Дослідження особливостей утворення розсіяних пошкоджень в костилях залізничної колії

Навантаження, що діють на деталі верхньої частини залізничної колії. Хімічний і структурно-фазовий стан деталей кріплення рейок. Вплив гарячого об’ємного штампування і термічної обробки на структуру кріплень. Аналіз структури костилів залізничної колії.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 07.12.2016
Размер файла 4,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Проводилось дослідження костилів, що були встановлені на кривих дільниці колії малих радіусів (рис.3.5).

Рис.3.5 -- Місця руйнування костилів на перевальній дільниці колії.

Рис.3.6 -- Схема розміщення тріщин у зруйнованих костилях.

Дослідженнями встановлено, що руйнування костилів відбувалося на дільницях з найвищим рівнем навантажень[14]. Костилі руйнувались на віддалі 50…70 мм від поверхні головки (рис.3.6). Фрактографічними дослідженнями встановлено, що поверхні зламів складались із ділянок квазівідриву з мінімальними слідами пластичної деформації. Це свідчить про те, що руйнування відбувалося при дії напруженого стану, наближеного до всебічного розтягу. На окремих ділянках поверхні зламів зруйнованих костилів виявляються блискучі фасетки з мінімальними слідами пластичної деформації, що характерно для крихкого руйнування.

Дослідження проводили на костилях загальний вигляд яких представлений на (рис.3.7.а, рис.3.7.б, рис.3.8, рис.3.9).

а) б)

Рис.3.7 -- Загальний вигляд досліджених костилів залізничної колії: а - передній вид; б - вид збоку.

Рис.3.8 -- Загальний вигляд костиля вилученого після експлуатації з дільниці колії малого радіусу.

Рис.3.9 -- Загальний вигляд нового костиля.

Для визначення сил які діють на основний костиль, проводили розрахунки за наступною послідовністю. Враховували, що шпали шириною 15 Ч10-2м, а відстань між ними складає 63Ч10-2м, довжина l=63+15=78Ч10-2м. Для довжини рейки 25 м кількість шпал встановлених в колій на одній довжині рейки складає 50 штук. Тобто на одній рейці довжиною 25 м розташовано зі зовнішньої сторони рейки 50 основних костилів.

Враховуючи, що вагон створює на рейку навантаження 115 кН [1] на одну шпалу буде створюватись навантаження 115/100=1,15 кН, якщо поперечне навантаження складає 1,15 кН то момент згину до піддошви яка кріпиться до шпали складає 1,15·7,5=86,25 кН·мм. В результаті на головку костиля створюється момент який є рівне 86,25 кН·мм.

На дільницях з дерев'яними шпалами і типовим костильним скріпленням при малонавантажених вагонах (Рст?100 кН/вісь), особливо при порожніх вагонах, схід коліс з рейок за рахунок розсунення колії відбувається внаслідок нахилу рейки гребенями (рис.3.10) (відтискання підошви не перевищує 1-1,5 · 10-3 м при відтисканні головки 50-60·10-3 м). При тому розсунення колії з провалом колеса проходить при значно менше (в 1,5-2 рази) силах бокового дії коліс, схід за рахунок зсуву решітки на дільницях з залібетоними шпалами і в 1,2-1,3 рази менше, сходження на дільницях з дерев'яними шпалами і оголеними торцями шпал. Чим менше завантажений вагон, тим вирогідніше зсув внаслідок розсунення колій. При повнонавантажених вагонах опір розсуненню значно більший.

Опір натиску колії тим більший, чим менший радіус кривої. В прямих дільницях схід коліс внаслідок натиску колії при костильному скріплені можливий одночасно під декількома візками підряд, а в крутих кривих - як правило, тільки під одним візком. При груповому боковому впливі коліс візка на головку рейки її натиск при костильному скріпленні значно (в 1,5-1,9 рази) більший, ніж при одиночному. Лінія впливу відтиску тим менша, чим крутіший радіус кривої, але у всіх випадках довжини, чим обумовлені розрахунки по балочній теорії внаслідок зміщення плоскої дії активних і реактивних бокових сил на величину, рівну висоті рейки (при Р65 на 180 · 10-3 м). При цьому сила бокового впливу підошви рейки на шпалу, обумовлена боковим впливом гребеня на головку рейки, є істотно меншою, ніж при розрахунку по балочній теорії.

Рис.3.10. Відтиск гребенем колеса головки рейки і за рахунок цього її нахилу (вигляд зверху, колісна пара умовно не показана).

На дільниці з дерев'яними шпалами і типовим костильним скріпленням існує легший (з порівнянням з дільницею з залізобетонними шпалами) схід за рахунок відтисканя екіпажем (вкочування гребеня на бокову грань головки) внаслідок можливого нахилу рейок (рис.3.10) при відриві внутрішньої крайки підошви рейки від підкладки.

При типовому костильному скріпленні (без протидії розпірних підкладок) у всіх дослідних поїздах раніше проходить схід коліс за рахунок розходу колій, ніж зсуву навіть при оголених кінцях шпал і пустих шпальних ящиків []. Тільки після застосування підкладок з привареним обрубком внутрішнього обшивного костиля (рис.3.11) боковий зсув колій призводить до критичних розмірів навіть на щебеневому баласті, але при більших силах бокового впливу на колію головки рейки, ніж при натиску колії до критичних розмірів без протидії розпірних підкладок.

Рис.3.11 -- Протирозсувна костильна підкладка з приварним обрубком внутрішнього обшивного костиля (а) і частини його зігнутого стержня (б).

Відтискання підошви рейки у всіх випадках зміщує головку до критичних розмірів (50-60 · 10-3 м) і не перевищує 1 -- 1,5 · 10-3 м, навіть при зашивці не на п'ять, а на три костилі і при повній розшивці одного і двох кінців шпал підряд (опір розкантовці рейок менший, ніж опору сил тертю підкладки по шпалам навіть при імітації одиночної і кустової непридатності шпал).

При русі візка з притиском сили по 2 тс і більше гребнями коліс до головки рейки проходить надшарпування внутрішніх обшивних костилів і пружній нахил рейки (рис.3.10) з наступної встановленої ширини колії після проходу такого візка. Чим більша сила бокового впливу гребеня коліс на головку рейки і чим менша вертикальна сила, тим на більшу величину надшарпуються внутрішні обшивні костилі.

На експериментальному кільці ВНИИЖТа було проведена така серія натурних експериментів з реалізації в рухомому поїзді різних поздовжніх сил стискання в прямих і кривих радіусах 700 і 400 м. При перевищені діючих норм допускаючих поздовжніх сил стискаючих в поїзді пройшов запланований схід коліс з рейок однієї (першої по ходу) колісної пари у порожнього вагона (наступного за півнавантаженим вагоном) внаслідок його витискання. При наступних експериментах півнавантаженому рухомому складі запланований схід пройшов внаслідок натискання типової конструкції рейкової колії з дерев'яними новими шпалами і костильним скріпленням (рейки Р65). Розсування колії відбулося на прямій перед входом в криву (R=400 м) на протязі 45 м з одночасним провалом шести візків: одного вагонного (провалились обидва ліві по ходу колеса) і п'яти локомотивних (візки провалились почерзі обома правими або обома лівими колесами). Розсування пройшло за рахунок розкантовки рейок нитки відносне напруження крайки підошви(відтискання підошви відносно шпал не перевищує 1--1,5 · 10-3 м) з надшарпуванням внутрішніх обшивних костилів. Зійшли з рейок локомотиви, що штовхали склад, головна частина якого разом з головним локомотивом була загальмована для створення в експерименті підвищених поздовжніх сил стиску в поїзді. В момент розсування рейкової колії зійшли з рейок екіпажі (напіввагон і три секції локомотива 4ТЭ10С), які знаходились в перекошеному положені по схемі «ялинка».

В результаті вказаних експериментів і теоретичних розрахунків ВНИИЖТом були розроблені нові нормативи допускного бокового впливу коліс візка на шлях і нормативи допускних поздовжніх сил стиску в поїзді, які 9 червня 1990 р. були затвердженні МПС для практичного використання на дорогах мережі (ЦД-ЦТ-Цп-4805).

