Способ испытания колесных и рельсовых сталей на износостойкость при качении с проскальзыванием и устройство для его осуществления

)ю 6 01 й 3/5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4929174/28. (84) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОЛЕСНЫХ И (22) 25.04.91 .: РЕЛЬСОВЫХ СТАЛЕЙ НА ИЗНОСОСТОЙ- (46) 07,06.93. Бюл. й. 21КОСТЬ ПРИ КАЧЕНИИ С ПРОСКАЛЬЗЫВА- (71) Всесоюзный научно-исследовательский НИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО институт железнодорожного транспортаОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(72) Д.П.Марков, Е,А.Шур, Н.Я.Бычкова, (57) Целью изобретения является более пол- В.М,Богданов, Р.В.Катин и А.А.Макаров ное приближение условийиспытания колес- (56) Машина для испытания мэтериалов на ных и рельсовых сталей в лабораторных трение и износ. Технические условия ТУ 25-. условиях к эксплуатационным. В особенно, 2006-80 сти это касается величины и направленияЕедгебо О.М. ЗЬеЬай М,Т;, Ра 1 аег Т., проскальзывания катящихся поверхностей, КоовзеМ 1 ТЬе естест о 1 зо 1 рйбе апб ОхЫе вектор которого может быть направлен под 1 псцзопз оп йе веаг гачев о а зФапбагдлюбым телесным углом от 0 до 360 к на- С-Мп апб а Сг-Мо айоу, аеаг а 1, 126, 9 3, правлению качения. Способ испытания пре-, 1988, р,285-306,: дусматривает возможность моделирования1820298 5 10 15 20 40 качения приводных и неприводных колес с заданным углом набегания (углом поворота), движения колес в кривых и на участках с уклоном с приложением бокового усилия, Для реализации способа предлагается устройство, которое содержит регулируемый электро- привод 1, соединенный через коробку передач 2 с двумя вращающимися встречно валами 3 и 4. На первом валу расположен датчик момента 5, на втором - соединительная муфта 6. шлицевая муфта и карданная Изобретение относится к способам определения износостойкости и устройствамдля их осуществления, конкретно, кспособами устройствам для испытания на износостойкость в условиях качения с проскальзыванием.Целью изобретения является разработкаспособа испытания на износостойкостьобразцов малого диаметра (20-60 мм) изрельсового и колесного металла, которыйбы наиболее полно воссоздавал в лабораторных условиях механизм изнашивания .пары колесо-рельс, имеющий место в эксплуатации, обеспечивал бы величину и направление проскальзывания, адекватноеэксплуатационному,Способ поясняется фиг.1-3,На фиг,1 изображена схема взаимногорасположения роликов на машине Амслера;на фиг.2 - то же, по предлагаемомуспособу.В результате такого поворота возникаетосевая сила трения, под действием которойпроисходит течение поверхностного слояметалла в осевом направлении, При этомтрение сюльжения будет иметь место и безокружного проскальзывания; Осевое проскальзывание задается углом поворота осиодного из роликов и остается постоянным втечение всего времени испытания, независимо от износа роликов,Условия изнашивания приводных колесобеспечивают тем, что оба ролика, оси которых повернуты на угол, соответствующийуглу набегания в эксплуатации вращаютвстречно с различными угловыми скоростями.Условия изнашивания колес в кривыхмоделируют тем, что дополнительно к одному иэ роликов, на котором имеется реборда,прикладывают боковое (осевое) усилие,Износ во всех случаях оценивают поизменению диаметра ролика или их веса,Таким образом, использование предлагаемого способа испытания по сравнению с передача 8 На концах валов закреплены шпиндели 9 и 10, На шпинделях закреплены испытуемые ролики 11 и 12, Каждый вал оборудован счетчиком циклов - тахометром 14 и 13. Шпиндель 9 установлен в механизме поворота 15, на котс 1 ром имеется измеритель угла поворота 16, Механизм поворота 15закреплен на блоке нагружения 17. Блок нагружения 17 снабжен нагружающими устройствами осевого нагружения 18 и радиального нагружения 19. 2 с, и 1 з,п.ф-лы, 3 ил,прототипом обеспечивает следующие преимущества: возможность направить вектор проскальзывания в любом направлении по отношению к направлению качения; возможность испытания образцов в эксплуатационномм диапазоне проскальзывания(0-2 ); приближение механизма изнашивания к эксплуатационному, при котором воспроизводится боковое течение металла и отсутствует интенсивное окисление поверхностей качения, обеспечивается соответствие коэффициента трения эксплуатационному - 0,3. а не 0,4-0,5, как при испытаниях по Амслеру; возможность воспроизводить специфические эксплуатационные дефекты колес, "наплыв на фаску" и "остроконечный накат на гребень".Указанными возможностями не обладает ни один из известных способов. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.Техническая сущность и принцип действия устройства для испытания колеснорельсовых сталей на износостойкость при качении с проскальзыванием, обеспечивающего испытания по предлагаемому способу, поясняются фиг.3.