Studium eksploatacyjne zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych w aspekcie holistycznej tribologii

Piec Paweł 1 Politechnika Krakowska Studium eksploatacyjne zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych w aspekcie holistycznej tribologii Wprowadzenie W literaturze można spotkać różne podziały i opisy badań procesów zużycia elementów i zespołów maszyn i pojazdów. Autorzy tych badań definiują swoje założenia, podstawowe cele i tok realizacji nakreślonych zadań. Istnieją normy różnych państw dotyczące definicji i klasyfikacji zużycia maszyn. Nie spełniają one kompletu warunków, które trzeba by założyć, aby można je w pełni akceptować. Do tych warunków należą: odpowiednio szerokie ujęcie (nieograniczające się tylko do przypadku ciał stałych), użycie terminów jednoznacznych, praktyczna przydatność. Mając to na uwadze proponuje się następującą definicję zużycia elementów maszyn, sformułowaną z fizykalnego punktu widzenia [7]: Przez zużycie elementu rozumie się trwałe niepożądane zmiany jego stanu, zachodzące w czasie eksploatacji w sposób ciągły lub skokowy, kumulujący się, w wyniku czego okres spełniania przez element określonej funkcji użytkowej stopniowo się wyczerpuje. Termin stan elementu wymaga szerszego wyjaśnienia. A więc stan elementu jest to stan fizykalny, który określają dwie grupy czynników (parametrów): czynniki stereometryczne oraz czynniki fizykalne. Do czynników stereometrycznych zalicza się: kształt elementu, jego wymiary, chropowatość, falistość powierzchni, kierunkowość śladów obróbki, skażenia powierzchni takie jak: wyżłobienia, wgniecenia, wżery, wykruszenia, pęknięcia i inne uszkodzenia. Do czynników fizykalnych należy zaliczyć: skład chemiczny, strukturę (w ujęciu makro, mikro i submikro), przestrzenne rozkłady naprężeń, twardość i mikrotwardość, charakterystykę dyslokacji (chodzi głównie o rozkład gęstości dyslokacji) oraz parametry pochodne, którymi są własności mechaniczne, a wśród nich m.in. stopień umocnienia. 1 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Szynowych, Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, email: ppiec@mech.pk.edu.pl 1235

Przy obecnym stanie wiedzy wymienione czynniki powinny być brane pod uwagę w badaniach zużycia. Pozostaje natomiast sprawą otwartą, czy są to wszystkie konieczne do uwzględnienia czynniki. Zużycie można klasyfikować w różny sposób, w zależności od przyjętego czynnika klasyfikacyjnego. Dobór czynnika zależy od celu, jakiemu ma służyć klasyfikacja. Poniżej przytacza się klasyfikację zużycia ze względu na tzw. wiodące (dominujące) procesy zużycia, obserwowane w praktyce, ujęte w tabeli 1 [7]. Z analizy danych zamieszczonych w tabeli 1 wynika, że klasyfikacja ta nie jest zamknięta i można ją w każdej chwili uzupełnić. Tab. 1. Zestawienie wiodących procesów zużycia i przyporządkowanych im odpowiednich rodzajów zużycia i odmian zużycia L.p. Proces wiodący Rodzaj zużycia Odmiany zużycia a b c d 1 mikroskrawanie ścierne - bez tzw. warstwy ściernej, - z warstwą ścierną, - w ośrodku sypkim, - strumieniowo ścierne. 2 lokalne zgrzewanie adhezyjjne - bez tzw. głębokiego wyrywania, - z głębokim wyrywaniem 3 lokalna dekohezja cząstek materiału wywołana naprę-żeniami zmęczeniowymi zmęczeniowe - klasyczne zużycie zmęczeniowe, - typu pitting, - typu spalling, - typu fretting, - termiczne 4 deformacja plastyczna plastyczne - w całej masie, - w warstwie wierzchniej. 5 oddziaływanie chemiczne korozyjne - metali, 6 drążenie ciała stałego przez gaz, ciecz lub wyładowania elektryczne 7 drążenie ciała stałego przez ciecz uwarunkowane zja-wiskiem kawitacji 8 destrukcyjne oddziaływanie ciepła tarcia - niemetali. erozyjne - hydroerozja, - erozja gazowa, - elektroerozja. kawitacyjne - hydrodynamiczna (przepływowa), - falowa. cieplne - metali, - niemetali. 9 inne procesy wiodące inne rodzaje zu-życia - inne odmiany. Cel pracy Celem podstawowym niniejszej pracy jest ustalenie takich kierunków badań, których wyniki stanowiłyby podstawę do ich aplikacji w zakresie poprawy jakości badanego obiektu w określonych warunkach eksploatacji. Na postawione pytanie co to znaczy badać zużycie elementu maszyny można odpowiedzieć, że sprowadza się to do badania zmiany wszystkich wyżej wymienionych parametrów, charakteryzujących stan fizykalny elementu. W praktyce jest to niezmiernie trudne. Z praktycznego punktu widzenia wystarcza śledzenie zmian tylko tych parametrów, które decydują o możliwości spełniania przez element określonej roli użytkowej. 1236

