Учебное пособие по ПРПС. Теоретические основы технологий производства и ремонта ва гонов История развития инфраструктуры вагонного хозяйства железных дорог России
 Скачать 5.12 Mb.
|
|
– последняя операция по нанесению лакокрасочных по- крытий, заключается в нанесении одного или нескольких слоев на подготов- ленную и загрунтованную поверхность. Кузова вагонов ОАО РЖД окраши- ваются в коричневый цвет, принадлежащих предприятиям в зеленый цвет, элементы рам, ходовые части, автосцепное оборудование, тормозное обору- дование в черный цвет; концевые, разобщительные краны, сигнальные от- ростки замков автосцепки в красный цвет. Пассажирские вагоны. Для окрашивания пассажирских вагонов ВНИИЖТ разработаны тех- нологические процессы со сроком службы покрытия в эксплуатации не менее 3х лет с использованием перспективных лакокрасочных покрытий повышен- ной долговечности. Технологический процесс окрашивания включает следующие опера- ции: – подготовка металлической поверхности к окрашиванию; – механизированное нанесение двухкомпонентного слоя грунтовочного слоя (толщиной 35-50 мкм); – местное шпатлевание полиэфирной безусадочной шпатлевкой с по- вышенной эластичностью; – механизированное шлифование; – сплошное шпатлевание двухкомпонентным материалом (грунтом вы- равнителем на эпоксидной основе с толщиной высохшего слоя 60-70мкм); – повторное механизированное шлифование; – механизированное нанесение покрывных слоев двухкомпонентного материала (эмаль и лак толщиной 60-65мкм). Вагон, подлежащий окрашиванию, должен быть промыт от жировых и железоокисных загрязнений моющими средствами. После обмывки металли- ческие поверхности должны быть очищены от окалины, ржавчины, старого разрушившегося покрытия. Окрашиваемые поверхности после очистки должны быть обеспылены путем обдувки сжатым воздухом. Основной особенностью технологического процесса окрашивания пас- сажирских вагонов является введение дополнительных операций (шпатлева- 37 ние, шлифование), направленных на повышение качества внешнего вида ва- гона. Шпатлевание –это операция по нанесению на слой грунтовки специ- альных шпатлевочных паст для сглаживания окрашиваемой поверхности. Для качественной декоративной отделки применяют три вида шпатле- вания: местное – выравнивание более глубоких неровностей; сплошное – выравнивание всей поверхности; окончательное (выправочное) – выравнива- ние дефектных мест на зашпатлеванной поверхности. Шлифование – сглаживание всех неровностей на поверхности, созда- ние гладкой слегка шероховатой поверхности. Для более полного выявления повреждений зашпатлеванных поверхно- стей наносится выявительный слой, для этой цели используются грунтовоч- ные материалы, разведенные растворителем из расчета 1:1. Все работы по окрашиванию, а также выдержка окрашенного вагона должны производиться в специализированных помещениях (малярный цех или участок) при температуре окружающей среды +18 градусов С. Влажно- сти воздуха не выше 75%, работающей приточно-вытяжной вентиляцией. Методы нанесения лакокрасочных материалов. При выполнении работ по окраске вагонов могут быть использованы следующие методы: окраска кистью или валиком; пневматический метод; безвоздушный метод; окраска в электростатическом поле. Пневматический метод выполняется с применением краскораспылительных установок рису- нок 15. Рис. 15. Схема краскораспылительной установки: 1 – распылительная головка; 2– распылитель; 3 – воздушный шланг; 4 – шланг от компрессорной установки; 5 - воздухо- очиститель; 6 – шланг подачи воздуха в емкость для краски; 7 – вентиль; 8 – емкость для краски; 9 – штуцер шланга подачи краски к распылителю; 10 – заборная трубка; 11 – шланг подачи краски к распылителю 38 Методы сушки. При выполнении работ по окраске вагонов могут быть использованы следующие методы сушки: – естественная; – искусственная сушка (конвективный способ, терморадиационный, индуктивный способ, комбинированный способ). Естественная сушка рекомендуется для быстросохнующих ЛКМ при окрашивании крупногабаритных изделий. Температура не ниже +10, относи- тельная влажность не более 70%. Конвективная сушка заключается в подаче горячего воздуха к окра- шенной поверхности. Терморадиационный способ на основе свойства окрашенных поверхно- стей пропускать инфракрасные лучи. В результате воздействия инфракрас- ных лучей металл нагревается, а передача тепла осуществляется от нижнего слоя покрытии к верхнему слою. Индукционный способ заключается в нагреве металла окрашенной по- верхности за счет вихревых токов создаваемых специальным устройством – индуктором. Комбинированный способ заключается в одновременном использова- нии различных методов сушки. Схемы процессов искусственных методов сушки представлены на рисунке 16. Рис.16. Методы сушки: а – конвективный; б – терморадиационный; в – индукци- онный. 1 – слой краски; 2 – окрашиваемый металл; 3 – твердая пленка краски Контроль качества окрашивания вагонов. Качество окрасочных работ контролируется на протяжении всего про- цесса окрашивания, включая операции подготовки поверхностей под окрас- ку, подготовки лакокрасочных материалов, проверку климатических условий производства работ, нанесение лакокрасочных материалов, проверку состоя- ния покрытий после сушки. 