, т.е. в периоды ускоренного или замедленного движени состава. Скорость вращения диска изменяют грузами 7, размещенными н торцовой поверхности диска, влияя этим на интенсивность нанесени твердосмазочной пленки на рабочую поверхность гребня.

При исследовании в качестве твердосмазочных материало

рассматривались медьсодержащие вещества, наибольшее внимание уделен

латунированию. Выявлено, что стойкость твердосмазочных пленок зависи

от наличия вспомогательного материала при их нанесении. Дл

интенсификации процесса латунирования разработан диск с емкостью дл

жидкого вспомогательного материала (рис. 16).

Диск включает обод из латунных пластин (толщиной 2 мм). Пр

взаимодействии ролика с гребнем в периоды ускоренного или замедленног

22

вращения колеса в зону трения вводится вспомогательный материал -глицерин, который способствует увеличению прочности наносимых твердосмазочных. пленок.

Способ смазывания обеспечивает повышение износостойкости рабочей поверхности гребня на 20-30 % при снижении расхода твердосмазчного материала, прост и обладает свойством "самодействия".

5.3. Шаржирование галтельного перехода бандажа ультрадисперсными порошками

В экспериментах по шаржированию поверхности галтельного перехода бандажа с помощью УФО в охлаждаемую жидкость добавляется мелкодисперсный порошок дисульфида молибдена, ультрадисперсные порошка диоксида циркония (производство СХК г. Томск) и ультрадисперсный алмазный порошок (производство НПО "Алтай", г. Бийск). Результаты испытаний показали возможность изменения

23

качественных показателей поверхности трения, при этом решающе* значение имело увеличение микротвердости галтельного перехода < одновременным снижением шероховатости. Триботехнические стендовьк исследования подтвердили целесообразность рассмотренного направленш модифицирования поверхности шаржированием ультрадисперсным! порошками при УФО - износостойкость цилиндрических образцо! диаметром 50 мм из колесной и рельсовой стали, испытанных на машин« трения МИ-1, повысились не менее, чем на 23 %.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

С целью повышения работоспособности колесных пар электровозов V эффективности процессов ремонта и эксплуатации предложен системны? подход по улучшению качественных характеристик бандажей: увеличения срока службы до переточек, повышения эксплуатационной надежности, экономии бандажной стали. При этом получены следующие научные и практические результаты.

1. На основе анализа дефектов колес электровозов, обзора литературы сделан вывод о необходимости повышения качества поверхности катания бандажей, прежде всего галтельного перехода и гребня

2. Предложены способы избирательного повышения твердости поверхности катания колес, показывающие влияние на благоприятное сочетание физико-механических свойств поверхностных слоев пары трения бандаж колеса - рельс:

- плазменная поверхностная обработка;

- обработка рабочей поверхности гребня высокоскоростным трением;

- ультразвуковая финишная обработка галтельных переходов бандажей.

3. Усовершенствованы способы введения смазочных материалов в зону трения гребень бандажа - головка рельса, способствующие повышению износостойкости поверхностей трения:

- рельсосмазывание с подачей смазки форсункой;

- смазывание гребня твердосмазочными материалами;

- шаржирование галтельного перехода ультрадисперсными порошками.

4. Разработана методика и оригинальная установка для исследования интенсивности изнашивания галтельного перехода бандажа, получены

24

рекомендации рационального распределения твердости по рабочей поверхности гребня.

5. Разработанные способы снижения интенсивности изнашивания колесных пар позволило увеличить ресурс бандажа колесной пары с 280 тыс. км. в 1996 г. до 370 тыс. км. 1999 г. и снизить износ гребня с 0,47 мм. до 0,30 мм. на 104км. пробега.

6. Технико-экономическим расчетом установлено, что годовой эффект от внедрения результатов работы применительно к бандажам колес электровозов (дискретное увеличение твердости, повышение несущей способности посадки бандажа) составляет около 320 тыс. руб. на условный парк в 100 электровозов.

7. Результаты исследований использовали в производстве локомотивное депо Тайга, Белово Восточное погрузочно-транспортное управление ПО "Экибастузуголь".

Публикации автора по теме диссертации

1. Галиев И.И., Бородин A.B., Толстое В.П. Избирательное повышение гвердости поверхности катания колес подвижного состава // Актуальные проблемы развития международного транспорта: Межд. науч.-техн. конф. / М,МГУПС, 1996. с. 112.

2. Галиев И.И., Бородин A.B., Толстое В.П. Снижение износа рабочей поверхности гребня колес подвижного состава // Проблемы развития токомотивостроения: Межд. науч.-техн. конф. / М., МИИТ, 1996, с. 20.

3. Галиев И.И., Бородин A.B., Толстов В.П Повышение износостойкости гребня железнодорожного колеса // Состояние и терспективы развития электроподвижного состава: Межд. научно-техн. сонф. / г. Новочеркасск, АО ВЭлНИИ, 1996, с. 73.

4. Способ восстановления соединений с натягом / Толстов В.П., эородин A.B., Волков В.М. Омская гос. акад. путей сообщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 209-96. Омск. 4 с.

5. Соединение цилиндрических деталей с натягом / Толстов В.П., Бородин A.B., Волков В.М. Омская гос. акад. путей сообщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 208-96. Омск. 4 с.

6. Изготовление поверхности катания колес подвижного состава / Голстов В.П., Бородин A.B. Омская гос. акад. путей сообщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 207-96. Омск. 4 с.

7. Стенд для испытания на износ рельсовых и колесных сталей / Голстов В.П., Бородин A.B. Омская гос. акад. путей сообщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 78-98. Омск. 4 с.

8. Снижение динамического воздействия пути на эксплуатационньи показатели колесно-моторного блока / Исмаилов Ш.К., Толстов В.П. Бородин A.B. Омская гос. акад. путей сообщения, 1997. Деп. в ЦНИИТЭР МПС 15.10.97, №6093.

