Сдвоенный подшипник – достойная альтернатива кассете!

На 14-м заседании Комиссии по безопасности движения 10-12 сентября 2019г, которое проходило в Душанбе, а затем на 68-м заседании Комиссии вагонного хозяйства, которое проходило в те же даты в Саранске (РФ), было принято предварительное решение о переходе на подшипники кассетного типа для существующего парка вагонов, где применяются тележки 18-100 и их модификации:

«…С 01 января 2021 г. после капитального ремонта на колесные пары, сформированные с использованием новых колес, в обязательном порядке должны монтироваться подшипники кассетного типа. Требования распространяются на предприятия РФ и на парк прописки РФ…».

В литературе устоялось применение термина «кассетные подшипники» как автоматически подразумевающее конический подшипниковый узел. В то же время в мире широко применяются и закрытые цилиндрические подшипниковые узлы. Таким образом, достоинства закрытых подшипниковых узлов ошибочно приписываются только конической кассете. В то же время эффективность перевода парка вагонов именно на конические кассетные подшипники, а не на закрытый цилиндрический подшипниковый узел (далее – сдвоенный подшипник) для существующего парка вагонов с тележками модели 18-100 и ее модификаций как минимум вызывают большие сомнения. Все сравнения, приводимые лоббистами конической кассеты, сводятся к опыту эксплуатации инновационных вагонов повышенной грузоподъемности, с тележками новой конструкции, которые были разработаны для применения кассетных подшипников TBU150x250 под адаптером, где они практически не имеют альтернативы в силу конструкции тележки и ни у кого не вызывают сомнений. Но эти результаты нельзя автоматически переносить на применение кассетного подшипника в существующем вагонном парке, где применяются тележки 18-100 и ее модификации в силу особенностей нагружения буксового узла под адаптером и опыта эксплуатации конической кассеты в инновационном вагоне.

Этот вопрос впервые возникал ещё 10 лет назад, когда для сравнения конического и цилиндрического закрытых продуктов в условиях эксплуатации на пространстве колеи 1520 под тележкой 18 - 100 распоряжением ОАО "РЖД" от  28 декабря 2009 г. № 2791р было организовано проведение масштабной сравнительной поднадзорной эксплуатации вагонов существующего парка:

-1.000 вагонов, буксы которых были оборудованы подшипниками сдвоенными - роликовыми радиальными с короткими цилиндрическими роликами и защитными шайбами (подшипниковый узел «Дуплекс» сдвоенный типа Н6-882726Е2К1МУ производства АО «ХАРП»), специально разработанными для пространства колеи 1520 и тележки 18-100 и ее модификаций,

-1000 вагонов, буксы которых были оборудованы коническими подшипниками кассетного типа с присоединительными размерами 130х250х160 мм.  (TBU130x250 производства SKF).

Результатами поднадзорной эксплуатации было четко установлено (см. Справочные материалы по отцепкам в ТОР полувагонов отремонтированных в 2010 г. плановыми ремонтами с подкаткой колесных пар, оборудованных буксовыми узлами «Дуплекс» и «SKF», предоставленные Департаментом Вагонного Хозяйства ПКБ ЦВ ОАО «РЖД» в 2012 году):

- процент отцепки вагонов по причине неисправности буксовых узлов, оборудованных подшипниками сдвоенными - роликовыми радиальными с короткими цилиндрическими роликами и защитными шайбами (закрытый цилиндрический подшипниковый узел «Дуплекс» сдвоенный типа Н6-882726Е2К1МУ производства АО «ХАРП») составил 1%,

- процент отцепки вагонов, по причине неисправности буксовых узлов, оборудованных подшипниками кассетного типа с присоединительными размерами 130х250х160 мм (TBU130x250 производства SKF) составил 7%!

Кроме того, существует положительный опыт применения более 120 тыс. сдвоенных подшипников, установленных в буксовые узлы существующего парка грузовых вагонов на базе тележки 18-100, эксплуатируемых в настоящее время на украинских железных дорогах. При этом сдвоенные подшипники имеют гарантии межремонтной эксплуатации 800 тыс. км. или 8 лет, а их стоимость в два раза ниже, чем стоимость конической кассеты.

