Анализ основных неисправностей тележек попадающих в ремонт

На железных дорогах РФ преимущественно эксплуатируются тележки модели 18-100 для осевой нагрузки 23,5 тс (брутто вагона 94 т, грузоподъемность вагона не более 84 т) и аналоги этой тележки с модернизациями.
К крупным недостаткам этих тележек можно отнести:
межремонтный пробег не более 110 тыс. км;
низкую надежность в период между деповскими ремонтами, частые текущие ремонты в эксплуатации;
низкие показатели ходовых качеств, воздействия на путь и тормозной эффективности, приводящие к ограничению эксплуатационных скоростей движения грузовых вагонов до 90 км/ч для груженых составов и до 80 км/ч для порожних.
Тележки аналоги для осевой нагрузки 23,5 тс направлены на устранение этих недостатков. При этом, исходя из сложившейся на железных дорогах практики эксплуатации, их конструктивное устройство не может значительно отличаться от эксплуатируемых тележек.
В 2009 г. на железных дорогах России повсеместно допущена осевая нагрузка 25 тс (брутто вагона 100 т, грузоподъемность вагона до 90 т). К тележкам с увеличенной до 25 т/ось грузоподъемностью предъявляются повышенные требования по межремонтным пробегам, воздействию на путь, эксплуатационным скоростям движения. Конструктивное устройство, однако, также существенно не отличается от тележек модели 18-100.
В соответствии со стандартом к основным техническим показателям тележек относится конструкционная скорость движения вагона (120 км/ч). По определению конструкционной скоростью называется максимальная скорость движения, при которой вагон обеспечивает нормативные показатели ходовых качеств на прямом участке пути отличного состояния. Вагоны новой конструкции на тележках 18-100 без износа испытываются на прямом пути полигонов со скоростями движения до 130 км/ч (+ 10% к конструкционной скорости), однако, их эксплуатационная скорость значительно ниже (80-90 км/ч). Ограничителями эксплуатационной скорости, помимо состояния пути, являются:
недостаточная тормозная эффективность вагонов, обусловленная применением в тележке схемы тормозной рычажной передачи с односторонним нажатием колодок на колесо. Существующие ограничения по длине тормозного пути грузового состава, приводят к снижению возможной эксплуатационной скорости до 110 км/ч у тележек с осевой нагрузкой 23,5 тс и до 100 км/ч у тележек с осевой нагрузкой 25 тс. Поскольку в тележках нового поколения используется тормозная рычажная передача, унифицированная по передаточному числу с 18-100, то эта проблема пока не решена.
износы гасителей колебаний и поверхности качения колес тележек в процессе эксплуатации, что приводит к возникновению извилистого движения при скоростях более 70 км/ч, создающего условия для вкатывания гребня колеса на головку рельса и схода вагонов. Порожние вагоны на тележках 18-100 особенно чувствительны к этому явлению. В тележках нового поколения эта проблема решается за счет повышения износостойкости узлов, применения подвешивания увеличенной гибкости, боковых скользунов постоянного контакта.
В процессе постановки на производство тележек нового поколения требованием РЖД и РСФЖТ является подтверждение конструкционной скорости, в том числе с максимально возможными износами деталей тележек.
Разработчики новых тележек руководствуются требованиями ГОСТ 9246-2004, однако, для улучшения динамического поведения вагонов и снижения воздействия на путь, отступают от требований стандарта в части статического прогиба рессорного подвешивания, коэффициента относительного трения гасителя колебаний, глубины подпятникового места. Расстояние от уровня головок рельсов до опорной поверхности подпятника, в отличие от ГОСТ, где оно задано в свободном состоянии, на практике для обеспечения сцепляемости вагонов унифицируется под нагрузкой порожнего вагона на тележку (795 мм).
Воздействие вагона на путь характеризуется следующими нормативными показателями:
рамных сил;
боковых сил;
напряжений в наружной и внутренней кромках подошвы рельсов;
напряжений в наружной кромке остряков в нормируемых сечениях;
отношения максимальной горизонтальной нагрузки к средней вертикальной нагрузке рельса на шпалу;
напряжения на основной площадке земляного полотна.
На величину рамной и боковой силы оказывает влияние величина поперечной жесткости рессорного подвешивания и наличие или отсутствие боковых скользунов постоянного контакта. Рамная и боковая сила находятся в прямо-пропорциональной зависимости от поперечной жесткости

. Боковые скользуны постоянного контакта способствуют уменьшению боковой качки, гашению извилистого движения тележки (а, следовательно, снижению рамных и боковых сил) за счет трения между скользуном кузова вагона и скользуном надрессорной балки тележки, обеспечению свободного поворота тележки относительно кузова при прохождении кривых участков пути, повышению устойчивости вагона против опрокидывания.