Analiza obrazu zużycia wybranych zespołów pojazdów szynowych, w aspekcie optymalizacji kierunku badań, jest podstawą opracowania właściwej metodyki badań. Metodyka Schemat poglądowy holistycznych badań tribologicznych wybranych procesów zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych przedstawiono na rysunku 1. Rys.1. Schemat poglądowy kompleksowych badań procesu zużycia [8] Badania te stanowią bazę danych do analizy optymalizacyjnej trwałości eksploatacyjnej pojazdów szynowych w aspekcie doboru właściwości trących badanych materiałów w zakresie stosowanych warunków eksploatacji. Podczas hamowania pojazdu szynowego procesy tarcia między kołem i wstawką hamulcową są procesami wiodącymi w kształtowaniu zjawisk zużycia w obszarze styku szyna-koło-klocek hamulcowy. Dla zrealizowania tych założeń wprowadzono w niniejszej pracy rozprzęgnięcie układu szyna-kołoklocek hamulcowy na układ koło-klocek hamulcowy i układ koło-szyna, (rys.2) Rys.2. Rysunek poglądowy ilustrujący obszar prowadzonej przez autora analizy zjawisk kontaktowych Propagacja zużycia elementów zestawu kołowego pojazdów szynowych, określona na podstawie badań tribologicznych, a zarazem czas bezawaryjnej pracy obiektu do pierwszego uszkodzenia pozwalają na sporządzenie charakterystyk eksploatacyjnych, informujących użytkownika o stanie sprawności technicznej, stanie zdatności - w odniesieniu do analizowanych parametrów, tzn. ich wartości początkowej lub dopuszczalnej albo granicznej. 1237

Podstawą badania procesów eksploatacji jest: dokładne sprecyzowanie celu badań, określenie wiodących procesów zużycia, ustalenie metodyki realizacji badań. Wyniki badań Z przeprowadzonych badań eksploatacyjnych wynika, że zestawy kołowe stanowią najsłabsze ogniwo spośród wszystkich zespołów badanego pojazdu szynowego, rys. 3. Rys.3. Wykresy funkcji niezawodności R(t) elementów i zespołów wagonu; 1 - zestaw kołowy, 2 - układ hamulcowy, 3 - resor, 4 - rama, 5 - urządzenie cięgłowe, 6 - zderzak, 7 - urządzenie skrętowe Trwałość zestawów kołowych jest determinowana głównie przez intensywność procesu zużycia. Skutki zużywania się kół mają dwojaki charakter: z jednej strony - zmiana zarysu zewnętrznego powierzchni tocznej kół; w odniesieniu do obowiązującego profilu, wpływa na zmianę właściwości biegowych pojazdu i pogorszenie warunków bezpieczeństwa prowadzenia w torze, z drugiej strony - ubytki materiału; powodują konieczność częstego reprofilowania powierzchni roboczej wieńca koła lub wymiany zestawu kołowego i z tego powodu ubytki tego materiału wpływają na zwiększenie kosztów eksploatacji. Przy analizie trwałości zestawów kołowych należy szczególnie uwzględnić te czynniki, które mają decydujący wpływ na propagację wiodącego procesu zużycia. Należy tu wyróżnić, między innymi, następujące czynniki: zestawy kołowe toczne lub napędne, koła monoblokowe lub obręczowane lub z wkładkami sprężynującymi, zestawy kołowe z hamulcem tarczowym lub klockowym, drogi kolejowe nizinne lub górskie. Analizę zużycia zestawów kołowych, ze względu na tzw. procesy wiodące (dominujące) i uwarunkowania eksploatacyjne, należy realizować w odniesieniu do wydzielonych elementów składowych zestawu kołowego przy jednoczesnym uwzględnieniu wpływu stosowanego układu hamulcowego. 1238

