Протягом багатьох років ВНИИЖТ активно бере участь у реалізації програми ресурсозбереження на залізничному транспорті. Створені фахівцями інституту технології забезпечують зниження споживання паливно-енергетичних ресурсів, значну економію матеріальних і трудових ресурсів. Розглянемо деякі з таких рішень, що добре зарекомендували себе в експлуатації на залізницях країни.
З 1999 р. інститутом ведеться впровадження рельсосмазиватели РС-2 ВНИИЖТ. Його використання на мережі підтвердило, що лубрикації є одним з найефективніших способів зменшення бічного зносу локомотивних бандажів, вагонних коліс і рейок. Завдяки лубрикації в середньому по мережі доріг вдалося збільшити ресурс локомотивних бандажів і вагонних коліс в 3-4 рази, відповідно скоротивши потреба ВАТ «РЖД» в заміні рейок по дефекту бічного зносу. У конструкції РС-2 ВНИИЖТ реалізований безконтактний спосіб мастила і автоматичне регулювання кількості подається мастила при швидкостях руху до 100 км / ч.
У 2006 р. інститутом розроблена рельсосмазивающая установка РС-4 четвертого покоління. У ній пристрій підготовки та заправки мастильного матеріалу і видаткова ємність з пневмовитесненіем виконані в єдиному блоці з насосом високого тиску. Механічна та гідравлічна частині не вимагають регулювання і налагодження в процесі експлуатації, а режими подачі мастильного матеріалу реалізуються мікропроцесорною системою управління та приводним електродвигуном потужністю до 0,8 кВт. Установка має системи підігріву та фільтрації мастильного матеріалу і може розміщуватися практично на всіх видах рухомого складу: електровозах, тепловозах, автомотриси, вагонах.
Річний економічний ефект від впровадження одного рельсосмазиватели складає більше 3 млн. руб. і утворюється за рахунок зниження витрати електроенергії на тягу поїздів на 4-9%, зменшення зносу гребенів коліс рухомого складу в 3-4 рази, чотирикратного зниження бічного зносу рейок в кривих і зниження до 5% втрат мастильного матеріалу.
На початку 1980-х років багато залізні дороги зіткнулися з проблемою, коли при високому заповненні пропускних здібностей подальше збільшення розмірів руху призводило до зниження дільничної швидкості і не давало потрібного ефекту, а введення подвійної тяги для водіння поїздів збільшеної довжини і маси потребувало значного збільшення числа локомотивних бригад. З метою вирішення проблеми підвищення продуктивності праці локомотивних бригад і економії електроенергії на тягу поїздів фахівцями інституту була розроблена нині добре всім відома система багатьох одиниць КОШТОРИСІВ. Її використання дозволило об'єднувати локомотиви в зчепи без спеціального добору за характеристиками, що істотно підвищило продуктивність локомотивів, а також вирішити питання обмежень по потужності. Розробка уніфікованої електронної апаратури КОШТОРИСІВ на новій елементній базі для електровозів постійного і змінного струму відкриває хороші перспективи для застосування системи і в даний час.
Сьогодні важко уявити хоча б одну галузь промисловості або вид транспорту, яких не використовуються зварювальні технології. На підприємствах залізничного транспорту застосовуються більш сорока споcобов зварювання, наплавлення, напилення та інших споріднених процесів. Велика роль зварювальних технологій у вирішенні наукових і практичних завдань ресурсозбереження, зниження експлуатаційних витрат і підвищення безпеки. Так, наприклад при відновлювальної наплавленні металу, що наноситься на ремонтовані деталь, в більшості випадків не перевищує маси нової деталі, що визначає і витрата металу, що у десятки разів менше, ніж при виготовленні деталей, і витрати, які при відновленні складають зазвичай від часток відсотка до 25-30% від вартості нових деталей.
Для локомотивного господарства за участю ВНИИЖТа розроблена технологія відновлення зварюванням та наплавленням циліндрових кришок дизелів Д40 в місцях експлуатаційних тріщин і наднормативного місцевого зносу. Кришки виготовляють з високоміцного чавуну з кулястої формою графіту, який характеризується поганий зварюваністю і підвищеною чутливістю до різких змін температури. Тому в процесі їх ремонту зварюванням і наплавленням в металі можуть утворюватися тріщини і несприятливі структури, що погіршують його механічні та службові властивості. Розроблена технологія забезпечує задовільну якість ремонту і надійну експлуатацію циліндрових кришок. Створено спеціальне технологічне обладнання для гарячого зварювання чавуну, що забезпечує необхідний безперервний процес підігріву, зварювання, відпалу і охолоджування кришок без їх виймання з робочої камери. Річний економічний ефект при масовому використанні технології складе 9 млн. руб.
Істотна економія досягається і при використанні розробленої інститутом технології ремонту шийок, подступичной частин і посадочних поверхонь осей локомотивних коліс способами газотермічного напилення. При цьому відновлення до номінальних ремонтних розмірів подступичной частин і посадочної поверхні під зубчасте колесо здійснюють електродугової металізацією з використанням монолітною дроту з хромової сталі, а шийки осей під моторно-осьовий підшипник - газополуменевим напиленням шнурових матеріалів.
На замовлення Департаменту локомотивного господарства ВАТ «РЖД» був також виконаний аналіз пошкоджуваності рам візків вантажних і пасажирських локомотивів та розроблено пропозиції щодо вдосконалення технології їх ремонту зварюванням.
Відновлення сильно навантажених, масивних деталей високої відповідальності, таких як колінчаті вали локомотивних дизелів, являє собою складну задачу, вирішення якої потребує значних витрат часу і засобів, застосування оригінальних рішень, здатних забезпечити необхідні експлуатаційну надійність, економічний ефект і витримати конкуренцію раніше розроблених ремонтних процесів.
