TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA (BROJ 2 • 2009) 25

REZIME Ovim radom predstavljeni su osnovni otkazi koji se javljaju kod ležajeva i ležišta primijenjenih kod željezničkih voznih sredstava. U radu su opisani uzroci nastanka oštećenja ležajeva. Konačan cilj rada je upoznavanje sa problematikom održavanja ležajeva i njihovim značajem sa aspekta bezbjedno-sti željezničkog saobraćaja Ključne riječi: željezničko vozilo, trčeći stroj, oso-vinski ležaj.

ABSTRACT This paper presents the basic failures that appear on axial bolsters and bearings applied on railway vehicles. It describes the causes of damage on axial bolsters. The aim of this paper is to familiarize oneself with the problems of axial bolster mainte-nance and their importance from the aspect of railway safety. Key words: railway vehicle, running engine, axial bolster

A1

1. UVOD Opšte poznato je da se stanje svakog tehničkog

sistema stalno mijenja u toku njegove eksploatacije, a što za posledicu ima i promjenu njegovih eksploatacionih svojstava. Pri tome, promjena stanja tehničkog sistema zavisi od vise faktora, a neki od njih su : prirodno habanje djelova, kvalitet materijala i obrade, nesavršenost konstrukcije djelova, monta-ža, uslovi eksploatacije, kvalitet održavanja i drugo.

Željezničko vozilo predstavlja složeni tehnički

sistem koji se sastoji iz više podsistema (trčeći stroj, postolje, sanduk, uređaji za kočenje, vlačna i odbojna sprema, elektro oprema...), gdje između

* Dio projekta „Istraživanje efektivnosti kao mjere uspješnosti održavanja i proizvodne sposobnosti sistema“ Ministarstva nauke i prosvjete, Crne Gore.

ostalih posebnu ulogu i značaj ima trčeći stroj, a u okviru njega osovinska ležišta i osovinski ležaji.

Osovinska ležišta i ležaji kao sastavni elementi

osovinskih sklopova su najopterećeniji segmenti tehničkog sistema-željezničkog vozila. Samim tim, od njihove ispravnosti ne samo da direktno zavisi efikasnost vozila kao tehničkog sistema, već i bezbjednost odvijanja željezničkog saobraćaja. Zbog toga se nadzoru i dijagnozi stanja kotrljajnih ležaja i pripadajućih ležišta, mora dati poseban značaj kako bi se analizom relevantnih pokazatelja stanja ležaja donijeli pravilni zaključci o njihovoj ispravnosti, kao i ukazalo na smetnje u radu i eventualna oštećenja.

Za rezultat bi bilo sprečavanje pojave otkaza sa

posledicama po život i zdravlje ljudi, materijalna dobra i okolinu.

Uslov za vršenje kvalitetnog nadzora i dijagno-

sticiranja stanja kotrljajnih ležaja i ležišta jeste

UDC: 629.114-476.26 STRUČNI RAD

UTVRĐIVANJE OŠTEĆENJA OSOVINSKIH LEŽAJA TRČEĆEG STROJA ŽELJEZNIČKOG VOZILA* DETERMINING DAMAGE ON AXIAL BOLSTERS OF THE RUNNING ENGINE OF A RAILWAY VEHICLE

Sadžid Nuhodžić, dipl. inž. maš. Željeznički prevoz Crne Gore AD, Podgorica Prof. dr Miodrag Bulatović, Mašinski fakultet, Univerziteta Crne Gore, Podgorica

TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA (BROJ 2 • 2009) 26

posjedovanje određenog nivoa znanja vezano za tu problematiku, a to znači poznavanje tipova oštećenja i neispravnosti kotrljajnih ležaja kao i njihovo povezivanje sa fizičkim fenomenima koji su uzrok tih oštećenja i neispravnosti.