W tym ujęciu, jako podstawowe rodzaje zużycia wydzielonych elementów zestawu kołowego pojazdu szynowego, należy wymienić: a) oś zestawu kołowego; pęknięcia zmęczeniowe osi, b) tarcza koła; pęknięcia zmęczeniowe tarczy koła, c) obręcz koła; poluzowanie obręczy, d) wieniec koła - powierzchnia cierna; ścieranie na powierzchni tocznej, podcięcie obrzeża, rozwalcowanie na powierzchni tocznej, płaskie miejsca i narosty, e) zestawy kołowe wyposażone w hamulec tarczowy; wykruszenia zmęczeniowe na powierzchni tocznej, owalizacja koła, f) zestawy kołowe wyposażone w hamulec klockowy; odkształcenia tarczy koła, pęknięcia termiczne zmęczeniowe na powierzchni tocznej, korrugacja koła, g) wstawka klocka hamulcowego; deformacja cieplna wstawki hamulcowej, pęknięcia promieniowe wstawki hamulcowej, h) szyna; pęknięcia zmęczeniowe na powierzchni ciernej, pęknięcia termiczne, Wizualizacja obrazu wybranych rodzajów zużycia Wizualizacja wybranych rodzajów zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych stanowi obrazową bazę danych w zakresie badania wiodących procesów zużycia i optymalizacji zakresu tych badań. Pęknięcia zmęczeniowe osi Na rysuneku 4. zamieszczono widok ogólny przełomu zmęczeniowego podpiaścia osi zestawu kołowego wagonu. Pęknięcie zmęczeniowe rozpoczyna się na całym obwodzie jednocześnie, w środku widoczny jest przełom doraźny ( rysunek 4). Rys. 4. Pęknięcie zmęczeniowe osi zestawu kołowego Żródło: [14] 1239

Pęknięcia zmęczeniowe tarczy koła Na rysunku 5 przedstawiono koło z widocznym pęknięciem tarczy koła w miejscu przejścia tarczy w piastę. Jest to obszar tarczy, w którym kumulują się maksymalne sumaryczne naprężenia. Rys. 5. Widok ogólny pęknięcia zmęczeniowe tarczy koła Żródło: [4] Poluzowanie obręczy Cechą charakterystyczną poluzowania obręczy są ślady rdzy pomiędzy obręczą a kołem bezobręczowym, jak również kątowe przemieszczenie obręczy wzglądem koła, rysunek 6. Rys. 6. Widok ogólny koła z poluzowaniem obręczy względne przesunięcie nacięć Ścieranie na powierzchni tocznej Na rysunku 7 przedstawiono zarys wieńca koła z zaznaczonymi obszarami zużycia ściernego na powierzchni tocznej. W podpisie rysunku podano wartości dopuszczalne tego zużycia. Intensywność zużycia w poszczególnych obszarach zarysu jest zróżnicowana i osiągnięcie wartości dopuszczalnej jest podstawą skierowania zestawu kołowego do regeneracji. Rys. 7. Dopuszczalne zużycia obręczy: a = min. 22 mm, przy czym 2a = 48 mm dla zestawu, b = max. 5 mm, 2c = max. 15 mm dla zestawu, d = w granicach 25-36 mm [9] 1240

