УДК 629.472.4.004.67
(РГУПС, Россия)
АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СМАЗКИ ИЗ БУКСОВЫХ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ПРИПИСКИ ТЧ-РОСТОВ
Из имеющегося в ТЧ-Ростов парка электропоездов было подвергнуто обследованию 26 электропоездов марки ЭР9П, в которых отбирались пробы смазки ЖРО (ТУ 32-ЦТ-250-83) из буксовых подшипников качения 86 моторных и 73 прицепных вагонов.
Проверка качества пластичной смазки в буксах производилась при текущем ремонте ТР-2 в соответствии с «Инструкцией по применению смазочных материалов на локомотивах и моторвагонном подвижном составе». При содержании в смазке массовой доли механических примесей и воды более 1% ее удаляли и добавляли свежую. Полную замену смазки в буксах производили при ревизиях подшипниковых узлов первого и второго объемов, а также на внеплановых ревизиях буксовых узлов.
Одновременно производился спектральный анализ смазки. Как показали результаты статистической обработки, содержание продуктов износа существенно различается для букс моторных и прицепных вагонов. При статистической обработке найдены усредненные концентрации анализируемых элементов, представленные в табл. 1, из которой видно, что загрязнение смазки продуктами износа в моторных вагонах электропоездов во много раз больше, чем в прицепных.
Таблица 1
Среднее значение концентраций (в % продуктов износа) в буксовой смазке на 10 тыс. км. пробега поезда
Определяемый элемент | Вагоны электропоезда | |
четные | нечетные | |
Железо | 0,016260 | 0,215500 |
Медь | 0,009498 | 0,047000 |
Кремний | 0,007865 | – |
Хром | 0,000307 | 0,001078 |
Наибольшее загрязнение смазки происходит соединениями железа, меди и кремния. Очевидно, что износ сепараторов подшипников, содержащих медь, в моторных вагонах происходит наиболее интенсивно. Соотношение продуктов износа в моторных и прицепных вагонах примерно одинаково (3:1), что обусловлено различием нагрузок, действующих на подшипники этих вагонов. Из табл. 1 также видно, что герметичность буксовых узлов достаточно высокая. В то же время из данных анализа следует, что специфической коррозии под действием блуждающих токов в электропоездах ТЧ-Ростов не происходит.
Наименьшее различие в содержании элементов для моторных и прицепных вагонов наблюдается при рассмотрении данных по содержанию кремния. Это обстоятельство указывает на одинаковый механизм появления кремния в буксе. Статистика показывает, что содержание кремния в буксовом узле не зависит от величины и характера механических нагрузок. Оно определяется как герметичностью буксового узла, так и технологической культурой подъемочного ремонта.
Достаточно представительная одновременная выборка показывает, что спектральный анализ пластичной смазки позволяет обнаружить износ буксового узла на таких стадиях, когда любой другой метод будет нечувствителен.
По программе STAT-2 была проведена обработка опытных данных по содержанию продуктов износа в буксовой смазке.
Наилучшая сходимость опытных данных с расчетными получена для следующих законов распределения: показательного, гамма-распределения, Вейбула и бета-распределения.
На основании квантилей нормального распределения выявлены случаи, требующие безотлагательной замены смазки в буксах электропоездов. Их статистика для контролируемых элементов составляет: по железу 16 для четных и 5 для нечетных вагонов, по меди 6 и 5, по хрому 16 и 14 соответственно. Надо отметить, что выбраковка по вероятности состояния 25% представляет собой достаточно мягкий критерий (И = 90%), который не отражает даже закономерного различия в износе для моторвагонных и прицепных вагонов. Поэтому в дальнейшем для анализа использовались браковочные концентрации. Такой подход позволяет обнаружить значительно большее количество дефектов подшипников буксового узла.
Анализ 1286 проб смазки (из них 677 были отобраны из букс моторных вагонов, остальные – из прицепных), позволил установить 265 случаев превышения браковочных концентраций в 210 подшипниках, что составляет 16,3% исследуемых подшипников.
