быков тех. рем.. Учебник для средних специальных учебных заведений ж д. трансп. М. Желдориздат, 2001. 559с. ил

• Название: Учебник для средних специальных учебных заведений ж д. трансп. М. Желдориздат, 2001. 559с. ил
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 1.88 Mb.
• Имя файла: быков тех. рем..docx
• Тип: Учебник; #974220
• страница: 1 из 65

УДК 621.39.029.7(075.8) ББК 32.889 Я73 В 49

Быков Б.В., Пигарев В.Е. Технология ремонта вагонов: Учебник для средних специальных учебных заведений ж.-д. трансп. — М.: Желдориздат, 2001. — 559с.: ил.

Рассмотрены вопросы технического обслуживания и ремонта вагонов с учетом особенностей их эксплуатации, пути увеличения межремонтных сро­ков на основе диагностирования; приведены сведения о применяемом при ремонте вагонов оборудовании, мероприятия по технике без­опасности при техническом обслуживании и ремонте вагонов.

Учебник написан по программе дисциплины «Технология ремонта вагонов» для студентов средних специальных учебных заведений железнодо­рожного транспорта специальности 1707 «Техническая эксплуатация, обслу­живание и ремонт подвижного состава железных дорог» специализации 17.07.02 «Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт вагонов и реф­рижераторного подвижного состава железных дорог».

Книга предназначена в качестве учебника для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта и может служить практическим руководством для инженерно-технических работников, связанных с техничес­ким обслуживанием и ремонтом вагонов.

Книгу написали: Быков Б.В. — главы 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, Пигарев В.Е. — введение, главы 1, 2, 11, 12, 13, 14.

Рецензенты: главный технолог Департамента пассажирских сообще­ний МПС России — Хрипунов В.Н.; председатель Учебно-методического совета при УМК МПС — Хряпенков Г.А.; главный инженер Воронежского ВРЗ им. Тельмана, канд. техн. наук — Бахтин В.Т.

ISBN 5-94069-018-1 © Быков Б.В., Пигарев В.Е.,

2001

© ИПК «Желдориздат», оформление, 2001

Введение

Парк подвижного состава железнодорожного транспорта характе­ризуется многообразием типов и конструкций вагонов, используемых в перевозочном процессе грузов и пассажиров. Условия эксплуата­ции вагонов связаны со значительными статическими и динамически­ми нагрузками, а в отдельных случаях — с воздействием высоких и низких температур перевозимого груза, повышенной влажности, аг­рессивных сред на конструкцию вагонов. При малой дальности пере­возок значительно возрастает интенсивность ведения погрузочно-раз­грузочных работ, как правило, с использованием различных средств механизации.

Таким образом, многофункциональное и интенсивное использова­ние вагонов железнодорожного транспорта требует их качественного технического обслуживания и ремонта квалифицированными специа­листами.

Настоящая книга является учебником для подготовки кадров для железнодорожного транспорта и содержит сведения анализа неисп­равностей, повреждений вагонов и оборудования, причин этих по­вреждений, способов и методов их устранения. Рассмотрены суще­ствующие системы технического обслуживания и ремонта вагонов, указаны виды и сроки проведения плановых видов ремонта для ва­гонов различного типа, даны сведения о средствах механизации, ис­пользуемых при ремонте вагонов, освещены вопросы техники безо­пасности.

Учитывая особенности эксплуатации вагонов, в учебнике приведе­ны прогрессивные методы объективной оценки фактического техни­ческого состояния оборудования вагонов — диагностика с прогнози­рованием оставшегося моторесурса, что является ключевым моментом в увеличении межремонтного срока службы вагонов, со­кращения простоя их в плановых видах ремонта и ликвидации теку­щих ремонтов с изъятием вагонов из эксплуатации, что равносильно увеличению масштабов производства заводов-изготовителей без до­полнительных затрат на их расширение.

Ремонтная индустрия железнодорожного транспорта — это слож­ная постоянно развивающаяся динамическая система с большим ко­личеством предприятий. Номенклатура производства заводов и депо насчитывает несколько тысяч различных изделий.

Повышение эффективности производства на ремонтных предприя­тиях зависит, прежде всего, от технического перевооружения, совер­шенствования организации производства и технологии ремонта ваго­нов, изготовления запасных частей и замены морально устаревшего станочного парка, компьютеризации производственных процессов.

Вопросы, связанные с ремонтом вагонов подвижного состава, изложены в данном учебнике на основе опыта работы вагоноремон­тных заводов, депо и пунктов технического обслуживания.