39 Контроль качества включает: планирование окрасочных работ, разра- ботку технологического регламента, контроль за производством работ (по- операционный контроль), приемочный контроль после окрашивания. Качество нанесенного покрытия при ремонте и изготовлении вагонов оценивается по следующим показателям: внешнему виду; толщине; адгезии покрытия к металлу. Для оценки качества окрашенных поверхностей применяются методы визуального и инструментального контроля. Внешний вид оценивается визуально. Поверхность покрытия не долж- на иметь трещин, потеков, наплывов, вздутий, пузырей, морщин и проколов. Степень высыхания определяется прибором ВИ–4, при его отсутствии высыхание считается удовлетворительным, если при нажатии пальцем на пленку покрытия в течение 5 секунд на ее поверхности не остается отпечат- ка. Адгезия может быть определена методом решетчатых надрезов или ме- тодом отрыва. Для определения адгезии покрытий к металлу на вагонах при- меняется метод решетчатых надрезов. Для измерения адгезии методом ре- шетчатых надрезов используют прибор «Адгезиметр РН». Основным параметром лакокрасочных покрытий характеризующих качество окрасочных работ является толщина покрытия. Для измерения толщины покрытия применяют механические и цифровые толщиномеры. 1.2.13. Проектирование приспособлений и технологической оснаст- ки. Применение эффективного технологического оборудования при произ- водстве и ремонте вагонов позволяет обеспечивать высокий уровень произ- водительности труда, облегчить труд исполнителей, создать безопасные условия труда, снизить затраты рабочего времени, снизить требования к ква- лификации, обеспечить заданный уровень точности. Уровень сложности технологического оборудования определяется уровнем сложности производственного процесса. На предприятиях вагоностроения и ремонта вагонов применяется до- статочно широкий спектр универсального, специального и нестандартного оборудования. Универсальное оборудование – металлорежущие станки (токарные, фрезерные, сверлильные, шлифовальные). Грузоподъемные устройства – краны, кран-балки, монорельсы, тель- феры, домкраты. Сварочное оборудование – трансформаторы, выпрямители, полуавто- маты. Кузнечно-прессовое оборудование – молоты, штампы. Специальное оборудование применяется для выполнения узкоспециа- лизированных работ, такие как металлорежущие станки для обработки по- 40 верхности катания колесных пар, пятника и подпятника, наклонных поверх- ностей надрессорных балок, буксовых проемов боковых рам тележек и др. Эти станки проектируются и изготовляются только для выполнения одной операции. Грузоподъемные устройства могут быть пневматические, гидравличе- ски, механические подъемники, трансбордеры, конвейеры. Сварочное оборудование – наплавочные комплексы, многоэлектродные наплавочные установки. Еще шире номенклатура вспомогательного оборудования, как правило, нестандартного оборудования. Так как универсальное оборудование недоста- точно приспособлено для массового производства его адаптируют к выпол- нению каких-либо технологических операций при помощи вспомогательного оборудования. В сборочном производстве широко применяют кондукторы и кантова- тели для сборки хребтовых балок, рам вагонов, боковых стен, кузова. Их задача обеспечить правильное взаимное положение деталей и поворот в положение удобное для выполнения сварочных работ Состоит такое оборудование из рамы, базирующих элементов и механизмов поворота. При выполнении ремонтных работ так же широко применяются канто- ватели, в основном для выполнения сварочных работ, проведения неразру- шающего контроля, дефектации узлов и деталей. Для наплавки цилиндрических поверхностей применяются вращатели – устройства позволяющие поворачивать деталь со скоростью наплавки отно- сительно неподвижного электрода, для наложения кольцевых сварочных швов. Вращатели так же применяются при неразрушающем контроле цилин- дрических поверхностей (при дефектоскопировании осей, колес). Наибольшее количество вспомогательного оборудования применяется при использовании универсальных станков – приспособлений предназначен- ных как для фиксирования деталей при обработке, так и для выполнения от- дельных технологических операций. Если при производстве новых вагонов применяются новые детали, изготовляемые большими партиями на универ- сальном или специализированном оборудовании, то в ремонтном производ- стве приспособления применяются очень широко, так как специализирован- ных станков для ремонта не существует. В ремонтном производстве используют те же универсальные станки обору- дуемые приспособлениями. Приспособленияминазываются дополнительные устройства к оборудо- ванию, которые должны обеспечивать в процессе обработки правильное вза- имное положение обрабатываемой детали и инструмента без дополнительной разметки, а так же надежное закрепление детали. Приспособления делятся на универсальные и специальные (тиски, зажимы). Приспособления состоят из следующих элементов: установочных, направля- ющих, зажимных, ориентирующих, корпусных. 41 Классически считается, что для правильной установки детали требует- ся шесть точек опоры отмеченных на рисунке 6. 3 на главной установочной поверхности, 2 на направляющей установочной поверхности, 1 на упорной установочной поверхности. Рис.17. Точки опоры для установки детали Зажимные устройства. Рис. 18. Для цилиндрических поверхностей Рис. 18. Для сложных поверхностей Приспособления подразделяются: механические, пневматические, гид- равлические, электромагнитные, вакуумные и др. В вагонном хозяйстве широко применяются механические приспособ- ления, которые могут быть винтовые, клиновые, эксцентриковые, рычажные. Пневматические приспособления могут быть: рычажными и прямого действия. Гидравлические так же. Электромагнитные применяются при шлифовке, установке роликов в сепаратор. 42 По назначению приспособления предназначены: для закрепления дета- ли при обработке для выполнения технологической операции (грузозахват- ные приспособления, снятие фрикционного аппарата). На предприятиях работу по разработке приспособлений возглавляет главный инженер. Разработка ведется несколькими направлениями. 1. Конструкторы предприятия по техническим заданиям. 2. Творческими группами по плану. 