Нормативи допускної бокової дії коліс візка на шлях (Нб) по умові попередженню розсуву колій від дії однієї колісної пари допускають не перевищувати наступного рівня:

(при Рб?300 кН). (3.1)

При груповій дії двох колісних пар візка

-- для вагонів;

-- для локомотивів.

Бокова сила для локомотивів з трьохвісними візками, маючи розмір середньої осі, розраховується як сума бокових сил від крайніх осей візка. При цьому кожна із них не повинна перевищувати значення, яке визначається виразом (3.1).

Враховуючи, що момент Р=86,25 кН·мм розраховували значення напружень які виникають при чистому згині костиля. Напруження які виникають при чистому згині згідно ГОСТ 2860-65 «Методы испытання на усталость».

Розрахунок проводили за формулою (3.2):

уа==0,113 кН/мм2

де, ??э- осьовий момент опору розрахункового перерізу зразка, мм3;

b - ширина, 19 мм;

h - товщина, 15,5 мм;

Mи - згинаючий момент розрахункового перерізу зразка, кгс/мм;

Тоді напруження, що виникають в костилі є рівні 113 МПа.

Згідно даних [] при русі поїзда навантаження на рейку зростають в 1,5-2 рази. Тобто у випадку наявності кривих колій малих радіусів напруження можуть зростати в 2 рази від 113 до 226 МПа. А рівень напружень 226 МПа відповідає границі втомі маловуглецевої сталі. Тобто на кривих дільницях малих радіусів розсіяні пошкодження можуть переходити в локалізовані пошкодження і приводити до розвитку втомних тріщин костиля.

3.3 Аналіз хімічного складу досліджених костилів

Хімічний склад проб стружки сталі досліджуваних костилів визначався аналітичним методом згідно з ГОСТ 22536.1…22536.6-87. Відбір проб для визначення хімічного складу здійснювався згідно з ГОСТ 55-73 «Стали и сплавы». Методы отбора проб». Результати аналізу наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Результати визначення хімічного складу костилів колії

проб

Характеристика проб

Хімічний склад, %

Марка сталі

ГОСТ

С

Si

Mn

S

P

1

Костиль, що зруйнувався при експлуатації

0.20

0.05

0.41

0.045

0.04

Ст4 кп

380-84

2

Новий костиль

0.20

0.16

0.55

0.046

0.04

Ст4 пс

380-84

3.4 Механічні властивості при випробовувані на розтяг

Визначення механічних властивостей при випробуваннях на розтягнення проводили на машині УМ-5 на зразках типу ІІІ (ГОСТ 1497-88) діаметром 6 мм. Результати випробувань представлено в табл.3.2.

Таблиця 3.2

Механічні властивості костилів колії

зразка

Характеристика костиля

ув,H/мм2

д,%

Ш,%

Характеристик руйнування

1

2

3

4

5

6

Новий

Зруйнований в дільниці колії малого радіусу

Зруйнований в дільниці колії малого радіусу

Вилучений з експлуатації на прямій дільниці колії

Вилучений з експлуатації на прямій дільниці

колії

Вилучений з експлуатації на прямій дільниці колії

490

400

600

--

--

--

27

28

14

--

--

--

62

66

51

--

--

--

В'язкий злам

В'язкий злам із деякою кількістю фасеток сколу

В'язкий злам із деякою кількістю фасеток сколу

--

--

--

Рис. 3.12 -- Криві розтягнення зразків: а - №1; б - №2; в - №3.

Зразки №1 і №3 за властивістю міцності відповідають сталі Ст4пс, а зразок №2 -- сталі Ст4кп. В той же час, за характеристиками пластичності зразок №3 не відповідає вимогам, ГОСТ 380-88 і ГОСТ 380-94. Матеріал костиля (зразок №2), який не був в експлуатації (рис.3.12.а), характеризується достатньою міцністю, пластичністю і роботою, яка витрачається на його деформацію до руйнування. Матеріал зразка №2 одного з костилів, що зруйнувались в експлуатації, має низьку міцність (рис.3.12. б). Матеріал зразка №3 відповідає вимогам ГОСТ 380-88 (рис.3.12. в), але для зразків №2 і №3 характерним є низький запас пластичності, тобто різниця між границею міцності і границею текучості є суттєво нижчою, ніж в матеріалі нового костиля. Це свідчить про вичерпання пластичності в умовах експлуатації. Особливо низький рівень відносного видовження і звуження в зразках №3 свідчить про повне вичерпання запасу пластичності його матеріалу (таб.3.2). Вивчення зламів зразків показало, що руйнування, в основному, було в'язким. На поверхні зламу зразка №1 ямка видовжена і однорідна, що свідчить про відсутність дефектів структури, які сприяють процесам зародження і поширення тріщин. У зразку №2 і особливо в зразку №3 ямки неоднорідні, що свідчить про неоднорідність структур їх матеріалів [3].

3.5 Результати визначення коефіцієнта розсіювання твердості досліджених костилів у вихідному стані та після експлуатації

3.5.1 Розсіювання характеристик твердості костилів у вихідному стані

Результати вимірювань твердості отримані на приладі Роквелла ТР 5006 при навантаженні 588,4 Н та діаметрі кульки 3,157 · 10-6 м. Визначення коефіцієнта розсіяння Вейбулла проводили з використанням програми Mathcad (дивитись додаток 1). Значення коефіцієнта розсіяння Вейбула для костиля у вихідному стані показанні у табл.3.3.

Таблиця 3.3

Значенння твердості (Hi ), середнє значення логарифма твердості та коефіцієнт гомогенності Вейбулла (m) дослідженого зразка №1.