1

Износы деталей, виды и сроки технического обслуживания и ремонта вагонов

1. 
   Виды и причины износов. Определение их величины. Понятие о надежности и долговечности деталей
   

Износом называется процесс постепенного изменения размеров поверхности детали при трении, т.е. разница между первоначальным и конечным состоянием ее поверхности. Различают следующие виды износа в зависимости от условий трения: механический — абразив­ный, гидроабразивный, газоабразивный, усталостный, эрозионный, кавитационный, молекулярно-механический; коррозионно-механичес­кий — окислительный, окислительно-механический.

Абразивный износ возникает при попадании между трущимися поверхностями твердых абразивных частиц: песка, продуктов износа, окислов различных материалов и т.д. Для этого вида износа харак­терна высокая скорость изнашивания сопряженных поверхностей деталей, наличие на них рисок, неровностей, которые возникают при взаимном перемещении деталей, в результате чего микроскопические выступы вступают в контакт между собой и препятствуют движению. В отдельных точках в местах контакта проявляется действие молеку­лярных сил, это в совокупности изменяет профиль сопряженных по­верхностей, нарушает их первоначальную геометрию.

Наибольшие деформации возникают при сухом трении скольже­ния, величина которого пропорциональна нагрузке на трущиеся дета­ли и зависит от степени шероховатости поверхностей, свойств мате­риалов, фактической площади контакта трущихся тел и скорости их взаимного перемещения. Для снижения абразивного износа предус­матривают использование соответствующих конструкционных мате­риалов, определяют эксплуатационные режимы, подбирают соответ­ствующие смазки, устраняют возможность попадания абразивных частиц в подвижные соединения элементов машин путем создания надежных уплотнений и др.

Абразивному износу подвержены следующие основные детали вагонов: втулки и валики рессорного подвешивания, тормозной ры­чажной передачи, автосцепного, дизельного, холодильного оборудо­вания и т.д.

Гидроабразивный и газоабразивный износ наблюдается в резуль­тате воздействия твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости или газов. В этих случаях механическое воздействие осуществляется твердыми частицами в условиях разупрочняющего действия жидкой среды. Характер разрушения и его интенсивность зависят от направ­ления вектора скорости движущихся частиц по отношению к повер­хности детали. Гидроабразивному и газоабразивному износу подвер­гаются детали водяных насосов и трубопроводов.

Контактно-усталостный износ возникает на поверхностях дета­лей при трении качения или многократных соударениях и характери­зует изнашивание поверхности или отдельных участков в результате повторяющегося деформирования микрообъемов материала, приводя­щего к возникновению трещин и отделению частиц. Такой вид износа называют чешуйчатым или питингом. Он типичен для подшипников качения, зубьев зубчатых колес, бандажей колесных пар. Скорость контактно-усталостного износа зависит от контактных напряжений. Следует иметь в виду, что в действительности на поверхностях одних и тех же деталей могут возникать различные виды износа. Так, втул­ки цилиндров могут иметь одновременно абразивный, окислитель­ный, молекулярно-механический и коррозионный износ при преобла­дании одного из них в зависимости от конкретных условий трения.

Особыми видами разрушения деталей являются кавитационные и коррозионные повреждения омываемых водой поверхностей или фретинг — коррозия.

Кавитацией называют явление образования и последующего раз­рушения парогазовых пузырьков (пустот) в движущейся жидкости (воде, масле). При возникновении в воде зон с пониженным давле­нием в них образуются вакуумные парогазовые пузырьки. Причина­ми местного понижения давления могут быть разные изменения на­правления или скорости потока воды или срыва потока. При попада­нии в зону повышенного давления пузырьки разрушаются, и проис­ходит микрогидравлический удар. При этом напряжение на поверх­ности деталей в зоне кавитации достигает 200-420 МПа. Это приводит к разрыхлению металла за счет циклической пластической деформа­ции и выкрашиванию частиц. Кавитационному изнашиванию подвер­гаются колеса центробежных насосов, вентильные устройства трубо­проводов.

Молекулярно-механический износ происходит за счет микрокон- тактного схватывания (сваривания) отдельных точек поверхностей тру­щихся деталей при многократных нарушениях масляной пленки, пере­носа частиц материала с одной поверхности на другую и воздействия образовавшихся неровностей на сопряженную поверхность металла. Для него характерно образование окисных пленок с последующим их разрушением при взаимодействии поверхностей. Он постепенно нару­шает геометрию детали, как правило, возникает при наличии между трущимися поверхностями слоя смазки или другой жидкости.