9. Бородин A.B., Галиев И.И., Толстов В.П и др. Установка дл: испытаний гребней железнодорожных колес на износ // Надежность i экономичность дизельного подвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1997, С. 57-59.

10. Свидетельство на полезную модель № 5647 РФ, МКИ 6 G 01 N 17/00/ Стенд для испытания гребней колес рельсовых транспортных средств / И.И. Галиев, A.B. Бородин, В.П. Толстов, Н.В. Ковалева. // Открытия Изобретения. 1997. № 12.

11. Свидетельство на полезную модель № 5628 РФ, МКИ 6 G 16 Ь 55/32. Каток фрикционной передачи. / A.B. Бородин, Ш.К. Исмаилов, В.П Толстов, Г.П. Здор. // Открытия. Изобретения. 1997. № 12.

12. Каток фрикционной передачи. / Толстов В.П., Исмаилов Ш.К. Бородин A.B. Омская гос. акад. путей сообщения, 1997. Информационны! листок ЦНТИ № 29-97. Омск.

13. Теплоухов BJL, Теплякова JI.H., Толстов В.П. и др. Влияни( плазменной поверхностной термообработки на тонкую структуру и величин] амплитуды дальнодействующих полей напряжений в стали бандаже! колесных пар /. Отчет по НИР, ТЛИ, г. Томск. 1997. 23 с.

14. Толстов В.П., Толмачев А.И., Панин и др. Разработка метод! упрочнения галтельных переходов бандажей колесных пар применительно i станку КЗТС с помощью мощного ультразвука // Отчет по НИР, ТЛИ. Г Томск. 1999. 55 с.

15. Бородин A.B., Белоглазова H.A., Толстов В.П. О смазыванш гребней колесных пар // Математическое моделирование и расчет узлов i устройств объектов железнодорожного транспорта: Межвуз. темат. сб. науч тр. / Омский гос. университет путей сообщения. Омск, 2000, С. 59-62

16. Толстов В.П. Опыт повышения работоспособности бандажей колес электровозов // Математическое моделирование и расчет узлов и устройcti объектов железнодорожного транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр. Омский гос. университет путей сообщения. Омск, 2000, С. 63-65.

Автор благодарит заслуженного изобретателя РФ, доктор! технических наук, профессора А. В. Бородина за технические решения i консультации при исследовании автором комплекса проблем рассматриваемых в диссертации.

Типография ОмГУПС, 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35. 3. № Ш тираж 100 экз.

Актуальность работы. Развитие народного хозяйства в России обусловливает дальнейший рост перевозок железнодорожного транспорта. Это достигается увеличением грузоподъемности вагонов и скорости движения поездов. Железнодорожные колесные пары являются важной частью подвижного состава и в значительной степени обеспечивают эффективность его работы и безопасность движения. Возрастание уровня нагрузок на колеса влечет за собой увеличение количества восстановлений, связанных прежде всего с ремонтом бандажей колес, что свидетельствует о несоответствии характеристик поверхности катания эксплуатационным требованиям. Выход из строя бандажей колесных пар влечет за собой изъятие из эксплуатации локомотива, увеличение времени его простоя в нерабочем состоянии. Следует отметить, что интенсивное изнашивание галтельного перехода, рабочей поверхности гребня особенно наблюдается на бандажах колес электровозов. Кроме этого, в последние годы резко увеличилось число отказов колесных пар из-за проворота бандажа относительно колесного центра. На наш взгляд, это обусловлено наибольшей величиной тяги этих локомотивов, рядом эксплуатационных причин. Использование известных способов восстановления работоспособности бандажей не приводят к заметному повышению долговечности пары трения бандаж колеса - рельс.

Ремонт бандажей колес в процессе эксплуатации в большинстве случаев ведет к сокращению на 30-40 % расчетного срока службы колес из-за потери контактных свойств профиля катания бандажей, а также к потерям металла.

Среди рекомендаций по борьбе с интенсивным изнашиванием галтельного перехода и рабочей поверхности гребня основными являются повышение твердости этих поверхностей и применение смазки в контакте :.,;аж колеса - рельс.

Предлагаемая работа является развитием системного подхода к ] исследованиям на стадиях ремонта колесных пар и эксплуатации ;зов в рамках указания МПС "Программа дальнейших действий по износа гребней колесных пар подвижного состава и бокового ,мьсов (утв. ук. МПС от 01.02.96 № А-132у), а также совместных исследований с Омским государственным университетом путей ля по темам:

- технологические процессы ремонта колес с целью повышения их ресурса и экономии транспортного металла;

- методы снижения износа гребней бандажей в эксплуатации и Томским институтом физики прочности и материаловедения АН по теме: "Разработка метода упрочнения галтельных переходов бандажей колесных пар применительно к станку КЗТС с помощью мощного ультразвука".

Цель работы - улучшение эксплуатационных характеристик колесных пар путем совершенствования контактных свойств колеса и рельса на стадии ремонта и эксплуатации поверхности катания бандажей колес электровозов.

Исследовательские задачи. Проведение системного анализа работоспособности пары трения бандаж колеса - рельс и разработка технологических и эксплуатационных мер воздействия на характеристики поверхностей бандажа, в том числе:

- на изменение твердости галтельного перехода и гребня бандажа;

- на повышение несущей способности соединения бандаж - колесный центр;

- на снижение интенсивности изнашивания рабочих поверхностей пары трения гребень бандажа - рельс.

Методика исследований. В работе использованы натурные наблюдения, сбор данных повреждаемости колесных пар в условиях текущего ремонта, технического обслуживания локомотивов с анализом статистических данных. Деформированное состояние прессового соединения колесной пары исследовано методами теоретической механики и сопротивления материалов. Структурное исследование стали проведено с применением методов оптической и просвечивающей электронной микроскопии с дифракционным анализом. Испытания на износостойкость поверхностей бандажа и несущей способности соединения бандаж -колесный центр проведены на типовом и специально созданном оборудовании.