Лінія 1

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

75

1,875061

1,885553

0,005578

1.0915

84,980055

2

77

1,886491

1,885553

3

76

1,880814

1,885553

4

76

1,880814

1,885553

5

75,5

1,877947

1,885553

6

77

1,886491

1,885553

7

77

1,886491

1,885553

8

77,5

1,889302

1,885553

9

78

1,892095

1,885553

10

77

1,886491

1,885553

11

77

1,886491

1,885553

12

76

1,880814

1,885553

13

78

1,892095

1,885553

14

78

1,892095

1,885553

15

78

1,892095

1,885553

16

78

1,892095

1,885553

17

76

1,880814

1,885553

18

78

1,892095

1,885553

19

76

1,880814

1,885553

20

77

1,886491

1,885553

21

78,5

1,89487

1,885553

22

76

1,880814

1,885553

23

77

1,886491

1,885553

24

76

1,880814

1,885553

25

75,5

1,877947

1,885553

Лінія 3

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

78

1,892095

1,893097

0,003909

1.1124

123,595386

2

78

1,892095

1,893097

0,003909

3

77.5

1,889302

1,893097

0,003909

4

78

1,892095

1,893097

0,003909

5

77.5

1,889302

1,893097

0,003909

6

78

1,892095

1,893097

0,003909

7

77

1,886491

1,893097

0,003909

8

77.5

1,889302

1,893097

0,003909

9

78

1,892095

1,893097

0,003909

10

78

1,892095

1,893097

0,003909

11

78.5

1,89487

1,893097

0,003909

12

78.5

1,89487

1,893097

0,003909

13

79

1,897627

1,893097

0,003909

14

78.5

1,89487

1,893097

0,003909

15

79

1,897627

1,893097

0,003909

16

78

1,892095

1,893097

0,003909

17

79

1,897627

1,893097

0,003909

18

79

1,897627

1,893097

0,003909

19

79

1,897627

1,893097

0,003909

20

78.5

1,89487

1,893097

0,003909

21

78.5

1,89487

1,893097

0,003909

22

79

1,897627

1,893097

0,003909

23

78

1,892095

1,893097

0,003909

24

79

1,897627

1,893097

0,003909

25

78

1,892095

1,893097

0,003909

26

78

1,892095

1,893097

0,003909

27

79

1,897627

1,893097

0,003909

28

78

1,892095

1,893097

0,003909

29

77.8

1,889302

1,893097

0,003909

30

76

1,880814

1,893097

0,003909

Лінія 4

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

78

1,892095

1,895239

0,003284

1.1086

146,60571344

2

78.5

1,89487

1,895239

3

79

1,897627

1,895239

4

78

1,892095

1,895239

5

78

1,892095

1,895239

6

77

1,886491

1,895239

7

79

1,897627

1,895239

8

78

1,892095

1,895239

9

78

1,892095

1,895239

10

79

1,897627

1,895239

11

79

1,897627

1,895239

12

78

1,892095

1,895239

13

79

1,897627

1,895239

14

78

1,892095

1,895239

15

78.5

1,89487

1,895239

16

79

1,897627

1,895239

17

79

1,897627

1,895239

18

79

1,897627

1,895239

19

79

1,897627

1,895239

20

78.5

1,89487

1,895239

21

79

1,897627

1,895239

22

78.5

1,89487

1,895239

23

78.5

1,89487

1,895239

24

79

1,897627

1,895239

25

80

1,90309

1,895239

26

79

1,897627

1,895239

27

78

1,892095

1,895239

28

79

1,897627

1,895239

29

78

1,892095

1,895239

Лінія 5

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

78

1,892095

1,895322

0,002737

1.1124

176,537263

2

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

3

78

1,892095

1,895601

0,002737

4

78

1,892095

1,895601

0,002737

5

78

1,892095

1,895601

0,002737

6

79

1,897627

1,895601

0,002737

7

78

1,892095

1,895601

0,002737

8

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

9

79

1,897627

1,895601

0,002737

10

79

1,897627

1,895601

0,002737

11

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

12

79

1,897627

1,895601

0,002737

13

79

1,897627

1,895601

0,002737

14

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

15

79

1,897627

1,895601

0,002737

16

79

1,897627

1,895601

0,002737

17

79

1,897627

1,895601

0,002737

18

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

19

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

20

78

1,892095

1,895601

0,002737

21

79

1,897627

1,895601

0,002737

22

79

1,897627

1,895601

0,002737

23

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

24

79

1,897627

1,895601

0,002737

25

79

1,897627

1,895601

0,002737

26

79

1,897627

1,895601

0,002737

27

79

1,897627

1,895601

0,002737

28

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

29

78.5

1,89487

1,895601

0,002737

30

77

1,886491

1,895601

0,002737

Лінія 6

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

77.5

1,889301

1,891986

0,002889

1.1047

166,0552

2

77

1,886491

1,891986

0,002889

3

77

1,886491

1,891986

0,002889

4

77

1,886491

1,891986

0,002889

5

78

1,892095

1,891986

0,002889

6

78

1,892095

1,891986

0,002889

7

77

1,886491

1,891986

0,002889

8

77.5

1,889301

1,891986

0,002889

9

78

1,892095

1,891986

0,002889

10

78

1,892095

1,891986

0,002889

11

78

1,892095

1,891986

0,002889

12

78

1,892095

1,891986

0,002889

13

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

14

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

15

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

16

78

1,892095

1,891986

0,002889

17

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

18

78

1,892095

1,891986

0,002889

19

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

20

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

21

78

1,892095

1,891986

0,002889

22

78.5

1,894869

1,891986

0,002889

23

78

1,892095

1,891986

0,002889

24

79

1,897627

1,891986

0,002889

25

78

1,892095

1,891986

0,002889

26

78

1,892095

1,891986

0,002889

27

78

1,892095

1,891986

0,002889

28

78

1,892095

1,891986

0,002889

Риc.3.13 -- Значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) на різній віддалі (L) від поверхні розтягу в костилі №1, який не був в експлуатації.

Аналіз результатів показав менше значення коефіцієнта Вейбулла (m) на першій лінії пов'язане із тим, що в процесі виготовлення костиля відбувається утворення технологічної розсіяної пошкодженості. На віддалі 2 ·10-3м за рахунок того, що при гарячому об'ємному штампуванні є вищий рівень пластичної деформації пошкодженість є вищою ніж від інших віддалях. По мірі віддалення від зони з вищим рівнем пластичного деформування коефіцієнт Вейбулла (m) зростає, що вказує на присутність меншої кількості розсіяних пошкоджень. Різниця між коефіцієнтом Вейбулла (m) на відстані 8 і 10 Ч10-3м обумовлена зростання кількості пошкоджень біля поверхні за рахунок наближення до зони контактної взаємодії з інструментом і зневуглецювання поверхні.

3.5.2 Розсіювання характеристик твердості костилів після експлуатації на дільницях колії малого радіусу

Результати вимірювань твердості і визначення коефіцієнту розсіювання Вейбулла (m) костиля кородованого після експлуатації з тріщиною показанні в табл.3.4.

Таблиця 3.4

Значенння твердості (Hi ), середнє значення логарифма твердості та коефіцієнт гомогенності Вейбулла (m) дослідженого зразка №2.

Лінія 1

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

75,5

1,877947

1,891495

0,012949

1.0628

35,645225

2

76

1,880814

1,891495

3

76,5

1,883661

1,891495

4

77,5

1,889302

1,891495

5

78

1,892095

1,891495

6

80

1,90309

1,891495

7

81

1,908485

1,891495

8

80

1,90309

1,891495

9

80

1,90309

1,891495

10

80

1,90309

1,891495

11

81

1,908485

1,891495

12

79

1,897627

1,891495

13

77

1,886491

1,891495

14

76,5

1,883661

1,891495

15

76

1,880814

1,891495

16

77

1,886491

1,891495

17

78,5

1,89487

1,891495

18

79

1,897627

1,891495

19

78,5

1,89487

1,891495

20

71,5

1,854306

1,891495

Лінія 2

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

76,5

1,883661

1,891739

0,008377

1.0628

55,10125

2

78

1,892095

1,891739

0,008377

3

77

1,886491

1,891739

0,008377

4

78

1,892095

1,891739

0,008377

5

78,5

1,89487

1,891739

0,008377

6

79,5

1,900367

1,891739

0,008377

7

80

1,90309

1,891739

0,008377

8

80

1,90309

1,891739

0,008377

9

80

1,90309

1,891739

0,008377

10

80

1,90309

1,891739

0,008377

11

79,5

1,900367

1,891739

0,008377

12

78,5

1,89487

1,891739

0,008377

13

77,5

1,889302

1,891739

0,008377

14

76,5

1,883661

1,891739

0,008377

15

75,5

1,877947

1,891739

0,008377

16

75,5

1,877947

1,891739

0,008377

17

76,5

1,883661

1,891739

0,008377

18

77,5

1,889302

1,891739

0,008377

19

77

1,886491

1,891739

0,008377

20

77,5

1,889302

1,891739

0,008377

Лінія 3

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

75

1,875061

1,890422

0,008459

1.0696

54,915260

2

76,5

1,883661

1,890422

0,008459

3

76,5

1,883661

1,890422

0,008459

4

77

1,886491

1,890422

0,008459

5

77,5

1,889302

1,890422

0,008459

6

78

1,892095

1,890422

0,008459

7

79,5

1,900367

1,890422

0,008459

8

79,5

1,900367

1,890422

0,008459

9

80

1,90309

1,890422

0,008459

10

81

1,908485

1,890422

0,008459

11

80

1,90309

1,890422

0,008459

12

78,5

1,89487

1,890422

0,008459

13

77

1,886491

1,890422

0,008459

14

77

1,886491

1,890422

0,008459

15

77

1,886491

1,890422

0,008459

16

76,5

1,883661

1,890422

0,008459

17

76

1,880814

1,890422

0,008459

18

77

1,886491

1,890422

0,008459

19

77

1,886491

1,890422

0,008459

20

78

1,892095

1,890422

0,008459

21

77,5

1,889302

1,890422

0,008459

Лінія 4

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

75

1,875061

1,892433

0,009625

1.0565

47,66890

2

77

1,886491

1,892433

0,009625

3

77

1,886491

1,892433

0,009625

4

78

1,892095

1,892433

0,009625

5

77,5

1,889302

1,892433

0,009625

6

78,5

1,89487

1,892433

0,009625

7

79,5

1,900367

1,892433

0,009625

8

80,5

1,905796

1,892433

0,009625

9

81

1,908485

1,892433

0,009625

10

81

1,908485

1,892433

0,009625

11

80

1,90309

1,892433

0,009625

12

79

1,897627

1,892433

0,009625

13

77

1,886491

1,892433

0,009625

14

77

1,886491

1,892433

0,009625

15

76

1,880814

1,892433

0,009625

16

76

1,880814

1,892433

0,009625

17

77

1,886491

1,892433

0,009625

18

78

1,892095

1,892433

0,009625

19

78,5

1,89487

1,892433

0,009625

Рис. 3.14 -- Значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) на різній віддалі (L) від поверхні розтягу в костилі №2, який був в експлуатації в дільниці колії малого радіусу.