3. Рационализаторами. Исходя из регламентированного времени на закрепление и открепление заготовок и силы зажима, определяют тип зажимного устройства и его ос- новные размеры. Далее устанавливают тип и размер деталей для направления и контроля положения рабочих инструментов. Выявляют необходимые вспо- могательные устройства, устанавливают их конструкцию и размеры. Разработку общего вида приспособления начинают с нанесения на лист контура заготовки или собираемого узла в нескольких проекциях на до- статочном расстоянии друг от друга. Вычерчивание общего вида ведут мето- дом последовательного нанесения отдельных элементов приспособления во- круг контуров заготовки. Сначала вычерчивают установочные детали, затем зажимные устройства, детали для направления инструмента и вспомогатель- ные устройства. Вслед за этим определяют контуры корпуса приспособления, который объединяет в единое целое перечисленные выше элементы. На общем виде приспособления указывают его общие габаритные раз- меры, размеры, выдерживаемые при сборке и отладке приспособления, нуме- рацию деталей и их спецификацию. Для повышения точности приспособление должно быть жестким. Предпо- чтительнее цельные и сварные конструкции, менее желательны сборные. 1.2.14. Технология сборочных процессов. Сборка – это образование соединений составных частей изделия. Соединения бывают разъемными и не разъемными, подвижными и непо- движными. По методу выполнения соединения могут быть: резьбовые, кли- новые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, сварные, клепаные, клеевые, прессовые и др. На рисунке 19 представлены виды соединений. 43 В вагоностроении сборочные процессы в большинстве случаев связаны с выполнением таких работ, при которых соединение составных сборочных единиц осуществляется сваркой. Наряду с этим, но в меньших объемах, име- ются работы по образованию резьбовых и клепаных соединений (пятниковые узлы, автосцепное оборудование, поручни, подножки и др.) Подвижные соединения с образованием посадок с зазором и непо- движные с натягом используют в тормозной рычажной передаче, при сборке колесных пар, буксовых узлов. На вагоностроительных заводах широкое распространение получила узловая сборка. Основными организационными формами общей или узловой сборки являются стационарная сборка и подвижная. Стационарная сборка характеризуется тем, что объект производства неподвижен и весь процесс его сборки выполняется на одном рабочем месте, к которому подаются все детали и технологические узлы низших порядков. На рабочем месте бригады рабочих разных профессий поочередно меняют друг друга. Частая смена работ приводит неизбежным потерям рабочего вре- мени. Усложняются транспортные операции, так как к одному рабочему ме- сту требуется подавать достаточно сложный сборочный комплект. С учетом изложенного стационарную сборку можно рекомендовать для условий еди- ничного и мелкосерийного производства. Встречаются ситуации, когда стационарная сборка становится выгод- ной и в крупносерийном производстве. Например, при общей сборке пасса- 44 жирских вагонов крайне неудобно передавать локомотивом в отделочный цех одиночные вагоны, прошедшие этап общей сборки. Такие передачи про- ще производить составами из нескольких вагонов на стыке смен или в нера- бочее время. Подвижная сборка характеризуется тем, что изделие в процессе сборки перемещается с одного рабочего места на другое. За рабочими местами по- стоянно закреплены операции технологического процесса, оборудование и инструменты, бригады рабочих. Собираемое изделие может перемещаться свободно (легкие изделия по роликам, склизам вручную, тяжелые – мосто- выми кранами и принудительно ( при сборке на конвейере). При подвижной сборке упрощаются транспортные операции из-за того, что сборочные комплекты для отдельных рабочих мест содержат небольшое число составных частей узла, отсутствуют потери рабочего времени на пере- ходы рабочих, не требуется высокая квалификация рабочих, повышается производительность труда из-за узкой специализации рабочих мест. Подвижную сборку можно рекомендовать для условий крупносерийно- го производства. Стационарная и подвижная сборки могут быть реализованы способом поточного или не поточного производства. Поточное производство – характеризуется тем, что выпуск готовых изделий происходит через определенный интервал времени – такт выпуска. Для получения поточного производства при подвижной сборке доста- точно организовать сборочный процесс так, чтобы перемещение изделия с одного рабочего места на другое проводилось через интервал времени рав- ный или кратный такту выпуска. Поточный метод работы на неподвижном объекте сборки (стационар- ная сборка) может быть организован при условии сборки двух или несколь- ких изделий одновременно. Для этого процесс сборки заданного изделия расчленяют на примерно одинаковые по времени выполнения операции и закрепляют их за определенными бригадами сборщиков. Бригады сборщи- ков, переходя от одного изделия к другому в технологической последова- тельности, выполняют на собираемых изделиях закрепленные за ними опера- ции. При этом время выполнения операций всеми сборщиками должно соот- ветствовать такту выпуска (быть равным или кратным ему). Технологические схемы сборки. При разработке сборочных операций технологу приходится постоянно держать в поле зрения большой объем информации. Эту задачу можно упро- стить, если предварительно разработать технологическую схему сборки. Технологическая схема сборки (ТСС) – это графическое представле- ние последовательности комплектования технологического узла при произ- водстве сборочных работ. ТСС разрабатываются после детального изучения конструкции собираемого изделия и принятие решения о расчленении его на сборочные единицы. 