U cilju lakšeg razumijevanja materije koja će

biti izložena u ovom radu, pored klasifikacije ošte-ćenja, prethodno je dat kratak opis sklopa mazalice sa kotrljajućim ležajima koji se primjenjuje kod željezničkih vozila, ne razmatrajući sve primijenjene konstrukcione izvedbe zavisno od serije vozila, već načelno najzastupleniji tip mazalice. Ovom prilikom treba napomenuti da su kotrljajni ležaji koji se mogu koristiti kod željezničkih vozila strogo propisani objavama UIC-a (Međunarodni savez željeznica) i ERRI-a (Evropski željeznički istraživački institut, ORE).

2. MAZALICA SA KOTRLJAJNIM LEŽIŠTIMA

Zavisno od serije vozila, u praksi se susrijeću razni tipovi mazalica, koji se u sustini razlikuju samo u konstrukcionoj izvedbi kućišta dok su kotrljajući elementi uglavnom identični i nose oznak WJ/WJP 120 * 240. Zajedničko za sve tipove mazalica je da su standardizovane i unificirane u skladu sa objavama UIC.

U načelu, ležišta sa mazalicom(u daljem tekstu

mazalica), željezničkog vozila (vučenog) sastoji se od sledećih elemenata:

• poklopca mazalice

• zaptivnog prstena

• kućišta ležaja

• zavrtnjeva za pričvršćivanje poklopca (sa rupama za plombiranje)

• spoljašnjeg ležaja

• unutrašnjeg ležaja

• naslonog prstena

• labirintskog prstena (prahobrana)

Sl.1 Sklopni crtež ležaja sa mazalicom - mazalice Svaki od elemenata sklopa mazalice je tipski i

razlike su vezane za vrstu vozila kod kojih se ugra-đuju. Održavanje, preventivno (plansko) i korekriv-no, takođe je propisano međunarodnim objavama UIC-a, željezničkim Pravilnicima i Uputstvima, kao i Uputstvima proizvođača.

Funkcionalnost mazalice neposredno zavisi od

ispravnosti svakog njenog elementa bez izuzetaka, kao i postupanja sa mazalicom u eksploataciji i tokom održavanja.

U eksploataciji su mazalice plombirane i smiju

se otvoriti samo uz odobrenje vlasnika vozila. Demontaža, pregled i montaža ležišta se izvodi najkasnije 4 godine poslije njegove prve ugradnje ili poslije poslednje demontaže. Pregled treba izvršiti:

• poslije pređenih 400.000 km, • po utvrđivanju oštećenja, • po narušavanju geometrije profila točkova, • iskliznuća ili drugog nepredviđenog doga-

đaja. Mjere otvora unutrašnjeg prstena, lavirintskog

prstena i kućišta su u propisanim tolerancijama, koje su date u tabeli 1.

Tabela 1.

Tolerancije Prečnik [mm] Kućišta

Ru-kav-ca

Lavirin-tskog

prstena

Radijalni zazor [mm]

80-130 H7(J7) p6 H8/u9 0.12-0.16 130-180 H7(J7) p6 F7/t7 0.12-0.16

> 180 H7(J7) p6 F7/t7 0.12-0.16

TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA (BROJ 2 • 2009) 27

3. OTKAZI I OŠTEĆENJA Kotrljajni ležaj sa mazalicom, odnosno mazali-

ca, je pripadajući podsklop osovinskog sklopa i kao takav predstavlja njegov najosjetljiviji dio imajući u vidu raznovrsnost faktora koji negativno utiču na ispravnost i funkcionalnost osovinskog sklopa u cjelini, a time i samog željezničkog vozila.

U eksploataciji se javlja više od 60 vrsta otkaza

osovinskog sklopa, a dobar dio njih odnosi se na kotrljajuće ležajeve. Samo pravilnim postupanjem, održavanjem i nadzorom sprečavaju se negativne posledice otkaza ležaja odnosno sprečava se sama njihova pojava.