Дослідження костиля який не був в експлуатації зразок №1 показали, що значення коефіцієнта розсіювання твердості костиля №2 зменшується у порівнянні із новим костилем майже в два рази, причому характер розподілу коефіцієнта Вейбулла (m) по товщинні деталі також є неоднорідним. Найбільша пошкодженність спостерігається в зоні розтягу (m=35) в центральних зонах зразка значення (m) є дещо вищим. В зоні стиску значення (m) вище ніж в зоні розтягу, що вказує на менші її пошкодження.

3.5.4 Розсіювання характеристик твердості костиля з тріщиною

Результати вимірювань твердості і визначення коефіцієнту розсіювання Вейбулла (m) костиля з тріщиною з дільниці колії малого радіусу показанні в (табл.3.5).

Таблиця 3.5

Значенння твердості (Hi ), середнє значення логарифма твердості та коефіцієнт гомогенності Вейбулла (m) дослідженого зразка №3.

Лінія 1

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

84

1,924279

1,937181

0,004359

1.1004

109,63847

2

85

1,929419

1,937181

3

86

1,934498

1,937181

4

86

1,934498

1,937181

5

86

1,934498

1,937181

6

86

1,934498

1,937181

7

86

1,934498

1,937181

8

87

1,939519

1,937181

9

86,5

1,937016

1,937181

10

86

1,934498

1,937181

11

86,5

1,937016

1,937181

12

87

1,939519

1,937181

13

87

1,939519

1,937181

14

86

1,934498

1,937181

15

86

1,934498

1,937181

16

86,5

1,937016

1,937181

17

87

1,939519

1,937181

18

87

1,939519

1,937181

19

87,5

1,942008

1,937181

20

88

1,944483

1,937181

21

87,5

1,942008

1,937181

22

87

1,939519

1,937181

23

87

1,939519

1,937181

24

88

1,944483

1,937181

25

87

1,939519

1,937181

26

87

1,939519

1,937181

27

86

1,934498

1,937181

Лінія 2

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

85,5

1,931966

1,938171

0,002857

1.1047

167,933893

2

85,5

1,931966

1,938171

0,002857

3

87

1,939519

1,938171

0,002857

4

86

1,934498

1,938171

0,002857

5

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

6

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

7

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

8

87

1,939519

1,938171

0,002857

9

87

1,939519

1,938171

0,002857

10

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

11

87

1,939519

1,938171

0,002857

12

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

13

87

1,939519

1,938171

0,002857

14

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

15

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

16

85,5

1,931966

1,938171

0,002857

17

87

1,939519

1,938171

0,002857

18

87,5

1,942008

1,938171

0,002857

19

87,5

1,942008

1,938171

0,002857

20

87,5

1,942008

1,938171

0,002857

21

87

1,939519

1,938171

0,002857

22

87

1,939519

1,938171

0,002857

23

87

1,939519

1,938171

0,002857

24

86,5

1,937016

1,938171

0,002857

25

87

1,939519

1,938171

0,002857

26

87,5

1,942008

1,938171

0,002857

27

87

1,939519

1,938171

0,002857

28

87

1,939519

1,938171

0,002857

Лінія 3

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

86

1,934498

1,937897

0,00286

1.11585

169,41356

2

86

1,934498

1,937897

0,00286

3

86

1,934498

1,937897

0,00286

4

86

1,934498

1,937897

0,00286

5

86

1,934498

1,937897

0,00286

6

86

1,934498

1,937897

0,00286

7

87

1,939519

1,937897

0,00286

8

86,5

1,937016

1,937897

0,00286

9

87

1,939519

1,937897

0,00286

10

87

1,939519

1,937897

0,00286

11

87

1,939519

1,937897

0,00286

12

87

1,939519

1,937897

0,00286

13

86,5

1,937016

1,937897

0,00286

14

86,5

1,937016

1,937897

0,00286

15

86

1,934498

1,937897

0,00286

16

86

1,934498

1,937897

0,00286

17

85,5

1,931966

1,937897

0,00286

18

86,5

1,937016

1,937897

0,00286

19

87

1,939519

1,937897

0,00286

20

87,5

1,942008

1,937897

0,00286

21

87

1,939519

1,937897

0,00286

22

87

1,939519

1,937897

0,00286

23

88

1,944483

1,937897

0,00286

24

87

1,939519

1,937897

0,00286

25

87

1,939519

1,937897

0,00286

26

86,5

1,937016

1,937897

0,00286

27

87

1,939519

1,937897

0,00286

28

87

1,939519

1,937897

0,00286

29

87

1,939519

1,937897

0,00286

30

87,5

1,942008

1,937897

0,00286

31

87

1,939519

1,937897

0,00286

Лінія 4

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

86,5

1,937016

1,940306

0,003194

1.0915

148,411465

2

87

1,939519

1,940306

0,003194

3

86,5

1,937016

1,940306

0,003194

4

86,5

1,937016

1,940306

0,003194

5

87

1,939519

1,940306

0,003194

6

88

1,944483

1,940306

0,003194

7

86,5

1,937016

1,940306

0,003194

8

87

1,939519

1,940306

0,003194

9

87

1,939519

1,940306

0,003194

10

87

1,939519

1,940306

0,003194

11

88

1,944483

1,940306

0,003194

12

87

1,939519

1,940306

0,003194

13

87,5

1,942008

1,940306

0,003194

14

87

1,939519

1,940306

0,003194

15

86

1,934498

1,940306

0,003194

16

86

1,934498

1,940306

0,003194

17

87

1,939519

1,940306

0,003194

18

88

1,944483

1,940306

0,003194

19

87,5

1,942008

1,940306

0,003194

20

88

1,944483

1,940306

0,003194

21

88

1,944483

1,940306

0,003194

22

88

1,944483

1,940306

0,003194

23

88

1,944483

1,940306

0,003194

24

87

1,939519

1,940306

0,003194

25

87

1,939519

1,940306

0,003194

Рис. 3.15 -- Значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) на різній віддалі (L) від поверхні розтягу в костилі №3, який був в експлуатації в дільниці колії малого радіусу.

3.5.4 Розсіювання характеристик твердості костилів після експлуатації на прямій дільниці колії

Результати вимірювань твердості і визначення коефіцієнту розсіювання Вейбулла (m) костилів №4, №5, №6 після експлуатації на прямій дільниці колії показанні в табл.3.6, табл..3.7, табл..3.8.

Таблиця 3.6

Значення твердості (Hi ), середнє значення логарифма твердості та коефіцієнт гомогенності Вейбулла (m) дослідженого зразка №4.