В інституті розроблено технологію відновлення зношених шийок сталевих колінчастих валів дизелів тепловозів (на прикладі дизеля 5Д49) способом надзвукового шнурового газополум'яного напилення, який, завдяки оптимальному поєднанню вибраних параметрів процесу, напилюваних порошкових матеріалів, характеру і структури нанесених шарів, гарантує високу продуктивність процесу, якість і надійність ремонту. Для напилення застосували багатофункціональну установку типу «ТЕНу ТОП-жет / 2», шнурові та порошкові матеріали. Доведено перевагу цього способу відновлення колінчастих валів перед іншими. У порівнянні з закупівлею нового валу річний економічний ефект від його відновлення становить 1,6 млн. руб., А витрати окупаються за три місяці. З урахуванням прогнозованого ВАТ «РЖД» кризи у виробництві дизельних двигунів для залізничного транспорту ця робота набуває особливої актуальності.
Для вагонного господарства були виконані науково-дослідні роботи з продовження терміну служби деталей і вузлів як вантажних, так і пасажирських вагонів. Розроблено дві вдосконалені технології механізованої (полуавтоматтічвской) зносостійкого наплавлення деталей автозчіпного пристрою, а також надресорна балок з іслользованіем наявного на ремонтних підприємствах зварювального устаткування, що полегшує організацію ремонту.
Широке поширення отримала наплавлення гребенів суцільнокатаних коліс вантажних вагонів. У вагонних депо діє близько 100 ділянок по наплавленні зношених гребенів, щорічно наплавляють від 70 до 140 тис. колісних пар. До теперішнього часу відновлено більше 1,3 млн. колісних пар. Завдяки розробці наплавочної дроту марки Св-08ХГ2СМФ з системою легування Si-Mn-Cr-Mo-V інтенсивність зносу гребенів в експлуатації в порівнянні з не-наплавленим знизилася більш ніж у 20 разів і склав менше 0,1 мм на 10 тис. км пробігу вагона. Розроблена і впроваджена на мережі доріг єдина уніфікована технологічна інструкція по наплавленні гребенів вагонних колісних пар.
Новим напрямком є дослідження з плазмовому зміцнення гребенів коліс рухомого складу. ВНИИЖТом і МНП-ВП «МАТТЕХ» розроблений спосіб плазмового зміцнення гребенів винесеною електричної дугою, позитивним чином відрізняється від інших плазмових технологій. Експлуатація локомотивних коліс, зміцнених на дільницях, організованих у трьох депо Далекосхідної дороги, показала, що у порівнянні з неупрочненнимі середній знос зменшується в 2,7 рази, а пробіг між обточування збільшується до 60%. З позитивної сторони цей процес зарекомендував себе при зміцненні гребенів коліс пасажирських вагонів, деталей візка вантажних вагонів і бічний робочої грані рейок. Проведено дослідження з розробки технології зміцнення гребенів коліс електро-і дизель-поїздів.
Завершено комплекс науково-дослідних і конструкторських робіт по збільшенню міжремонтного пробігу пасажирських вагонів до 450 тис. км за рахунок установки на них деталей та вузлів підвищеного ресурсу. Інститутом виконані дослідження по використанню для відновлення зношених деталей різних способів механізованої наплавки та газотермічного напилення, які в поєднанні з правильно обраними зносостійкими наплавочної-напилювальні матеріалами і обладнанням забезпечили істотне збільшення ресурсу їх роботи після ремонту. У великому обсязі і за різних умов експлуатації на кількох залізних дорогах мережі були проведені експлуатаційні випробування деталей підвищеного ресурсу, позитивні результати яких дозволили перейти до мережевого впровадженню розроблених способів відновлення і зміцнення. На сьогоднішній день спеціалізованим обладнанням, оснащенням, технічною та технологічною документацією забезпечені всі депо та вагоноремонтні заводи, а з трафаретом "450 тис. км» експлуатується 100% парку пасажирських вагонів.
Обстеження деталей підвищеного ресурсу показало, що зміцнені деталі можуть працювати значно довше встановленого терміну і що при доопрацюванні технологій та уточнення переліку деталей, що потребують зміцнення, міжремонтний пробіг пасажирських вагонів може бути збільшений до 900 тис. км і навіть до 1350 тис. км. Науково-дослідна робота в цьому напрямку триває. Щоб досягти поставленої мети, деякі з раніше відновлених деталей необхідно зміцнювати повторно, тому інститутом розроблено технологічний процес ремонту деталей пасажирських вагонів, раніше піддавалися зміцненню. Отримано задовільні результати.
Для пасажирського господарства розроблена також технологія відновлення зварюванням поперечних балок рам візків типу КВЗ-ЦНДІ, пошкоджених тріщинами. Осередками освіти тріщин є дефекти неякісної зварювання.
Проходить експлуатаційну перевірку технологія лазерного зміцнення поверхні кочення коліс пасажирських вагонів з використанням 02-лазера. Гребінь і поверхню кочення коліс обробляли за схемою «зигзаг» або «зигзаг» (гребінь) - «кільце» (поверхня катання) і порівнювали їх зносостійкість з колесами без зміцнення. Встановлено, що інтенсивність зносу зміцнених коліс на 25-30% нижче неупрочненних.
Новою для залізничних підприємств є технологія зміцнення деталей впливом дугового розряду в потоці рідини (метод ПРПЖ). Достоїнствами методу є досить велика продуктивність процесу і можливість зміцнювати деталі великої маси і складного профілю, а ступінь зміцнення порівнянна з плазмовою загартуванням.