Научнаяновизна. На основе экспериментально-расчетных исследований разработаны технические решения, способствующие повышению работоспособности колес электровозов и безопасности движения. Работу характеризуют следующие основные результаты, выносимые на защиту:

- определен системный подход повышения работоспособности колесных пар электровозов, основанный на комплексном сочетании технологических и эксплуатационных разработок;

- предложены способы избирательного повышения твердости поверхности катания колес, оказывающие влияние на благоприятное сочетание физико-механических свойств поверхностных слоев пары трения бандаж колеса - рельс;

- получены качественные зависимости, отражающие введение в систему трения колесо - рельс смазочного материала на износостойкость гребня бандажа и головки рельса;

- разработана методика и оригинальная установка для исследования интенсивности изнашивания гантельного перехода бандажа, получены рекомендации рационального распределения твердости по рабочей поверхности гребня.

Практическое значение работы заключается в использовании разработанных способов решения задач ремонта и эксплуатации колес для повышения срока их службы, интенсификации процессов восстановления работоспособности бандажей, экономии транспортного металла депо Тайга, Белово, Восточное погрузочно-транспортное управление ПО "Экибастузуголь".

Получены акты внедрения форсунки при смазывании боковой поверхности рельса.

Технологическая карта ПТО утверждена ВНИИЖТом на основании исследований проведенных в депо Тайга в 1996-1998 годах.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на второй международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (Москва, МГУПС, 1996), на международной научно-технической конференции "Проблемы развития локомотивостроения" (Москва, МИИТ, 1996), на международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электроподвижного состава", Новочеркасск, АО ВЭлНИИ, 1996), на научно-техническом семинаре (Томск, ТПУ, 1997, 1998), на региональной научно-практической конференции "Транссиб 99" (Новосибирск, 1999), на научно-техническом семинаре (Омск, ОмГУПС, 2000).

Публикации. По теме научного доклада опубликовано 16 работ, в том числе 2 свидетельства на полезные модели и 2 научных отчета.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Интенсивность изнашивания колес подвижного состава зависит от многих факторов, основополагающими из которых можно считать физические, определяющие механические и триботехнические свойства поверхностных слоев материалов рельс и колес.

Наиболее важной характеристикой поверхности трения является твердость (микротвердость), при этом микротвердость является структурно -чувствительной характеристикой. Знание структуры материала важно для прогнозирования работоспособности поверхностных слоев. Структура стали, разработанной для изготовления бандажей, удовлетворяет требованиям, предъявляемым условиями эксплуатации пары трения рельс - колесо, в тоже время металлургические дефекты, такие как полосчатость, неоднородность состава и структуры снижают износостойкость как новых, так и отремонтированных колес. Изучением природы повреждаемости колес и повышением качества колесной стали занимались Т.В. Ларин, В.А. Кисик, А.И. Кармазин, В.П. Кротов, В.Г. Крысанов и другие, улучшением качества колес в связи с повышенными режимами нагружения - Ю.М. Парышев, И.Г. Узлов, Н.Г. Мирошниченко, Б.М. Климовский, В.Я. Френкель, В.В. Новиков и другие, исследованиями прочности прессовых соединений - П.В. Шевченко, И.В. Наумов, A.C. Евстратов, Е.С. Гречищев, A.A. Иляшенко, Ю.Г. Шнейдер и многие другие.

В настоящее время ученые России: А.И. Беляев, H.A. Буше, А.Е. Балановский, А.П. Буйносов, A.A. Воробьев, A.B. Горский, Ю.А. Евдокимов, С.Н. Киселев, Б.Д. Никифоров, Г.А. Филиппов и многие другие уделяют исключительное внимание повышению работоспособности трибосистемы колесо - рельс.

Реальная ситуация на железнодорожном транспорте складывается таким образом, что ремонтные предприятия осваивают различные методы восстановления и упрочнения колес. При предельном износе профиля колес в ремонтном производстве широко используются методы наплавки гребней колес под флюсом электродной проволокой. Твердость наплавленной поверхности составляет в среднем 200 HB, что приблизительно на 90 HB ниже твердости отожженной колесной стали. Применение метода упрочнения плазменной струей после обточки колес без выкатки обеспечивает повышение твердости на глубину до 1 мм. Практический интерес представляют методы, позволяющие повышать твердость изнашиваемых поверхностей при получении удовлетворительной шероховатости. В этом отношении рационально применение методов поверхностного пластического деформирования. Следует заметить, что такая обработка увеличивает твердость слоя на небольшую глубину. Так в случае дробеструйной обработки этот слой не превышает 0,5 мм.

Среди известных методов перспективны методы алмазного выглаживания галтельных переходов бандажей. При выглаживании закаленных сталей происходит интенсивный распад остаточного аустенита и переход его в мартенсит. Пластическая деформация сдвига способствует образованию мелкокристаллической структуры с ориентированием зерен вдоль направления деформации, обеспечивает малую шероховатость рабочих поверхностей, увеличивает поверхностную твердость на 30-40 %, что способствует повышению износостойкости стальных деталей при относительном сдвиге.

В результате анализа научно-исследовательских работ определены основные направления и способы повышения работоспособности бандажей колесных пар электровозов. Для решения проблемы предложен системный подход, основанный на комплексном сочетании технологических и эксплуатационных приемов (рис. 1).

Рис. 1. Основные направления и способы повышения работоспособности бандажа

2. ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ БАНДАЖА

2.1. Плазменная поверхностная обработка бандажей колесных пар

В локомотивном депо Тайга в 1996 году создан участок плазменной термической обработки (ПТО) гребней колесных пар (рис. 2).

