Расширение области аккредитации испытательного центра для проведения испытаний колесных пар и осей
Расширение области аккредитации испытательного центра для проведения испытаний колесных пар и осей
Для железнодорожного подвижного состава одним из наиболее ответственных элементов являются колесные пары, которые обеспечивают направление подвижного состава по рельсовому пути и воспринимают массу опирающихся на них рам тележек и кузовов вагонов.
Конструкция колесных пар и их состояние оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, сопротивление движению. От состояния колесных пар во многом зависит безопасность движения поездов, так как отказы конструктивных элементов колесных пар (осей, цельнокатаных колес, буксовых узлов с подшипниками) зачастую приводят к аварийным ситуациям.
В связи с этим к прочности и надежности колесных пар предъявляют высокие требования. Разработаны стандарты, правила, инструкции и другие нормативные документы, регламентирующие процессы как формирования, так и обработки, ремонта, технического обслуживания и эксплуатации. В соответствии с этими документами колесные пары подвергаются приемо-сдаточным, периодическим и сертификационным испытаниям, объем которых включает контроль характеристик оборудования, параметров процесса формирования колесных пар, геометрических размеров элементов и сформированной колесной пары.
ООО «Инженерным Центром подвижного состава» (далее - Инженерный центр) в рамках расширения области аккредитации испытательного центра на проведение сертификационных испытаний колесных пар и осей чистовых грузовых и пассажирских вагонов в Системе сертификации на федеральном железнодорожном транспорте Российской Федерации (ССФЖТ РФ) выполнен ряд мероприятий по организации и проведению испытаний колесных пар и осей.
На первом этапе работ были проанализированы нормативные документы на колесные пары и оси чистовые грузовых и пассажирских вагонов, используемые при сертификационных испытаниях [1—6].
Согласно требованиям нормативных документов предприятие-изготовитель колесных пар для подтверждения соответствия параметров производства регламентируемым требованиям и качеству выпускаемой продукции должно обеспечить проведение приемо-сдаточных, периодических и сертификационных испытаний. Приемо-сдаточные и периодические испытания осуществляет предприятие-изготовитель, сертификационные — испытательный центр, аккредитованный на данный вид испытаний. Приемо-сдаточные и периодические испытания колесных пар и осей чистовых регламентируют государственные стандарты. Требования к сертификационным испытаниям устанавливают нормы безопасности для колесных пар [3] и для осей чистовых [6]. Перечень требований, предъявляемых к колесным парам при различных видах испытаний, представлен в таблице 1.
Таблица 1
Требования нормативных документов к испытаниям колесных пар грузовых и пассажирских вагонов
Также при приемо-сдаточных испытаниях до монтажа буксовых узлов проводят измерительный контроль геометрических размеров (кроме отклонения от соосности кругов катания колес относительно оси базовой поверхности колесной пары), которые влияют на безопасность движения. Значение показателя расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес влияет на устойчивость колесной пары от схода с рельсов.
Периодическим испытаниям подвергают колесную пару с буксовыми узлами на разных стадиях ее изготовления. При этом проверяют отклонение от соосности кругов катания колес относительно оси базовой поверхности колесной пары, соответствие допусков формы поверхности отверстий ступиц колес, характеристики гидравлического пресса, прибора для записи диаграммы «давление - путь» и качество монтажа буксовых узлов.
Сертификационные испытания, в отличие от периодических, проводят на колесных парах без буксовых узлов в соответствии с НБ ЖТ ЦТ 063-2000 (табл. 2, п.п. 1.1, 1.2, 3.1, 3.2, 3.4, 3.5) [3]. При этом проверяют основные параметры формирования колесных пар посредством оценки диаграммы запрессовки для каждой стороны колесной пары, характеристик гидравлического пресса и прибора для записи диаграммы «давление - путь» (кроме скорости движения плунжера), а также геометрические размеры. Таким образом, в отличие от периодических испытаний, при сертификации колесных пар контроль качества монтажа буксовых узлов не осуществляется.
Перечень показателей контролируемых при проведении различных видов испытаний осей чистовых приведен в таблице 2.