Наукові дослідження в області колійного господарства виконуються інститутом за наступними напрямками, зварювання нових старопридатних рейок у стаціонарних умовах і в складі колійних рейкозварювальних машин ЛРСМ) з термічній обробці зварних стиків, зварювання хрестовин і дотепників на стрілочних заводах, відновлення наплавленням рейок і хрестовин; відновлення і зміцнення деталей колійної техніки.
Комплексне відділення "Зварювання" є основним розробником технологій зварювання рейок різних типів і способу виробництва, виготовлених вітчизняною промисловістю за кордоном. У відділенні вироблена чітка концепція в галузі зварювання рейок, основою сторін є забезпечення високої якості, надійність і безпечної роботи зварних стиків. Встановлено, що кращим способом є газопрессовая зварювання рейок, заснована на поєднанні металу в твердому стані. Однак за техніко-економічними показниками вона поступається близькою по характеристикам якості контактної стикування зварюванні, яка і посіла в даний час провідне місце у виробництві зварних рейок і виготовленні безстикової колії.
В області контактних рейкозварювальних машин інститутом спільно з львівським заводом важкого електрозварювального устаткування (ЗАТ «ПСКОВ-ЕЛЕКТРОСВАР») в останні роки розроблена контактна машина МСР-8001 для зварювання рейок у складі ПРСМ, яка не поступається зарубіжним машинам, а за окремими показниками перевершує їх. Крім того, вона значно дешевше. Машина має велику електричну потужність і стискуюче зусилля, достатню для забезпечення необхідної якості зварного рейкового стику. Система управління на базі промислового комп'ютера дозволяє працювати в температурному режимі від мінус 20 до плюс 60 С.
Раніше були закінчені дослідження зі створення вітчизняної машини типу МСР-6301 виробництва псковського заводу і розроблена технологія контактного зварювання рейок у стаціонарних умовах рейкозварювальних підприємств. Зварювання на машині партій рейок виробництва НТМК і НКМК киснево-конверторного та електропічний (електросталеплавильного) способу виробництва забезпечує високу якість зварних стиків, що підтверджується експлуатацією зварних рейок.
Машини МСР-6301 і МСР-8001 дозволяють здійснювати режим пульсуючого оплавлення при зварюванні рейок, що скорочує час виконання операції на 40% і витрата металу в зварному стику на 40-50%.
ВНИИЖТ проводить дослідження з пошуку та розробки альтернативних способів зварювання рейок, зокрема по механізованому зварюванні рейок з використанням заставного електрода або порошкового дроту. Встановлено, що за рахунок використання високоякісних зварювальних матеріалів механічні властивості зварних стиків рейок при цих способах на 25-30% вище, ніж у Термітне. Процес зварювання стабільний, що забезпечує хороше формування зварного шва. Основний час зварювання у цьому випадку становить 6-8 хв, а в циклі не більше 1,5 ч. Обладнання обслуговується одним зварником-оператором, вартістю витрат у порівнянні з термітною зварюванням знижується у 5 разів, а час, витрачений на підготовчі та зварювальні операції , зменшується в 1,3-1,5 рази.
В області відновлення наплавленням елементів верхньої будови колії на додаток до ручної наплавленні розроблені технології механізованої (напівавтоматичної) і автоматичної наплавки рейок і хрестовин, відповідна технічна і технологічна документація, укомплектовані комплекси основного і допоміжного наплавочного обладнання розроблені порошкові мофлюсующіеся дроту, що мають можливість виробляти наплавочні роботи як в умовах шляху, так і в стаціонарі »Якщо ручним способом наплавляють кінці рейок завдовжки до 200 і глибиною до 6-в мм, то механізована наплавлення дозволяє відновлювати рейки з зношених ділянок до 400 мм і глибиною до 15 мм. У порівнянні з ручним способом продуктивність наплавлення підвищується 2-2,5 рази, а якість, що характеризується втомної міцністю, майже в 2 рази. Так як процес наплавлення безперервний, то кількість дефектів у наплавленном металі зменшується, значно скорочується витрата наплавних матеріалів, загальний час і вартість ремонту. Витрати на ремонтні роботи зменшуються на 30-40%, підвищується культура виробництва.
ВНИИЖТом виготовлений сучасний зварювальний автомат, розроблені програмне забезпечення та високоефективний технологічний процес наплавлення хрестовин в стаціонарних умовах. Зварювальний автомат дозволяє виконувати автоматичне переміщення наплавочної пальника в горизонтальному поздовжньому і поперечному, а також у вертикальному напрямках. Він оснащений автоматичним управлінням процесом наплавлення з математичної моделі, яка зберігається в пам'яті контролера, і корекцією параметрів в процесі наплавлення. Автомат стабільно працює в жорстких умовах експлуатації в діапазоні температур від мінус 40 ° С до плюс 40 ° С. При високій якості наплавлення хрестовин витрати на обладнання окуповуються трохи більше ніж за півроку.
Існуючі зварювально-наплавочної-напилювальні матеріали, що випускаються промисловістю, в більшості випадків не задовольняють повністю вимогам, що пред'являються до відновлених деталей залізничної техніки. Тому ВНИИЖТ постійно веде інтенсивні науково-дослідні роботи зі створення спеціальних електродів, порошкових дротів або матеріалів, застосовуваних для наплавлення (як правило, зносостійкої) конкретних відповідальних деталей.
Свідченням ефективності розроблених інститутом зварювальних технологій є широке їх впровадження на мережі залізниць. Так, за десять років (до 2005 р.) було створено понад 1500 дільниць і постів з відновлення відповідальних деталей залізничної техніки, на них відремонтовано понад 4,5 млн. деталей і зекономлено 6,4 млрд. руб.