В табл. 2 приведено распределение числа случаев превышения критических концентраций элементов в смазке буксовых узлов моторных и прицепных вагонов. Из нее видно, что в среднем загрязнение смазки буксовых узлов моторных вагонов встречается в 1,5 раза чаще, чем прицепных.
Таблица 2
Частота превышения критических концентраций элементов в продуктах износа буксового узла
Элемент | Вагон | |
моторный | прицепной | |
Железо | 80 | 24 |
Кремний | 12 | 11 |
Медь | 61 | 65 |
Хром | 9 | 3 |
Всего | 162 | 103 |
При этом и содержание железа в продуктах износа в 3 раза выше в буксовых узлах моторных вагонов. В табл. 3 представлены данные по браковочным концентрациям различных букс вагонов, а в табл. 4 – частоты загрязнения смазок одновременно несколькими элементами. Диагностика на основе спектрального анализа смазки позволяет сделать выводы о качественном состоянии узла трения.
Таблица 3
Распределение частот критических концентраций по буксовым узлам
Номер буксы | Определяемый элемент | Сумма | |||
Железо | Кремний | Медь | Хром | ||
1п | 17 | 5 | 26 | 2 | 50 |
1л | 15 | 3 | 16 | – | 34 |
2п | 15 | 4 | 17 | – | 36 |
2л | 18 | 4 | 26 | 2 | 50 |
3п | 9 | 2 | 21 | – | 22 |
3л | 3 | 1 | 7 | – | 11 |
4п | 14 | 1 | 8 | 3 | 26 |
4л | 13 | 3 | 15 | 5 | 36 |
Сумма | 104 | 23 | 126 | 12 | 265 |
Таблица 4
Частоты одновременного загрязнения смазки продуктами износа, содержащими несколько элементов
№ | Элементы | Частота одновременного загрязнения |
1 | Fe+Cu | 26 |
2 | Fe+Cu+Si | 9 |
3 | Fe+Cu+Cr | 6 |
4 | Fe+Cr | 3 |
5 | Fe+Si | 3 |
6 | Cu+Si | 7 |
7 | Cu+Cr | 1 |
Например, из табл. 4 следует, что наибольшая частота износа подшипников приходится на случай одновременного содержания в продуктах износа железа и меди в количествах, превышающих допустимые концентрации, что соответствует повышенному износу пары трения ролик-сепаратор. Такой износ имеет место при повышенных скоростях движения электропоездов, когда заметно отличаются скорости вращения роликов и сепараторов. Тот же вид износа имеет место при попадании загрязнений, содержащих кремний, что вызывает дополнительный износ, связанный с нарушением герметичности буксы, и дополнительное трение сепаратора с роликами на дорожке качения. Из остальных видов износа следует отметить износ сепаратора при наличии загрязнений в буксовом узле. Полученные данные указывают на необходимость тщательной очистки внутренних поверхностей буксы при подъемочном ремонте.
Таким образом, на основании проведенного наблюдения за состоянием буксового узла электропоездов ЭР9П для условий СКЖД установлена степень загрязнений смазки продуктами износа и процент превышения браковочных концентраций в обследованных буксах.
Выявлено, что износ буксовых узлов моторных вагонов происходит интенсивнее, чем прицепных. Наиболее интенсивно происходит износ пары трения ролик-сепаратор, что делает необходимым постоянный контроль меди в смазке.
Установлено, что превышение на 40–60% содержания продуктов износа во внутреннем подшипнике по сравнению с наружным происходит из-за загрязнения смазки внутреннего подшипника продуктами износа при ее добавлении через наружную часть буксы и повышенного износа внутреннего подшипника буксы из-за недостаточного количества смазки и перегрева внутренней части буксы.
Для повышения эффективности использования электропоездов, снижения затрат на их эксплуатацию необходима своевременная замена загрязненной смазки. Это приведет к снижению числа аварийных отказов, уменьшению трудоемкости и стоимости ТО, ремонтов и расхода эксплуатационных материалов.
В целом же на основании статистического анализа следует отметить достаточно высокую надежность подшипников буксового узла.