Лінія 2

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

82

1,913814

1,902599

0,01228

1.0915

38,602616

2

81

1,908485

1,902599

3

83

1,919078

1,902599

4

83

1,919078

1,902599

5

83

1,919078

1,902599

6

82

1,913814

1,902599

7

82,5

1,916454

1,902599

8

81

1,908485

1,902599

9

80

1,90309

1,902599

10

80

1,90309

1,902599

11

80

1,90309

1,902599

12

80

1,90309

1,902599

13

79,5

1,900367

1,902599

14

80

1,90309

1,902599

15

80

1,90309

1,902599

16

80

1,90309

1,902599

17

80

1,90309

1,902599

18

80

1,90309

1,902599

19

78

1,892095

1,902599

20

80

1,90309

1,902599

21

79

1,897627

1,902599

22

79

1,897627

1,902599

23

75

1,875061

1,902599

24

75,5

1,877947

1,902599

25

75

1,875061

1,902599

Лінія 3

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

82

1,913814

1,910232

0,005712

1.1004

83,668238

2

83

1,919078

1,910232

0,005712

3

83

1,919078

1,910232

0,005712

4

84

1,924279

1,910232

0,005712

5

83

1,919078

1,910232

0,005712

6

83

1,919078

1,910232

0,005712

7

82

1,913814

1,910232

0,005712

8

81,5

1,911158

1,910232

0,005712

9

81

1,908485

1,910232

0,005712

10

81

1,908485

1,910232

0,005712

11

81

1,908485

1,910232

0,005712

12

81

1,908485

1,910232

0,005712

13

80,5

1,905796

1,910232

0,005712

14

81

1,908485

1,910232

0,005712

15

81,5

1,911158

1,910232

0,005712

16

81

1,908485

1,910232

0,005712

17

80,5

1,905796

1,910232

0,005712

18

81

1,908485

1,910232

0,005712

19

80,5

1,905796

1,910232

0,005712

20

80,5

1,905796

1,910232

0,005712

21

81

1,908485

1,910232

0,005712

22

81

1,908485

1,910232

0,005712

23

81

1,908485

1,910232

0,005712

24

80,5

1,905796

1,910232

0,005712

25

81

1,908485

1,910232

0,005712

26

80,5

1,905796

1,910232

0,005712

27

79

1,897627

1,910232

0,005712

Лінія 4

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

82

1,913814

1,910777

0,004736

1.1124

102,004988

2

83

1,919078

1,910777

0,004736

3

83

1,919078

1,910777

0,004736

4

83

1,919078

1,910777

0,004736

5

83

1,919078

1,910777

0,004736

6

82,5

1,916454

1,910777

0,004736

7

82

1,913814

1,910777

0,004736

8

81,5

1,911158

1,910777

0,004736

9

82

1,913814

1,910777

0,004736

10

81

1,908485

1,910777

0,004736

11

81

1,908485

1,910777

0,004736

12

81

1,908485

1,910777

0,004736

13

81

1,908485

1,910777

0,004736

14

81

1,908485

1,910777

0,004736

15

81

1,908485

1,910777

0,004736

16

80,5

1,905796

1,910777

0,004736

17

81

1,908485

1,910777

0,004736

18

81,5

1,911158

1,910777

0,004736

19

80,5

1,905796

1,910777

0,004736

20

81

1,908485

1,910777

0,004736

21

81

1,908485

1,910777

0,004736

22

81

1,908485

1,910777

0,004736

23

81

1,908485

1,910777

0,004736

24

82

1,913814

1,910777

0,004736

25

81

1,908485

1,910777

0,004736

26

79

1,897627

1,910777

0,004736

27

82

1,913814

1,910777

0,004736

28

81

1,908485

1,910777

0,004736

29

81

1,908485

1,910777

0,004736

30

81,5

1,911158

1,910777

0,004736

Лінія 5

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

83

1,919078

1,910567

0,004736

1.1224

102,920638

2

83

1,919078

1,910567

0,004736

3

83

1,919078

1,910567

0,004736

4

83

1,919078

1,910567

0,004736

5

83

1,919078

1,910567

0,004736

6

82.5

1,916454

1,910567

0,004736

7

82

1,913814

1,910567

0,004736

8

82

1,913814

1,910567

0,004736

9

82.5

1,916454

1,910567

0,004736

10

81

1,908485

1,910567

0,004736

11

81.5

1,911158

1,910567

0,004736

12

81

1,908485

1,910567

0,004736

13

81.5

1,911158

1,910567

0,004736

14

81

1,908485

1,910567

0,004736

15

81

1,908485

1,910567

0,004736

16

81

1,908485

1,910567

0,004736

17

81.5

1,911158

1,910567

0,004736

18

81

1,908485

1,910567

0,004736

19

81

1,908485

1,910567

0,004736

20

81

1,908485

1,910567

0,004736

21

80

1,90309

1,910567

0,004736

22

81

1,908485

1,910567

0,004736

23

81

1,908485

1,910567

0,004736

24

81

1,908485

1,910567

0,004736

25

81

1,908485

1,910567

0,004736

26

80.5

1,905796

1,910567

0,004736

27

81

1,908485

1,910567

0,004736

28

80

1,90309

1,910567

0,004736

29

81

1,908485

1,910567

0,004736

30

81

1,908485

1,910567

0,004736

31

80

1,90309

1,910567

0,004736

32

81

1,908485

1,910567

0,004736

33

81

1,908485

1,910567

0,004736

Рис. 3.16 -- Значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) на різній віддалі (L) від поверхні розтягу в костилі №4, який був в експлуатації на прямій дільниці.

Таблиця 3.7

Значення твердості (Hi ), середнє значення логарифма твердості та коефіцієнт гомогенності Вейбулла (m) дослідженого зразка №5.