Podcięcie obrzeża Podcinanie obrzeży kół, rys.8, występuje szczególnie intensywnie w tych pojazdach szynowych, które są eksploatowane w terenach górskich - gdzie tory mają łuki o małych promieniach. Rys. 8. Schemat rozkładu sił między obrzeżem a główką szyny [9] Stopień intensywności zużywania się obrzeży kół, oznaczony współczynnikiem Z, można wyrazić za pomocą wzoru Neumanna (1); P Z, (1) r sin cos gdzie: P - siła kierująca (rys.10) [kn], - kąt nabiegu koła na szynę [ 1 o ], r - promień koła, - współczynnik tarcia między obrzeżem koła nabiegającego a szyną, - kąt pochylenia obrzeża koła [ 1 o ]. Z zależności (1) wynika, że dla danego koła intensywność zużycia zmienia się wprost proporcjonalnie do siły kierującej P, kąta nabiegania i współczynnika tarcia. W celu zmniejszenia stopnia intensywności zużywania się obrzeży kół wprowadza się, między innymi, smarowanie obrzeża koła lub główki szyny w małych łukach toru. Na rysunku 9 przedstawiono wykresy niezawodności lokomotywy spalinowej B0B0, eksploatowanej w terenie górskim: R 1( t) - ze względu na podcięcie obrzeża oraz R 2( t) - ze względu na zużycie na okręgu tocznym. Z przebiegu wykresów R 1( t) i R 2( t) wynika, że w przypadku pierwszym mamy do czynienia z przyspieszonym zużyciem zestawu kołowego. Rys. 9. Wykres niezawodności lokomotywy spalinowej B0B0: R1(t) podcięcie obrzeża koła, R2(t) zużycie koła na kręgu tocznym 1241

Z praktyki eksploatacyjnej wynika, że jednym ze sposobów zwiększenia trwałości zestawu kołowego jest wprowadzenie systemu smarowania obrzeży kół lub szyny. Hartowanie obrzeża koła (rysunek 10) jest jednym ze sposobów obniżenia propagacji zużycia, a tym samym zwiększenia trwałości eksploatacyjnej tego zespołu. Rys. 10 Widok ogólny stanowiska do hartowanie obrzeża koła Napawanie zużytego obrzeża (rysunek 11) jest kolejnym sposobem regeneracji zestawu kołowego, który pozwala na zwiększenie czasu użytkowania tego zespołu. Rys. 11. Widok ogólny stanowiska do napawania obrzeża koła Rozwalcowanie na powierzchni tocznej Rozwalcowanie koła występuje w warstwie wierzchniej powierzchni tocznej. Przypadki rozwalcowania obręczy stwierdzono w lokomotywach ST44 eksploatowanych w terenach górskich, rysunek 12. Rys. 12. Widok ogólny koła z rozwalcowaniem na powierzchni tocznej.. 1242

Płaskie miejsca i narosty Na rysunku 13 przedstawiono przekrój poprzeczny obręczy z utworzonym płaskim miejscem podczas poślizgu zablokowanego koła po szynie. Widoczny jest znaczny ubytek materiału obręczy. Bezpośrednio za płaskim miejscem utworzył się narost, rysunek 14. Materiał narostu objętościowo odpowiada ubytkowi materiału w miejscu powstałego płaskiego miejsca. Rys. 13. Widok ogólny przekroju obręczy koła z płaskim miejscem.. Rys. 14. Widok ogólny przekroju obręczy koła z narostem.. Na rysunku 15 przedstawiono widok ogólny narostu utworzonego na powierzchni tocznej koła: a widok z góry, b widok z boku. Powstawaniu tego narostu towarzyszył stopniowy obrót koła. a b Rys. 15. Widok ogólny narostu na powierzchni tocznej koła: a widok z góry, b widok z boku 1243

Wykruszenia zmęczeniowe na powierzchni tocznej Zestawy kołowe wyposażone w hamulce tarczowe wykazują, po określonym czasie eksploatacji, wykruszenia zmęczeniowe obręczy na powierzchni tocznej. Pojedyncze wykruszenia występujące na części obwodu koła, rysunek 16, są wynikiem naprężeń kontaktowych koła z szyną. Maksimum tych naprężeń znajduje się na pewnej głębokości pod powierzchnią toczną koła. Rys.16. Wycinek powierzchni tocznej obręczy z pojedynczym wykruszeniem Żródło: [13] Owalizacja koła Zestawy kołowe wyposażone w hamulce tarczowe wykazują po określonym czasie eksploatacji owalizację na okręgu tocznym, rysunek 17. Mimo, że przebiegi zestawów kołowych wyposażonych w hamulce tarczowe są znacznie większe w porównaniu do zestawów kołowych z hamulcami klockowymi, to jednak ich przebieg w km ograniczony jest przez nierównomierne zużycie koła na obwodzie tocznym, a ten rodzaj zużycia koła powoduje wzrost poziomu dźwięku [db] podczas jazdy pojazdu. Rys.17. Wycinek profilogramu powierzchni tocznej wzdłuż obwodu koła owalizacja koła. Odkształcenia tarczy koła Odkształcenia tarczy koła są następstwem oddziaływania ciepła tarcia w miejscu styku koła z wstawką klocka hamulcowego. Odkształcenia te mogą mieć charakter trwały, co w konkretnych przypadkach wpływa na zmianę wymiaru rozstawu kół w zestawie kołowym, rysunek 18. 1244

