RU186803U1 - Колпак скользуна, изготовленный из износостойкого чугуна - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для модернизации зазорных скользунов тележек грузовых вагонов. Представленный колпак скользуна тележки грузового вагона выполнен в виде литого чугунного корпуса, имеющего во взаимно перпендикулярных плоскостях П-образное сечение и состоит из верхней стенки увеличенной толщины и дополнительного ребра, поперечных и продольных бортов, и отличается тем, что содержит дополнительное ребро жесткости в сопрягаемых поверхностях. Техническим результатом полезной модели является повышение прочности и износостойкости колпака скользуна в условиях ударно-фрикционного износа, что увеличивает срок его эксплуатации и, как следствие, приводит к сокращению простоев вагона и эксплуатационных расходов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для модернизации зазорных скользунов тележек грузовых вагонов.

Колпак устанавливается на опору в надрессорной балке тележки и предназначен для удерживания кузова вагона при действии боковых сил. Также скользуны предназначены для гашения боковых колебаний кузова вагона, ограничения виляния тележки, повышения устойчивости движения вагона, улучшения работы подпятникового узла и уменьшения его износа. Колпак скользуна является промежуточной деталью между надрессорной балкой и верхней опорой кузова вагона. В настоящее время в результате проводимой модернизации тележек грузовых вагонов находят применение скользуны постоянного контакта. Однако самой массовой тележкой, эксплуатируемой на железных дорогах по настоящее время, является модель 18-100 с зазорными скользунами. Скользун указанной тележки устанавливается на приливах надрессорной балки и состоит из плоского колпака, регулировочных подкладок под колпак и болта с гайкой для закрепления колпака на приливе надрессорной балки (Шадур Л.А. и др., М. Транспорт, 1980, стр.439). В результате проведенной модернизация тележки модели 18-100 по проекту М1698 с целью повышения межремонтных пробегов тележек грузовых вагонов, которая заключалась в защите основных пар трения тележки от износов в эксплуатации, скользун был оборудован износостойким колпаком (РД 32 ЦВ 072-2005 «Руководящий документ ремонт тележек грузовых вагонов модели 18-100 с установкой износостойких элементов в узлах трения» ПКБ Филиал ОАО "РЖД" 12 октября 2005 г.). Тележка 18-100, прошедшая данную модернизацию, имеет обозначение 18-100М.

Из существующих технических решений известен колпак скользуна тележки грузового вагона модели 18-100М (чертеж М1698.01.100 СБ). Данный колпак выпускается двух модификаций – литой или штампосварной. Недостатком данного колпака является интенсивный износ поверхности колпака в процессе эксплуатации, в результате чего увеличивается зазор между колпаком и кузовом вагона и это приводит к ухудшению динамических характеристик вагона и необходимости замены плоского колпака и регулировочных подкладок. Выполнение данной операции требует отцепки грузового вагона от состава с дальнейшим подъёмом кузова на домкратах. В результате значительно увеличиваются простои вагона и эксплуатационные расходы.

Известно изготовление колпаков скользуна либо из сталей, либо из чугунов. При отливке колпаков из сталей достигается не очень высокий выход годного продукта, примерно до 60%. При отливке чугунных колпаков традиционно используется чугун ВЧ-120, который имеет выход годного продукта примерно до 85%, однако является недостаточно прочным.

Известно также изготовление колпаков скользуна с закалённой накладкой, но в таком случае подобный колпак имеет поверхность с высоким коэффициентом трения и быстро приводит к износу детали, находящиеся с ним в соприкосновении, а именно – опору вагона или скользуна кузова (вагона).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является колпак скользуна тележки грузового вагона (патент RU156056U1 опубликованный 27.10.2015), недостатками данного технического решения является низкая прочность при ударно-фрикционных нагрузках, которая может проявляться в виде трещин и изломов при действии ударных динамических нагрузок в процессе эксплуатации.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является получение чугунного колпака скользуна, имеющего одновременно высокую износостойкость и повышенную прочность при действии ударно-фрикционных нагрузках, и как следствие обеспечивать высокую надежность в эксплуатации грузового вагона.

Данная задача решается за счёт того, что колпак скользуна тележки грузового вагона, содержащий литой корпус, который имеет во взаимно перпендикулярных плоскостях П-образное сечение и состоит из верхней стенки с увеличенной толщиной, поперечных и продольных бортов усиленной конструкции за счет дополнительного ребра в сопрягаемых поверхностях. Литой корпус колпака выполнен из чугуна повышенной износостойкости способного работать в условиях ударно-фрикционного износа.

Для целей настоящей заявки по чугуном марки ЧМН-35М понимается чугун со следующими характеристиками: чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, алюминий, железо, сера, фосфор, медь, молибден, цирконий и барий при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод - 2,4-2,9, кремний - 1,2-1,5, марганец - 0,7-1,1, сера - 0,05-0,1, фосфор - 0,05-0,1, хром - 0,05-0,3, никель - 0,5-0,8, медь - 0,05-0,3, молибден - 0,6-0,9, цирконий - 0,0005-0,1, барий - 0,0005-0,1, кальций - 0,0005-0,1, алюминий - 0,0005-0,1, железо - остальное.

Снижение содержания углерода в чугуне позволяет уменьшить количество твердой карбидной фазы типа (Cr, Fe)7С3.

Введение углерода в количестве менее 2,4% не обеспечивает получение в структуре чугуна структурно-свободного углерода в виде графита шаровидной формы, что резко снижает прочностные характеристики чугуна. Увеличение содержания углерода свыше 2,9% способствует выделению повышенного количества твердой карбидной фазы, что также значительно понизит прочностные характеристики чугуна.