Лінія 1

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

78

1,892095

1,896444

0,013168

1.0915

35,997470

2

80

1,90309

1,896444

3

82

1,913814

1,896444

4

82

1,913814

1,896444

5

82

1,913814

1,896444

6

82

1,913814

1,896444

7

82,5

1,916454

1,896444

8

81,5

1,911158

1,896444

9

82

1,913814

1,896444

10

81

1,908485

1,896444

11

79

1,897627

1,896444

12

79

1,897627

1,896444

13

78

1,892095

1,896444

14

78

1,892095

1,896444

15

78

1,892095

1,896444

16

77

1,886491

1,896444

17

76

1,880814

1,896444

18

76

1,880814

1,896444

19

78

1,892095

1,896444

20

77

1,886491

1,896444

21

77

1,886491

1,896444

22

76

1,880814

1,896444

23

77

1,886491

1,896444

24

76,5

1,883661

1,896444

25

75

1,875061

1,896444

Лінія 2

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

80

1,90309

1,900555

0,009212

1.1086

52,262564

2

80

1,90309

1,900555

3

81

1,908485

1,900555

4

81,5

1,911158

1,900555

5

82

1,913814

1,900555

6

82

1,913814

1,900555

7

82

1,913814

1,900555

8

82

1,913814

1,900555

9

81,5

1,911158

1,900555

10

82

1,913814

1,900555

11

81

1,908485

1,900555

12

81

1,908485

1,900555

13

80

1,90309

1,900555

14

80

1,90309

1,900555

15

78,5

1,89487

1,900555

16

78

1,892095

1,900555

17

79

1,897627

1,900555

18

78

1,892095

1,900555

19

78,5

1,89487

1,900555

20

78

1,892095

1,900555

21

78

1,892095

1,900555

22

77,5

1,889302

1,900555

23

78,5

1,89487

1,900555

24

78

1,892095

1,900555

25

78

1,892095

1,900555

26

78

1,892095

1,900555

27

77,5

1,889302

1,900555

28

78

1,892095

1,900555

29

77,5

1,889302

1,900555

Лінія 3

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

82

1,913814

1,899487

0,008801

1.11585

55,06519

2

81,5

1,911158

1,899487

0,008801

3

81

1,908485

1,899487

0,008801

4

82

1,913814

1,899487

0,008801

5

82

1,913814

1,899487

0,008801

6

82

1,913814

1,899487

0,008801

7

82

1,913814

1,899487

0,008801

8

81

1,908485

1,899487

0,008801

9

81

1,908485

1,899487

0,008801

10

81

1,908485

1,899487

0,008801

11

80

1,90309

1,899487

0,008801

12

79

1,897627

1,899487

0,008801

13

78

1,892095

1,899487

0,008801

14

78

1,892095

1,899487

0,008801

15

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

16

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

17

78

1,892095

1,899487

0,008801

18

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

19

78

1,892095

1,899487

0,008801

20

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

21

78

1,892095

1,899487

0,008801

22

78

1,892095

1,899487

0,008801

23

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

24

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

25

78

1,892095

1,899487

0,008801

26

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

27

78

1,892095

1,899487

0,008801

28

78

1,892095

1,899487

0,008801

29

77,5

1,889302

1,899487

0,008801

30

78,5

1,89487

1,899487

0,008801

31

78

1,892095

1,899487

0,008801

Лінія 4

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

77

1,886491

1,899845

0,007717

1.1124

62,600810

2

82

1,913814

1,899845

0,007717

3

81

1,908485

1,899845

0,007717

4

82

1,913814

1,899845

0,007717

5

81

1,908485

1,899845

0,007717

6

81

1,908485

1,899845

0,007717

7

81,5

1,911158

1,899845

0,007717

8

81

1,908485

1,899845

0,007717

9

81

1,908485

1,899845

0,007717

10

81

1,908485

1,899845

0,007717

11

80

1,90309

1,899845

0,007717

12

80

1,90309

1,899845

0,007717

13

79,5

1,900367

1,899845

0,007717

14

79

1,897627

1,899845

0,007717

15

79

1,897627

1,899845

0,007717

16

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

17

79

1,897627

1,899845

0,007717

18

79

1,897627

1,899845

0,007717

19

78

1,892095

1,899845

0,007717

20

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

21

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

22

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

23

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

24

78

1,892095

1,899845

0,007717

25

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

26

78,5

1,89487

1,899845

0,007717

27

78

1,892095

1,899845

0,007717

28

79

1,897627

1,899845

0,007717

29

79

1,897627

1,899845

0,007717

30

77

1,886491

1,899845

0,007717

Лінія 5

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

79

1,897627

1,898007

0,006189

1.0961

76,909665

2

79,5

1,900367

1,898007

0,006189

3

80

1,90309

1,898007

0,006189

4

80,5

1,905796

1,898007

0,006189

5

80,5

1,905796

1,898007

0,006189

6

80,5

1,905796

1,898007

0,006189

7

81

1,908485

1,898007

0,006189

8

81

1,908485

1,898007

0,006189

9

80,5

1,905796

1,898007

0,006189

10

80

1,90309

1,898007

0,006189

11

79

1,897627

1,898007

0,006189

12

79,5

1,900367

1,898007

0,006189

13

79

1,897627

1,898007

0,006189

14

78,5

1,89487

1,898007

0,006189

15

78,5

1,89487

1,898007

0,006189

16

78,5

1,89487

1,898007

0,006189

17

79

1,897627

1,898007

0,006189

18

78

1,892095

1,898007

0,006189

19

78,5

1,89487

1,898007

0,006189

20

78

1,892095

1,898007

0,006189

21

78,5

1,89487

1,898007

0,006189

22

78,5

1,89487

1,898007

0,006189

23

77,5

1,889302

1,898007

0,006189

24

77,5

1,889302

1,898007

0,006189

25

77,5

1,889302

1,898007

0,006189

26

77,5

1,889302

1,898007

0,006189

Рис. 3.17 -- Значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) на різній віддалі (L) від поверхні розтягу в костилі №5, який був в експлуатації на прямій дільниці.

Таблиця 3.8

Значенння твердості (Hi ), середнє значення логарифма твердості та коефіцієнт гомогенності Вейбулла (m) дослідженого зразка №6.

Лінія 2

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

79

1,897627

1,895351

0,008113

1.0628

56,895216

2

80,5

1,905796

1,895351

3

81

1,908485

1,895351

4

81

1,908485

1,895351

5

80,5

1,905796

1,895351

6

80

1,90309

1,895351

7

79

1,897627

1,895351

8

79

1,897627

1,895351

9

78

1,892095

1,895351

10

77

1,886491

1,895351

11

78

1,892095

1,895351

12

78,5

1,89487

1,895351

13

78

1,892095

1,895351

14

78

1,892095

1,895351

15

78

1,892095

1,895351

16

78

1,892095

1,895351

17

78

1,892095

1,895351

18

78

1,892095

1,895351

19

75

1,875061

1,895351

20

77,5

1,889302

1,895351

Лінія 3

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

81

1,908485

1,900978

0,006288

1.0915

75,391052

2

81

1,908485

1,900978

0,006288

3

81

1,908485

1,900978

0,006288

4

82

1,913814

1,900978

0,006288

5

81,5

1,911158

1,900978

0,006288

6

80

1,90309

1,900978

0,006288

7

79

1,897627

1,900978

0,006288

8

79

1,897627

1,900978

0,006288

9

79

1,897627

1,900978

0,006288

10

79

1,897627

1,900978

0,006288

11

78

1,892095

1,900978

0,006288

12

79

1,897627

1,900978

0,006288

13

78,5

1,89487

1,900978

0,006288

14

78,5

1,89487

1,900978

0,006288

15

79

1,897627

1,900978

0,006288

16

79

1,897627

1,900978

0,006288

17

78,5

1,89487

1,900978

0,006288

18

78,5

1,89487

1,900978

0,006288

19

78,5

1,89487

1,900978

0,006288

20

79

1,897627

1,900978

0,006288

21

79

1,897627

1,900978

0,006288

22

80

1,90309

1,900978

0,006288

23

81

1,908485

1,900978

0,006288

24

80,5

1,905796

1,900978

0,006288

25

81

1,908485

1,900978

0,006288

Лінія 4

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

1

82

1,913814

1,909427

0,00996

1.1047

48,168350

2

82

1,913814

1,909427

0,00996

3

83

1,919078

1,909427

0,00996

4

83

1,919078

1,909427

0,00996

5

83

1,919078

1,909427

0,00996

6

82,5

1,916454

1,909427

0,00996

7

81

1,908485

1,909427

0,00996

8

82

1,913814

1,909427

0,00996

9

81,5

1,911158

1,909427

0,00996

10

81

1,908485

1,909427

0,00996

11

79

1,897627

1,909427

0,00996

12

78,5

1,89487

1,909427

0,00996

13

79

1,897627

1,909427

0,00996

14

79

1,897627

1,909427

0,00996

15

79

1,897627

1,909427

0,00996

16

79

1,897627

1,909427

0,00996

17

79

1,897627

1,909427

0,00996

18

79,5

1,900367

1,909427

0,00996

19

80

1,90309

1,909427

0,00996

20

80

1,90309

1,909427

0,00996

21

80

1,90309

1,909427

0,00996

22

80,5

1,905796

1,909427

0,00996

23

82

1,913814

1,909427

0,00996

24

82

1,913814

1,909427

0,00996

25

83

1,919078

1,909427

0,00996

26

83

1,919078

1,909427

0,00996

27

85

1,929419

1,909427

0,00996

28

85

1,929419

1,909427

0,00996

Лінія 5

Значенння

твердості Hi

lg Hi

Slg(H)

d(n)

m

1

82,5

1,916454

1,914641

0,010315

1.1047

46,51163

2

83

1,919078

1,914641

0,010315

3

83

1,919078

1,914641

0,010315

4

83,5

1,921686

1,914641

0,010315

5

84

1,924279

1,914641

0,010315

6

83

1,919078

1,914641

0,010315

7

83,5

1,921686

1,914641

0,010315

8

84

1,924279

1,914641

0,010315

9

83

1,919078

1,914641

0,010315

10

82,5

1,916454

1,914641

0,010315

11

81

1,908485

1,914641

0,010315

12

81

1,908485

1,914641

0,010315

13

81

1,908485

1,914641

0,010315

14

80

1,90309

1,914641

0,010315

15

79,5

1,900367

1,914641

0,010315

16

79

1,897627

1,914641

0,010315

17

79

1,897627

1,914641

0,010315

18

79,5

1,900367

1,914641

0,010315

19

80

1,90309

1,914641

0,010315

20

80

1,90309

1,914641

0,010315

21

81

1,908485

1,914641

0,010315

22

82

1,913814

1,914641

0,010315

23

83

1,919078

1,914641

0,010315

24

83

1,919078

1,914641

0,010315

25

84

1,924279

1,914641

0,010315

26

85

1,929419

1,914641

0,010315

27

85

1,929419

1,914641

0,010315

28

86

1,934498

1,914641

0,010315

Рис. 3.17 -- Значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) на різній віддалі (L) від поверхні розтягу в костилі №6, який був в експлуатації на прямій дільниці.

Дослідження зразків з костилів, що були встановленні на прямих дільницях залізничної колії показали, що при встановленні костиля згідно технічних умов в костилі №4 значення коефіцієнта розсіювання твердості (m) змінюється в межах від m=39…102, в той же час при встановленні костилів з порушенням технічних умов в костилі №5 значення (m) змінюється в межах m=36…76. А в костилі №6 m=56…46. Тобто при порушені технічних вимог на встановлення зразків зростає їх пошкодженність. Зростання розсіяної пошкодженості при встановлені костилів приводить до її збільшення також і під час експлуатації деталі, про що свідчить менші значення (m) в костилях, що були встановленні із порушенням технічних вимог. Слід також відмітити, що в костилях із меншим значенням (m) виросла також і загальна корозія.

Аналіз утворення різсяних пошкоджень при переході від зони розтягу до зони стиску вказує на те, що пошкодження за період експлуатації , утворюються на глибині до 4 ·10-3 м.