Пильна увага у ВАТ «РЖД» приділяється економії дизельного палива, в тому числі комплексної задачі одержання балансу дизельного палива і дизельного масла на складах палива залізниць. Це вимагає чіткого, правильного обліку нафтопродуктів при їх прийомі, зберіганні, видачі на тепловози та іншим споживачам. В даний час паливні бази залізниць не мають у своєму розпорядженні сучасними високоточними технічними засобами і технологіями з обліку балансу надходження і витрачання пально-мастильних матеріалів. Похибки вимірювання витрат за допомогою штатних вимірювальних засобів перевищують 4%, що призводить до значних втрат ПММ на кожному етапі технологічного ланцюга. Відповідно до вимог процесів приймання, зберігання та видачі нафтопродуктів на складах палива інститут з 2007 р. впроваджує системи обліку палива у вертикальних і горизонтальних резервуарах «Гамма», основною метою впровадження якої є виключення впливу «людського чинника», зниження технологічних втрат і підвищення точності обліку нафтопродуктів.
Система «Гамма» призначена для вимірювання рівня, густини і температури нафтопродуктів, рівня підтоварної води і льоду в резервуарах баз палива, а також для обчислення за допомогою комп'ютера маси нафтопродуктів об'ємно-масовим методом при облікових операціях. Система дозволяє в режимі реального часу отримувати і зберігати в захищеній базі даних інформацію про наявність на складах палива і масла, а також про їх витраті (за добу, декаду, місяць, рік). Облік ведеться в одиницях маси з точністю до 0.5%. Система дозволяє виявити витоки з резервуарів і підземних трубопроводів, виключити можливість несанкціонованого відбору нафтопродуктів.
Вертикальні і горизонтальні резервуари обладнуються вимірювальною апаратурою, за допомогою якої здійснюється безперервний контроль за кількістю нафтопродуктів у резервуарах і передачу цієї інформації на центральний комп'ютер. Встановлене на комп'ютер програмне забезпечення забезпечує повну автоматизацію вимірювальних процесів. При запуску програма автоматично переходить в режим вимірів і може відображати на екрані комп'ютера основні параметри по групі резервуарів або повну інформацію по конкретному резервуару, при цьому забезпечує сигналізацію про мінімальний і максимальний рівнях.
До теперішнього часу отримані заявки від доріг на обладнання системою «Гамма» понад 60 паливних складів локомотивних депо, намічена програма оснащення паливних складів автоматизованими системами обліку витрат дизельного палива і дизельного масла УИП «Гамма» на 2007-2009 рр..
Другим важливим аспектом обліку товароруху палива є питання контролю відпуску нафтопродуктів споживачам. Застосовувані в даний час на нафтобазах залізниць паливо і мастилороздавальні колонки з лічильниками типу «ШЖУ» мають низький клас точності, недостатню продуктивність і відпускають нафтопродукти споживачам тільки в одиницях об'єму (літрах). Розрахунок маси в даному випадку проводиться з визначенням густини і температури в лабораторних умовах. Фактичні значення щільності і температури відпускається нафтопродукту, як правило, не відповідають значенням, виміряними в лабораторії. Це призводить до неточного обліку витрачаються нафтопродуктів з похибкою у визначенні маси палива до 3-5%.
Таким чином, актуальним є питання впровадження автоматизованих паливо і мастилороздавальні колонок, які при високій продуктивності наливу зможуть забезпечити відпустку необхідної дози нафтопродукту з високою точністю, як за масою, так і за обсягом. Колонки встановлюються на паливних складах локомотивних депо залізниць і інтегруються з обліку з системою «Гамма». У процесі відпуску нафтопродуктів буде практично повністю виключено вплив людського чинника і досягнуто підвищення точності обліку до 0,25% за масою, що забезпечить відповідну економію енергоресурсів.
Впроваджувані на мережі залізниць високоточні паливороздавальні колонки при продуктивності наливу до 400 л / хв дозволяють враховувати і зберігати в базі даних інформацію про відпускаються нафтопродуктах як за обсягом, так і по масі. При річному витраті палива 30000 т окупність колонок складе менше 1 року.
При комплексній автоматизації обліку дизельного палива і масла на складах палива залізниць утворюють економічний ефект чинниками є: підвищення точності обліку нафтопродуктів при їх прийомі, зберіганні і відпуску оформлення добових, декадних, місячних відомостей, виключення впливу «людського чинника», оскільки всі вимірювання виробляються в автоматичному режимі, ліквідація технологічних втрат нафтопродуктів (витоку з резервуарів та ін), ведення архіву даних по прийому, зберігання та відпуску палива, виключення несанкціонованого відпуску нафтопродуктів.
При річному споживанні ВАТ «РЖД» дизельного палива 3,2 млн. дизельного масла близько 100 тис. т, за умови обладнання всіх паливних складів компанії системами «Гамма» і паливороздавальними колонками, очікувана економія складе більше 1 млрд. руб. на рік.
Інститут поряд з іншими науковими інститутами та виробничими організаціями, які беруть участь у реалізації інвестиційного проекту ВАТ «РЖД» «Впровадження ресурсозберігаючих технологій на залізничному транспорті», веде розробки і по багатьох інших напрямах ресурсозбереження. Сумарний річний економічний ефект від впроваджених в 2007 р. розробок ВНИИЖТ за програмою ресурсозбереження склав більше 32 млн. руб., А в поточному році, за розрахунками, він може перевищити 150 млн. руб. Така позитивна динаміка дозволить ВАТ «РЖД» у найближчому майбутньому скоротити вкладення в ресурсомісткі напрями своєї діяльності і реалізувати за рахунок цього інші значущі для життя галузі інвестиційні проекти.