45 ТСС могут быть линейными и разветвленными. Линейные ТСС изоб- ражают процессы сборки узлов самых низших порядков или процессы общей сборки при условии, что для узловой сборки будут разработаны отдельные ТСС и технологические процессы. Разветвленные ТСС применяют в ситуа- циях, когда целесообразно некоторые детали объединить в технологический узел низшего порядка, но из-за простоты узла не предусматривается разра- ботка самостоятельного технологического процесса. На ТСС информацию о составных частях изделия размещают в специ- альных графических элементах (прямоугольниках). На полях графического элемента последовательно указывают: номер позиции или обозначение по сборочному чертежу, количество одинаковых составных частей, наименова- ние составной части узла. Процесс сборки изображают линией, направлен- ной от базовой детали (узла) к готовому изделию, приведенному на рисунке 20. Рис. 20. Технологическая схема сборки боковой стены рефрижераторного вагона: 1 – графический элемент (базовая деталь); 2 – линия сборки; 3 – промежуточный техноло- гический узел; 4 – готовое изделиe Базовой называют деталь (узел), с которого начинается процесс сборки. К линии сборки последовательно (в очередности комплектования) подсоеди- няют графические элементы. Детали размещают по одну сторону от линии сборки, а узлы низших порядков – по другую. 46 На ТСС, в форме надписей указывают также виды работ, выполнение которых сопровождается установкой составных частей узла, загрунтовать, сварить, расклепать и др. Место примыкания надписи к графическому эле- менту или линии сборки определяет время выполнения этих работ: до сбор- ки, в момент установки детали (узла) или в процессе сборки. Технологическое оснащение сборочных технологических процессов. Сложность сборочных технологических процессов требует применения для их выполнения не менее сложного технологического оборудования и приспособлений. По видам технологической оснащенности сборочные процессы произ- водства и ремонта вагонов можно разделить на три группы: – процессы с преобладанием механосборочных работ по образованию разъемных соединений (общая сборка тележек, тормоза, автосцепного устройства и др.); – процессы общей сборки и внутренней отделки вагонов; – процессы с преобладанием сборочных – сварочных работ по образо- ванию неразъемных соединений (общая и узловая сборка кузова, узловая сборка тележек пассажирских вагонов и др.). Технологические схемы первой и второй групп не требуют применения специального технологического оборудования. Для их выполнения приме- няют типовые или специализированные подъемно транспортные средства, механизированный инструмент, несложные приспособления для облегчения труда рабочих и контроля качества сборки. Наибольшую сложность вызывает организация технологического оснащения процессов третьей группы. По назначению это оборудование можно разделить на сборочное, сборочно-сварочное, сварочное (основное и вспомогательное), специальное. Сборочное оборудование предназначено для выполнения работ по сборке технологического узла и соединения его составных частей. В сборочном – сварочном оборудовании выполняют сборку узла и ча- стичную (полную) сварку его. Базирующие элементы (система установочных платиков, упоров, фик- саторов, установочных пальцев, и др.) предназначены для однозначной уста- новки деталей в сборочном стенде с целью обеспечения требуемой точности. Прижимные элементы (нажимные винты, эксцентрики, пневматические или гидравлические рычажные прижимы и др.) предназначены для времен- ного закрепления деталей с целью обеспечения надежного прилегания их к базирующим элементам. Сборочное – сварочное оборудование иногда имеет механизмы поворо- та собираемого узла вместе с приспособлениями для сварки в удобном поло- жении. Сварочное оборудование предназначено для выполнения чисто сва- рочных процессов – перемещение сварочной дуги, подачи присадочных ма- териалов и др. 47 Сварочное вспомогательное оборудование предназначено для поворота узлов в удобное для сварки положение или для перемещения его (поступа- тельного или вращательного) со скоростью сварки. При изготовлении и ремонте вагонов часто применяют следующие ти- пы вспомогательного оборудования; – кантователи – устройства позволяющие осуществлять поворот тех- нологического узла относительно одной оси и зафиксировать его в поверну- том положении: – позиционеры – устройства, позволяющие осуществлять повороты уз- ла одновременно или поочередно относительно нескольких осей; – вращатели – устройства, позволяющие поворачивать изделия со ско- ростью сварки относительно неподвижной сварочной дуги; При выполнении технологических процессов любой из указанных вы- ше групп применяют различные подъемно транспортные средства: – универсальные – мостовые электрические краны, кранбалки, моно- рельсы с тельферами, консольные поворотные краны; – специальные – пневматические, механические подъемники и домкра- ты узкого назначения; – трансбордеры – механизированные транспортные тележки, предна- значенные для передачи вагонов с одного сборочного пути на другой парал- лельный или в другой параллельный пролет цеха; – конвейеры (подвесные, напольные) – для горизонтального (наклон- ного, вертикального) перемещения изделия по заданному маршруту. Выбор заданного оборудования в каждом конкретном случае базирует- ся на особенностях содержания технологических операций, объеме выпуска изделий, экономической целесообразности. В любом случае эффективное технологическое оборудование позволяет: – облегчить труд рабочих и создать условия для безопасного выполне- ния работы; – значительно снизить затраты рабочего времени на сборку и повысить производительность сборочного процесса; – стабилизировать размеры и форму собираемых узлов, обеспечить их внешнюю взаимозаменяемость. Требования к сборочным единицам. Конструкция сборочной единицы должна удовлетворять требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и эко- номичными при заданных условиях производства. Общие требования к технологичности конструкций сборочной едини- цы