Устройство содержит регулируемый электропривод 1, соединенный через короб 30. ку передач 2 с двумя вращающимися встречно валами 3 и 4, На первом валу расположен датчик момента 5, на втором - соединительная муфта 6, шлицевая муфта 7 и карданная передача 8, На концах валов закреплены шпиндели 9 и 10. На шпинделях закреплены испытуемые ролики 11 и 12. Каждый вал оборудован счетчиком циклов - тахометром 13 и 14, Шпиндель 9 установлен в механизме поворота 15. на котором имеется измеритель угла поворота шпинделя 16. Механизм поворота 15 закреплен на блоке нагружения 17, Блок нагружения 17 снабжен нагружающими устройствами осевого нэгружения 18 и радиального нагружения 19.Устройство работает следующим образомС помощью нагружающих устройств 18и 19 шпиндель 9 вместе с блоком нагружения 17 и механизмом поворота 15 отводятот шпинделя 10. На шпиндели надеваютиспытуемые ролики 11 и 12 и закрепляют.Механизм поворота 15 поворачивают на заданный угол, соответствующий углу набегания колеса на рельс, и с помощью измерителяуглов 16 закрепляют в этом положении,В зависимости от вида испытаниявключают или выключают соединительнуюмуфту 6,С помощью коробки передач 2 устанавливают заданное соотношение числа оборотов валов 3 и 4, 1 Включают привод 1 иустанавливают заданную скорость вращения, Нагружающими устройствами 18 и 19подводят ролики друг к другу и устанавливают заданное осевое и радиальное усилия.После наработки заданного числа оборотовустройство выключают в обратном порядке,снимают ролики и замеряют величину износа.Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом.Испытывали ролик из колесной сталимарки 2 в паре с роликом из рельсовой сталимарки М 1, Хим.состав колесной стали; углерод 0;61 ф, марганец 0,63., кремний0,30, сера 0,025;ь, фосфор 0,0,28. Механические свойства колесной стали: пределпрочности 1050 МПа, предел текучести 774МПа, относительное удлинение 14, твердость 290 НВ, Хим.состав рельсовой стали;, углерод 0,73, марганец 0,71, кремний0,53 , сера 0,03, фосфор 0,027, Механические свойства рельсовой стали:. пределпрочности 1400 МПа, предел текучести 910МПа; относительное удлинение 8, твердость 350 НВ.На первом неповорачивающемся шпинделе закрепили ролик диаметром 40 мм ишириной 10 мм.из колесной стали, На втором шпинделе, ось которого была повернута на угол Зо ., по отношению к первому,закрепили ролик из рельсовой стали. диаметром 40 мм и шириной 6 мм,Колесный ролик вращался с угловойскоростью 450 об/мин. Рельсовый ролик свободно катился по колесному. Ролики прижимали с силой 700 Н, За 100000 оборотовколесного ролика линейный износ колесногоролика составил 0,49 мм, рельсового 0,18,Весовой износ составил 1,45 и 0,48 г соответ 10 другого ролика 35 40 из шпинделей в плоскости, перпендикуляр 50 ной прямой, проходящей через центры ка 55 15 20 25 30 ственно. что вполне достаточно для уверенного проведения измерений,Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа определения износостойкости будет получен при использовании его для разработки новых износостойких материалов оптимизации условий эксплуатации. Формула изобретения 1. Способ испытания колесных и рельсовых сталей на износостойкость при качении с проскальзыванием, заключающийся в том, что два ролика прижимают один к другому радиально направленной силой, вращают ролики и определяют их износ по потере их веса или изменению их диаметров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью приближения условий испытания к эксплуатационным, ось одного иэ роликов располагают под углом к оси другого ролика, равным углу набегания колеса на рельс в эксплуатации, в плоскости, перпендикулярной прямой, проходящей через центры качения роликов.2, Способ по п.1, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью моделирования изнашивания колеса и рельса при движении поезда на криволинейном участке пути, один из роликов выполняют с ребордой и прижимают его осевым усилием к боковой поверхности ЗУстройство для испытания колесных и рельсовых сталей на износостойкость при качении с проскальзыванием, содержащее регулируемый электропривод, соединенные с ним при помощи коробки передач два параллельных вала, установленные с возможностью встречного вращения, два шпинделя, предназначенные для закрепления на них испытуемых роликов и связанные с соответствующими валами при помощи соответственно датчика момента и соединительной муфты, узел радиального нагружения роликов и датчик числа оборотов и скорости вращения, связанный с однимизвалов,отличающееся тем,что оно снабжено механизмом поворота одного чения роликов, измерителем угла этого поворота и вторым датчиком числа оборотов и скорости вращения, связанным с вторым валом, а связь одного из шпинделей с соединительной муфтой выполнена в виде карданной передачи и шлицевой му ы.1820298 сг, 7 Составитель Д.МарковТкачР А ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5водственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101