Скачков А. Н., Юхневский А. А., Мешков В. В., Горлов И. В., Горлов А. И. Триботехнические испытания нового материала для вкладыша скользуна пассажирского вагона: текстовая версия

Приведены результаты триботехнических испытаний нового самосмазывающегося полимерного материала для вкладыша скользуна пассажирского вагона, обеспечивающего оптимальный коэффициент трения в широком температурном интервале.

Пассажирские вагоны эксплуатируются в условиях больших перепадов температуры при повышенной влажности и запыленности. Это относится и к ряду узлов трения вагонов, в том числе к вкладышам и скользунам пассажирского вагона. Вкладыши изготавливаются съемными и после предельного износа заменяются. Скользун за срок службы вагона (25–28 лет) практически не изнашивается.

Типовой вкладыш скользуна изготавливается из углепластика на основе фенолформальдегидной смолы. По техническим условиям этот материал должен иметь коэффициент трения в пределах 0,1–0,16 в диапазоне значений температуры от +40 до –50 °C. Такая величина коэффициента трения подобрана, чтобы обеспечить требуемый показатель плавности хода пассажирского вагона в горизонтальной плоскости и необходимый уровень комфорта пассажирам [1].

В последние годы организации, эксплуатирующие вагоны, сообщают о возникновении на отдельных тележках трещин в зонах крепления кронштейнов поводков, связывающих надрессорный брус с рамой тележки. Трещины появляются в основном зимой и наблюдаются при эксплуатации вагонов в районах с низкими значениями температуры: от –40 до –50 °C.

Из подробного анализа конструкций тележек с такими трещинами следует, что одна из основных причин их возникновения состоит в существенном увеличении коэффициента трения между вкладышем и скользуном. Это приводит к возникновению больших усилий, передающихся через поводки на кронштейны. Результаты экспериментов подтвердили указанное предположение.

С учетом изложенного была поставлена задача разработать для вкладышей скользунов пассажирских вагонов рецептуру материала, обеспечивающего стабильную низкую величину коэффициента трения в диапазоне различных значений температуры и достаточно низкий износ.

Для снижения трения в узле были подобраны и опробованы рецептуры ряда материалов, отвечающих таким требованиям. На первом этапе исследования выбрана группа перспективных антифрикционных материалов, имеющих более высокие триботехнические свойства (фторопласты и полиамиды), и проведены их сравнительные испытания.

Лабораторные испытания проводились на устройстве (рис. 1), реализующем пальчиковую схему трения, с автоматизированной системой регистрации силы трения при температуре +20 °C [2].

Устройство представляет собой основание 7 с контртелом 6 в виде кольца, об который трется пальчиковый образец, установленные на тензобалку 16 (схема трения плоскость – торец пальчика, движение возвратно-вращательное). Привод контртела осуществляется через кривошипно-шатунный механизм от электродвигателя 9 с редуктором 8. Нагрузка на образцы задается нажимными рычагами 2 от полиспастного механизма 5 грузом (на рисунке не показан). С помощью тензобалки измеряется сила трения между контртелом и образцом, по ней рассчитывается коэффициент трения для испытываемого материала. Величина износа образцов определяется по изменению расстояния между нажимными подшипниками 4.

Условия трения: движение возвратно-вращательное с амплитудой до 100 мм и с малыми значениями скорости (до 0,01 м/с), давление 3,3–3,8 МПа. Материалом контртела выбрана сталь 40Х с шероховатостью Ra 0,16–0,32 и твердостью 50 HRC, что соответствует параметрам реального узла.

Для регистрации значений, полученных при измерении силы трения, был разработан специальный аналого-цифровой преобразователь. Система регистрации и обработки информации позволяет осуществлять контроль и сохранение данных в автоматическом режиме, что повышает точность измерений и снижает вероятность ошибок при испытании

С помощью устройства для лабораторных испытаний можно за относительно небольшой промежуток времени провести сравнительные исследования триботехнических материалов в таких условиях, которые в определенной мере отражают условия эксплуатации, и выбрать материал для дальнейших стендовых испытаний.

После анализа результатов лабораторных испытаний установлено, что лучшей совокупностью фрикционноизносных характеристик в данных условиях обладает маслонасыщенный полиамид ПА6 (табл. 1).
Авторы:  Скачков А. Н., Юхневский А. А., Мешков В. В., Горлов И. В., Горлов А. И.
Источник:  Транспорт РФ. 2015. № 3 (58). С. 69–71.
Ключевые слова:  триботехнические испытания, вкладыш скользуна
Контакты:  info@tiv.ru