Механические испытания и дефектоскопия деталей подвижного состава

Методы неразрушающего контроля и дефектоскопии имеют два существенных недостатка: они довольно трудоемки и не дают возможности непосредственно убедиться в наличии у деталей способности нести расчетные эксплуатационные нагрузки. Поэтому дефектоскопию применяют точечно — для проверки отдельных, наиболее подверженных усталостному разрушению участков конструкций и элементов.

Чтобы гарантированно убедиться в несущей способности деталей, их подвергают механическим испытаниям так называемой пробной (максимальной расчетной) нагрузкой. В зависимости от функционального назначения детали проводятся испытания на растяжение, сжатие, срез, изгиб, удар, выносливость и другие виды деформаций.

1. Методы и режимы механических испытаний. Применение тех или иных методов испытаний определяется в основном характером нагрузок, действующих на детали в условиях реальной эксплуатации. Основными методами механических испытаний являются испытания на растяжение, сжатие и изгиб.

- Тормозные тяги, детали сцепных приборов и другие элементы, работающие преимущественно на растяжение или сжатие, подвергают испытаниям на растяжение;
- Пружины испытывают на сжатие (осадку);
- Листовые рессоры подлежат испытаниям на изгиб;
- Заклепочные соединения проверяют на срез и т. п.

Величину пробных нагрузок при механических испытаниях выбирают таким образом, чтобы они не вызывали остаточных деформаций проверяемых деталей. Обычно испытательная нагрузка устанавливается на 15–20% выше ее максимальной расчетной нагрузки, но не превышает 60–70% нагрузки, соответствующей пределу текучести материала.

2. Оборудование и стенды для испытаний. 2.1. Гидравлические прессы для испытаний на растяжение. Испытания на растяжение производят на специальных, обычно гидравлических прессах. Одна из распространенных конструкций такого стенда показана на рис. XIV.4, а.

Рис. XIV.4. Установки для механических испытаний: а — гидропресс для испытаний на растяжение; б — пневматический пресс для испытаний рессор на осадку и изгиб

Основу установки составляют неподвижная рама 2 с винтом 1 и крюком 7 для предварительного натяжения испытуемых деталей, подвижная рама 3 с крюком 5 для установки испытуемых деталей и гидропресс 4 с двигательным или ручным приводом.

Под действием усилия пресса, величина которого строго контролируется по манометру, подвижная рама, перемещаясь вправо, осуществляет статическую нагрузку испытуемой детали 6. Подобные же гидравлические прессы применяют и для других видов механических испытаний: на срез, сжатие и изгиб.

Гидропрессы используют в тех случаях, когда деформация деталей в процессе испытаний практически отсутствует.

2.2. Пневматические прессы для испытаний на осадку и изгиб. Когда деформация детали в процессе нагружения велика (например, при испытании рессор на осадку и изгиб), применяют пневматические прессы (как показано на рис. XIV.4, б).

Испытательный стенд состоит из следующих элементов:
- Основание 1, на которое устанавливают испытуемую деталь 2;
- Два пневматических цилиндра 4;
- Нажимная траверса 3, соединенная со штоками цилиндров 4 и указателем прогиба 5;
- Трубопроводы сжатого воздуха с трехходовым краном 6 и манометром 7.

3. Комплексный подход к контролю качества. Механические испытания просты, дешевы и удобны в производственных условиях. Они обеспечивают надежную проверку деталей подвижного состава без нарушения их целости и прочности, гарантируя надежность работы элементов в эксплуатации.

Однако методы механических испытаний не являются достаточными для выявления скрытых внутренних пороков и трещин в металле, если последние не настолько велики, чтобы вызвать разрушение под испытательной нагрузкой.

Поэтому для ответственных деталей, определяющих безопасность движения подвижного состава, механические испытания оказываются недостаточными и их необходимо обязательно дополнять дефектоскопией.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Д. И. Бондаревский, В. М. Кобозев.

Источник: Эксплуатация и ремонт подвижного состава городского электрического транспорта

Даный материал будет полезен студентам высших технических учебных заведений специальности «Городской электрический транспорт», инженерно-техническим работникам, а также специалистам по проектированию, эксплуатации и ремонту трамвайных и троллейбусных депо.