1 - колесная пара 5 - станина

2 - поддерживающий ролик 6 - станина

3 - вращающийся ролик 7 - плазмотрон

4 - механизм вывешивания

Рис. 2. Принципиальная схема плазменной термической обработки гребня КП

Проведено структурное исследование стали, подвергнутой кратковременному воздействию потока воздушной плазмы. Показано, что использование способа плазменной термообработки обеспечивает упрочнение требуемой зоны поверхности катания бандажа.

Структура исследуемой стали на глубине 1,0 мм представляет собой ферритно-перлитную смесь. По мере приближения к поверхности в структуре появляются участки с мартенситной структурой. Доля что предполагает вывод о превращении исследуемой стали под воздействием потока плазмы в структуры, способствующие улучшению физико-механических свойств подповерхностного слоя. С этой целью исследованы структуры на глубине 800 и 400 мкм от поверхности, подвергнутой воздействию плазменной поверхностной термообработки (ПТО). На расстоянии 800 мкм от поверхности в тонкой структуре наблюдаются существенные изменения по сравнению с исходной. Главным является появление мартенситной составляющей из тонких реек (рис. 3), объединенных в пакеты (реечный мартенсит). В нем присутствует развитая дислокационная структура - сетчатая. В структуре мартенсита отсутствуют карбиды, в том числе цементит. Эти признаки указывают на тот факт, что это - мартенсит закалки. Безусловно, такая картина свидетельствует о диффузии атомов углерода в ферритную матрицу, произошедшей во время воздействия ПТО. Наблюдаются и другие структуры, которые, по-видимому, являются промежуточными и заслуживают дальнейшего изучения.

Рис. 3. Мартенситная и перлитная составляющие после ПТО на глубине 800 мкм от поверхности. ХЗ1000. М - реечный мартенсит.

На глубине 400 мкм от поверхности структура стали представлена теми же типами, что и в предыдущем случае. Наблюдается реечный мартенсит и недопревращенный перлит (рис. 4).

Объемная доля мартенситной фазы возросла, и в структуре мартенсита появились весьма крупные кристаллы с высокой плотностью дислокации. На этой глубине обнаруживаются микротрещины и, как правило, в структурах промежуточного типа (рис. 5).

Структура в поверхностном слое после ПТО является мартенситной. Она занимает большую часть объема слоя. Перлит практически отсутствует, наблюдаются участки аустенитной фазы, что объясняется более высокой скоростью теплоотвода в поверхностном слое, чем в ниже лежащих слоях.

Рис. 4. Реечный мартенсит в исследуемой стали на глубине 400 мкм от поверхности после ПТО. ХЗ1000. М - реечный мартенсит.

Рис. 5. Микротрещины на глубине 400 мкм от поверхности (отмечены стрелками) Х31000.

Таким образом, в результате воздействия ПТО на поверхность бандажа из ферритно-перлитной поверхностной структуры формируется упрочненный слой толщиной около 1 мм. Упрочнение обусловлено фазовым превращением, в ходе которого образуется закаленный мартенсит и спектр структур промежуточного типа. ПТО позволяет увеличить твердость любой зоны поверхности катания и гребня бандажа.

На Рис.6 представлено распределение средней интенсивности изнашивания упрочненных и не упрочненных гребней бандажей колесных пар электровозов ВЛ10 за 1997 - 1999 гг.

1 - упрочненных ПТО

2 - не упрочненных

Месяцы -►

Рис. 6. Распределение средней интенсивности изнашивания гребней бандажей электровозов ВЛ10 по месяцам за 1997-1999 гг.

Эксплутационные исследования подтвердили целесообразность дискретного изменения твердости рабочей поверхности колеса. Упрочнение гребня позволило снизить его интенсивность изнашивания в 1,5-2 раза.

2.2. Обработка рабочей поверхности гребня высокоскоростным трением

Обработка металлов высокоскоростным трением сопровождается интенсивной пластической деформацией приконтактных слоев металла. Исследован способ изготовления гребней колес подвижного состава, включающий термическую обработку трением (автор - A.B. Бородин. Патент РФ № 2096157). К вращающемуся ободу 1 колеса подводят быстровращающийся диск 2, установленный в шпинделе 3, создают усилие в направлении, перпендикулярном профилю рабочей поверхности 4 гребня (рис. 7). В зоне контакта диска и гребня колеса из-за разности линейных скоростей возникает трение и интенсивный износ поверхности гребня.

В процессе снятия поверхностного слоя быстровращающимся диском с детали, находящейся в холодном состоянии, вновь образуемый поверхностный слой нагревается до высоких температур. Скорость нагрева определяется соотношением скорости подачи снимаемого слоя к скорости распространения теплового потока. Путем теплоотвода вглубь металла и в окружающую среду происходит быстрое охлаждение, в результате в поверхностном слое образуются структуры закалки и фиксируется упрочнение слоя.

Толщина вновь образуемого слоя зависит от режимов обработки трением. Распределение температуры в приконтактном слое определяли при скоростях подачи от 1 до 10 мм/с, окружной скорости диска - от 1 до 90 м/с при толщине съема до 0,5 мм (рис. 8).

Проведены исследования физико-механических свойств образованных поверхностей. При малых скоростях подачи приконтактный слой бандажной стали (содержание углерода « 0,6 %) после обработки имел трооститную структуру с небольшим количеством мелкоигольчатого мартенсита. С повышением скорости подачи количество мартенсита увеличивается. Дефекты на гребне - трещины и другие нарушения сплошности термического характера отсутствуют. В результате термообработки элементы рабочих поверхностей гребня и галтельного перехода приобретают следующие свойства: глубина закаленного слоя 3-5 мм; твердость поверхностей 400 - 480 НВ. од'г

Чхт; 400 — ^^

0 .2 4 мм

Рис. 7. Принципиальная схема обработки трением поверхности гребня

Рис. 8. Распределение температур в приконтактном слое бандажа при различных скоростях подачи: 1 - 0,9 мм/с; 2 - 9,0 мм/с; V = 80 м/с; Ь = 0,5 мм. 2.3. Ультразвуковая финишная обработка галтельных переходов бандажей.