Rys. 18. Ogólny schemat odkształcenia koła Żródło: [11] Pęknięcia termiczne zmęczeniowe na powierzchni tocznej W wyniku wielokrotnych miejscowych nagrzań koła, w miejscu styku z wstawką klocka hamulcowego, następuje termiczne zmęczenie materiału w warstwie wierzchniej. Pojawienie się martenzytu w warstwie wierzchniej świadczy o zahartowaniu materiału. Warstewka utwardzona, w warunkach obciążeń dynamicznych jest bardzo podatna na pękania i często im ulega. W czasie kolejnych następnych nagrzań może dojść do odpuszczenia martenzytu i związanej z tym zmiany objętości właściwej. Przy przejściu martenzytu, np. w sorbit, występuje zmniejszenie się objętości właściwej, co wywołuje naprężenia rozciągające w warstwie materiału. W przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnych naprężeń na powierzchni obręczy pojawiają się drobne pęknięcia poprzeczne, rysunek 19. Rys.19. Przekrój wzdłużny odcinka obręczy z promieniowo przebiegającymi pęknięciami Żródło: [11] Jeżeli drobne pęknięcia powiększają się w kierunku promieniowym w takim stopniu, że występuje znaczne osłabienie wieńca koła w przekroju poprzecznym, wówczas może dojść do pęknięcia koła, rys.20. 1245

Rys. 20. Pęknięcie nawskrośne koła monoblokowego spowodowane pojawieniem się pęknięć na powierzchni ciernej obręczy Korrugacja na powierzchni ciernej koła Przeprowadzone przez autora liczne obserwacje zmian makropowierzchni ciernej koła zestawów kołowych wagonów wyposażonych w hamulce tarczowe lub klockowe oraz wykonane liczne pomiary owalizacji kół i falistości na powierzchni tocznej koła dały podstawę do stwierdzenia, że wagony z hamulcem tarczowym wykazują owalizację kół, natomiast wagony z hamulcem klockowym wykazują korrugację kół w strefie kontaktu koła z wstawką klocka hamulcowego, rys.21 Rys. 21. Widok ogólny korrugacji na powierzchni tocznej koła wagonu osobowego Jako jedną z przyczyn powstawania korugacji koła można wskazać, na podstawie badań przeprowadzonych przez autora niniejszej pracy, drgania samowzbudne powstające podczas tarcia wstawki klocka hamulcowego i koła. Poprzez dobór materiału wstawki klocka hamulcowego, charakteryzującego się odpowiednim współczynnikiem tarcia, możemy przeciwdziałać korrugacji koła. W tym przypadku współczynnik tarcia kinetycznego materiału wstawki powinien być niezależny od prędkości względnej trących elementów i równy współczynnikowi tarcia statycznego. Deformacja cieplna wstawki klocka hamulcowego W wyniku powstawania wysokich gradientów temperatury w początkowej fazie hamowania (rysunek 22), następuje cieplna deformacja wstawki hamulcowej w takim stopniu, że wstawka współpracująca z kołem o średnicy 0,92 m, po deformacji wykazuje profil koła o średnicy około 0,96 m. Cieplna deformacja wstawki wpływa na zmniejszenie się powierzchni styku wstawki z kołem z nominalnej prostokątnej do rzeczywistej liniowej. 1246