Список літератури:
1. Гудков, А.В. Ресурсозберігаючі технології і технічні засоби / / Залізничний транспорт. 2008. № 4. С.72-78.
З 1999 р. інститутом ведеться впровадження рельсосмазиватели РС-2 ВНИИЖТ. Його використання на мережі підтвердило, що лубрикації є одним з найефективніших способів зменшення бічного зносу локомотивних бандажів, вагонних коліс і рейок. Завдяки лубрикації в середньому по мережі доріг вдалося збільшити ресурс локомотивних бандажів і вагонних коліс в 3-4 рази, відповідно скоротивши потреба ВАТ «РЖД» в заміні рейок по дефекту бічного зносу. У конструкції РС-2 ВНИИЖТ реалізований безконтактний спосіб мастила і автоматичне регулювання кількості подається мастила при швидкостях руху до 100 км / ч.
У 2006 р. інститутом розроблена рельсосмазивающая установка РС-4 четвертого покоління. У ній пристрій підготовки та заправки мастильного матеріалу і видаткова ємність з пневмовитесненіем виконані в єдиному блоці з насосом високого тиску. Механічна та гідравлічна частині не вимагають регулювання і налагодження в процесі експлуатації, а режими подачі мастильного матеріалу реалізуються мікропроцесорною системою управління та приводним електродвигуном потужністю до 0,8 кВт. Установка має системи підігріву та фільтрації мастильного матеріалу і може розміщуватися практично на всіх видах рухомого складу: електровозах, тепловозах, автомотриси, вагонах.
Річний економічний ефект від впровадження одного рельсосмазиватели складає більше 3 млн. руб. і утворюється за рахунок зниження витрати електроенергії на тягу поїздів на 4-9%, зменшення зносу гребенів коліс рухомого складу в 3-4 рази, чотирикратного зниження бічного зносу рейок в кривих і зниження до 5% втрат мастильного матеріалу.
На початку 1980-х років багато залізні дороги зіткнулися з проблемою, коли при високому заповненні пропускних здібностей подальше збільшення розмірів руху призводило до зниження дільничної швидкості і не давало потрібного ефекту, а введення подвійної тяги для водіння поїздів збільшеної довжини і маси потребувало значного збільшення числа локомотивних бригад. З метою вирішення проблеми підвищення продуктивності праці локомотивних бригад і економії електроенергії на тягу поїздів фахівцями інституту була розроблена нині добре всім відома система багатьох одиниць КОШТОРИСІВ. Її використання дозволило об'єднувати локомотиви в зчепи без спеціального добору за характеристиками, що істотно підвищило продуктивність локомотивів, а також вирішити питання обмежень по потужності. Розробка уніфікованої електронної апаратури КОШТОРИСІВ на новій елементній базі для електровозів постійного і змінного струму відкриває хороші перспективи для застосування системи і в даний час.
Сьогодні важко уявити хоча б одну галузь промисловості або вид транспорту, яких не використовуються зварювальні технології. На підприємствах залізничного транспорту застосовуються більш сорока споcобов зварювання, наплавлення, напилення та інших споріднених процесів. Велика роль зварювальних технологій у вирішенні наукових і практичних завдань ресурсозбереження, зниження експлуатаційних витрат і підвищення безпеки. Так, наприклад при відновлювальної наплавленні металу, що наноситься на ремонтовані деталь, в більшості випадків не перевищує маси нової деталі, що визначає і витрата металу, що у десятки разів менше, ніж при виготовленні деталей, і витрати, які при відновленні складають зазвичай від часток відсотка до 25-30% від вартості нових деталей.
Для локомотивного господарства за участю ВНИИЖТа розроблена технологія відновлення зварюванням та наплавленням циліндрових кришок дизелів Д40 в місцях експлуатаційних тріщин і наднормативного місцевого зносу. Кришки виготовляють з високоміцного чавуну з кулястої формою графіту, який характеризується поганий зварюваністю і підвищеною чутливістю до різких змін температури. Тому в процесі їх ремонту зварюванням і наплавленням в металі можуть утворюватися тріщини і несприятливі структури, що погіршують його механічні та службові властивості. Розроблена технологія забезпечує задовільну якість ремонту і надійну експлуатацію циліндрових кришок. Створено спеціальне технологічне обладнання для гарячого зварювання чавуну, що забезпечує необхідний безперервний процес підігріву, зварювання, відпалу і охолоджування кришок без їх виймання з робочої камери. Річний економічний ефект при масовому використанні технології складе 9 млн. руб.
Істотна економія досягається і при використанні розробленої інститутом технології ремонту шийок, подступичной частин і посадочних поверхонь осей локомотивних коліс способами газотермічного напилення. При цьому відновлення до номінальних ремонтних розмірів подступичной частин і посадочної поверхні під зубчасте колесо здійснюють електродугової металізацією з використанням монолітною дроту з хромової сталі, а шийки осей під моторно-осьовий підшипник - газополуменевим напиленням шнурових матеріалів.
На замовлення Департаменту локомотивного господарства ВАТ «РЖД» був також виконаний аналіз пошкоджуваності рам візків вантажних і пасажирських локомотивів та розроблено пропозиції щодо вдосконалення технології їх ремонту зварюванням.
Відновлення сильно навантажених, масивних деталей високої відповідальності, таких як колінчаті вали локомотивних дизелів, являє собою складну задачу, вирішення якої потребує значних витрат часу і засобів, застосування оригінальних рішень, здатних забезпечити необхідні експлуатаційну надійність, економічний ефект і витримати конкуренцію раніше розроблених ремонтних процесів.