Основными параметрами режимов ультразвуковой обработки (УЗО) являются амплитуда колебаний концентратора (инструмента), усилие прижима и частота колебаний. Формирование поверхностных слоев связано с интенсивной деформацией материала, сопровождающейся экструзией и залечиванием микронадрезов, остаточными следами впадин от предшествующей технологической обработки. Упрочнение стали обусловлено механизмом дробления микроструктуры поверхностного слоя с образованием микроискажений кристаллической решетки. Происходящие при этом структурные и фазовые превращения наряду с эффектом упрочнения способствуют повышению микротвердости.

Экспериментальные исследования метода ультразвуковой финишной обработки (УФО) проводили на цилиндрических образцах, изготовленных из стали бандажей колес. После точения образцы подвергались УФО, затем выполняли измерение шероховатости, твердости и микротвердости.

Исследования в депо Тайга проводили для колес электровоза из стали марки 2 ГОСТ 3225-80 с содержанием углерода 0,60 - 0,61 %, по химическим свойствам, подобной стали 60Л. Для ультразвуковой обработки применялась установка типа Москит 160 УЗТК- 18/22-0/25, состоящая из генератора и преобразователя, который закреплялся на суппорте токарного станка марки УТ16П. Обработка образцов проводилась индентором с твердосплавной напайкой ВК-8 в диапазоне скоростей 50 - 200 об/мин, усилий прижима 50 -250 Н и скоростях продольной подачи 0,05 - 0,30 мм/об. Исходная шероховатость обеспечивалась точением и шлифованием. Шероховатость измерялась на приборе "Профилометр 296" твердость по Виккерсу - на приборе УХП 4,2, микротвердость - на микротвердометре ПМТ-3. Металлографические исследования шлифов образцов выполняли с использованием микроскопа "ИЕОРОТ" и МИМ-9 при увеличениях от 50 до 500. Химическое травление шлифов осуществляли в 4 % растворе азотной кислоты в этиловом спирте. Для электронно-микроскопических исследований использовали электронный микроскоп ЭВМ-100 при увеличениях до 100000. Для этого приготавливались фольги из продольных вырезов образцов в характерных зонах. Утонение образцов осуществляется механическим или электрохимическими способами.

Исследования выявили, что ультразвуковая финишная обработка бандажной стали приводит к кардинальным изменениям структуры и свойств поверхностного и приповерхностного слоев. На металлографическом изображении структуры (рис. 9) в поверхностном слое наблюдается нетравящийся слой (О), на глубине до 12 мкм (I) -неравновесные зоны, вытянутые в направлении обработки. Микротвердость в поверхностном слое составляет Н50 = 6400 МПа, что на 220 % больше, чем среднее значение микротвердости в исходном материала (рис. 10).

Электронно-микроскопические исследования показали, что УФО перлитной стали сопровождается измельчением структуры поверхностного слоя, формированием субструктуры в ниже лежащих слоях, мощным переносом атомов углерода, который имеет место в мартенситных сталях при УЗО.

В качестве технологических факторов для УФО были выбраны исходная шероховатость поверхности катания колеса после обточки резцом и скорость продольной подачи ультразвукового индентора.

Результаты испытаний свидетельствуют, что с уменьшением скорости подачи инструмента снижается шероховатость, но возрастает микротвердость поверхностных слоев.

Апробирование применения оборудования типа УЗТК для УФО бандажей колесных пар в зоне галтельного перехода проводилась в условиях механического производства депо станции Тайга на станке КЗТС, предназначенном для проточки профиля колес чашечными резцами.

Рис. 9. Металлографическое изображение микроструктуры стали 60Л после УФО. О - зона выглаживания; I, II, III - продольные формирования зоны.

6000 Нм

0 0,2 ол 0,6 мм L—

Рис. 10. Распределение микротвердости по глубине образца после УФО

Преобразователь с инструментом закреплялся на суппорте резцедержателя. Рабочая часть индентора имела форму полусферы диаметром 7 мм. УФО позволила снизить шероховатость поверхности с одновременным увеличением твердости галтельного перехода до 345 НВ.

3. МЕТОДИКА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ ГРЕБНЯ БАНДАЖА

Сложность исследования зависимости скорости изнашивания от твердости с продольным проскальзыванием малой величины заключается в отсутствии экспериментальной техники, позволяющей поддерживать постоянную величину проскальзывания. Автором предложена методика испытаний гребня, которая включает переменную по величине нагрузку на гантельный переход и рабочую поверхность гребня, дискретное изменение величины продольного проскальзывания гребня. Разработан специальный стенд (рис. 11) для исследования гребней колес рельсовых транспортных средств (свидетельство на полезную модель № 5647 РФ). Галтельный переход поверхности катания и рабочая поверхность гребня 1 прижимаются к опорному катку-имитатору рельса 2 специальным роликом 3, разработанным автором (свидетельство на полезную модель № 5628 РФ). Зубчатый ряд 4 обеспечивает настройку стенда на требуемую величину проскальзывания колеса и имитатора рельса. При включении привода 5 за счет фрикционного контакта упорного обода ведущего ролика 3 с торцовой поверхностью колеса вращательное движение передается колесу 1, катку-имитатору рельса 2 и колесам зубчатого ряда 4. Эксцентричный вал 6 и установленный на нем ролик 3 при вращении создают переменное усилие, с которым рабочая поверхность гребня прижимается к ободу катка 2, опирающегося на торцовой подшипник 7. Величину усилия можно регулировать изменением положения эксцентрика на валу 5. Обод катка 2 имитирует головку рельса. Рабочие поверхности гребня и галтельного перехода модифицировали в процессе испытаний способами, рассмотренными в работе.

