Аяганова Алия Жумабаевна

г Астана, Республика Казахстан

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОФИЛЬНОМУ ШЛИФОВАНИЮ

Неровности на поверхности катания рельсов измеряли до и после работы РШП. Всего сделали четыре рабочих прохода со скоростью 5 км/ч. На рисунке представлены результаты измерений на участке длинной 1 км. Видно, что основная часть рельсов удовлетворяет требованиям ГОСТ. Тем не менее, имеется немало и с неровностями глубиной 1 мм/м, расположенными в основном в сварных стыках.

Установлено, что при глубине неровности от 1,0 до 1,1 мм уровень динамического взаимодействия пути и подвижного состава увеличивается в 2,5-3,0 раза. Отрицательное влияние сварных стыков низкого качества сказывается и в том, что на противоположный плети образуются, так называемые, «наведенные» неровности. Поскольку в ряде случаев происходит неравномерный угон правой и левой плетей, эти неровности начинают «перемещаться» в продольном направлении, образуя на противоположном рельсе все новые наведенные неровности.

Такой вывод был сделан при контроле за геометрическими параметрами поверхности катания рельсов на экспериментальном кольце ВНИИЖТа в течение трех лет. Вся информация о неровностях и их изменении за указанный период хранится в памяти компьютера, которым оборудована ТИВИР.

Как показано в [1] за четыре прохода РШП «Спено» (рисунок 1) удалось существенно улучшить качество поверхности катания, однако число неровностей глубиной более 0,5 мм/м и более 0,3 мм/1,5м (это требование ГОСТ для скоростной магистрали Санкт-Петербург – Москва) остается значительным. Помимо регулярных шлифовок рельсов с требуемой периодичностью, необходимо обращать внимание на следующие факторы:

прямолинейность поверхности катания новых рельсов;

прямолинейность поверхности катания рельсов в зоне сварного стыка;

качество поверхности катания колес локомотивов и вагонов.

Так, для приведения геометрических параметров поверхности катания новых отечественных рельсов к нормативу 0,5 мм/м необходимы 4-5 рабочих проходов РШП «Спено» со скоростью не более 5км/ч, а для использования таких рельсов на участках со скоростным движением пассажирских поездов (норматив 0,3 мм/1,5м) – 5-7 проходов.

Как известно [2] начальные неровности на поверхности катания головок рельсов способствуют образованию в процессе эксплуатации различных дефектов: неравномерной волнообразной деформации (дефект 40), смятия (41 и 43), коротких изолированных неровностей – рифлей (49). В свою очередь эти дефекты ускоряют развитие поперечных усталостных трещин в головке рельсов (дефект 21). Так, исследованиями ВНИИЖТа установлен, что дефекты 11 и 21 главным образом располагаются во впадинах, в восходящей ветви продольной неровности и на ее вершине, т.е. в зонах, характеризуемых повышенными динамическими воздействиями колес.

Для улучшения состояния поверхности катания рельсов, которое определяются длиной, глубиной и формой неровностей, предназначена профильная шлифовка.

Основная задача профильного шлифования – удаление обезуглероженного слоя и заводских геометрических неровностей до уровня требований в соответствии с максимально разрешенными скоростями на данном участке. Профильную шлифовку рельсов при наработке до 130 млн.т груза (когда в головке еще не образовались внутренние дефекты) выполняют для доведения значения продольных волнообразных неровностей до норм, устанавливаемых в зависимости от наибольшей скорости движения поездов, а также предотвращения – появления в головке контактно – усталостных повреждений.

При пропуске более 130-150 млн. т груза рельсы, у которых высока вероятность усталостных повреждений металла в зоне рабочего канта на глубине 3-6 мм, шлифованием обрабатывают головки рельса для изменения формы головки в зоне рабочей выкружки. В этом случае, если имеются волнообразные неровности, целесообразно предварительное их удаление. После этого делают профильную шлифовку, позволяющую осуществлять двухточечное контактирование колес и рельса с «просветом» 0,5-0,8 мм и разгружать тот участок поверхности головки, под которым располагается слой металла с усталостными дефектами].

