О контроле состояния сварных соединений элементов конструкций транспортных машин

Abstract

Цель работы заключается в создании инструментального метода контроля технического состояния механических элементов экипажных частей железнодорожных локомотивов по критерию возникновения усталостных трещин в их сварных соединениях. Применялись бортовой измерительный комплекс для проведения ходовых динамико-прочностных испытаний элемента конструкции электровоза ДС3, компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния сварного соединения, тензометрический нуль-индикаторный метод выявления усталостных трещин. В статье представлены результаты ходовых динамико-прочностных испытаний сварного соединения накладки гасителя буксовой ступени подвешивания с боковиной рамы тележки электровоза ДС3, прилученные с помощью тензометрического бортового измерительного комплекса. Установлено, что возникновение усталостной трещины в сварном соединении обусловлено дефектом катета сварного шва в месте возникновения максимальных напряжений растяжения, нештатной работой гидравлического гасителя буксовой ступени подвешивания. С помощью компьютерного моделирования напряженнодеформированного состояния сварного соединения без трещины, с усталостной трещиной полуэллиптической формы показана возможность ее обнаружения до достижения критических размеров в трудно доступном месте элемента конструкции с помощью созданного нами тензометрического нуль-индикаторного метода. Сделан вывод о том, что качество ремонта сварных соединений механических элементов экипажных частей железнодорожных локомотивов может быть проверено в реальных условиях их эксплуатации без возникновения усталостного разрушения.

Мета роботи полягає у створенні інструментального методу контролю технічного стану механічних елементів екіпажних частин залізничних локомотивів за критерієм виникнення втомних тріщин в їх зварних з'єднаннях. Застосовувалися бортовий вимірювальний комплекс для проведення ходових динамікоміцнісних випробувань елемента конструкції електровоза ДС3, комп'ютерне моделювання напруженодеформованого стану зварного з'єднання, тензометричний нуль-індикаторний метод виявлення втомних тріщин. У статті представлені результати ходових динаміко-міцнісних випробувань зварного з'єднання накладки гасителя буксового ступеня підвішування з боковиною рами візка електровоза ДС3, які отримані за допомогою тензометричного бортового вимірювального комплексу. Встановлено, що виникнення втомної тріщини в зварному з'єднанні обумовлено дефектом катета зварного шва в місці виникнення максимальних напружень розтягу, нештатною роботою гасителя коливань буксового ступеня підвішування. За допомогою компютерного моделювання напружено-деформованого стану зварного з'єднання без тріщини, з втомною тріщиною напівеліптичної форми показана можливість її виявлення до досягнення критичних розмірів за допомогою створеного нами тензометричного нуль-індикаторного методу. Зроблено висновок про те, що якість ремонту зварних з'єднань механічних елементів екіпажних частин залізничних локомотивів може бути перевірена в реальних умовах їх експлуатації без виникнення втомного руйнування.

The work objective is to create the tools method for controlling a technical status of the mechanical members of the vehicle parts of railway locomotives using a criterion for fatigue cracking through their welded joints. The on-board measuring complex for dynamic and structural running tests of the structural member of the DS3 electric locomotive, the computer simulation of a stressed-strained state of a welded joint, the strain-measuring null-indicator method of detection of fatigue cracks have been employed. It is found that fatigue cracking through the welded joint results from the defect of a leg at the site of initiation of maximal tensile stresses, a supernumerary work of a hydraulic damper of the suspension axle box stage. Using the computer simulation of a stressed-strained state of the welded crack-free joint, with the fatigue crack of a semi-elliptic form, the capability of its detection prior to critical dimensions at the inaccessible site of the structural member with our strain-measuring null indicator method is demonstrated. Conclusions about the verification of the quality of repair of welded joints of the mechanical members for the vehicle parts of railway locomotives under real operational conditions without fatigue cracking are made.