3.6 Аналіз структури костилів залізничної колії

Розрахунок кількості перліту в досліджених костилях проводили методом січних з використаням сітки представлені на (рис.3.18). Визначали кількості перетинів ліній сітки перлітною складовою і ділили сумарну довжину ліній перетину на сумарну довжину ліній за формулою (3.3):

П= (3.3)

де, П -- кількість перліту %;

-- довжина лінії, · 10-3 м;

-- сумарна довжина ліній перетину перліту, · 10-3 м.

Рисунок 3.18 - Сітка для розрахунку кількості перліту.

Мікроструктура шліфів після травлення представлена на рис.3.19--3.24. В нових костилях (рис.3.19) виявляється ферито-перлітна структура з елементами перегріву, причому ділянки ферриту утворюють суцільні смужки і складають 70…80 мкм. Наявність такої структури свідчить про те, що гаряче об'ємне штампування проводилось при підвищених температурах без наступної перекристалізації, необхідної для подріблення структури. Аналіз мікроструктур костилів, зруйнованих в експлуатації показав, що в них виявляється ферито-перлітна структура (рис.3.20), в якій вміст перліту є більшим, ніж у нових костилях (табл.3.10), але в деяких з них вміст перліту є меншим (рис.3.22, рис.3.23, рис.3.24), розмір зерен фериту і характер розташування перлітних ділянок по границях зерен ферриту вказує на підвищену температуру гарячого об'ємного штампування. В костилях, зруйнованих під час експлуатації, що містили більшу кількість перліту, чітко виявляється відманштеттова структура. Розмір ділянок перліту, навколо яких розташованні феритні смужки, складає 120…150 мкм. Наявність такої структури свідчить про значний перегрів деталей при штампуванні і наступне прискорене охолодження після штампування (рис.3.21).

Дослідження поширення тріщин у костилях, зруйнованих в експлуатації, підтверджує негативний вплив відманштеттової структури на ці процеси. Тріщини в костилях з такою структурою утворюються на феритних стиках зерен, які потім поширюються через перлітні ділянки. Поширення тріщин відбувається на границях розділу феррит-перлітних ділянок (рис.3.21).

Рис.3.19 -- Мікроструктура костиля №1, що не був в експлуатації (повздовжній шліф): а, б, в, г, д, е - структура після травлення 4%розчином азотної кислоти у спирті, є - нетравлений шіф.

Рис.3.20 -- Мікроструктура костиля №2, що був в експлуатації на дільниці колії малих радіусів (повздовжній шліф):а, б, в, г,д, е - після травлення 4% азотної кислоті в спирті; є, ж, з - утворення корозійних тріщин на границях зерен фериту.

Рис.3.21 -- Мікроструктура костиля №3, який був в експлуатації на дільниці колії малих радіусів (повздовжній шліф): а, б, в, г, д,е - після травлення 4% розчином азотної кислоти в спирті; ж, з - утворення тріщин у відманштетовій структурі.

Рис. 3.22. -- Мікроструктура костиля №4 , що був в експлуатації на прямій дільниці колії (повздовжній шліф, травлення 4% розчином азотної кислоти в спирті).

Рис.3.23. -- Мікроструктура костиля №5 , що був в експлуатації на прямій дільниці колії (повздовжній шліф, травлення 4% розчином азотної кислоти в спирті).

Рис.3.24. -- Мікроструктура костиля №6, що був в експлуатації на прямій дільниці колії (повздовжній шліф, травлення 4% розчином азотної кислоти в спирті).

3.7 Обговорення результатів

Не дивлячись на зменшення об'єму перевезень Укрзалізницею за останні роки суттєво зросла пошкодженість деталей верхньої будови колій, що пов'язано із зростанням завантаженості вагонів від 60 до 80 і більше тонн, а також зменшенням швидкості руху вантажних поїздів. Слід відмітити, що підвищення зовнішньої рейки кривих колій малих радіусів залишилася без змін, це приводить до суттєвого росту навантажень і пошкодженості деталей особливо на таких кривих ділянках.

У костилі №3 з відманштетовою структурою, що експлуатувався на кривих дільниці колії малих радіусів, твердість є рівна 204 НВ, кількість перліту є рівна 71 %. Тобто за структурою і властивістями матеріал костиля суттєво відрізняється від матеріалу з феритто-перлітною, в якій кількість перліту не перевищує 43 %. Це має суттєвий вплив і на утворення пошкоджень під час експлуатацій. Слід відмітити, що різниця в розсіяні характеристик твердості під час експлуатації костиля №3 з відманштетовою структурою змінюється в менші мірі ніж костилях з феритто-перлітною структурою і свідчить про менше накопичення розсіяних пошкоджень ніж в інших костилях. Тобто під час експлуатації відразу утворюється фізично-короткі тріщини, які перетворюються в локалізовані тріщини, що розвиваються під дією зовнішніх навантажень. На, це вказує і великий розмір тріщин, які утворилися в костилях Результати визначення розсіяння твердості представлено в табл.3.9. Причому утворення локалізованих тріщин спостерігається як в зоні розтягу так і в зоні стиску при дії циклічних навантажень.

Таблиця 3.9

Розсіювання характеристик твердості і пошкодженість на різні віддалі (L)від поверхні розтягнення костилів.

Зразок

ліній

Віддаль від

Поверхні розтягу L 10-3м

m

mсер

W

Wекс

Костиль №1 який не був в експлуатації.

1

2

84,98

139,55

0,5186

0

2

4

123,6

0,2999

4

8

146,61

0,1695

5

10

176,54

-

6

12

166,06

0,0594

Костиль №2,

кородований

після експлуатації на кривій дільниці колії.

1

2

35,645

48,333

0,3531

0,653665

2

4

55,101

-

3

6

54,915

0,0034

4

8

47,669

0,1349

Костиль №3 після

експлуатації на

кривій дільниці колії.

1

2

109,64

148,85

0,3528

-

2

4

167,93

0,0087

3

6

169,41

-

4

8

148,41

0,124

Костиль №4 після

експлуатації на

прямій дільниці колії.

1

2

38,603

81,799

0,6249

0,413857

2

4

83,668

0,1871

4

8

102

0,0089

5

10

102,92

-

Костиль №5 після

експлуатації на

прямій дільниці колії.

1

2

35,997

56,567

0,532

0,59466

2

4

52,263

0,3205

3

6

55,065

0,284

4

8

62,601

0,186

5

10

76,91

-

Костиль №6 після

експлуатації на

прямій дільниці колії.

2

4

56,895

56,742

0,3251

0,59341

3

6

75,391

-

4

8

48,168

0,3611

5

10

46,512

0,3831

Значення пошкодженості визначали за формулою (3.2):

Wекс= (3.2)

де, Wекс -- сумарна пошкодженість костиля;

-- пошкодженість костиля у вихідному стані;

-- середня пошкодженість костиля на різних ділянках колії.

Як видно з (рис.3.25) в костилях з ферито-перлітною структурою, що експлуатувались на кривих ділянках дільницях колії малих радіусів, значення пошкодженості є суттєво вищим ніж після експлуатації на прямих дільницях колії.

Рис.3.25 -- Значення середньої пошкодженості костилів, що були в експлуатації на кривій (№2) і прямій (№4, №5, №6) дільницях колії відносно нового костиля №1

Дослідження мікроструктури Розд.3.6. показав, що в костилях які експлуатувались на прямій дільниці колії структура є феритто-перлітна, але з різною кількістю перліту. Причому кількість перліту змінюється від 31 до 43 %, що пов'язано зі зміною твердості від 115 НВ до 131 НВ. Розсіювання характеристик твердості в костилях з різною кількістю перліту суттєво різниться і вказує на різний ступінь пошкодженості під час експлуатації рис.3.26. Для визначення впливу кількості перліту на пошкодженість визначали пошкодженість костилів на прямих дільницях колії. Зменшення кількості перліту від 40 до 31 % приводить до зростання пошкодженості (W) від 0,414-0,595 (рис.3.26).

Таблиця 3.10

Твердість, кількість фериту і перліту в структурі досліджених костилів *

Номер костиля

Умови експлуатації

d

dсер.

HB

Структура

% П

% Ф

1.

Новий костиль

1.2,7

2.2,7

3.2,65

2,68

122

43

57

2.

Кородований з дільниці колії малого радіусу

1.2,60

2.2,70

3.2,70

2,66

124

44

56

3.