Rys. 22. Schemat deformacji cieplnej wstawki hamulcowej Pęknięcia promieniowe wstawki hamulcowej W wyniku wielokrotnych odkształceń cieplnych, zobrazowanych na rysunku 22, wstawka ulega promieniowm pęknięciom, rysunek 23. Rys. 23. Zużycie ścierne żeliwnej wstawki klocka hamulcowego - pęknięcie promieniowe Pęknięcia zmęczeniowe szyny na powierzchni ciernej Widok ogólny szyny z pęknięciami zmęczeniowymi przedstawiono na rysunku 24. Przykład ten dotyczy toru kolejowego w łuku w którym szyna wewnętrzna wykazuje pęknięcia zmęczeniowe od strony kontaktu z obrzeżem nabiegającego koła. Rys. 24. Widok ogólny szyny z pęknięciami zmęczeniowymi 1247

Pęknięcia termiczne szyny Na rysunku 25 przedstawiono przekrój poprzeczny szyny z widocznymi wewnętrznymi pęknięciami termicznymi. Materiał szyny wykazuje wewnętrzne pęknięcia termiczne w wyniku oddziaływania gradientu temperatury podczas miejscowego poślizgu napędnego zestawu kołowego lokomotywy, rysunek 26. Rys. 25. Przekrój poprzeczny szyny z widocznymi pęknięciami termicznymi Rys. 26. Widok ogólny szyny wykazującej miejscowy poślizg napędnego zestawu kołowego lokomotywy Przedstawiona baza wizualizacji wiodących procesów zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych pozwoli na optymalizację metodyki kierunków badań, których wyniki będą stanowiły podstawę do ich aplikacji w zakresie poprawy jakości, bezpieczeństwa i ekologii transportu pojazdów w określonych warunkach eksploatacji. Znajomość podstawowych zjawisk towarzyszących procesowi eksploatacji pojazdów szynowych, w aspekcie analizy obrazu zużycia, jest podstawą dla dzenia prawidłowej identyfikacji analizowanych wiodących procesów zużycia w kontekście opracowania właściwej metodyki badań, adaptacji ukierunkowanych sposobów badań. W aspekcie przedstawionej strategii badań jakości pojazdów szynowych, mając na uwadze zestawy kołowe, należy uwzględnić także wpływ stanu technicznego szyn. Stan ten uwarunkowany jest, między innymi, względami technologicznymi i rzeczywistymi warunkami eksploatacji. Dla przykładu w tablicy 2 zamieszczono wyniki pomiaru twardości HB na powierzchni tocznej szyn. 1248

Tab. 2. Zestawienie wartości wyników pomiaru twardości HB na powierzchni tocznej szyny. Zakres wartości Numer szyny - twardość HB mierzonej twardości HB 0 I II III IV V VI a b c d e f g h 414 - - 415 - - - - 388 - - 388 - - 388 363 - - 363 363 363 363 363 - - 363-363 363 - - 363-363 341 - - 341 341 - - 341 341 - - 341 341 341 321 321 302 302 302 302-302 269 269 269 269 255 255 255 255 Z zestawienia w tabeli 2 wartości pomiaru twardości HB wynika, że szyny 0 i I wykazują najmniejszą twardość - około 300 HB. Pozostałe szyny wykazują wyższe wartości mierzonej twardości, przy czym szyna II ma największą twardość - około 410 HB. Występujące zróżnicowanie wartości twardości szyn wpływają destrukcyjnie na kształtowanie się warstwy wierzchniej koła i jakość współpracy tego koła z wstawką hamulcową. Wnioski Zamieszczone w pracy materiały stanowią kompendium wiedzy z zakresu studium eksploatacyjnego badania zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych w aspekcie wiodących procesów zużycia. Studium eksploatacyjne badania zużycia poszczególnych elementów zestawów kołowych jest podstawą analizy i opracowania optymalnej metodyki badań. Optymalna metodyka badań bazuje na analizie wizualizacji wiodących procesów zużycia i na celowym uzasadnieniu przydatności badań laboratoryjnych i stanowiskowych oraz symulacji komputerowej i badań eksploatacyjnych, (rysunek 1), które to badania uwzględniają warunki eksploatacji, między innymi, wpływ oddziaływania współpracy z szyną lub wymagają, dla czytelności analizy wyników badań, rozprzężenia tego układu, (rysunek 2). Streszczenie Praca dotyczy podstawowych aspektów zużycia wybranych elementów zestawu kołowego pojazdów szynowych. W pracy zamieszczono ogólną definicję zużycia i uszkodzenia elementów maszyn oraz przedstawiono klasyfikację zużycia ze względu na wiodące (dominujące) procesy zużycia, obserwowane w praktyce. Wyniki analizy eksploatacyjnej badań wiodących procesów zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych udokumentowano w odpowiedniej graficznej formie i obrazowej wizualizacji wybranych procesów zużycia. Przedstawione materiały, stanowią kompendium wiedzy z zakresu studium eksploatacyjnego badania zużycia zestawów kołowych pojazdów szynowych. Słowa kluczowe: pojazd szynowy, zestaw kołowy, procesy wiodące zużycia, niezawodność 1249