В інституті розроблено технологію відновлення зношених шийок сталевих колінчастих валів дизелів тепловозів (на прикладі дизеля 5Д49) способом надзвукового шнурового газополум'яного напилення, який, завдяки оптимальному поєднанню вибраних параметрів процесу, напилюваних порошкових матеріалів, характеру і структури нанесених шарів, гарантує високу продуктивність процесу, якість і надійність ремонту. Для напилення застосували багатофункціональну установку типу «ТЕНу ТОП-жет / 2», шнурові та порошкові матеріали. Доведено перевагу цього способу відновлення колінчастих валів перед іншими. У порівнянні з закупівлею нового валу річний економічний ефект від його відновлення становить 1,6 млн. руб., А витрати окупаються за три місяці. З урахуванням прогнозованого ВАТ «РЖД» кризи у виробництві дизельних двигунів для залізничного транспорту ця робота набуває особливої актуальності.
Для вагонного господарства були виконані науково-дослідні роботи з продовження терміну служби деталей і вузлів як вантажних, так і пасажирських вагонів. Розроблено дві вдосконалені технології механізованої (полуавтоматтічвской) зносостійкого наплавлення деталей автозчіпного пристрою, а також надресорна балок з іслользованіем наявного на ремонтних підприємствах зварювального устаткування, що полегшує організацію ремонту.
Широке поширення отримала наплавлення гребенів суцільнокатаних коліс вантажних вагонів. У вагонних депо діє близько 100 ділянок по наплавленні зношених гребенів, щорічно наплавляють від 70 до 140 тис. колісних пар. До теперішнього часу відновлено більше 1,3 млн. колісних пар. Завдяки розробці наплавочної дроту марки Св-08ХГ2СМФ з системою легування Si-Mn-Cr-Mo-V інтенсивність зносу гребенів в експлуатації в порівнянні з не-наплавленим знизилася більш ніж у 20 разів і склав менше 0,1 мм на 10 тис. км пробігу вагона. Розроблена і впроваджена на мережі доріг єдина уніфікована технологічна інструкція по наплавленні гребенів вагонних колісних пар.
Новим напрямком є дослідження з плазмовому зміцнення гребенів коліс рухомого складу. ВНИИЖТом і МНП-ВП «МАТТЕХ» розроблений спосіб плазмового зміцнення гребенів винесеною електричної дугою, позитивним чином відрізняється від інших плазмових технологій. Експлуатація локомотивних коліс, зміцнених на дільницях, організованих у трьох депо Далекосхідної дороги, показала, що у порівнянні з неупрочненнимі середній знос зменшується в 2,7 рази, а пробіг між обточування збільшується до 60%. З позитивної сторони цей процес зарекомендував себе при зміцненні гребенів коліс пасажирських вагонів, деталей візка вантажних вагонів і бічний робочої грані рейок. Проведено дослідження з розробки технології зміцнення гребенів коліс електро-і дизель-поїздів.
Завершено комплекс науково-дослідних і конструкторських робіт по збільшенню міжремонтного пробігу пасажирських вагонів до 450 тис. км за рахунок установки на них деталей та вузлів підвищеного ресурсу. Інститутом виконані дослідження по використанню для відновлення зношених деталей різних способів механізованої наплавки та газотермічного напилення, які в поєднанні з правильно обраними зносостійкими наплавочної-напилювальні матеріалами і обладнанням забезпечили істотне збільшення ресурсу їх роботи після ремонту. У великому обсязі і за різних умов експлуатації на кількох залізних дорогах мережі були проведені експлуатаційні випробування деталей підвищеного ресурсу, позитивні результати яких дозволили перейти до мережевого впровадженню розроблених способів відновлення і зміцнення. На сьогоднішній день спеціалізованим обладнанням, оснащенням, технічною та технологічною документацією забезпечені всі депо та вагоноремонтні заводи, а з трафаретом "450 тис. км» експлуатується 100% парку пасажирських вагонів.
Обстеження деталей підвищеного ресурсу показало, що зміцнені деталі можуть працювати значно довше встановленого терміну і що при доопрацюванні технологій та уточнення переліку деталей, що потребують зміцнення, міжремонтний пробіг пасажирських вагонів може бути збільшений до 900 тис. км і навіть до 1350 тис. км. Науково-дослідна робота в цьому напрямку триває. Щоб досягти поставленої мети, деякі з раніше відновлених деталей необхідно зміцнювати повторно, тому інститутом розроблено технологічний процес ремонту деталей пасажирських вагонів, раніше піддавалися зміцненню. Отримано задовільні результати.
Для пасажирського господарства розроблена також технологія відновлення зварюванням поперечних балок рам візків типу КВЗ-ЦНДІ, пошкоджених тріщинами. Осередками освіти тріщин є дефекти неякісної зварювання.
Проходить експлуатаційну перевірку технологія лазерного зміцнення поверхні кочення коліс пасажирських вагонів з використанням 02-лазера. Гребінь і поверхню кочення коліс обробляли за схемою «зигзаг» або «зигзаг» (гребінь) - «кільце» (поверхня катання) і порівнювали їх зносостійкість з колесами без зміцнення. Встановлено, що інтенсивність зносу зміцнених коліс на 25-30% нижче неупрочненних.
Новою для залізничних підприємств є технологія зміцнення деталей впливом дугового розряду в потоці рідини (метод ПРПЖ). Достоїнствами методу є досить велика продуктивність процесу і можливість зміцнювати деталі великої маси і складного профілю, а ступінь зміцнення порівнянна з плазмовою загартуванням.
Наукові дослідження в області колійного господарства виконуються інститутом за наступними напрямками, зварювання нових старопридатних рейок у стаціонарних умовах і в складі колійних рейкозварювальних машин ЛРСМ) з термічній обробці зварних стиків, зварювання хрестовин і дотепників на стрілочних заводах, відновлення наплавленням рейок і хрестовин; відновлення і зміцнення деталей колійної техніки.