Mnogi oblici otkaza međusobno su povezani, tj.

mnogi od njih su uzrok pojave i razvitka drugih. Uzroci za oštećenje kotrljajnih ležaja i ležišta su različiti, a mogu biti u:

• greškama u materijalu, • greškama u proizvodnji (greške nastale

prilikom kovanja, presovanja i kaljenja, pukotine nastale prilikom brušenja, greške u tolerancijama),

• pogrešnom sastavljanju ili ugradnji ležišta, • nepravilnom podmazivanju (manjak maziva,

predoziranje ili neadekvatno sredstvo za podmazivanje),

• prolazu struje, • uticaju vlažnosti i drugo. U tabeli 2 su dati osnovni tipovi oštećenja

kotrljajnih ležaja i ležišta kao i uzroci koji ih izazivaju. Tipovi oštećenja koji su najčešći u eksploataciji željezničkih vozila detaljnije su obrađeni u nastavku ovog rada.

Tabela 2

Uzrok Posljedica

Nepravilna montaža - brazdanje putanja kotrljanja - pukotine

Nepravilan zazor u ležaju

- abrazivno trošenje - kontaktna korozija - oštećenja pri montaži - nesaosnost - krivljenje i razaranje

Zamor materijala - oštećenja površina - ljuštenje

Nedovoljno ili predozirano podmazivanje

- zaribavanje ležaja - zadiranje površina staza kotrljanja - brazdane kotrljajnih staza

Neadekvatno sredstvo za podmazivanje

- nagrizanje

Prolaz struje (prilikom električnog zavarivanja na vozilu odnosno obrtnom postolju)

- hrapavost - krateri - razaranje ležaja

Nezaptivenost

- zadori - abrazivno trošenje - kontaktna korozija - brazde na površini kotrljanja

Korozija i nagrizanje - habanje izjedanjem-ožiljci Labavost unutrašnjeg prstena i rukavca

- korozija trenja i habanje

Uzajamno dejstvo mekih i okaljenih djelova

- habanje mekih djelova kaveza

Zaprljanost ležaja - habanje tvrdih djelova (cilindrični valjci, putanje..)

3.1 Oštećenja ležišta korozijom i nagrizanjem

Korozija i nagrizanje dovode do povećanog

habanja izjedanjem, čija je posledica stvaranje ožiljaka. Korozija trenja ili korozija spoja stvara se već pri neznatnim pomjeranjima između unutrašnjeg prstena i osovinskog rukavca kao i između spoljašnjeg prstena i kućišta (sl.2). Labavim sklopom pospješuje se pomjeranje jednog dijela prema drugom. Tarna rđa prouzrokuje habanje u ležaju jer dejstvuje kao sredstvo za brušenje ili poliranje.

Sl.2 Oštećenja ležišta (rukavca) korozijom i nagrizanjem

TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA (BROJ 2 • 2009) 28

3.2 Oštećena površina i ljuskanje Hrapavost i listanje na putanji i cilindričnim

valjcima označava se kao ljuštenje. Javlja se usled zamora materijala, pogrešne ugradnje ležišta ili prisustva stranih tijela (sl.3).

Sl. 3 Ostećena površina i ljuskanje

Ljuštenje usled normalnog zamora materijala

nastaje tek ako je predviđeni vijek trajanja značajno premašen i usled velikog broja promjenljivih opterećenja kao uzroka zamora materijala. Tipično, u početku se javlja srazmjerno neznatno ljuskanje a zatim se stalno povećava do punog obima . Nasilnim navlačenjem ležaja na unutrašnji prsten stvaraju se jedva vidljive ogrebotine koje su inicijatori prevremenog razaranja površine metala i ljuskanja.

Strana tijela koja prilikom montaže dospijevaju

u ležaj utiskuju se u putanje i cilindrične valjčiće I uzrokuju nastajanje finih naprslina iz kojih nastaje ljuštenje. 3.3 Pukotine

Pukotine nastaju prilikom nestručnog navla-

čenja i skidanja ležaja, a kao posledica udaranja čekićem i udaraca na prstenove i valjčiće.