Рис. 11. Принципиальная схема стенда для испытания на износостойкость гребней бандажей

Режим испытаний характеризовался следующими параметрами: скорость вращения колеса 20 об/мин, нагрузка на гребень 600-1200 Н, продольное проскальзывание 5 и 10 %, величина пути - 50 000 оборотов колеса. Испытания показали, что увеличение твердости поверхностей галтельного перехода и гребня на 100-150 НВ снижают величину износа поверхностей в 2,3 - 3,1 раза. Повышение твердости приводит к уменьшению площади очагов схватывания, размеров вырывов материала.

Результаты испытаний позволяют сделать следующий вывод. Так как проскальзывание вдоль образующей колеса и рельса имеет различную величину, твердость рабочих поверхностей колеса необходимо дифференцировать: твердость поверхности галтельного перехода и рабочей поверхности гребня должна быть выше, чем поверхности катания из-за больших величин проскальзывания.

4. ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ БАНДАЖ -КОЛЕСНЫЙ ЦЕНТР

В последние годы резко увеличилось число отказов колесных пар из-за проворота бандажа относительно колесного центра. На рисунке 12 представлены статистические данные замены колесных пар по причине двойного проворота бандажа КП в локомотивном депо Тайга.

Рис. 12. Количество замененных колесных пар по провороту бандажа КП

На наш взгляд, это обусловлено наибольшей величиной тяги этих локомотивов, рядом эксплуатационных причин. Одним из способов повышения прочности прессовых соединений является изменение геометрии сопрягаемых поверхностей (свидетельство № 4793 РФ, автор - A.B. Бородин). Это достигается путем изготовления на наружной поверхности охватываемой детали канавок малой глубины. Поверхность сопряжения получается дискретной и условия передачи силового потока меняются. Несущая способность соединения определяется как силой трения между сопрягаемыми поверхностями, так и дополнительным воздействием упругой деформационной волны, возникающей в материале охватываемой детали на участках, свободных от контактного давления.

Этапы расчета соединения с дискретным стыком:

- определение высоты упругой деформационной волны;

- расчет средней величины контактного давления и силы трения на стыке;

- оценка дополнительного силового сопротивления от деформационной волны.

При решении этих задач физическая модель прессового соединения представляется следующим образом. Материал бандажа 2 (рис. 13) в зонах канавок на колесном центре 1 находятся как бы в свободном состоянии из-за отсутствия контакта с колесным центром. В действительности под действием контактного давления слои материала бандажа перемещаются в радиальном направлении, образуя при этом в зонах канавок деформационную волну (см. рис. 13, вид А).

Рис. 13. Прессовое соединение бандаж - колесный центр с дискретным стыком

Такая модель позволяет использовать формулы Ляме для расчета деформационной волны, при этом контактное давление определяется по формуле

С, 'с ■ (1) где Ир - расчетный натяг;

X - коэффициент, учитывающий повышение давления у торцов бандажа;

Е[ и Е2 - модули упругости для материалов колесного центра и бандажа соответственно;

С1 и С2 - коэффициенты Ляме.

Максимешьная высота деформационной волны равна разности перемещений Ъ'г и ив:

Ди2 = и2-ив, (2) где и2 - радиальное перемещение от натяга поверхности бандажа;

15в - перемещение точки В поверхности бандажа в канавку колесного центра.

1-ц2 г3 д 1 + ц2 г • г22 • д и2-----—— + —-----—-—, {3)

Е2 Г22-Г2 Е2 г22-Г

--[(ц2-1)Г + (Ц2+1)Г2] (4) г + г2) Е где ц2 - коэффициент Пуассона материала бандажа.

Идея расчета средней величины Цд контактного давления в соединении с дискретным стыком состоит в определении работы деформации Ад. Перемещению и2 соответствует контактное давление я, а в пределах канавок деформации и напряжения отличаются от контактных. Среднюю величину радиального перемещения точек волны с достаточной твердостью определяет уравнение ии = и2-0,67Ди2. (5)

Работа деформации Ад будет равна

Ад = п • 0,5 я л а Ь и2 + 0,5 щ Я и й Ь, ии, (6) где Яи = я ■ ии / и2; п и П1 - количество площадок контакта и канавок соответственно.

Если учитывать, что фактически контактное давление с[д , деформирующее охватываемую деталь, действует только на площадках контакта,

Ад = 0,5 тс с! Ь ^ и2 • п. (7)

Следует отметить, что методика определения ^ учитывает длины сопрягаемых деталей.

Контактное давление Яд создает в стыке силу трения Р, которую рассчитывают по формуле:

Р = ЧдГ8д, (8) где f - коэффициент трения;

Бд - площадь поверхности контакта, а упругая деформационная волна - дополнительное силовое сопротивление, определяемое по формуле

Р = я (11 и qLl + ср) • Щ, где а ср =

Расчетная модель проста, отражает физику процесса и обеспечивает достаточную точность получаемых результатов.

Испытывали соединения с 12-ю кольцевыми выточками на поверхности бандажа (рис. 14), при этом соседние выточки имели разное направление кривизны и образовывали О - образные и X - образные структуры с последовательным их чередованием.

Рис. 14 .Наружная поверхность колесного центра с криволинейными канавками (развертка и продольное сечение)

После тепловой сборки криволинейный профиль канавок, переменная глубина профиля по длине каждой канавки обеспечивали дискретное напряженное состояние в точках контакта сопрягаемых поверхностей. Возникающий в соединении "шпоночный эффект" в криволинейных канавках значительно повысил несущую способность соединения.

