Analiza wymiarowa w badaniach modelowych zużycia zestawów kołowych

Pojęcie frettingu obejmuje skutki działania złożonych zjawisk zachodzących na powierzchniach elementów dociskanych do siebie i obciążonych zmienną siłą. Obecnie panuje zgodność, że fretting jest zjawiskiem o bardzo złożonym mechanizmie zużywania, w którym nakładają się lub następują po sobie: zużycie adhezyjne, zmęczenie powierzchniowe, odwarstwianie, utlenianie, ścieranie wierzchołkami nierówności i luźnymi produktami zużycia. Aktualna kwerenda czasopism obejmująca tę tematykę, a w szczególności Wear lub International Tribology wskazuje, że problem zużycia frettingowego jest rozpatrywany głównie pod względem wpływu doboru materiału lub procesu technologicznego na inicjację zużycia w węźle tribologicznym. Autorzy podjęli próbę wyjaśnienia rozwoju zużycia frettingowego w połączeniu koło – oś kolejowego zestawu kołowego z automatyczną zmianą rozstawu kół. Wstępna eksploatacja zestawu pokazała, że już po niewielkim przebiegu istniały duże problemy w zmianie rozstawu kół. Po demontażu zestawu kołowego obserwacje powierzchni podpiaścia osi pokazały występowanie uszkodzeń frettingowych w obszarze styku z piastą koła powodujące zablokowanie koła na osi w trakcie zmiany jego rozstawu. Badania na rzeczywistym obiekcie jakim jest zestaw kołowy są trudne, z tego względu autorzy zaproponowali badania modelowe przy symulacji rzeczywistych warunków eksploatacji, a metodyka przeprowadzenia tego typu badań jest głównie tematem niniejszego artykułu.

The notion of fretting comprises the effects of complex phenomena actions on the surfaces pressed against each other and loaded by a variable force of the elements. At present mechanical engineers agree that fretting is a phenomenon of a very complex wear mechanism, in which there overlap or follow in succession: adhesive wear, surface fatigue, exfoliation, oxidation, irregularities apex wear and loose products wear. The present query of periodicals dealing with the above subject, especially Wear or International Tribology, shows that the fretting wear problem is mainly considered in the aspect of the influence of material selection or technological process on the initiation of wear in the tribological node. There are no publications on the studies of fretting wear development mechanism in actual nodes of machines or vehicles. Carrying out tests on a real object such as a wheelset is very difficult. Fretting wear studies of a connection a wheel – a wheelset axle, in agreement with Heinke’s classification of experimental tests, can be carried out as model tests on simple specimens when simulating real exploitation conditions. The advantage of such studies is first of all: a simple construction of a sample, easy selection of a typical stand for fretting wear tests, a significant shortening of the testing time, the possibility of detailed evaluation of wear in the connection area by making use of, among others, metallographic and metrological tests, lowering the costs of making the connection model and the tests themselves. On the other hand the disadvantage is the necessity of the achieved results verification with those carried out on a real object.