ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ ПРИЧИН ПРОПУСКА ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ВАГОНА НА ПТО

В настоящее время на сети железных дорог России и некоторых стран СНГ сформировалась чрезвычайно неблагоприятная ситуация в сфере безопасности движения, связанная со значительным увеличением числа случаев излома боковых рам тележек грузовых вагонов. Эти изломы боковых рам происходят исключительно по радиусу R55 сопряжения верхнего и наклонного поясов боковой рамы во внутреннем угле буксового проема. Каждый такой излом сопряжен, как минимум, со сходом вагона или вагонов, а иногда приводит к крушениям, которые сопряжены с человеческими жертвами. При этом до 2006 года такого рода изломы были весьма нехарактерным событием и происходили крайне редко. Также за последние годы резко выросло число случаев браковки боковых рам по выявленных и подтвержденным трещинам в зоне R55 боковых рам на ПТО и вагоноремонтных депо. Без сомнения, отчасти это увеличение связано с повышением эффективности работы осмотрщиков после введения системы премирования выявления этого дефекта и улучшения условий их труда. Однако также это свидетельствует о значительном увеличении дефектности боковых рам в этой проблемной зоне. Характерной особенностью сложившейся ситуации с разрушениями боковых рам является то, что эти изломы возникают преимущественно у боковых рам, отслуживших от 1 до 4 лет. При этом наибольшая частота изломов наблюдается у двухлетних боковых рам, что свидетельствует об их крайне низком ресурсе. Другой характерной особенностью изломов является весьма малая область зарождения трещины и большая область ее ускоренного развития, часто с проскоками. При этом очагами зарождения трещин в 46% случаев являлись литейные дефекты, связанные с грубыми нарушениями технологии литья и контроля боковых рам, в 21% случаев выполненная с нарушением технологии заварка литейных дефектов или наплавка опорной поверхности буксового проема. Однако в оставшихся 33% случаев очагом зарождения усталостной трещины являлся либо дефект не браковочного (менее 5 мм) размера, либо практически бездефектный металл.

1. Главной косвенной причиной значительного увеличения числа изломов по причине литейных дефектов вероятно является значительный дефицит крупного тележечного литья, возникший в последние годы в связи с опережающим ростом вагоностроительных мощностей по сравнению с мощностями литейных заводов. Так, изменение прогнозируемого удельного числа изломов боковых рам по годам выпуска хорошо коррелирует со среднегодовой удельной (к цене полувагона) ценой вагонокомплекта крупного тележечного литья.

2. Другой возможной причиной ухудшения ситуации с разрушением боковых рам является повышение динамической нагруженности из-за ухудшения режимов работы системы гашения колебаний тележки. Это ухудшение может быть вызвано повышенным износом фрикционных клиньев, участившимися случаями изломов пружин рессорного комплекта. При этом, как показали ранее проведенные исследования ВНИИЖТа, возможно повышение амплитуды напряжений в зоне R55 на 20–25%, что само по себе приводит к сокращению конструктивного срока службы боковой рамы в 2–3 раза и вкупе с другими факторами может способствовать возникновению существующей негативной ситуации с изломами.

3. Повышение динамической нагруженности зоны R55 также может быть вызвано изменившимися условиями эксплуатации грузовых вагонов в целом и тележки в частности. К факторам, влияющим на изменение условий эксплуатации, и как следствие, нагруженности тележки, относятся:

-повышенная, относительно проектной для тележки ЦНИИ-Х3, а затем и для тележки 18-100

- существенно более высокая поперечная и вертикальная жесткость пути за счет двукратного за последние 10 лет увеличения доли участков пути на железобетонных шпалах и внедрения новых типов рельсовых скреплений;

- повышение за последние 10 лет среднего веса вагона на 5–10% и веса поезда.

4. Еще один фактор, потенциально вызывающий изменение динамической нагруженности зоны R55 боковой рамы, это ряд модернизаций тележки 18-100 и ее аналогов, в частности введение усиленного коробчатого сечения буксового проема вместо таврового сечения, а также введение износостойкой планки опорной поверхности буксового проема. Введение износостойкой планки исключает неравномерный износ опорной поверхности и уменьшает силы сопротивления продольному перемещению буксового узла в буксовом проеме. Коробчатое сечение буксового проема существенно увеличивает его жесткость и при продольных ударах буксового узла (например, при торможении) в клык буксового проема, напряжения перераспределяются в зону R55, что в некоторой степени снижает усталостную прочность боковой рамы.

5. Одним из вероятных факторов, потенциально служащим причиной резкого снижения сроков службы боковых рам, является, как это ни парадоксально, ужесточение требований к дефектности зоны R55. Запрет на исправление дефектов литья заваркой с последующей термообработкой на фоне жесточайшего дефицита крупного тележечного литья вынуждает заводы для повышения выхода годного литья применять специальные технологические приемы для снижения дефектности теплового узла, находящегося в зоне R55. Применение некоторых из этих технологических приемов вызывают ускоренную кристаллизацию расплава в этой зоне и могут быть причиной возникновения новых типов дефектности, таких как усадочная микропористость. Этот тип дефектности в настоящее время не выявляется при контроле литья на заводах-изготовителях, но, потенциально, может являться причиной резкого снижения сопротивляемости металла возникновению и развитию трещины.

Путем всестороннего анализа были определены факторы риска пропуска трещин литых деталей вагонов на ПТО, проведенный факторный анализ выявил следующие дестабилизирующие факторы:

-труднодоступность дефектов (окраска, наличие снега или мусора);

- отсутствие мотивации (невыплачивание премий за выявление литейных дефектов, маленькая премия);

-неблагоприятные климатические условия (снегопад, метель, дождь, туман, ветер);

-неудовлетворительное состояние междупутий (лужи, сугробы, крупный щебень);

- неудовлетворительное искусственное освещение в темное время суток (тусклый и рассеянный свет фонарей, малая емкость аккумуляторной батареи);

- некачественное литье;

- отсутствие или неисправное состояние средств контроля, предназначенных для выявления трещин (лупы, мерительный инструмент, металлические щетки, фонари);

- использование устаревших, громоздких ручных инструментов для поиска трещин литых деталей (смотровая штанга, шаблоны, молотки);

- не удовлетворительное обеспечение спецодеждой (несоответствие размеров, несоответствие погодным условиям);

- время суток (темное, светлое);

- технические знания (техническая учеба- теория, практика);

-использование некачественных материалов при изготовлении литых деталей;

- проверка знаний, самоподготовка, тестирование инструктажи, семинары и курсы по методам обнаружения трудно выявляемых дефектов;

- стаж работы (менее 1 год, от 1 до 3 лет, от 3 до 10 лет, более 10 лет);

- нарушение технологии осмотра подвижного состава (несоблюдение позиционного осмотра или норы времени, отведенного на техобслуживание);

род вагона (полувагон, крытый, платформа, цистерна, вагоны бункерного типа);

- состояние вагона (груженый, порожний);

- количество технических обработок (поезд своего формирования-две обработки; транзитный – одна обработка).

Список литературы:

1. Ахмеджалов Р.А. Техническая диагностика вагонов. Часть 2. Диагностирование узлов и деталей вагонов при изготовлении, ремонте и в условиях эксплуатации; учебник / Ахмеджалов Р.А., Зыков Ю.В., Криворудченко В.Ф., Матюш Ю.И. –М: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2013. 315-С.
2. «РЖД  Партнер.  Комментарии  и  интервью:  информационный  портал. [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.rzd_partner.ru,  2014  —  1  с.
3. DV-Brand.  Статьи:  информационный  портал.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.dv-reclama.ru,  2015  —  1  с.