Под окислительно-механическим износом понимают механичес­кий износ, усиленный окислением (коррозией) металла. Он возникает при попадании кислот на трущиеся поверхности, и характеризуется быстрым образованием непрочных окисных пленок и их последую­щим разрушением. Скорость коррозионного изнашивания выше окислительного, но ниже абразивного. Например, при сгорании топ­лива в цилиндре дизеля образуются отработанные газы, которые всту­пают в реакцию с имеющейся в цилиндре влагой и превращают их в серную, сернистую и муравьиную кислоты. Воздействуя на поверх­ность цилиндра, кислоты создают микроскопическую пленку разру­шенного металла, срезаемую поршневыми кольцами. Фретинг-кор- розия, или коррозия при трении образуется в сопряжениях металлических деталей при их вибрации или возвратно-поступатель­ном перемещении с амплитудой от 10 до 200 мкм. При этом частицы металла окисляются, превращаются в твердый абразив, увеличиваю­щий износ. Фретинг-коррозия наблюдается в подступичных частях осей колесных пар, буксах, подшипниках коленчатого вала, в сопря­жениях блока дизеля с втулками цилиндров.

Коррозия сокращает срок службы металлических деталей ваго­нов, способствует появлению в них механических повреждений.

Интенсивность атмосферной коррозии зависит от рода металла и температуры внешней среды (рис. 1.1); у коррозированных деталей

увеличивается масса G и умень­шается толщина поперечного се­чения. Процесс коррозии при низких температурах происходит медленнее. Так при -45°С окис­лительный процесс в металле практически отсутствует, но при этом металл становится хрупким. Наиболее благоприятными темпе­ратурными условиями распрост­ранения коррозии является диа­пазон от +10 до -15°С (зашт­рихованная зона). Из графиков также видно, что окислительному износу подвержены больше мягкие стали, чем твердые.




Рис. 1.1. Графики распространения атмосферной коррозии в металлах:

1 — баббите марки БКА; 2 — чугуне СЧ12-28; 3— стали Ст 3
Для уменьшения коррозионной усталости в металлических дета­лях вагонов широко применяют защитные покрытия или их заменяют деталями на основе алюминиевых сплавов и пластмасс.

Износ от трения является одним из основных видов неисправ­ностей деталей вагонов. Характерные закономерности изме­нения износа d от времени работы детали наглядно видны на графике (рис. 1.2). В период, когда идет взаимная приработка деталей (отре­зок кривой ОА), износ на короткое время t достигает большого значения OA_t; он характеризуется выделением большого количества тепла. Затем кривая АВ поднимается плавно под некоторым углом а и в течение значительного времени работы t₂ износ составляет не­большую величину А _{В_Г Таким образом, отрезок АВ можно назвать периодом нормальной эксплуатации. Затем от точки В кривая резко поднимается вверх, так как с увеличением зазоров в сопряжениях,


Рис. 1.2. Зависимость износа при трении от времени работы детали


появлением усталости проявляется действие ударных нагрузок и ухудшается смазывание трущихся поверхностей. В результате, в лю­бой момент времени на участке ВС деталь может выйти из строя; время t₃ считают временем крити- t ческой эксплуатации, а износ В,С,— критическим. Допускать эксплуатацию детали в зоне крити­ческой эксплуатации нельзя, по­этому точка В графика является

границей, по которой устанавливают нормы и допуски на износ в размерах деталей (например, прокат на поверхности катания колес, наименьшая толщина обода и гребня колес и т.д.)- Время Т и износ ОВ следует считать предельными, определяющими срок службы де­тали. Наименьшие допуски на изнашивание в размерах деталей и узлов определяют опытным путем на основе испытаний и исследо­ваний.

К механическим повреждениям относятся: трещины, изломы, от­колы, выкрашивания и прогибы. Причинами возникновения механи­ческих повреждений могут быть нарушения технологии изготовления деталей и узлов, отклонения от правил погрузки и выгрузки грузов, нарушение правил маневровых операций, неудовлетворительное со­стояние элементов верхнего строения пути и подвижного состава. Нередко механические повреждения появляются из-за усталости ме­талла в результате длительной эксплуатации деталей без замены или с предельно допустимым износом от трения.

Если нарушаются правила обслуживания оборудования, детали изнашиваются значительно интенсивнее и быстро могут прийти в негодность.