Таблица 2
Требовании нормативных документов к испытаниям чистовых осей вагонов
При приемо-сдаточных испытаниях проводят осмотр внешней поверхности чистовой оси, на которой не допускается наличие черновин и видимых поверхностных дефектов. Волосовины на галтелях, цилиндрической части шейки и средней части выявляют магнито-порошковым методом контроля. Внутренние дефекты металла определяют методом ультразвукового контроля путем их прозвучивания в продольном и поперечном направлениях. Оси с наличием внутренних дефектов (пустот, неметаллических включений, микротрещин и др.), по размерам не удовлетворяющих требованиям ГОСТ 31334-2007 [5], бракуются, так как в дальнейшем при воздействии нагрузки указанные дефекты могут спровоцировать образование трещин на оси. Размеры и предельные отклонения геометрических размеров, а также качество нанесения маркировки контролируют в соответствии с ГОСТ 22780-93 [4].
При периодических испытаниях контролю качества накатывания роликами подвергают одну окончательно обработанную ось ежемесячно от каждых 500 штук, накатываемых на однотипных станках.
При сертификационных испытаниях по НБ ЖТ ТМ 02-98 [6] контролируют геометрические размеры, качество поверхности на наличие поверхностных дефектов и качество накатывания - увеличение поверхностной твердости после накатки по сравнению с исходной, глубину слоя металла с повышенной твердостью и усталостные испытания осей в зоне галтели шейки при симметричном циклическом нагружении на базе 5 млн циклов, так как именно эта зона является наиболее нагруженным и повреждаемым элементом оси. Шейки осей испытывают на плоский изгиб при нагружении по схеме балки на двух опорах с приложением нагрузки по середине пролета. Порядок проведения испытаний подробно описан в СТ ССФЖТ ТМ 152 [10]. Помимо усталостных испытаний при сертификации проводят испытания на циклическую вязкость разрушения (живучесть) оси при испытаниях на изгиб в соответствии с СТ ССФЖТ ТМ 153 [11]. Для этого перед началом испытаний на галтели шейки оси от торца предподступичной части производят надрез для инициирования усталостной трещины. Оси испытывают на плоский изгиб при нагружении по схеме балки на двух опорах с приложением нагрузки по середине пролета между ними. Максимальное напряжение цикла устанавливают в пределах от 100 до 120 МПа. Испытания проводят при асимметричном цикле нагружения оси до ее полного разрушения. После проведения испытаний определяют размер усталостной зоны излома.
Выполненный анализ нормативной документации показал, что в зависимости от вида испытаний номенклатура контролируемых показателей колесных пар и осей чистовых существенно отличается. При периодических испытаниях контролю подвергается колесная пара с буксовыми узлами, в то время как сертифицируется колесная пара без буксовых узлов, что делает невозможным контроль такого важного показателя, влияющего на безопасность, как качество монтажа буксовых узлов. Сертификация осей колесных пар подразумевает проверку соответствия геометрических размеров осей требованиям ГОСТ [4], что приводит к дополнительной сложности при сертификации новых конструкций осей колесных пар. Примером может служить ось типа РВ2Ш, конструкция которой не предусматривается вышеуказанным стандартом.
Проведенный анализ нормативных документов позволил сформировать перечень требований к колесным парам и осям, а также методы проверки этих требований.
На втором этапе на основании анализа требований нормативных документов в соответствии с П ССФЖТ 46-2001 [12] разработаны методики сертификационных испытаний колесных пар и осей чистовых.
В них подробно описаны методы проверки, порядок проведения и обработки данных сертификационных показателей для колесных пар и осей. При создании методик определены необходимые средства измерений для проведения сертификационных испытаний и заключены договоры на аренду испытательного оборудования (для колесных пар - оборудование для формирования колесных пар и станок для определения дисбаланса колесных пар, для чистовых осей - испытательная машина с циклическим нагружением).
В результате принято решение об использовании следующего оборудования для испытаний:
для колесных пар - микроскоп отсчетный типа МПБ-2 для контроля толщины линии записи на диаграмме запрессовки и специальные измерительные инструменты для проверки геометрических размеров колесной пары, такие как штанген РВП для измерения расстояний между внутренними гранями ободьев колес, штанген ЭК для измерения расстояний от внутренних горцев ободьев колес до торцев предподступичных частей оси и радиального биения круга катания относительно центра оси;
- для осей чистовых - микрометр и скоба для измерения диаметров шеек, предподступичных и подступичных частей оси, измеритель шероховатости и шаблон для контроля правильности выполнения профилей галтелей, а также твердомер портативный для определения качества упрочнения оси накатыванием.
Приведенное испытательное оборудование и средства измерений позволят достоверно оценить сертификационные показатели, установленные нормами безопасности.