При определении усилия распрессовки использовался гидравлический пресс. Результаты испытаний подтвердили целесообразность введения криволинейных выточек на поверхности колесного центра. Усилие распрессовки увеличилось на 30 - 40 %, что повысило эксплуатационную надежность соединения, снизило расход бандажной стали при ремонте колес.

5. СМАЗЫВАНИЕ ПАРЫ ТРЕНИЯ ГРЕБЕНЬ БАНДАЖА -РЕЛЬС

Рассмотрены способы смазывания жидкостными и твердыми смазочными материалами.

Влияние жидкостного смазочного материала на износ противоречиво. Усталостные трещины, возникая на поверхностях бандажа и рельса, под влиянием жидкостного смазочного материала распространяются вглубь и разрушают поверхности. При загрязнении рельса песком он шаржируется в бандаж и вызывает абразивное изнашивание рельса. Минеральные масла не выдерживают больших контактных нагрузок, поэтому необходимы присадки, обеспечивающие образование граничной пленки.

Гребнесмазывание и рельсосмазывание позволяет повысить долговечность пути в кривых и бандажей колес. В решающей мере это зависит от правильной и надежной работы гребнесмазывателей. Необходимо не допускать попадания смазки на поверхность катания головки рельсов и бандажей. Целесообразно использование твердосмазочных материалов, которые в ряде случаев показывают существенные преимущества перед жидкостными устройствами.

5.1. Рельсосмазывание с подачей смазки форсункой

Опыт эксплуатации вагона - рельсосмазывателя в условиях эксплуатации локомотивов на Западно-Сибирской железной дороге выявил ряд недостатков. При достаточно высоких эксплуатационных расходах практически необходим ежедневный ремонт механизма, регулировка и восстановление работы штуцеров. Наблюдается быстрый износ лыж (через 120-150 км), попадание смазки на всю головку рельса. При низких температурах жидкостная смазка застывает в маслопроводе.

В депо Тайга усовершенствован узел подачи смазки. В узел введена втулка с резьбовыми концами, к одному из которых крепится форсунка с отверстием диаметром 3 мм. Регулирование высоты и угла наклона узла позволило резко снизить потери масла, а главное, экономить энергию на тягу поездов до 7 %.

5.2. Смазывание гребня твердосмазочными материалами

Широкое распространение получили гребнесмазыватели с использованием твердых смазочных материалов на основе графитосодержащих материалов. Большинство технических решений предусматривает постоянный подвод смазочного материала к гребням колес, что снижает их экономическую эффективность. Кроме этого, наличие влаги является необходимым условием для проявления графитом смазывающего действия. Без жидкого вспомогательного материала твердые пленки могут ухудшить условия смазывания или иметь ограниченный срок действия.

Исследован более рациональный способ смазывания гребней бандажей, включающий поджатие твердосмазочного материала (патент РФ № 2138416, автор - A.B. Бородин). Принципиальная схема смазывания гребня представлена на рис. 15.

К вращающемуся гребню 1 бандажа подводят диск 2, обод 3 которого выполнен из самосмазывающегося материала. Ступица диска устанавливается на ось 4, которую соединяют упругой связью 5 с корпусной деталью 6. При вращении колесной пары наружная поверхность обода 3 за счет фрикционного контакта совершает вращательное движение. Подведение смазочного материала - натирающее действие наружной поверхности диска проявляется при изменении величины линейных скоростей контактирующих поверхностей, т.е. в периоды ускоренного или замедленного движения состава. Скорость вращения диска изменяют грузами 7, размещенными на торцовой поверхности диска, влияя этим на интенсивность нанесения твердосмазочной пленки на рабочую поверхность гребня.

При исследовании в качестве твердосмазочных материалов рассматривались медьсодержащие вещества, наибольшее внимание уделено латунированию. Выявлено, что стойкость твердосмазочных пленок зависит от наличия вспомогательного материала при их нанесении. Для интенсификации процесса латунирования разработан диск с емкостью для жидкого вспомогательного материала (рис. 16).

Диск включает обод из латунных пластин (толщиной 2 мм). При взаимодействии ролика с гребнем в периоды ускоренного или замедленного вращения колеса в зону трения вводится вспомогательный материал -глицерин, который способствует увеличению прочности наносимых твердосмазочных пленок.

Способ смазывания обеспечивает повышение износостойкости рабочей поверхности гребня на 20-30 % при снижении расхода твердосмазчного материала, прост и обладает свойством "самодействия".

Рис. 16. Устройство диска для смазывания гребня

5.3. Шаржирование галтельного перехода бандажа ультрадисперсными порошками

В экспериментах по шаржированию поверхности галтельного перехода бандажа с помощью УФО в охлаждаемую жидкость добавляется мелкодисперсный порошок дисульфида молибдена, ультрадисперсные порошка диоксида циркония (производство СХК г. Томск) и ультрадисперсный алмазный порошок (производство НПО "Алтай", г. Бийск). Результаты испытаний показали возможность изменения качественных показателей поверхности трения, при этом решающее значение имело увеличение микротвердости галтельного перехода с одновременным снижением шероховатости. Триботехнические стендовые исследования подтвердили целесообразность рассмотренного направления модифицирования поверхности шаржированием ультрадисперсными порошками при УФО - износостойкость цилиндрических образцов диаметром 50 мм из колесной и рельсовой стали, испытанных на машине трения МИ-1, повысились не менее, чем на 23 %.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

С целью повышения работоспособности колесных пар электровозов и эффективности процессов ремонта и эксплуатации предложен системный подход по улучшению качественных характеристик бандажей: увеличения срока службы до переточек, повышения эксплуатационной надежности, экономии бандажной стали. При этом получены следующие научные и практические результаты.