Как известно [3] начальные неровности на поверхности катания головок рельсов способствуют образованию в процессе эксплуатации различных дефектов: неравномерной волнообразной деформации (дефект 40), смятия (41 и 43), коротких изолированных неровностей – рифлей (49). В свою очередь эти дефекты ускоряют развитие поперечных усталостных трещин в головке рельсов (дефект 21). Так, исследованиями ВНИИЖТа установлено, что дефекты 11 и 21 главным образом располагаются во впадинах, в восходящей ветви продольной неровности и на ее вершине, т.е. в зонах, характеризуемых повышенными динамическими воздействиями колес.

Для улучшения состояния поверхности катания рельсов, которое определяются длиной, глубиной и формой неровностей, предназначена профильная шлифовка. Распределения рельсов производства КМК и НТМК по глубине неровностей мм/м на поверхности и катания приведены на рисунке 2.

Основная задача профильного шлифования – удаление обезуглероженного слоя и заводских геометрических неровностей до уровня требований в соответствии с максимально разрешенными скоростями на данном участке. Профильную шлифовку рельсов при наработке до 130 млн.т груза выполняют для доведения значения продольных волнообразных неровностей до норм, устанавливаемых в зависимости от наибольшей скорости движения поездов, а также предотвращения – появления в головке контактно – усталостных повреждений [4].

Рисунок 1 - Глубина неровностей, мм/м

При пропуске более 130-150 млн.т груза рельсы, у которых высока вероятность усталостных повреждений металла в зоне рабочего канта на глубине 3-6 мм, шлифованием обрабатывают головки рельса для изменения формы головки в зоне рабочей выкружки. В этом случае, если имеются волнообразные неровности, целесообразно предварительное их удаление. После этого делают профильную шлифовку, позволяющую осуществлять двухточечное контактирование колес и рельса с «просветом» 0,5-0,8 мм и разгружать тот участок поверхности головки, под которым располагается слой металла с усталостными дефектами.

На рисунке 32 представлены результаты измерений рельсов с наработкой 700 млн.т брутто груза. Полученные данные позволяют сделать как количественный так и качественный анализ продольной кривизны рельсов в вертикальной плоскости, связанный с критерием оценки, соответствующей разнице между максимальными величинами выпуклостей и впадин на поверхности головки рельсов на длине 1,5 м.

При эксплуатации в пути неровности получают дальнейшее развитие, способствуя появлению внутренних дефектов продольных трещин контактно-усталостного происхождения, которые являются основными источниками образования поперечных трещин в головке рельса. Поэтому одним из основных методов продления срока службы рельсов являются профильное шлифование головки рельса, которые позволяет снизить уровень динамического воздействия подвижного состава на путь.

Однако здесь имеется ряд нерешенных задач, которые связаны, прежде всего, интенсивностью развития как пластических деформации, так и контактно-усталостных повреждений и бокового износа, возрастающих по мере увеличения глубины шлифования. При шлифовании усугубляется и последствия буксования (пробуксовки), особенно буксования на ходу, связанные с нарушением сцепления колеса с рельсом.

Изменения твердости и перераспределения остаточных напряжений после повторного шлифования и их влияния на срок службы рельсов и безопасность движения также требуют дальнейших исследований. Согласно ГОСТ 24182-80 «Рельсы железнодорожные типов Р75, Р65 и Р50 широкой колеи из мартеновской стали» в закаленном слое не должно быть перегревов («прожогов») участков мартенсита, закалочных трещин. Однако при профильном шлифовании их не удается избежать. Поэтому существенное значение для продления срока службы рельсов методом профильного шлифования имеют как режимы шлифования, так и их периодичность.

Рисунок 2 - Распределение рельсов производства КМК и НТМК по глубине неровностей, мм/м на поверхности катания

Литература:

1. Крысанов Л.Г., Рейхарт В.А., Абдурашитов А.Ю., Шмига Ю.Н. Особенности профильной шлифовки рельсов. //Путь и путевое хозяйство, 1996, №6, С.8-10.

2. Лысюк В.С., Данилов В.Н. Основные показатели надежности железнодорожного пути. /Исследование взаимодействия пути и современного подвижного состава. – Межвузов. сб. научн. тр. – М.: Транспорт, 1987, С.63-67.

3. Шлифование рельсов. //Железные дороги мира, 2000, №9, С.55-61.

4. Порошин В.Л., Омаров А.Д., Уразбеков А.К. Управление надежностью работы рельсов. – Алматы, 1999 – 128с.