подразделяются на требования к составу, требования к конструкции, тре- бования к точности и методам сборки. Требования к составу: – сборочная единица должна расчленяться на рациональное число со- ставных частей с учетом принципа агрегатирования и обеспечивать возмож- ность компоновки из стандартных и унифицированных частей; 48 – сборочные единицы и составные ее части при весе более 20 кг. долж- ны иметь специальные захватывающие устройства; – компоновка должна обеспечить общую сборку без промежуточной подборки и повторной сборки составных частей, обеспечивать удобный до- ступ к местам, требующим контроля, регулировки и проведения других ра- бот. Требования к конструкции соединений составных частей: – соединения, их конструкция и место расположения должны обеспе- чивать механизацию и автоматизацию сборочных работ, – количество поверхностей и мест соединений составных частей долж- но быть наименьшим; – соединение составных частей не должно требовать сложной и не- обоснованной точной обработки сопрягаемых поверхностей и не должны требовать дополнительной обработки в процессе сборки. Требования к точности: – точность расположения составных частей должна быть обоснована и взаимосвязана с точностью изготовления составных частей. Выбор метода сборки для объема и типа производства должен произ- водиться на основании расчета и анализа размерных цепей, при этом следует учитывать трудоемкость сборочных работ. Методы сборки располагаются по убывающей производительности труда в следующем порядке: – с полной взаимозаменяемостью; – с неполной заменяемостью; – с групповой заменяемостью; – с регулировкой компенсаторами; – с пригонкой. Кроме перечисленных общих требований необходимо учитывать част- ные условия сборки различных соединений. При сборке соединений с гаран- тированным зазором и натягом целесообразно предусмотреть заходные фас- ки, а также направляющие элементы (пояски) для устранения перекоса, по- верхности сопряжений, во избежание задиров, нужно делать ступенчатыми аналогично рисунку 21. Рис. 21. Сборка соединений: а – с заходными фасками; б – с направляющими элементами (поясками); в – ступенчатыми По конструктивному оформлению заклепочных соединений могут быть даны следующие рекомендации: замыкающие головки заклепок формируют 49 на более толстой детали или со стороны более прочного материала, целесо- образно предусматривать прессовую, а не ударную клепку, как более произ- водительную и качественную. Механизация и автоматизация сборочных работ. Для повышения производительности труда при выполнении сборочных работ применяют: для болтовых соединений гайковерты разных типов; для заклепочных соединений гидравлические скобы, прессы; для соединений с гарантированным натягом гидравлические прессы; для сварочных соедине- ний сварочные полуавтоматы и автоматические сварочные линии. При вы- полнении сборочных работ применяются также технологическое оборудова- ние. 1.2.15. Понятие о неисправности деталей вагонов. В процессе эксплуатации детали появляются различныенеисправности, которые приходится устранять при техническом обслуживании или ремонте. Причинами этих неисправностей могут быть процессы естественного проис- хождения, ошибки при выборе конструкторских или технологических реше- ний, нарушения правил технической эксплуатации вагона. Неисправности обусловленные процессами естественного происхождения, проявляются ча- ще всего в виде значительного изнашивания деталей и сборочных единиц накапливающегося в результате длительной эксплуатации вагона (постепен- ный износ), или в форме внезапных отказов, вызванных исчерпанием кон- струкционным материалом своего ресурса (старение и явление усталостима- териала). Изнашивание - это процесс постепенного разрушения деталей или их покрытий происходящий при трении или других видах контакта с внешней средой и сопровождающийся изменением размеров или физико – механиче- ских свойств (твердость, пластичность, структуры и т.д.). Изнашивание ха- рактеризуется величиной износа, интенсивностью изнашивания и скоростью изнашивания. Износ – это результат изнашивания, определяемый установленных единицах, может выражаться единицами длины, массы, объема и др. Интенсивность изнашивания определяется соотношением величины износа к объемы выполненной работы мм/км пробега. Интенсивность и скорость изнашивания, как правило, не остаются по- стоянными во времени (рисунок 22). Процесс изнашивания обычно происхо- дит в три стадии. На первой стадии (участок а) происходитприработка дета- ли, сопровождаемая интенсивным износом. Далее процесс изнашивания ста- билизируется (участок b), скорость изнашивания практически постоянная (рисунок 22б). Этот участок характеризует нормальную работу узла. Посто- янное изменение размеров трущихся деталей, приводящее к ухудшению про- цессов смазывания, появлению динамических нагрузок в соединении и др., вызывает катастрофическое увеличение скорости изнашивания на участке с. 50 Накопление статистических данных по характеру изнашиваемости раз- личных деталей вагонов позволяет установить допустимые износы деталей (рисунок 22 hпр) и обоснованно планировать межремонтные циклы. Рис.22. Графики интенсивности (а) искорости (б) изнашивания деталей вагонов в зависимости от времени Износ деталей вагонов следует рассматривать как результат процесса изнашивания, проявляющийся в виде отделения материала или его остаточ- ной деформации. Различают три группы изнашивания: механическое; молекулярно- механическое; коррозийно-механическое. Механическое изнашивание возникает в результате воздействия твер- дых частиц на трущиеся поверхности. В эту группу следует отнести такие виды изнашивания как: абразивное, гидроабразивное, газоабразивное, уста- лостное, кавитационное, эрозионное. Абразивное – изнашивание возникает в результате воздействия твердых тел или