1. На основе анализа дефектов колес электровозов, обзора литературы сделан вывод о необходимости повышения качества поверхности катания бандажей, прежде всего галтельного перехода и гребня

2. Предложены способы избирательного повышения твердости поверхности катания колес, показывающие влияние на благоприятное сочетание физико-механических свойств поверхностных слоев пары трения бандаж колеса — рельс:

- плазменная поверхностная обработка;

- обработка рабочей поверхности гребня высокоскоростным трением;

- ультразвуковая финишная обработка галтельных переходов бандажей.

3. Усовершенствованы способы введения смазочных материалов в зону трения гребень бандажа - головка рельса, способствующие повышению износостойкости поверхностей трения:

- рельсосмазывание с подачей смазки форсункой;

- смазывание гребня твердосмазочными материалами;

- шаржирование галтельного перехода ультрадисперсными порошками.

4. Разработана методика и оригинальная установка для исследования интенсивности изнашивания галтельного перехода бандажа, получены рекомендации рационального распределения твердости по рабочей поверхности гребня.

5. Разработанные способы снижения интенсивности изнашивания колесных пар позволило увеличить ресурс бандажа колесной пары с 280 тыс. км. в 1996 г. до 370 тыс. км. 1999 г. и снизить износ гребня с 0,47 мм. до 0,30 мм. на 104км. пробега.

6. Технико-экономическим расчетом установлено, что годовой эффект от внедрения результатов работы применительно к бандажам колес электровозов (дискретное увеличение твердости, повышение несущей способности посадки бандажа) составляет около 320 тыс. руб. на условный парк в 100 электровозов.

7. Результаты исследований использовали в производстве локомотивное депо Тайга, Белово Восточное погрузочно-транспортное управление ПО "Экибастузуголь".

Публикации автора но теме диссертации

1. Галиев И.И., Бородин A.B., Толстов В.П. Избирательное повышение твердости поверхности катания колес подвижногостава // Актуальные проблемы развития международного транспорта: Межд. науч.-техн. конф. / М.,МГУПС, 1996. 112.

2. Галиев И.И., Бородин A.B., Толстов В.П. Снижение износа рабочей поверхности гребня колес подвижногостава // Проблемы развития локомотивостроения: Межд. науч.-техн. конф. / М., МИИТ, 1996, 20.

3. Галиев И.И., Бородин A.B., Толстов В.П Повышение износостойкости гребня железнодорожного колеса // Состояние и перспективы развития электроподвижногостава: Межд. научно-техн. конф. / г. Новочеркасск, АО ВЭлНИИ, 1996, 73.

4. Способ восстановленияединенийнатягом / Толстов В.П., Бородин A.B., Волков В.М. Омская гос. акад. путейобщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 209-96. Омск.

5. Соединение цилиндрических деталейнатягом / Толстов В.П., Бородин A.B., Волков В.М. Омская гос. акад. путейобщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 208-96. Омск.

6. Изготовление поверхности катания колес подвижногостава / Толстов В.П., Бородин A.B. Омская гос. акад. путейобщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 207-96. Омск.

7. Стенд для испытания на износ рельсовых и колесныхалей / Толстов В.П., Бородин A.B. Омская гос. акад. путейобщения, 1996. Информационный листок ЦНТИ № 78-98. Омск.

8. Снижение динамического воздействия пути на эксплуатационные показатели колесно-моторного блока / Исмаилов Ш.К., Толстое В.П., Бородин A.B. Омская гос. акад. путей сообщения, 1997. Деп. в ЦНИИТЭИ МПС 15.10.97, №6093.

9. Бородин A.B., Галиев И.И., Толстов В.П и др. Установка для испытаний гребней железнодорожных колес на износ // Надежность и. экономичность дизельного подвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1997, С. 57-59.

10. Свидетельство на полезную модель № 5647 РФ, МКИ 6 G 01 М 17/00/ Стенд для испытания гребней колес рельсовых транспортных средств. / И.И. Галиев, A.B. Бородин, В.П. Толстов, Н.В. Ковалева. // Открытия. Изобретения. 1997. № 12.

11. Свидетельство на полезную модель № 5628 РФ, МКИ 6 G 16 Н 55/32. Каток фрикционной передачи. / A.B. Бородин, Ш.К. Исмаилов, В.П. Толстов, Г.П. Здор. // Открытия. Изобретения. 1997. № 12.

12. Каток фрикционной передачи. / Толстов В.П., Исмаилов Ш.К., Бородин A.B. Омская гос. акад. путей сообщения, 1997. Информационный листок ЦНТИ № 29-97. Омск.

13. Теплоухов B.JL, Теплякова Л.Н., Толстов В.П. и др. Влияние плазменной поверхностной термообработки на тонкуюруктуру и величину амплитуды дальнодействующих полей напряжений вали бандажей колесных пар /. Отчет по НИР, ТПИ, г. Томск. 1997.

14. Толстов В.П., Толмачев А.И., Панин и др. Разработка метода упрочнения галтельных переходов бандажей колесных пар применительно канку КЗТСпомощью мощного ультразвука // Отчет по НИР, ТПИ. Г. Томск. 1999.

15. Бородин A.B., Белоглазова H.A., Толстов В.П. О смазывании гребней колесных пар // Математическое моделирование и расчет узлов и устройств объектов железнодорожного транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. университет путей сообщения. Омск, 2000, С. 59

16. Толстов В.П. Опыт повышения работоспособности бандажей колес электровозов // Математическое моделирование и расчет узлов и устройств объектов железнодорожного транспорта: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. университет путей сообщения. Омск, 2000, С. 63-65.

Автор благодарит заслуженного изобретателя РФ, доктора технических наук, профессора А. В. Бородина за технические решения и консультации при исследовании автором комплекса проблем, рассматриваемых в диссертации.

Типография ОмГУПС, 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35. 3. № Ш , тираж 100 экз.