Остальные параметры, характеризующие воздействие вагона на путь, зависят в основном от величины неподрессоренной массы тележки и расчетного статического прогиба рессорного подвешивания. Поэтому тележки с большим расчетным статическим прогибом рессорного подвешивания и наличием упругости в связи колесная пара - боковая рама являются предпочтительными.
В таблице 4.1 представлен модельный ряд тележек с осевой нагрузкой 23,5 тс и их технические характеристики, а в таблице 4.2 - модельный ряд тележек с осевой нагрузкой 25 тс
По характеристикам, определяющим показатели ходовых качеств вагонов, можно сделать следующие выводы:
по порожним вагонам:
1) в сравнении со всеми остальными тележками тележка модели 18-9810 обеспечивает наилучшие показатели ходовых качеств порожних вагонов на прямых участках пути за счет увеличенного в 2-2,5 раза статического прогиба и уменьшенной поперечной жесткости рессорного комплекта. В кривых участках пути динамика порожнего вагона также улучшена за счет применения боковых скользунов постоянного контакта со стабильной жесткостью, не зависящей от температуры окружающей среды, с минимальным моментом трения на поворот под вагоном. Конструктивное решение рессорного подвешивания и увеличенная в 5 раз жесткость на забегание боковых рам обеспечивает безопасность движения порожних вагонов до 120 км/ч, в том числе в предельно изношенном состоянии гасителя;
2) тележки модели 18-578, 18-9771 не имеют значительных преимуществ перед тележкой модели 18-100 по показателям ходовых качеств порожних вагонов, однако, в связи с увеличенным моментом сопротивления на поворот под вагоном могут обеспечить увеличение безопасной скорости порожних вагонов в прямых на 10..20 км/ч. В процессе эксплуатации по мере износа фрикционных клиньев гасителя этот эффект не сохраняется;
3) тележки С 03.04 и 18-7020 также могут обеспечить повышение безопасной скорости движения порожних вагонов на 10-20 км/ч, однако, значительная зависимость жесткости упруго-катковых скользунов от температуры окружающей среды (и опоре 100 % веса кузова на них с увеличенным в 2..3 раза моментом сопротивления на поворот) приводит к опасности сходов порожних вагонов с рельсов в кривых.
по груженым вагонам:
1) с точки зрения улучшения ходовых качеств и снижения воздействия на путь груженых вагонов преимуществами обладают тележки моделей 18-578, 18-9771, 18-7020, имеющие увеличенный на 30..40 % статический прогиб. В тележках моделей 18-578 и 18-9771 в процессе эксплуатации по мере износа фрикционных клиньев этот эффект не сохраняется;
2) с точки зрения ходовых качеств и воздействия на путь под груженым вагоном тележки С 03.04, 18-9810 аналогичны тележке 18-100 (то есть не лучше и не хуже);
3) с точки зрения воздействия на путь в зоне коротких неровностей (например, стыков рельсов) при отсутствии буксовой ступени подвешивания во всех тележках, ударную нагрузку обеспечивают боковые рамы и колесные пары. При разбросе в общей массе не более 200 кг воздействие всех тележек на путь в зоне коротких неровностей аналогично тележке 18-100.
По характеристикам, определяющим надежность и ремонтопригодность можно сделать следующие выводы:
1) в сравнении со всеми остальными тележками тележка модели 18-9810 обеспечивает наибольшую долговечность узлов подвешивания, соединения с кузовом вагона и снижение темпа износа гребней колес. Заявлено увеличение межремонтного пробега до 500 тыс.км по сравнению с 160 тыс.км у тележки 18-100 М 1698;
2) тележки моделей 18-578, 18-9771, 18-7020 примерно равнозначны между собой по износостойкости узлов подвешивания, но практически не обеспечивают снижение износа колеса. Подтвержденное увеличение межремонтного пробега до 210-250 тыс.км по сравнению с 160 тыс.км у тележки 18-100 М 1698.
По характеристикам, определяющим экономические показатели:
1) массы тележек различаются незначительно, выигрыш в увеличении грузоподъемности вагона может составить не более 300 кг, что составляет менее 1 % (в пределах погрешности);
2) себестоимость изготовления тележек нового поколения за счет усовершенствования их узлов на 5-20 % больше 18-100 М 1698, а себестоимость планового ремонта – на 10-30 %