частиц режущего характера при наличии относительной скорости пе- ремещения. Гидро и газоабразивное изнашивание возникает в результате воздей- ствия абразива увлекаемого струей газа или жидкости. Усталостное изнашивание возникает в деталях под воздействием зна- копеременных нагрузок, вызывает выкрашивание металла на поверхности в результате деформирования микроскопических объемов в металле, приводя- щего к отделению частиц и образованию трещин, которые с течением време- ни развиваются, достигая критической величины. Период работы детали от возникновения первой микроскопической трещины до окончательного раз- рушения называют живучестью. Трещинообразование присуще значительной части деталей и сбороч- ных единиц вагонов, полученных различными технологическими методами (литые боковые рамы тележек, корпуса автосцепок, поглощающих аппаратов и букс, колеса, оси, сварные узлы рамы и кузова). Трещины усталости зарож- даются и развиваются, как правило, на участках имеющих концентрацию 51 напряжений. В качестве концентраторов напряжений могут выступать неме- таллические включения и литейные дефекты, неровности грубо обработан- ной поверхности, необоснованные усиления сварных швов, подрезы основ- ного металла в зонах сварки, случайные ожоги электродом и др. Кавитационное изнашивание возникает при нарушение сплошности внутри жидкости (винты, насосы, турбины). Эрозийное изнашивание возникает в результате воздействия потока жидкости или газа. Молекулярно–механическое изнашивание возникает в результате одно- временного механического воздействия и воздействия молекулярных или атомных сил (межмолекулярные или межатомные силы с последующим раз- рушением), например водородное изнашивание проявляется в виде следую- щих процессов протекающих в зоне трения: интенсивное выделение водоро- да при трении из водородосодержащих материалов; адсорбция водорода на поверхностях трения; диффузия водорода в деформируемый в зоне контакта слой стали; особый вид разрушения поверхности, связанный с одновремен- ным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформиро- вания и проявляемый в виде мгновенного образования мелкодисперсного по- рошка. Коррозийно–механическое изнашивание при трении металла вступив- шего в химическое взаимодействие со средой. В вагонном хозяйстве одной из основных причин изнашивания являет- ся трение. Трение движения подразделяются на трение скольжения, при котором скорости относительного движения тел в точке контакта различны по вели- чине и направлению, и трение качения, происходящее при одинаковых по величине и направлению скоростях относительно движения. Чистое трение качения возможно только теоретически. В практике оно всегда сопровожда- ется пусть даже незначительным проскальзыванием некоторых элементов деталей, образующих пару трения. По характеру смазывания контакта соприкасающихся поверхностей в парах трения различают: – трение без смазочного материала (детали фрикционных гасителей колебаний, поглощающих аппаратов, тормозные колодки и обод колеса); – трение с граничной смазкой (толщина смазочного материала от раз- меров одной молекулы до 0,01мкм (смазывание деталей тормозных приборов распыленным в воздухе маслом), – трение с жидкой или вязкопластической смазкой (детали подшипников). На рисунке 23 указаны виды дефектов деталей вагонов. 52 Рис.23. Виды дефектов деталей вагонов Все виды изнашивания в результате приводят к естественным неис- правностям вагонов. Кроме естественных следует рассмотреть следующие виды неисправностей. Конструктивные – в виде изломов, задиров, остаточных деформаций и других механических повреждений, являющихся следствием неправильно установленных размеров деталей, выбора материалов и термообработки. Технологические – неисправности вызваны нарушениями технологии производства, заключающимися в применении материалов не соответствую- щих требованиям, некачественной обработке, сборке, нарушение режимов термообработки. Аварийные – носят случайный характер, вызванный неправильной экс- плуатацией (перегруз, сходы, повреждения при погрузочно-выгрузочных операциях). Отсюда мы приходим к понятиям отказы и повреждения. Отказ – нарушение работоспособности вагона. Повреждение – нарушение исправного состояния при сохранении ра- ботоспособности. Отказ и повреждение это уже понятия надежности вагона. Под надежностью вагона понимается свойство сохранять во времени значение всех параметров в установленных пределах. Сущность надежности проявляется в безаварийной работе железных дорог. Надежность включает в себя: безотказность, долговечность, ремонтнопри годность и сохранность. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспо- собное состояние в течение времени или наработки. Долговечность – свойство объектасохранять работоспособное состоя- ние до наступления предельного состояния. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспо- собленности к предупреждению и обнаружению причин отказов и их устра- нению. 53 Сохранность – свойство объекта сохранять значения показателей без- отказности, долговечности и ремонтопригодности в течение эксплуатации и после хранения. Наработка на отказ – наработка с начала эксплуатации до отказа или между отказами. Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации до перехода в предельное состояние. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации. Анализ отказов позволяет оценивать надежность вагонов и их сбороч- ных единиц, выявлять наиболее изнашиваемые элементы, устанавливать сро- ки ремонта. Порядок анализа приведен на рисунке 24. Рис. 24. Определение периодичности ремонта : П 1, П 2 – плановые сроки ремонта. Из графика видно, какие детали являются лимитирующими, а для ка- ких требуются изменение технологии. 1.2.16. Техническая диагностика узлов и деталей вагонов. Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, ме- тоды и средства определения технического состояния объектов (ГОСТ 20911-89). В основе решения диагностических задач лежит прежде всего опти- мальный выбор физического явления, дающего информацию о параметре ди- агностирования. Сегодня на первых план выдвигается задача не только фик- сация дефектов, но и исследование явлений перехода материалов и изделий в «дефектное» состояние. Техническое диагностирование предназначается для решения задач: – оценки технического состояния вагона или сборочной единицы в настоящий момент времени (при этом определяется качество изготовления или ремонта вагона); –прогнозирование технического состояния, в котором окажется вагон через некоторый период эксплуатации. На ПТО не только определяется тех- 54 ническое состояние, но и решается вопрос о возможности следования до со- седнего ПТО без возникновения отказов); – установление технического состояния вагонов в прошлом (например, перед аварией, крушением, другими чрезвычайными ситуациями); По назначению системы диагностирования разделяются на системы для проверки работоспособности (исправен или неисправен вагон или сбо- рочная единица), правильности функционирования (соответствуют ли пара- метры его работы исправному техническому состоянию), наличие дефекта (определение места, типа и вида дефекта, причин его возникновения). Системы технического диагностирования разделяются также на общие (для оценки технического состояния сборочных единиц и деталей), функцио- нальные (в процессе эксплуатации вагонов), тестовые (когда на вагон или сборочную единицу воздействуют СТД) и комбинированные (сочетание функционального и тестового методов диагностирования). Под средствами технической диагностики понимается комплекс техни- ческих средств для оценки технического состояния объекта контроля. СТД состоят, как правило, из источников воздействия на контролируе- мый объект (при тестовом методе), преобразователей, каналов связи, усили- телей и преобразователей сигналов, блоков измерения, расшифровки и реги- страции диагностических параметров, блоков накопления и обработки ин- формации на основе микропроцессорной техники, совместимой с персональ- ным компьютером. С точки зрения мобильности СТД подразделяются на: встроенные и переносные. Встроенные СТД компонуются в общей конструкции объекта контроля, (например датчики нагрева букс пассажирских вагонов) и приме- няются для непрерывного контроля. Для диагностирования колес вагонов в движущихся поездах использу- ется прибор обнаружения нагрева букс (КТСМ) и дистанционная система контроля ДИСК – 2, включающая подсистемы «Букса», «Колесо», «Волоче- ние», «Габарит», а также устройства для проверки износа гребней УПГ и де- тектор дефектных колес ДДК. На рисунке 25 показана схема работы ком- плекса технических средств многофункционального (КТСМ). 55 Рис. 25 Схема диагностирования буксовых узлов КТСМ Оценка технического состояния колесных пар при ремонте произво- дится визуально, с помощью измерительных инструментов (или стендов) и с использованием дефектоскопов УД2 – 12, УДС2 – 32, УДС1 – 22, УД2 – 102 «Пеленг», УТ – 93П, ВД – 113, МД – 12П, ОД – 01 – 00, МД – 13ПР, магнитных установок Р8617. Для контроля буксовых узлов при ремонте и на заводах применяют из- мерительный инструмент, дефектоскопы ВД – 12НФ, ВД – 15НФ, ВД – 11НФ, ВД – 13НФ, ВД – 18НФ, ВД211.7, ВД211.5, магнитную уста- новку УМПД, ультразвуковую УД2 – 12. Оценка технического состояния буксового узла при производстве про- межуточной ревизии буксового узла осуществляется с помощью виброаку- стической установки УДП, а также индикатора состояния подшипников ИСП. В процессе ремонта тележек диагностирование тележек производится с помощью магнитопорожкового метода дефектоскопами МД – 12П вихрето- ковых дефектоскопов ВД – 113, ВД12НФ, ВД – 15НФ. Для контроля исправности действия автотормозов в поездах разрабо- тано несколько автоматизированных систем: УЗОТ – РМ, АСОТ. Для испытания воздухораспределителей после ремонта используют стенды с программными устройствами различной конструкции. УКРВ, устройство контроля авторежима УКАР. При приемке вагонов после ремонта применяют установку СИТОВ. Для диагностирования исправности механизма автосцепки использует- ся установка САКМА. Планом перспективного развития вагонного хозяйства предусматрива- ется для технического обслуживания и ремонта вагонов применение автома- тизированных диагностических комплексов контроля технического состоя- ния сборочных единиц: 56 –автоматизированный бесконтактный комплекс контроля колесных пар подвижного состава на ходу «Экспресс-Профиль»; –автоматизированный диагностический комплекс для измерения ко- лесных пар вагонов на подходах к станции «Комплекс»; –система определения качества загрузки вагонов; –комплексная система контроля заторможенных колес, ползунов, нава- ров, выщербин, неравномерных прокатов, тонкомерного гребня, трещины колеса. Классификация методов неразрушающего контроля. Одной из составляющей технического диагностирования является де- фектоскопирование. На рисунке 26 указаны неразрушающие методы кон- троля. Рис. 26. Методы неразрушающего контроля Одной из составляющей технического диагностирования является де- фектоскопирование. Неразрушающий контроль предназначен для выявления дефектов типа нарушений сплошности материала изделий, контроля геометрических пара- метров, оценки физико-химических свойств материала и позволяет оценить качество продукции без нарушения ее пригодности к использованию по назначению. При контроле с разрушением берется одна деталь из партии и нагружа- ется с максимальными усилиями растяжения или излома. Основанием для проведения НК деталей на предприятии являются тре- бования нормативных и технологических документов по техническому об- служиванию и ремонту вагонов и их составных частей, предусматривающих проведение НК и устанавливающих требования к дефектам. 