Комплексне відділення "Зварювання" є основним розробником технологій зварювання рейок різних типів і способу виробництва, виготовлених вітчизняною промисловістю за кордоном. У відділенні вироблена чітка концепція в галузі зварювання рейок, основою сторін є забезпечення високої якості, надійність і безпечної роботи зварних стиків. Встановлено, що кращим способом є газопрессовая зварювання рейок, заснована на поєднанні металу в твердому стані. Однак за техніко-економічними показниками вона поступається близькою по характеристикам якості контактної стикування зварюванні, яка і посіла в даний час провідне місце у виробництві зварних рейок і виготовленні безстикової колії.
В області контактних рейкозварювальних машин інститутом спільно з львівським заводом важкого електрозварювального устаткування (ЗАТ «ПСКОВ-ЕЛЕКТРОСВАР») в останні роки розроблена контактна машина МСР-8001 для зварювання рейок у складі ПРСМ, яка не поступається зарубіжним машинам, а за окремими показниками перевершує їх. Крім того, вона значно дешевше. Машина має велику електричну потужність і стискуюче зусилля, достатню для забезпечення необхідної якості зварного рейкового стику. Система управління на базі промислового комп'ютера дозволяє працювати в температурному режимі від мінус 20 до плюс 60 С.
Раніше були закінчені дослідження зі створення вітчизняної машини типу МСР-6301 виробництва псковського заводу і розроблена технологія контактного зварювання рейок у стаціонарних умовах рейкозварювальних підприємств. Зварювання на машині партій рейок виробництва НТМК і НКМК киснево-конверторного та електропічний (електросталеплавильного) способу виробництва забезпечує високу якість зварних стиків, що підтверджується експлуатацією зварних рейок.
Машини МСР-6301 і МСР-8001 дозволяють здійснювати режим пульсуючого оплавлення при зварюванні рейок, що скорочує час виконання операції на 40% і витрата металу в зварному стику на 40-50%.
ВНИИЖТ проводить дослідження з пошуку та розробки альтернативних способів зварювання рейок, зокрема по механізованому зварюванні рейок з використанням заставного електрода або порошкового дроту. Встановлено, що за рахунок використання високоякісних зварювальних матеріалів механічні властивості зварних стиків рейок при цих способах на 25-30% вище, ніж у Термітне. Процес зварювання стабільний, що забезпечує хороше формування зварного шва. Основний час зварювання у цьому випадку становить 6-8 хв, а в циклі не більше 1,5 ч. Обладнання обслуговується одним зварником-оператором, вартістю витрат у порівнянні з термітною зварюванням знижується у 5 разів, а час, витрачений на підготовчі та зварювальні операції , зменшується в 1,3-1,5 рази.
В області відновлення наплавленням елементів верхньої будови колії на додаток до ручної наплавленні розроблені технології механізованої (напівавтоматичної) і автоматичної наплавки рейок і хрестовин, відповідна технічна і технологічна документація, укомплектовані комплекси основного і допоміжного наплавочного обладнання розроблені порошкові мофлюсующіеся дроту, що мають можливість виробляти наплавочні роботи як в умовах шляху, так і в стаціонарі »Якщо ручним способом наплавляють кінці рейок завдовжки до 200 і глибиною до 6-в мм, то механізована наплавлення дозволяє відновлювати рейки з зношених ділянок до 400 мм і глибиною до 15 мм. У порівнянні з ручним способом продуктивність наплавлення підвищується 2-2,5 рази, а якість, що характеризується втомної міцністю, майже в 2 рази. Так як процес наплавлення безперервний, то кількість дефектів у наплавленном металі зменшується, значно скорочується витрата наплавних матеріалів, загальний час і вартість ремонту. Витрати на ремонтні роботи зменшуються на 30-40%, підвищується культура виробництва.
ВНИИЖТом виготовлений сучасний зварювальний автомат, розроблені програмне забезпечення та високоефективний технологічний процес наплавлення хрестовин в стаціонарних умовах. Зварювальний автомат дозволяє виконувати автоматичне переміщення наплавочної пальника в горизонтальному поздовжньому і поперечному, а також у вертикальному напрямках. Він оснащений автоматичним управлінням процесом наплавлення з математичної моделі, яка зберігається в пам'яті контролера, і корекцією параметрів в процесі наплавлення. Автомат стабільно працює в жорстких умовах експлуатації в діапазоні температур від мінус 40 ° С до плюс 40 ° С. При високій якості наплавлення хрестовин витрати на обладнання окуповуються трохи більше ніж за півроку.
Існуючі зварювально-наплавочної-напилювальні матеріали, що випускаються промисловістю, в більшості випадків не задовольняють повністю вимогам, що пред'являються до відновлених деталей залізничної техніки. Тому ВНИИЖТ постійно веде інтенсивні науково-дослідні роботи зі створення спеціальних електродів, порошкових дротів або матеріалів, застосовуваних для наплавлення (як правило, зносостійкої) конкретних відповідальних деталей.
Свідченням ефективності розроблених інститутом зварювальних технологій є широке їх впровадження на мережі залізниць. Так, за десять років (до 2005 р.) було створено понад 1500 дільниць і постів з відновлення відповідальних деталей залізничної техніки, на них відремонтовано понад 4,5 млн. деталей і зекономлено 6,4 млрд. руб.
