Железнодорожных колес

ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Поверочный расчет теплообменника.

Проверочный расчет теплообменника проводят после выбора типа и конструкции теплообменника (нормализованного). Производят уточненный расчет . Далее сопоставление и , если расчет прекращают.

Рис. 1. Элементы цельнокатанного желез­нодорожного колеса:

1 — ступица; 2 — обод; 3 — поверхность катания; 4 — гребень; 5 — диск; 6 — торцы ступицы;

7 — боковые поверхности обода

Во время движения нагруженного вагона колеса испытывают следующие виды нагрузок: давление рельса, соответствующее определенной части давления на ось колесной пары; динамическую нагрузку от ударов о стыки рельсов; силы трения, возникающие при качении колес по прямому участку пути; силы трения при торможении, возникающие на поверхности соприкосновения тор­мозной колодки с колесами; силы трения при движении затормо­женного колеса юзом.

Для колес грузовых вагонов с высокими осевыми нагрузками особо важной является проблема износа и контактной прочности.

Значительное количество колес (до 35 %) выходит из строя по тормозным и тепловым повреждениям. При больших нагрузках и высоких скоростях тонкие поверхностные слои нагреваются до температур, превышающих критические точки, и при последующем охлаждении возможно образование мартенсита, что приводит к растрескиванию поверхностных слоев.

Колесо состоит из трех основных частей: ступицы, диска и обода (.рис1). Рабочая поверхность обода, соприкасающаяся с рельсом во время движения, называется поверхностью катания.

В процессе эксплуатации железнодорожных колес в них воз­никают значительные напряжения в месте контакта колеса с рельсом. Напряжения в месте контакта возникают как нормальные — от давления колеса при его качении по рельсу, так и касатель­ные — при скольжении колеса по рельсу в процессе торможения. Поверхность катания колеса воспринимает также и динамические нагрузки при качении колеса по стыкам рельс. Удельное давление в месте стыка достигает 500 МПа.

Трение качения приводит к возникновению касательных сил в месте контакта, приводящих к повышению напряжений в по­верхностном слое колеса, а, следовательно — к износу поверх­ности катания.

На поверхности катания наблюдаются также выкрашивания усталостного характера,что также приводит к интенсивному износу.

Таким образом, из условий эксплуатации железно­дорожных колес предъявляют следующие требования к металлу: высокая проч­ность, усталостная прочность, хладостойкость.

В Росси для производства цельнокатаных колес применяют углеродистую сталь в соответствии с ГОСТ 10791—81, химический состав которой следующий, %:

0,44—0,52 С; 0,80—1,20 Мп; 0,40—0,60 Si; 0,08—0,15 V; не более 0,035 Р для стали Ст1;

0,55—0,65 С; 0,50—0,90 Мп; 0,20—0,42 Si; не более 0,04 S для стали Ст2.

При выборе химического состава необходимо иметь в виду, что повышение содержания углерода, с одной стороны, обеспечивает необходимую износостойкость и контактную выносливость а, с другой стороны, —снижает термостойкость.

Но углеродистая сталь не в полной мере отвечает условиям эксплуатации по прочности и термостойкости. Сталь для производства колес скоростных пассажирских поездов должна в первую очередь характеризоваться повышенной термостойкостью.

В России разработаны такие стали: сталь 65Ф для колес грузовых вагонов с повышенными нагрузками на ось и сталь 45ГСФ для производства колес вагонов скоростных поездов.

Наличие ванадия позволило существенным образом повысить по сравнению с углеродистой сталью сопротивление хрупкому разрушению и термостойкость.

Сталь 45ГСФ имеет повышенное сопротивление термическим и термомеханическим воздействиям, а также менее склонна к хрупкому разрушению.

Сталь для производства железнодорожных колес выплавляют в основных мартеновских печах с сифонной разливкой.

Колеса изготавливают путем горячей штамповки и прокатки.

Дата добавления: 2014-01-14