Сера в пределах 0,05-0,1 мас. % способствует увеличению прочности и упругости чугуна.

Фосфор в пределах 0,05-0,1 мас. % увеличивает сопротивление износу вследствие образования износостойкой фосфидной эвтектики.

Хром менее 0,05% не влияет сколько-нибудь заметно на свойства чугуна, а более 0,3% вводить нецелесообразно, так как в структуре чугуна начинают выделятся карбиды хрома, растет их количество и увеличиваются размеры включений, что отрицательно сказывается на обрабатываемости и пластичности чугуна.

Никель в пределах 0,5-0,8 мас. % легирует металлическую матрицу сплава, что повышает его прочностные свойства. При этом никель повышает окалиностойкость сплава. Присадка никеля более 0,8 мас. % увеличивает графитизирующие свойства, что снижает его окалиностойкость, а при содержании менее 0,5 мас. % не оказывает существенного влияния на свойства чугуна.

Медь в пределах 0,05-0,3 мас. % способствует аустенизации и повышает жидкотекучесть чугуна, выравнивает твердость чугуна и одновременно немного ее повышает.

Дополнительное введение молибдена в количестве 0,6-0,9 мас. % способствует измельчению и микролегированию металлической основы, упрочняет её, повышает плотность, твердость, термическую стойкость, удароустойчивость чугуна, что обеспечивает как повышение износостойкости в условиях сухого трения, так и стабильности поверхностной твердости и предела выносливости при консольном изгибе.

Барий, цирконий в заявленных пределах совместно с кальцием способствуют получению сплава с благоприятными мелкими глобулярными включениями, равномерно распределенными по объему сплава, что в свою очередь повышает механические свойства и ударную вязкость материала. Кроме того, данные раскислители обеспечивают, вследствие значительного снижения содержания кислорода в сплаве стали, гарантированное образование нитридов алюминия, измельчающих зерно сплава стали и повышающих механические свойства и ударную вязкость.

Большое значение в процессе структорообразования чугуна и формирования требуемого уровня механических свойств отливок имеет суммарное содержание графитизирующих элементов углерода и кремния, серы и фосфора, соотношение содержания марганца и серы.

Исследования показали, что наилучшие результаты обеспечивает соблюдение суммарного содержания углерода и кремния менее 5,0% [(С+Si) ≤ 5,0%]. Превышение данной величины приводит к существенному снижению степени эвтектичности чугуна и способствует подавлению механизма графитизирующего модифицирования.

Суммарное содержание остаточных примесей серы и фосфора менее 0,3% [(S+P) ≤ 0,3%] не ухудшает литейные свойства чугуна, уменьшает образование газовых раковин, снижает склонность металла к зональной и дендритной ликвации. При превышении данного значения снижается деформационная способность металла и механические свойства, включая предел прочности при растяжении.

Соблюдение соотношения содержания марганца к сере более 6,5 (Mn/S > 6,5%) повышает качество литого металла, его технологичность. При этом избыточная часть серы в чугуне связывается в сульфид марганца и выводится в шлак.

Колпак, выполненный (отлитый) из описанного чугуна имеет, по сравнению с изделиями из известных чугунов и сталей, более высокий уровень физико-механических, технологических и служебных характеристик металла отливки, что обеспечивается комплексным легированием материала, сбалансированным химическим и фазовым составом, нормированным соотношением вводимых микролегирующих и модифицирующих добавок.

Проведенные исследования показывают, что колпак из описанного чугуна имеет твердость не менее 250 HB.

Технический результат описанного изделия (устройства) состоит в том, что чугунный колпак скользуна имеет высокую прочность при ударно-фрикционных нагрузках, то есть способен к длительному несению нагрузок и при этом снижает износ скользуна вагона или иной опоры вагона по сравнению с чугуном ВЧ-120.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором (Фиг. 1) показан вид устройства сбоку.

На Фиг. 1 изображен колпак скользуна сбоку, при этом видно, что колпак содержит литой корпус 1, имеющий во взаимно перпендикулярных плоскостях П-образное сечение, и верхнюю стенку увеличенной толщины (t) 2, а так же дополнительное ребро 7. Корпус имеет поперечные борта 3 и продольные борта 4.

Колпак скользуна работает следующим образом. При прохождении вагоном криволинейного участка пути кузов наклоняется, зазор между скользунами тележки и скользунами кузова с одной стороны выбирается, затем вагон опирается на скользун и между упомянутыми скользунами (тележки и кузова) возникают силы трения. Эти силы трения создают момент в горизонтальной плоскости, препятствующий отклонению кузова от равновесного положения и уменьшению амплитуд извилистого движения вагона.

Claims (3)

1 Колпак скользуна тележки грузового вагона, выполненный в виде литого чугунного корпуса, имеющего во взаимно перпендикулярных плоскостях П-образное сечение и состоящего из верхней стенки, поперечных и продольных бортов, отличающийся тем, что содержит дополнительное ребро жесткости в сопрягаемых поверхностях.

2 Колпак скользуна по п. 1, отличающийся тем, что изготавливается из чугуна, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, алюминий, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серу, фосфор, медь, молибден, цирконий и барий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 2,4-2,9 кремний 1,2-1,5 марганец 0,7-1,1 сера 0,05-0,1 фосфор 0,05-0,1 хром 0,05-0,3 никель 0,5-0,8 медь 0,05-0,3 молибден 0,6-0,9 цирконий 0,0005-0,1 барий 0,0005-0,1 кальций 0,0005-0,1 алюминий 0,0005-0,1 железо остальное

Images