Jednym ze sposobów podwyższenia wytrzymałości zmęczeniowej elementów pracujących w warunkach obciążeń zmiennych jest umocnienie warstwy wierzchniej. W przypadku elementów osiowo symetrycznych prostym, a zarazem efektywnym procesem technologicznym jest rolkowanie powierzchni szczególnie narażonych na zmienne naprężenia rozciągające. Wyniki badań wskazują, że granica wytrzymałości zmęczeniowej po rolkowaniu może wzrosnąć nawet o 20%. Nasuwa się natomiast pytanie, czy korzystny efekt rolkowania będzie miał miejsce również w przypadku elementów połączonych wciskowo, a pracujących w warunkach obciążeń zmiennych. Przykładem takim może być zestaw kołowy pojazdu szynowego. Z kolei obserwacje eksploatacyjne, jak i badania laboratoryjne modelowe wykazały, że obszar połączenia wciskowego koła z osią jest szczególnie podatny na rozwój zużycia frettingowego. Fretting jest jednym z procesów niszczenia warstw wierzchnich elementów maszyn. Jest to zjawisko oscylacyjnego ślizgania o małej amplitudzie elementów będących w styku, którego rezultatem jest uszkadzanie i zużywanie warstwy wierzchniej. Badania miały na celu stwierdzenie w jakim stopniu proces rolkowania może wpływać na rozwój zużycia frettingowego w połączeniu wciskowym. Badania zużyciowe przeprowadzono na próbkach modelujących połączenie wciskowe koło–oś zestawu kołowego. Program badań obejmował wykonanie dwóch wariantów modelu połączenia wałek–tulejka ze względu na obróbkę wykańczającą podpiaścia wałka: – powierzchnia tylko toczona, – powierzchnia toczona i rolkowana. Po badaniach zmęczeniowych na powierzchni podpiaścia wałków dla obu wariantów wykonania próbek stwierdzono bardzo podobne, charakterystyczne dla połączeń wtłaczanych zużycie frettingowe. Różnica w zużyciu obu wariantów wykonania próbek była jedynie w intensywności uszkodzeń frettingowych na powierzchni podpiaścia wałka. Jest ona nieco mniejsza w przypadku powierzchni toczonych i rolkowanych. Stwierdzone w wyniku przeprowadzonych badań uszkodzenia frettingowe na powierzchniach rolkowanych mogą wskazywać, że uzyskany w wyniku tej obróbki efekt wzmocnienia przeciwzmęczeniowego może być zneutralizowany. Powstałe na powierzchni uszkodzenia w postaci wżerów mogą w warunkach obciążeń zmęczeniowych stać się ogniskiem rozwoju pęknięć zmęczeniowych.
EN
One of ways to increase the fatigue strength of elements working in the conditions of load variables is surface layer consolidation. In the case of axially symmetrical elements, rolling surfaces peculiarly exposed to variable stretching stresses is a direct and time effective technological process. The research results show that the limit of the fatigue strength after rolling can rise by as much as 20%. However, one must wonder about advantageous effect of rolling that may occur with clamp-jointed elements but working in the conditions of load variables. A wheel set of a track vehicle can be such an example. Next, exploitative observations as well as laboratory investigation models have shown that area of the clamped joint of wheel with the axle is particularly susceptible to the development of fretting wear. Fretting is one of the processes that destroy the surface layers of machine elements. The phenomenon of oscillatory slide with a small amplitude of components in contact results in damage and wear of the surface layer. The research had affirmation on purpose in what extent the rolling process may to influence on the development of rolling on fretting wear development in clamped joint. The research of wearing were carried on specimens modeling the clamped joint wheel- and axle of wheel set. The program of research included making two variants of model of connecting the roller – sleeve in view of finishing treatment of shafts seat: – only turned surface, – turned and rolled surface. After fatigue research on the surface of the shafts seat for both variants of the making of the specimens it was found a very similar characteristic to connecting of injecting of fretting wear. The difference in wearing both variants of making specimens was only in intensity of fretting damage on the surface of shaft seat. It is a little bit shorter in the case of turned and rolled surfaces. The fretting damage on rolled surfaces stated as a result of researches can indicate, that effect of the strengthening anti-fatigue get as a result of this treatment can be neutralized. The defects in the form of corrosion pits emerged on the surface can in conditions of wear burdens to become the centre of the development of wear cracks.
Fretting jest zużyciem występującym w połączeniu koło - oś zestawu kołowego, ale dotychczas bardzo mało zbadanym. Jego badanie na rzeczywistym obiekcie jest znacznie utrudnione, dlatego zaproponowano badania modelowe połączenia wciskowego. Warunkiem przeniesienia otrzymanych wyników na obiekt rzeczywisty jest zachowanie kryteriów podobieństwa mechanicznego. W artykule wyznaczono te kryteria i podano możliwości ich wykorzystania w badaniach zużycia frettingowego połączenia koło - oś zestawu kołowego.