К перечисленным причинам преждевременного изнашивания сле­дует также отнести: конструктивное несовершенство отдельных уз­лов, отступления от установленной технологии сборки агрегата, явле­ния усталости в металле. Допустимая норма износа сопряженных деталей устанавливается исходя из технико-экономических характе­ристик. Поэтому для повышения надежности и срока службы сбюроч- ных единиц необходимо повышать износостойкость основных дета­лей вагонов.

Под надежностью понимают: безопасность, долговечность, ремон­топригодность и сохраняемость.

Безопасность — свойство объекта непрерывно сохранять работос­пособность в течение некоторого времени или наработки (пробега).

Долговечность — способность объекта сохранять работоспособ­ность до наступления предельного состояния при установленной си­стеме технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность—свойство в предупреждении и обнаружении причин возникновения отказов, повреждений и устранение их послед­ствий путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость — свойство объекта непрерывно сохранять исправ­ное и работоспособное состояние в течение хранения и транспорти­ровки.

Вагон, его детали (как технические объекты) могут находиться в одном из следующих состояний: исправном, неисправном, работос­пособном, неработоспособном, предельном.

Исправное состояние (исправность) — это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным норма­тивно-технической документацией.

Работоспособное состояние (работоспособность) — это состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значение заданных параметров в пределах установленной нормативно-технической документации.

Понятие «исправность» шире, чем понятие «работоспособность». Например, вагон из ремонта и технического обслуживания должен выходить исправным. В период между ремонтами, вагон должен быть работоспособным. Небольшие неисправности не могут быть причина­ми немедленного изъятия вагона из эксплуатации, так как он работос­пособен.

Неисправное состояние (неисправность) — состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований норматив­но-технической документации.

Неработоспособное состояние (неработоспособность) — состоя­ние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного пара­метра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным нормативно-техничес­кой документацией.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустрани­мого изменения заданных параметров за установленные пределы или неустранимого снижения эффективности в эксплуатации ниже допу­стимой, или необходимости проведения капитального ремонта. Пере­монтируемый объект (например, бумажная фильтрующая вставка топ­ливного фильтра) достигнет предельного состояния при возник­новении отказа или установленного срока службы.

При эксплуатации вагонов могут возникать повреждения и от­казы.

Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправно­сти объекта и его составных частей вследствие влияния внешних воздействий.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособно­сти объекта. Некоторые незначительные нарушения могут переходить в разряд значительных и приводить к отказу объекта. Отказы бывают систематические, полные или частичные. Систематическим называют многократно повторяющийся отказ, обусловленный дефектами конст­рукции, нарушением технологии ее изготовления, низким качеством материала и т.п.

Частичный отказ — отказ, после возникновения которого изделие может быть использовано по назначению, но с меньшей эффективно­стью.

Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конст­руировании, производстве и ремонтах, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.

Отказы обнаруживаются путем непосредственного или косвенного воздействия на органы чувств наблюдателя явлений, характерных для неработоспособного состояния объекта или процессов, с ним связан­ных, например: изменение показаний контрольных приборов (мано­метра, термометра, вольтметра), возникновение определенных шумов и характерных стуков при работе объекта.

Характером отказа (повреждения) являются конкретные изменения в объекте, связанные с его возникновением. Например, обрыв прово­да, деформация и излом детали и т.п.

К последствиям отказа (повреждения) относятся явления, процес­сы и события, возникающие после отказа (повреждения) и в непос­редственной причинной связи с ним.

Количественной характеристикой одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта, является показатель надежности. Продолжительность или объем работы объекта называется наработ­кой. Наработка определяется в километрах пробега или временем эксплуатации.

Техническим ресурсом называется наработка объекта от начала эксплуатации до капитального ремонта или до наступления предель­ного состояния. Если ресурс определяется в календарных единицах (часах, днях, годах), то ресурс называется сроком службы.

К показателям надежности относят показатели: безотказности (ве­роятность безопасной работы, средняя наработка до отказа, интенсив­ность отказов, параметр потока отказов, наработка на отказ), долго­вечности (гамма процентный ресурс, средний ресурс до капитального ремонта, средний срок службы и т.д.), ремонтопригодности (вероят­ность восстановления в заданное время, среднее время восстановле­ния), сохраняемости (гамма процентный срок сохраняемости, сред­ний срок сохраняемости).

Показатели надежности определяются по формулам и зависимос­тям, которые выведены на основе теории вероятностей и математичес­кой статистики. Например, вероятность безотказной работы Р( t) ста­тически определяется отношением числа объектов Nt, безотказно проработавших до момента времени t (в пределах заданной наработ­ки), к числу объектов No, работоспособных в начальный момент времени t = 0:

ДО = Nt/No.

2.