Badania zmęczeniowe materiałów przy złożonym stanie naprężeń w aspekcie problemów w diagnostyce i wykrywaniu wad materiałowych osi kół napędowych lokomotyw

• Autorzy: Czapczyk K.

Warianty tytułu

EN

A fatigue testing in complex stress state in the context of problems in the diagnosis and detecting defects in materials of wheels in locomotives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia wstępne wyniki badań zmęczeniowych wybranych materiałów konstrukcyjnych, które zostały poddane jednoczesnemu działaniu obciążenia gnącego i skręcającego przy różnym udziale tych obciążeń. Ten rodzaj obciążenia powszechnie dotyczy wielu odpowiedzialnych konstrukcji, zwłaszcza maszyn wykorzystywanych w transporcie. Przykładowo transport kolejowy jest jednym z najpopularniejszych środków, w którym stosuje się lokomotywy różnych typów. Jednak bez względu na typ pojazdu kolejowego, w każdym występuje obciążenie wieloosiowe osi napędowych zespołów kołowych. Podczas kontroli technicznej tych elementów stosuje się m.in. defektoskopy ultradźwiękowe mające na celu wykryć uszkodzenia materiału, które powstały podczas eksploatacji, ale nie są widoczne podczas oględzin zewnętrznych. Z tego powodu powstaje szereg problemów podczas procesu diagnostycznego z wykorzystaniem defektoskopów ultradźwiękowych, gdyż nie zawsze można precyzyjnie wykryć ewentualną powstałą lub powstającą wadę w materiale osi, tym bardziej przy zabudowanych osiach niektórych lokomotyw, które można badać jedynie od czoła (po obu stronach mocowania łożysk). Biorąc pod uwagę bezpieczeństwo oraz problemy natury technicznej w transporcie kolejowym, istotne jest przeprowadzenie badań zmęczeniowych nisko- i wysokocyklowych na próbkach poddanych działaniu wieloosiowego stanu naprężeń. Początkowo wzięto pod uwagę próbki ze stopu aluminium PA2N, które zostały wielokrotnie obciążone wieloosiowo przy różnym procentowym udziale zginania i skręcania. Wyniki zostaną odniesione do występowania samego zginania oraz skręcania, a także do wyników badań uzyskanych przy jednoczesnym oddziaływaniu warunków korozyjnych, ze względu na próbę możliwie najlepszego odwzorowania panujących warunków, w których różne elementy konstrukcyjne muszą w rzeczywistości pracować. Wartości obciążenia przy badaniach zmęczeniowych niskoi wysokocyklowych zostały dobrane po dokonaniu badań korozyjno–naprężeniowych na tym samym stopie aluminium.

EN

This paper presents preliminary results of fatigue tests of selected construction materials, which have been exposed to the simultaneous operation of the bending and torsional loads at different mix of these loads. This kind of load generally applies to many responsible construction, especially of machinery for transport. For example, rail transport is one of the most popular measures, which uses different types of locomotives. But it is no matter what sort of the type of railway vehicle it is, because in each there we can notice a multi-axis load driving axle wheel assemblies. During the technical inspection of these items, an ultrasonic flaw detectors are used to detect damage in the material, that arose during the exploitation, but are not visible during the external inspection. For this reason, there are many problems, that arise during the diagnostic process using ultrasonic flaw detectors, because it is not always possible to accurately detect the resulting or arising defect in the material axes, especially in some of the built-axes, which can be studied only from the front (on both sides of the mounting of bearings). Taking into account the safety and technical problems in rail transport, it is important to carry out fatigue tests of low- and high cycles on samples subjected to multiaxial stress state. Initially, there were taken into account the lightweight aluminum (AlMg2Mn0,47Fe0,5) that have been repeatedly multiaxial charged at different percentage of bending and twisting. The results will be referenced to the occurrence of the bending and twisting, as well as to the results obtained with the simultaneous influence of corrosive conditions due to the attempt to make the best possible mapping of the prevailing conditions in which different structural elements must actually work. The load on the low cycle fatigue and high cycle fatigue were chosen after corrosion-stress testing on the same aluminum alloy.

Słowa kluczowe

PL

badania zmęczeniowe; materiały konstrukcyjne; transport kolejowy; lokomotywa; obciążenie wieloosiowe; oś napędowa; proces diagnostyczny; defektoskop ultradźwiękowy; stop aluminium; PA2N

EN

fatigue tests; construction materials; railway transport; locomotive; multi-axis load; driving axle; diagnostic process; ultrasonic flaw detector; aluminum alloy

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 19, nr 9
• Strony: 1853--1862, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr 9 poz.

Twórcy

autor

Czapczyk K.

Bibliografia

• 1. Bawolski R., Chmiel E., Skibka C., Świderski Z., Defektoskopowe badanie elementów pojazdów szynowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1979.
• 2. Dobrzański, L., Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo: materiały inżynierskie z podstawami projektowania materiałowego. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002.
• 3. Janiak M., Kalinkowski A., Konstrukcja i eksploatacja wagonów kolejowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1979.
• 4. Gąsowski W., Wagony kolejowe – Konstrukcje i badania. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1988.
• 5. Praca zbiorowa pod red. Sokołow S.I., Badanie dynamiki i wytrzymałości wagonów pasażerskich. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1983.
• 6. Gąsowski W., Nowak R., Badania wagonów kolejowych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1989.
• 7. Kalinkowski A., Orlik A., Wagony kolejowe i hamulce. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1981.
• 8. Czapczyk K., A fatigue testing in complex stress state in the context of problems in the diagnosis and detecting defects in materials of wheels in locomotives. Journal of KONES, Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 4, pp. 149-154, 2012.
• 9. Praca zbiorowa Autorów Czechosłowackich, Niemieckich, Polskich, Węgierskich, Aluminium Poradnik. PWN, Warszawa 1967.