На третьем этапе были осуществлены пробные испытания колесных пар РУ1Ш-957-Г (рис. 1) ТОО «Казахстанская вагоностроительная компания», г. Астана (Казахстан).
Рис. 1. Общий вид колесных пар РУ1Ш-957-Г без буксовых узлов
Испытания проведены на двух опытных образцах колесной пары согласно спецификации 9845-09.40.00.000 в исполнении 9845-09.00.00.000 (с роликовыми подшипниками) в следующей последовательности: проверка характеристик оборудования, контроль соблюдения требований технологического процесса формирования колесных пар (оценка диаграммы запрессовки, рис. 2), контроль геометрических размеров колесных пар после запрессовки (рис. 3), контроль условий монтажа буксовых узлов (усилие поджатия внутренних колец подшипников после их тепловой посадки на ось и время выдержки поджатия внутренних колец) и маркировки. Результаты испытаний колесных пар РУ1Ш-957-Г положительные.
Рис. 2. Типовая диаграмма запрессовки колеса на ось
Рис. 3. Схема контроля геометрических размеров колесных пар специальными измерительными инструментами: а) штанген РВП; б) штанген ЭК; в) штанген ЭК; г) штанген «Деталинг» модификации штанген-скоба ДК
По результатам пробных испытаний колесных пар в установленном порядке аттестована методика сертификационных испытаний колесных пар грузовых вагонов.
В настоящее время планируется проведение пробных испытаний колесных пар пассажирских вагонов, осей чистовых и аттестация методики сертификационных испытаний с целью подготовки полного комплекта документации для осуществления сертификационных испытаний колесных пар и осей чистовых грузовых и пассажирских вагонов.
Выполненный комплекс работ по организации и проведению сертификационных испытаний колесных пар и осей чистовых грузовых и пассажирских вагонов в дальнейшем позволит увеличить номенклатуру проводимых испытаний объектов железнодорожного транспорта и расширить область аккредитации испытательного центра.
Список литературы
1. ГОСТ 4835-2006. Колесные пары вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия. - Введ. 2008-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 2008. - 9 с.
2. Инструкция по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар : ЦВ/3429. - М. : Транспорт, 1997. - 87 с.
3. Локомотивы, вагоны и моторвагонный подвижной состав. Колесные пары. Нормы безопасности : НБ ЖТ ЦТ 063-2000 : приняты и введ. в действие указанием МПС России Ns М-1106у от 18.06.01. - М. : МПС России, 2003. - 8 с.
4. ГОСТ 22780-93. Оси для вагонов железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Типы, параметры и размеры. - Введ. 1995-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1995. - 17 с.
5. ГОСТ 31334-2007. Оси для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия. - Введ. 2008-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 2008. - 24 с.
6. Металлопродукция для железнодорожного подвижного состава: нормы безопасности : НБ ЖТ ТМ 02-98 : приняты и введ. в действие указанием МПС России № М-1106у от 18.06.01. - М. : МПС России, 2001. - 24 с.
7. ГОСТ 9036-88. Колеса цельнокатаные. Конструкция и размеры. - Введ. 1990-01 -01. - М. : Изд-во стандартов, 1997. - 14 с.
8. ГОСТ 30237-96. Оси чистовые для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия. - Введ. 1997-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1997. - 11 с.
9. ГОСТ30272-96. Оси черновые (заготовки профильные) для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия. - Введ. 1998-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1998. - 16 с.
10. Оси чистовые вагонные. Определение предела выносливости шеек осей : типовая методика : СТ ССФЖТ ТМ 152 : утв. и введ. в действие указанием МПС России № Р-634у от 25.06.03 / ГУП ВНИИЖТ МПС России. - М. : МПС России, 2003. - 8 с.
11. Оси чистовые вагонные. Определение циклической вязкости разрушения : типовая методика : СТ ССФЖТ ТМ 153 : утв. и введ. в действие указанием МПС России № Р-634у от 25.06.03 / ГУП ВНИИЖТ МПС России. - М. ; МПС России, 2003. - 8 с.
12. Система сертификации на федеральном железнодорожном транспорте. Порядок разработки и аттестации методик сертификационных испытаний железнодорожной техники : П ССФЖТ 46-2001 : приняты и введ. в действие указанием МПС России Ns Р-1043у от 05.11.02. - М. : МПС России, 2002. - 20 с.