Uzrok poprečnim pukotinama na unutrašnjim

prstenovima je često suviše tijesan sklop sa osovin-skim rukavcem (sl.4)

Sl.4 Pukotine na prstenu

3.4 Oštećenje kaveza

Pri nedovoljnom podmazivanju nastaje jako

habanje džepova u kavezu usled čega se cilindrični valčići zakošuju i prouzrokuju oštećenja nosive površine naslona prstena i labavljenje zakovičastog spoja. Habanje kaveza dovodi na kraju do loma odstojnika-distancera i upropašćavanja ležaja (sl.5). 3.5 Stvaranje brazde

Brazde su oštećenja putanje koja nastaju od

mikroskopski malih čeličnih opiljaka. Rijetka su pojava kod kotrljajnih ležaja šinskih vozila.

Pored toga brazde nastaju i usljed strujnog

opterećenja većeg od 0.7 A/mm2 (jednosmjerna ili naizmjenična) i to dubine 16 µm i širine oko 2 mm.

Sl.5 Posljedice nepodmazanosti kaveza i ležaja

TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA (BROJ 2 • 2009) 29

3.6 Nagorjela mjesta Prilikom električnog zavarivanja na vozilu

odnosno obrtnom postolju dolazi do prolaza struje čime se stvaraju nagorjela mjesta u obliku kratera na putanji prstena i površini kotrljanja cilindričnih valjčića. Usled toga dolazi do razaranja ležaja (sl.6).

Sl.6 Nagorjelost ležaja

3.7 Nezaptivenost mazalice

Nezaptivenost kućišta ležaja omogućava prodor

vlage iz vazduha (i ne samo vlage već i atmosferskih padavina) u ležaj koja se prilikom hlađenja kondezuje i stvara prekid uljnog filma na mjestima kontakta kotrljajnih tijela i kotrljajnih staza.

Tokom imobilizacije kola stvara se korozija

koja se kasnije ponaša kao abrazivno sredstvo i izaziva mehanička oštećenja (sl.7).

Sl.7 Posljedice nezaptivenosti mazalice 4. ZAKLJUČCI

Kotrljajni ležaji sa mazalicom koji se

primjenjuju kod željezničkih vozila su vitalni elementi trčećeg stroja i predstavljaju osnov bezbjednog saobraćaja.

Oštećenja na sklopu lezaja dovode do

mehaničkih ostećenja i zagrijavanja trčećeg stroja, sto u krajnjem slučaju ima za posledicu blokiranje osovine (ili u tezim slučajevima njen lom), usled čega neizostavno dolazi do iskliznuća vozila.

Poznavanjem nepravilnosti u radu ležajeva,

njihovim praćenjem, analizom i preduzimanjem mjera u cilju sprečavanja njihove pojave ostvaruje se cilj održavanja, a to je efikasan tehnički sistem sa minimalnim učešćem otkaza u radu.

LITERATURA

[1] Gosa, Uputstvo za održavanje i opravku osovinskog sklopa sa kotrljajnim ležištima, Gosa 1987.

[2] SKF, Priručnik za održavanje ležajeva SKF, 1988.

[3] Vladimir Aleksandrov, Održavanje zeljezničkih vozila, Naučna knjiga Beograd 2000.

[4] ZJZ, Uputstvo o odžzavanju osovinskih sklo-pova 260, ZJZ Beograd 2000.

[5] ZJŽ, Uputstvo za korišćenje i održavanje vagonskih mazalica sa kotrljajućim ležajima, Beograd 1964

[6] Bulatović,M., Održavanje i efektivnost tehni-čkih sistema, predavanja na postdipl. Studija-ma, Mašinski fakultet, Podgorica, 2008.