Uzura vagonului si a elementelor componente

UZURA VAGONULUI SI A ELEMENTELOR COMPONENTE

Conditii pentru aparitia uzurilor

In procesul de exploatare a vagonului, caracteristicile initiale ale elementelor si subansamblelor componente, prevazute in desenele de executie si in conditiile tehnice, se modifica ca urmare a uzurii sau a aparitiei diferitelor defecte.

Pierderea aptitudinii unui produs de a-si indeplini functia specifica se numeste defectare. Aceasta poate fi:

v  brusca, cand nu poate fi prevazuta;

v  progresiva, cand poate fi prezazuta pe baza verificarilor anterioare, fiind declarata cand parametrii elementului ating valori critice.

In functie de numarul parametrilor la care s-au depasit valorile critice ce coditioneaza functionarea produsului, defectarile pot fi partiale sau totale.

Deasemenea, un produs poate ajunge sa-si piarda calitatile, partial sau total, ca urmare a degradarii. Degradarile datorita solicitarilor mecanice, termice, chimice si actiunii mediului inconjurator, sunt cuprinse in notiunea generala de uzura.

Uzura se evidentiaza prin modificarea proprietatilor suprafetelor, a dimensiunilor si a formei geometrice, precum si prin modificarea proprietatilor straturlior superficiale. Procesele care au ca efect uzarea elementelor componente ale vagonului, in diferite conditii de functionare se desfasoara diferit si depind de multi factori.

Unul dintre cei mai importanti factori il constituie frecarea. Uzura si frecarea sun fenomene indisolubil legate intre ele si sunt conditionate de interactiunea a doua corpuri care isi schimba reciproc pozitia in zona de contact.

In functie de deplasarea relativa dintre suprafetele in contact deosebim:

v  frecarea de alunecare

una si aceeasi zona sau portiune a unui element vine in contact cu diferite zone sau portiuni ale altui element;

are loc tocirea elementelor.

v  frecarea de rostogolire:

in mod succesiv, suprafetele unui element vin in contact cu suprafetele altui element;

are loc strivirea si erodarea.

In unele cazuri, ambele tipuri de frecari au loc concomitent (angrenarea a doua roti cand frecarea de rostogolire se suprapune peste frecarea de alunecare).

Dupa grosimea stratului de ungere si starea suprafetelor care vin in contact se deosebesc urmatoarele tipuri de frecari:

v  frecarea uscata care apare in absenta stratului de ungere dintre suprafetele in contact ale elementelor (amortizoare cu frecare uscata, cupla automata, ansamblu sabot de franare - bandaj roata etc.);

v  frecarea umeda ce apare atunci cand suprafetele elementelor care vin in contact sunt separate printr-un strat de ungere cu o astfel de grosime incat atractia moleculara dintre suprafetele celor doua elemente lipseste;

v  frecarea semiumeda (mixta) se manifesta in acelasi timp ca frecarea umeda si limita sau umeda si uscata;

v  frecarea limita ce are loc cand suprafetele celor doua elemente care vin in contact sunt separate printr-un strat de ungere de o grosime neinsemnata (<0,1 mm). Proprietatile acestui strat depind de proprietatile unguentului, precum si de natura materialului si starea suprafetelor de contact.

2. Categorii de uzura

Uzura manifestata asupra oricarui produs poate fi clasificata in mai multe categorii:

v  uzura fizica static

sub actiunea agentilor exteriori (coroziune);

ca urmare a modificarilor interne (oboseala).

are loc indiferent daca produsul, productiv sau neproductiv, functioneaza sau nu.

v  uzura fizica dinamica

in timpul functionarii produsului (modificarea rugozitatii, suprafetelor de contact, dimensiuni, pozitiei reciproce a pieselor, structuri, caracteristicii fizico-nucleare).

v  uzura morala prin depreciere valorica

scaderea valorii absolute a produsului ca urmare a aparitiei altui produs cu performate echivalente dar mai ieftin.

v  uzura morala prin invechire economica

se apreciaza pe baza eficientei economice a produsului, ca urmare a aparitiei unui produs care asigura eficacitate economicp mai mare (productivitate, rata de amortizare mai mare).

Uzura este necesar sa fie inlaturata prin:

v  reparatii (uzura fizica);

v  modernizare (uzura morala).

Modul de manifestare a uzurii la elementele vagonului

Legile de variatie a uzurii pieselor in timp sunt reprezentate in figura 1 sub forma unor curbe, notatiile din figura reprezentand:

i - uzura elementului;

t - timpul de frecare;

t₀ - perioada de inceput a functionarii elementului, caracterizata printr-o crestere rapida a uzurii si reprezentand perioada de rodaj;

t_p - timp oarecare de functionare;

T_e - perioada normala de exploatare.

Fig. 1.Legile de variație in timp a uzurii pieselor

Dupa perioada de rodaj, curba 1 de varatie a uzurii creste lin iar dupa timpul t aceasta creste rapid deoarece marirea jocului in asamblari da nastere actiunii fortelor dinamice (1 - a).

In cazul unor asamblari prevazute cu supape, uzura in timpul exploatarii se manifesta prin cresterea sa treptata (1 - b), determinand marirea scaparilor de lichid sau gaze din cavitatile de lucru. Multe componente ale vagonului, cum sunt lagarele cu rulmenti, se uzeaza datorita oboselii stratului superficial. Astfel, pe o perioada scurta de timp (t₁ din 1 - c) uzura este nesemnificativa sau are o valoare foarte mica.

Procesul de variatie a uzurii elementelor componente ale vagonului se poate determina grafic prin intensitatea de uzare (ritmul de uzare), adica cresterea marimii uzurii in unitatea de timp sau de lungime a suprafetelor care se freaca intre ele (curba di/dt=f(t) ).

Intensitatea de uzare este influentata de urmatorii factori:

v  conditiile de functionare determinate de presiune, caracterul incarcarii, viteza relativa si temperatura, astfel incat uzura este cu atat mai mare cu cat creste presiunea si viteza relativa, precum si cu cresterea incalzirii locale si generale; in alte conditii, intensitatea uzarii este proportionala cu lucrul mecanic efectuat raportat la unitatea de lungime sau de timp;

v  proprietatile materialelor, interdependenta dintre ele si modificarea lor in timpul functionarii (o mare importanta au cantitatea, calitatea si puritatea materialelor de ungere);

v  conditiile de contact, caracterul sau si calitatea suprafetelor prelucrate, intensitatea de uzare crescand datorita frecarii uscate a necoaxialitatii, neparalelismului si neperpendicularitatii.

Este necesara limitarea uzurii elementelor de contact pana la o limita superioara cunoscuta de la care apare defectarea mecanismului.

4. Uzura limita si uzura admisa

Marimea limita reprezinta fie dimensiunea limita a elementelor care se uzeaza fie a marimilor care se regleaza (joc, presiune, unghi s.a.) fie serajul unei imbinari.

Stabilirea corecta a valorilor limita asigura calitatea necesara constructiei, productivitatea si functionarea economica a vagoanelor.

La solutionarea problemei referitoare la uzura admisa se impune sa se analizeze ansamblul de piese cu contact in intregime, ca un tot unitar si caruia sa i se stabileasca jocul admisibil dintre elementele in contact, rezultand uzura admisibila.