кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Цель исследования: определить физические и эксплуатационные механизмы образования дефектов на поверхности катания колесных пар железнодорожного подвижного состава, а также выявить влияние термических и механических факторов, возникающих при торможении, на формирование данных дефектов. Задача, решению которой посвящена статья: теоретическое исследование механизма и причин образования дефектов на поверхности катания колесных пар. Методы исследования: анализ статистики отказов тормозного оборудования по данным компании ОАО «РЖД»; теоретический анализ термических и механических процессов, возникающих при торможении в системе «колодка-колесо-рельс», включая фазовые превращения в приповерхностных слоях стали колеса. Новизна работы: Выявлена роль мартенситных превращений в приповерхностных слоях колеса, возникающих при быстрых циклах нагрева и охлаждения, как ключевого механизма образования микротрещин и дефектов. Результаты исследования: разработано теоретическое обоснование механизма образования дефектов, включающее фазовые и диффузионные процессы в зоне контакта колеса и колодки. Выводы: на основе оценки условий безъюзового торможения и надежности тормозного оборудования выявлено, что дефекты поверхности катания колесных пар такие как ползун и выщербина не во всех случаях возникают в процессе торможения поезда; заклинивание колесной пары может происходить в результате возникновения межмолекулярных диффузионных связей после остановки поезда с разогретыми колодками, что после трогания поезда с места приводит к юзу колесной пары; при интенсивном торможении в приповерхностных слоях колесной стали происходит фазовое превращение с образованием аустенита, таким образом размягчённый вследствие термического воздействия металл может частично прилипать и осаждаться обратно на поверхность катания, образуя навар.
The study objective: To determine the physical and operational mechanisms of forming defects on the rolling surface of wheel pairs of the rolling stock, as well as to find the influence of thermal and mechanical factors that occur during braking on the formation of these defects. The task to which the paper is devoted: Theoretical study of the mechanism and causes of defects on the rolling surface of wheel pairs. Research methods: Statistic analysis of braking equipment failures according to JSC Russian Railways; theoretical analysis of thermal and mechanical processes during braking in the shoe-wheel-rail system, including phase transformations in the surface layers of steel wheels. The novelty of the work: The role of martensite transformations is found out in the surface layers of the wheel, which occur during rapid cycles of heating and cooling, as a key mechanism for forming microcracks and defects. Research results: Theoretical substantiation of the defect formation mechanism is developed, including phase and diffusion processes in the contact zone of the wheel and the shoe. Conclusions: Based on an assessment of the conditions of antiskid braking and the reliability of braking equipment, it is found out that defects in the rolling surface of wheel pairs such as slid flat and shelled tread do not always occur during train braking; jam of the wheel pair may occur as a result of intermolecular diffusion bonds after stopping the train with shoe heating, which leads to the wheel pair skidding after the train starts moving; during intensive braking, a phase transformation occurs in the subsurface layers of the wheel steel with the formation of austenite, thus the metal softened due to thermal action can partially adhere and deposit back onto the rolling surface, forming a weld-on deposit.