Study operational wear of wheel sets of rail vehicles in the aspect holistic tribology Abstrakt The work concerns the fundamental aspects of wear of selected elements wheelset rail vehicles. The paper presents a general definition of wear and damage of machine parts and presents the classification of wear due to the leading (dominant) wear processes observed in practice. The results of the analysis of operational research, leading the processes wear of wheel sets of rail vehicles, documented in the appropriate form and pictorial graphic visualization of selected processes of wear. The materials are a compendium of knowledge in the field of operational research study wear of wheel sets of rail vehicles.. Key words: rail vehicle wheel set, the processes leading wear, reliability. LITERATURA / BIBLIOGRAPHY [1]. Bogacz R., Piec P.: Zur Reibungs-Modellierung und experimentellen Untersuchung von Eisenbahnrad-Bremsklotz-Beruehrung.ZAMM Z.angew. Math. Mech, Berlin, Akademie Verlag, Nr 4-5, V.73, 1993, s.194-195. [2]. Cramer R.E.: Second progress report on corrugated rails. Univ. Illinois Bull.; Eng. Exp. St. 44/1947/Reprint nr 37, s. 13/17; end Univ. Illinois Bull.; Eng. Exp. St. 43/1946/ Reprint nr 35, ss. 38/40. [3]. Ehlers H.R., Gärtner E., Potenciale und Grenzen der Klotzbremse im Vergleich zour Scheibenbremse, ZEV+DET Glas. Ann. Nr 6/7 2002 s. 290 300. [4]. Hagenbarth F.: Der Radsatz heute und morgen. Glasers Annalen, 90/1966, nr 9. [5]. Jurga S.: Metoda monitoringu zużycia kół jezdnych pojazdów szynowych. Praca dysertacyjna - promotor. P.Piec, Politechnika Krakowska, Kraków, 2002 r. [6]. KOLTECH: Badania eksploatacyjne-testowe, monitoring zużycia obręczy koła. Metodyka monitoringu. Pomiary testowe na stanowisku diagnostycznym. Praca nie publikowana, Racibórz, 2002. [7]. Lisowski Z.: Zużycie. Zagadnienia tarcia zużycia i smarowania, z. 6/1969. [8]. Ostermayer G. P. :TU Berlin Forschungspartner der Bahntechnik. Wyd. Schumann D. Praesident der Technischen Universitaet Berlin [9]. Piec P.: Zjawiska kontaktowe w elementach pojazdów szynowych. Wyd. ITE Radom, 1999. [10]. Piec P.: Badania eksploatacyjne elementów i zespołów pojazdów szynowych. Wyd. Politechniki Krakowskiej, 2004. [11]. Raquet E., Tacke G.: Untersuchungen zur Spurmassstabilitaet bei Radsaetzen mit klotzgebremsten Vollraedern. Glasers Ann. 99/1975/ nr 11. [12]. Rudolph W.: Die Laufflaechenschaeden der Eisenbahnraeder und ihre Entstehung. Glas. Ann. 88, 3/1964. [13]. Ryan C. F., Hundy B. B.: Steel wheels and tyres. Journ. Inst. Eng. 50/3/1960/61. [14]. Sztencel J.: Badania nad uszkodzeniami i technologią wykonania zestawów kołowych. COBiRTK, Warszawa, temat s. 42, z. 31/1968. [15]. Tross A. Der Mechanismus der Reibung. Glasers Annalen, nr 5, 11, 12, 1962. 1250