EN
Fretting is the wear of wheel and axle joint in wheel set not sufficiently examined up to date. Its testing in a real object is considerable difficult. That is why the model tests the of clamped-in joint were suggested. Validation of that model test results require keeping of mechanical similarity criteria. In the paper, the mechanical similarity criteria have been determined as well as possibilities of their application in fretting wear tests of wheel-axle joint have been discussed.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano mechanizm zużycia frettingowego w połączeniu wciskowym koło-oś zestawu kołowego. Zwrócono uwagę na związek pęknięć zmęczeniowych na podpiaściu osi z rozwojem zużycia frettingowego w tym samym obszarze.
EN
In the paper, the fretting wear action of wheel and wheel-set axle clamped joint have been described. Attention has been payed to an connection between fatigue cracks of wheel seat and fretting wear development in that area.
The paper contains research of stresses occurrence on cylindrical surface of interference joint between shaft and sleeve of rotor used as a drive for electric cars. This article presents comparison analytic method with advanced program finite element method (FEM). This program uses to research of load capacity interference joint when we impose a load to the sleeve.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań autora pokazujące wpły\v sposobu wykonania połączenia wciskowego na zmiany w warstwie wierzchniej połączonych elementów. Wykazano różny, złożony obraz rzeczywistego styku powierzchni elementów połączonych przez wtłaczanie i skurcz. W wyniku tego mogą w warunkach eksploatacji występować poślizgi względne pomiędzy połączonymi powierzchniami. Prowadzić to może do rozwoju m.in. zużycia frettingowego.
EN
The aim of the article is to present the author's investigations which demonstrate how the way a clamped joint is made affects the changes on the outer surfaces of the joined elements. Different, complex pictures of the real contact surfaces of elements joined by clamping or contraction have been shown. In operational conditions these different methods can result in relative slips between the joined surfaces, which in tum can lead to fretting wear propagation.
Zestaw kołowy stanowi najważniejszy element układu biegowego pojazdu szynowego, decydujący o bezpieczeństwie ruchu. Stąd niedopuszczalne są jakiekolwiek uszkodzenia na jego poszczególnych elementach a w szczególności na osi zestawów kołowych. Obserwacje eksploatacyjne wskazują natomiast, że na powierzchni podpiaścia osi w obszarze połączenia z piastą koła ma miejsce zużycie frettingowe, które z kolei może być źródłem pęknięć zmęczeniowych. W artykule przedstawiono mechanizm rozwoju zużycia frettingowego w połączeniu wciskowym koło–oś zestawu kołowego pojazdów szynowych. Mechanizm opisany został na podstawie wyników badań na modelu połączenia wciskowego spełniającego warunki podobieństwa mechanicznego do obiektu rzeczywistego.
EN
The wheelset is the most important element of the running gear system of rail vehicle and is decisive on traffic safety. Hence, there are any unacceptable damages on its individual components, in particular on the axle of the wheelsets. However, operating observations indicate that the on the wheel seat surface in the coupling area with the wheel hub the fretting wear occurs, which can be a source of fatigue cracks. This paper presents a mechanism of the development of fretting wear in pressing connection of wheel-axle of the rail vehicles wheelset. The mechanism is described based on the results of the tests on the model of pressing connection fulfilling the conditions of mechanical similarity to the real object.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The tests were conducted on a wheel/axle press-fit joint model, which consisted of a shaft and a sleeve. Macrographic observations were demonstrated fretting wear on the shaft surface with and without coatings. In the case of the uncoated shaft, wear around the entire circumference of the axle seat was visible in the form of a peculiar ring of a specific width. The coated shaft surface was distinguished by a considerably smaller number of visible traces of wear. Wear was observed around the entire circumference of the axle seat, was spaced at random, and insignificantly sized areas each time. Micrographic observations with the use of a scanning microscope demonstrated that fretting was primarily comprised of the build-up of the material from both surfaces joined together. In addition to the build-up, surface micro-abrasion, micropits and microcracks are observed, albeit to a lesser extent.
PL
Badania wykonano na modelu połączenia wtłaczanego koło–oś, który składał się z wału i tulei. Przeprowadzone badania makrograficzne wykazały występowanie zużycia frettingowego na powierzchni wału bez powłok i z powłokami. W przypadku wału bez powłoki zużycie widoczne jest na całym obwodzie podpiaście w postaci charakterystycznego pierścienia o określonej szerokości. Powierzchnia wałów z powłoką charakteryzowała się znacznie mniejszą ilością widocznych śladów zużycia. Zużycie obserwowane jest na całym obwodzie podpiaścia rozmieszczone jest losowo i za każdym razem zajmuje niewielkie powierzchnie. Badania mikrograficzne z użyciem mikroskopu skaningowego wykazały, że na zjawisko frettingu składają się przede wszystkim nalepy materiału pochodzące z obu łączonych powierzchni. Obserwuje się także mikrowytarcia powierzchni, mikrowżery i mikropęknięcia.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.