Пильна увага у ВАТ «РЖД» приділяється економії дизельного палива, в тому числі комплексної задачі одержання балансу дизельного палива і дизельного масла на складах палива залізниць. Це вимагає чіткого, правильного обліку нафтопродуктів при їх прийомі, зберіганні, видачі на тепловози та іншим споживачам. В даний час паливні бази залізниць не мають у своєму розпорядженні сучасними високоточними технічними засобами і технологіями з обліку балансу надходження і витрачання пально-мастильних матеріалів. Похибки вимірювання витрат за допомогою штатних вимірювальних засобів перевищують 4%, що призводить до значних втрат ПММ на кожному етапі технологічного ланцюга. Відповідно до вимог процесів приймання, зберігання та видачі нафтопродуктів на складах палива інститут з 2007 р. впроваджує системи обліку палива у вертикальних і горизонтальних резервуарах «Гамма», основною метою впровадження якої є виключення впливу «людського чинника», зниження технологічних втрат і підвищення точності обліку нафтопродуктів.
Система «Гамма» призначена для вимірювання рівня, густини і температури нафтопродуктів, рівня підтоварної води і льоду в резервуарах баз палива, а також для обчислення за допомогою комп'ютера маси нафтопродуктів об'ємно-масовим методом при облікових операціях. Система дозволяє в режимі реального часу отримувати і зберігати в захищеній базі даних інформацію про наявність на складах палива і масла, а також про їх витраті (за добу, декаду, місяць, рік). Облік ведеться в одиницях маси з точністю до 0.5%. Система дозволяє виявити витоки з резервуарів і підземних трубопроводів, виключити можливість несанкціонованого відбору нафтопродуктів.
Вертикальні і горизонтальні резервуари обладнуються вимірювальною апаратурою, за допомогою якої здійснюється безперервний контроль за кількістю нафтопродуктів у резервуарах і передачу цієї інформації на центральний комп'ютер. Встановлене на комп'ютер програмне забезпечення забезпечує повну автоматизацію вимірювальних процесів. При запуску програма автоматично переходить в режим вимірів і може відображати на екрані комп'ютера основні параметри по групі резервуарів або повну інформацію по конкретному резервуару, при цьому забезпечує сигналізацію про мінімальний і максимальний рівнях.
До теперішнього часу отримані заявки від доріг на обладнання системою «Гамма» понад 60 паливних складів локомотивних депо, намічена програма оснащення паливних складів автоматизованими системами обліку витрат дизельного палива і дизельного масла УИП «Гамма» на 2007-2009 рр..
Другим важливим аспектом обліку товароруху палива є питання контролю відпуску нафтопродуктів споживачам. Застосовувані в даний час на нафтобазах залізниць паливо і мастилороздавальні колонки з лічильниками типу «ШЖУ» мають низький клас точності, недостатню продуктивність і відпускають нафтопродукти споживачам тільки в одиницях об'єму (літрах). Розрахунок маси в даному випадку проводиться з визначенням густини і температури в лабораторних умовах. Фактичні значення щільності і температури відпускається нафтопродукту, як правило, не відповідають значенням, виміряними в лабораторії. Це призводить до неточного обліку витрачаються нафтопродуктів з похибкою у визначенні маси палива до 3-5%.
Таким чином, актуальним є питання впровадження автоматизованих паливо і мастилороздавальні колонок, які при високій продуктивності наливу зможуть забезпечити відпустку необхідної дози нафтопродукту з високою точністю, як за масою, так і за обсягом. Колонки встановлюються на паливних складах локомотивних депо залізниць і інтегруються з обліку з системою «Гамма». У процесі відпуску нафтопродуктів буде практично повністю виключено вплив людського чинника і досягнуто підвищення точності обліку до 0,25% за масою, що забезпечить відповідну економію енергоресурсів.
Впроваджувані на мережі залізниць високоточні паливороздавальні колонки при продуктивності наливу до 400 л / хв дозволяють враховувати і зберігати в базі даних інформацію про відпускаються нафтопродуктах як за обсягом, так і по масі. При річному витраті палива 30000 т окупність колонок складе менше 1 року.
При комплексній автоматизації обліку дизельного палива і масла на складах палива залізниць утворюють економічний ефект чинниками є: підвищення точності обліку нафтопродуктів при їх прийомі, зберіганні і відпуску оформлення добових, декадних, місячних відомостей, виключення впливу «людського чинника», оскільки всі вимірювання виробляються в автоматичному режимі, ліквідація технологічних втрат нафтопродуктів (витоку з резервуарів та ін), ведення архіву даних по прийому, зберігання та відпуску палива, виключення несанкціонованого відпуску нафтопродуктів.
При річному споживанні ВАТ «РЖД» дизельного палива 3,2 млн. дизельного масла близько 100 тис. т, за умови обладнання всіх паливних складів компанії системами «Гамма» і паливороздавальними колонками, очікувана економія складе більше 1 млрд. руб. на рік.
Інститут поряд з іншими науковими інститутами та виробничими організаціями, які беруть участь у реалізації інвестиційного проекту ВАТ «РЖД» «Впровадження ресурсозберігаючих технологій на залізничному транспорті», веде розробки і по багатьох інших напрямах ресурсозбереження. Сумарний річний економічний ефект від впроваджених в 2007 р. розробок ВНИИЖТ за програмою ресурсозбереження склав більше 32 млн. руб., А в поточному році, за розрахунками, він може перевищити 150 млн. руб. Така позитивна динаміка дозволить ВАТ «РЖД» у найближчому майбутньому скоротити вкладення в ресурсомісткі напрями своєї діяльності і реалізувати за рахунок цього інші значущі для життя галузі інвестиційні проекти.
Список літератури:
1. Гудков, А.В. Ресурсозберігаючі технології і технічні засоби / / Залізничний транспорт. 2008. № 4. С.72-78.