З дільниці колії малого радіусу

1.2,15

2.2,10

3.2,10

2,11

204

71

29

4.

З прямої дільниці колії

1.2,60

2.2,55

3.2,50

2,60

131

43

57

5.

З прямої дільниці колії

1.2,60

2.2,65

3.2,60

2,75

115

31

69

6.

З прямої дільниці колії

1.2,65

2,65

125

38

62

*Заміри твердості проводили на приладі Брінеля при навантаженні 750 кгс і кулькою діаметром 5·10-3 м.

Рис.3.26 -- Вплив кількості перліту (%) на пошкодженість (W) костилів після експлуатації на прямих дільницях колії.

У новому костилі, що не був в експлуатації присутня технологічна пошкодженість яка характеризується значеннями (m), що змінюються від 84,88 -- 176,54. В основній частині костилів з ферито-перлітною структурою під час експлуатації відбувається зменшення характеристик розсіювання твердості у всіх зонах поперечного перерізу виробу. Для кількісної оцінки розвитку експлуатаційних пошкоджень в зонах з різною технологічною пошкодженістю проводили визначення пошкодженості під час експлуатацій за формулою (3.3):

Wе= (3.3)

де, Wе -- пошкодженість зони костиля, що розташований на заданій віддалі від поверхні;

-- розсіювання твердості костиля у вихідному стані на заданій глибині;

-- розсіювання характеристик твердості на заданій віддалі в костилі, що був в експлуатації.

Результати дослідження розсіювання характеристик твердості представленні в табл..3.11 і на рис.3.27.

Таблиця 3.11

Значення розсіювання характеристик твердості (m) приріст пошкодженості на різній віддалі від поверхні розтягнення костилів.

Зразок

№ ліній

L·10-3м

m

Костиль №1, що не був експлуатації

?Wе

№ ліній

m

Костиль №2

кородований

після експлуатації на кривій дільниці колії.

1

2

35,645

1

84,98

0,5805

2

4

55,101

2

123,6

0,5542

3

6

54,915

--

--

--

4

8

47,669

4

146,61

0,6749

Костиль №3 після

експлуатації на

кривій дільниці колії.

1

2

109,64

--

--

--

2

4

167,93

--

--

--

3

6

169,41

--

--

--

4

8

148,41

--

--

--

Костиль №4 після

експлуатації на

прямій дільниці колії.

1

2

38,603

1

84,98

0,5457

2

4

83,668

2

123,6

0,3231

4

8

102

4

146,61

0,3042

5

10

102,92

5

176,54

0,417

Костиль №5 після

експлуатації на

прямій дільниці колії.

1

2

35,997

1

84,98

0,5764

2

4

52,263

2

123,6

0,5772

3

6

55,065

--

--

--

4

8

62,601

4

146,61

0,573

5

10

76,91

5

176,54

0,5644

Костиль №6 після

експлуатації на

прямій дільниці колії .

2

4

56,895

2

123,6

0,5397

3

6

75,391

--

--

--

4

8

48,168

4

146,61

0,6715

5

10

46,512

5

176,54

0,7365

Рис.3.27 -- Значення експлуатаційної пошкодженості (Wекс) на різній віддалі (L) від поверхні розтягнення досліджених костилів №2, №4, №5 та №6.

Отримані результати показали, що найбільший ступінь експлуатаційної пошкодженості розвивається на кривих дільницях колії малих радіусів костилів №2. Вище значення пошкодженості на віддалі 4 ·10-3м і нище на віддалі 8·10-3м від поверхні розтягу в костилі №5 пов'язано із порушенням технологічних вимог при встановленні костилів в умовах монтування колій. Про це свідчить також і їх високий рівень деформації, що проявилася під час встановлення і добивання костиля після надшарпування (рис.3.7).

Висновки

На основі проведених досліджень можна зробити наступні основні висновки:

Розсіянні пошкодження які визначаються за результатами вимірювання характеристик твердості виявляється в костилях залізничної колії, як після виготовлення деталей методом гарячого об'ємного штампування так і після їх експлуатації.

На формування розсіяних пошкоджень значний вплив має вихідна структура костилів залізничної колії, а також умови їх роботи.

Мікроструктурними дослідженнями встановлено, що під час виготовлення костилів методом гарячого об'ємного штампування, в них формується структура з різною кількостю перліту (від 31% до 43%), а також відманштетова, що вказує на різний вміст вуглецю, супутніх легуючих елементів і домішок у вихідних заготовках, які використовуються для виготовлення деталей.

Формування технологічних розсіяних пошкоджень у деталях під час їх виготовлення пов'язано із нерівномірністю пластичної деформації в зонах заготовки при гарячому об'ємному штампуванні.

Аналіз механічних властивостей показав, що вихідна структура і умови експлуатації мають сутєвий вплив на міцністні і пластичні характеристики досліджених деталей. У вихідному стані при наявності ферито-перлітної структури міцність є вищою ніж у виробах після експлуатації. В костилях з відманштетовою структурою сутєво зменшується різниця між границею міцності і границею текучості у порівняні із матеріалами костилів з ферито-перлітною структурою.

Значний вплив на утворення розсіяних пошкоджень має кількість перліту в костилях залізничної колії від 40-31% призводить до збільшення пошкодженності деталей під час експлуатації.

Дослідження пошкодженості костилів зруйновних при експлуатації вказує, що негативний вплив відманштетової структури проявляється в меншій мірі ніж в костилях з ферито-перлітною структурою. При експлуатації костилів утворюється фізично короткі тріщини, які перетворюються в локалізовані тріщини, що розвиваються при дії навантажень як в зоні розтягнення так в зоні стискання деталей.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Завдання кування та гарячого штампування. Загальна характеристика гарячого штампування. Аналіз креслення деталі, технічних умов на її виготовлення та службового призначення. Визначення групи поковки, можливого типу і організаційної форми виробництва.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.09.2013

  • Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.

    дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013

  • Вибір, обґрунтування технологічного процесу термічної обробки деталі типу шпилька. Коротка характеристика виробу, що піддається термічній обробці. Розрахунок трудомісткості термічної обробки. Техніка безпеки, електробезпеки, протипожежні міри на дільниці.

    курсовая работа [70,6 K], добавлен 10.09.2012

  • Сутність технологічного процесу і обладнання для вільного кування. Аналіз виготовлення штока методом лиття і штампування; визначення і порівняння виробничої собівартості деталі. Вибір економічно раціонального і доцільного способу виготовлення заготовки.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 04.11.2012

  • Технічні характеристики компресорної установки. Аналіз технологічності деталі. Вибір та техніко-економічне обґрунтування методу отримання заготовки. Визначення припусків для обробки поверхні аналітичним методом та етапи обробки поверхонь деталі.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.10.2013

  • Визначення мети, предмету та методів дослідження. Опис методики обладнання та проведення експериментів. Сплав ZrCrNi як основний об’єкт дослідження. Можливості застосування та вплив водневої обробки на розрядні характеристики і структуру сплаву ZrCrNi.

    контрольная работа [48,7 K], добавлен 10.07.2010

  • Аналіз технологічності конструкції деталі типу "Стакан". Вибір параметрів різальної частини інструментів. Перевірка міцності та жорсткості корпусу різця. Розробка інструментального налагодження. Вибір обґрунтування послідовності обробки поверхонь деталі.

    курсовая работа [302,9 K], добавлен 04.11.2012

  • Вибір методу виготовлення заготовки деталі "Корпус", установлення технологічного маршруту її обробки. Визначення розмірів, допусків, шорсткості поверхонь, виду термічної обробки з метою розробки верстату для фрезерування торцю та розточування отвору.

    курсовая работа [475,7 K], добавлен 07.07.2010

  • Сутність термічної обробки металів, головні параметри цих процесів. Класифікація видів термічної обробки. Температурний режим перетворення та розпаду аустеніту. Призначення та види обробки сталі. Особливості способів охолодження і гартування виробів.

    реферат [2,3 M], добавлен 21.10.2013

  • Характеристика залізничної станції, вибір типу рейкових електричних кіл та розрахунок ординат стрілок. Типові об'єкти керування на станції: стрілки, вихідні, вхідні, маршрутні і маневрові світлофори, секції, принципові схеми їх виконавчої і набірної групи

    курсовая работа [38,5 K], добавлен 08.05.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.