Сравнивая применение конической и цилиндрической кассеты (закрытых подшипниковых узлов) при использовании в существующем парке эксплуатируемых вагонов на тележках 18-100 и ее модификациях можно сделать следующие безусловные выводы:

1. Часть преимуществ, характерных для любого закрытого подшипникового узла, как для цилиндрического, так и конического - являются общими (экономический эффект от отказа от регулярного технического обслуживания, замены смазки, переборки роликов и т.д. с обеспечением гарантий межремонтной эксплуатации 800 тыс. км. или 8 лет).

2. Конический подшипниковый узел в силу принципиальных особенностей распределения усилий имеет постоянное нагружение в контакте «рабочий торец конического ролика – борт внутреннего кольца» - даже при движении состава на прямолинейных участках пути. Причем этот контакт содержит смешанное трение с превалирующим трением скольжения, что сопровождается гораздо более интенсивным износом и выделением тепла, чем при трении качения. У сдвоенного подшипника этот контакт активизируется только на наклонных и искривленных участках. Именно этим в значительной степени обуславливается существенно более высокая энергоэффективность сдвоенного подшипника по сравнению с коническим (существенно меньший уровень механических потерь). Это надежно подтверждается разницей рабочей температуры конической и цилиндрической (Дуплекс) кассеты, которая прямо отражает уровень механических потерь (доминирующая часть механических потерь преобразуется в тепло). По данным ВНИИЖТ  (Протокол сертификационных испытаний подшипников «Дуплекс» №943 от 29 ноября 2011 г.) статистические показатели уверенно свидетельствуют, что рабочая температура конической кассеты на 20…25С⁰выше, чем у сдвоенного подшипника, что обеспечивает экономию на тяге 2-2,5% и составляет десятки миллиардов рублей.

3. Закрытый сдвоенный подшипник заправлен уникальной смазкой, обладающей рекордным сочетанием сопротивления износу и в то же время - минимума гидравлических потерь. При этом она сохраняет работоспособность до -60 С⁰. Преимущества сдвоенного подшипника неоднократно отмечались на заседаниях Научно-Технических Советах РЖД и Укрзализныци, вагоностроительных компаний (в частности, УВЗ, КВСЗ и др.), совещаниях ОПЖТ и НТС Первой Грузовой Компании и Федеральной Грузовой Компании, многих международных форумах (EuropeanRollingStockForum, InnovationsinRailwayTransport и др.). На главном мировом форуме – выставке InnoTrans 2012, 2014, 2016 состоялись отдельные презентации инновационного продукта «Дуплекс», который получил в 2012г. статус WorldPremierInnoTrans, попав в число мировых топ-продуктов для ЖД транспорта.

4. Для применения сдвоенных подшипников в существующем парке вагонов не нужны дополнительные затраты по модернизации тележки, так как они полностью взаимозаменяемы с применяемыми роликовыми цилиндрическими подшипниками. Дополнительным удобством при проведении капитальных ремонтов является то, что при плавном переходе с роликовых цилиндрических подшипников на сдвоенные разрешается их применение под одним вагоном. Промышленные предприятия подшипниковой отрасли и вагоноремонтные предприятия РФ имеют достаточно мощностей для перехода на сдвоенные подшипники.

Таким образом, сдвоенные подшипники обладают максимальной преемственностью по сравнению с ранее устанавливаемой парой обычных цилиндрических буксовых подшипников, обладают всеми преимуществами закрытых (кассетных) продуктов, заметно выигрывая и по отношению к обычным цилиндрическим буксовым подшипникам и по отношению к конической кассете по многим перечисленным принципиально важным технико – экономическим показателям.

Железнодорожный рынок пространства колеи 1520 достаточно долго ожидал переоснащения вагонного парка на закрытые подшипниковые продукты. Такие стратегические решения должны приниматься с учетом всех технико-экономических факторов на основе стоимости жизненного цикла.

С.И.Семыкин,  Главный конструктор ИЦ «УКТБ ПП»