57 При изготовлении и ремонте вагонов используются в основном следу- ющие виды неразрушающего контроля: – акустический с применением методов: теневого, эхо – метода, зер- кально–теневого, эхо–зеркального. – магнитный с использованием методов: магнитопорошкового, магни- тографического, феррозондового, индукционного. – электромагнитный с использованием вихретокового метода с ис- пользованием накладных, проходных вихретоковых преобразователей. – проникающими веществами с использованием цветного, люминис- центного, комбинированного. – радиационный с использованием рентгеновского метода. Магнитный метод неразрушающего контроля. Магнитопорошковый контроль основан на притяжении магнитных ча- стиц силами неоднородных магнитных полей, возникающих над дефектами в намагниченной детали. При магнитопорошковом контроле выявляются поверхностные дефек- ты типа нарушений сплошности металла: трещины различного происхожде- ния, флокены, закаты, надрывы, волосовины, расслоения, дефекты сварных соединений в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов. В зависимости от технических требований при магнитопорошковом методе используются сухой способ (с использованием в качестве магнитного инди- катора магнитные порошки) и мокрый способ (с использованием в качестве магнитного индикатора магнитные суспензии). Разъемным дефектоскопом, рисунок 27, производится магнитопорожковый контроль средней части оси колесной пары. Рис. 27 Разъемный дефектоскоп для средней части оси колесной пары. Достоинством данного метода является простота его применения, не- достатки в том, что это достаточно грязный метод и не позволяет выявлять трещины направленные менее 30 градусов к образующей поверхности маг- нитного поля. Применяется в приложенном поле и остаточной намагничен- ности. МД – 13– самый распространенный дефектоскоп с модификациями: 58 МД – Ш – шеечный, МД – ПС – седлообразный, МД – ПР – разъемный. Магнито-феррозондовый метод. Магнито–феррозондовый метод неразрушающего контроля позволяет обнаруживать дефекты в предварительно намагниченной детали. Дефекты обнаруживаются за счет выявления пространственных искажений магнитно- го поля над дефектом. Искаженное поле над дефектом именуется полем рас- сеивания дефекта или полем дефекта. Выявляются поля рассеивания с помо- щью ФП (феррозондовых преобразователей), преобразующих градиент напряженности магнитного поля в электрический сигнал. Обнаруживаются поверхностные и под поверхностные дефекты типа нарушений сплошности: волосовины, трещины, раковины, закаты, ужимы и т.п. Метод применяют для обнаружения дефектов сварных швов: непроваров, трещин, неметаллических включений. Принцип действия: деталь намагничивается с помощью намагничива- ющего устройства (МСН для каждого вида деталей), затем производится ска- нирование ФП. Феррозондовому методу контроля подвергаются боковые рамы и надрессор- ные балки тележек грузовых вагонов, соединительные балки, рамы тележек пассажирских вагонов, корпуса автосцепок, тяговые хомуты поглощающих аппаратов и др. К средствам феррозондового контроля относятся: дефектоскопные феррозондовые установки, включающие в себя два дефектоскопа – градиен- тометра или магнитоизмерительных комбинированных прибора, намагничи- вающего устройства, стандартные образцы предприятий. Недостатками метода являются: применение на деталях с низким каче- ством поверхности выдает ложные сигналы, небольшая глубина сканирова- ния дефекта. К достоинству можно отнести возможность сканирования под своим углом. Магнито – графический контроль. Контроль основан на выявлении полей рассеивания. Применяется для контроля сварочных швов. Последовательность операций при контроле магнитографическим ме- тодом: сварочный шов зачищают и на него накладывают магнитную ленту (МК–1, МК–2), затем деталь намагничивают переносными магнитами, лента снимается и считывается на специальном приборе – магнитографическом де- фектоскопе. Электромагнитный (вихретоковый) метод. Работа вихретоковых дефектоскопов основана на возбуждении в кон- тролируемой детали вихревых токов. Эти токи создаются с помощью вихре- токового преобразователя (ВП). ВП представляет собой катушку или не- сколько катушек индуктивности, которые подключены к источнику перемен- ного тока. Ток создает вокруг катушки магнитное поле, которое наводит в 59 ней ЭДС самоин6дукции. При размещении ВП на поверхности детали ука- занное поле возбуждает в электропроводном поверхностном слое вихревые токи. Так как на дефектной и бездефектной поверхности вихревые токи име- ют разную величину. Измеряя амплитуду или фазу результатирующего напряжения судят о том, есть или нет в детали дефект. Принцип работы вих- ретокового дефектоскопа представлен на рисунке 28 Рис 28. Принцип работы вихретокового дефектоскопа Недостатки: низкая глубина проникновения, высокие требования к ка- честву поверхности. Применяют: контроль роликов подшипников, диски колес, зев авто- сцепки. Акустический (ультразвуковой) метод НК. Метод основан на способности волн высокой частоты проникать вглубь материалов и отражаться от раздела двух сред. Так как дефекты пред- ставляют собой границу раздела, то стало возможным их обнаружение. Обнаружение дефектов основано на регистрации сигналов, отраженных от дефектов. Для возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний применяются пьезоэлектрические (ПЭП). При зеркально-теневом методе ПЭП, является и излучателем, и приемником, устанавливается на поверх- ность детали. Самое широкое применение при контроле вагонных деталей находит Эхо-метод, в котором используется явление отражения УЗВ от поверхности дефекта с последующей регистрацией принятых сигналов. Этот метод позво- ляет обнаружить дефект, определить координаты дефектов, а также их раз- меры и форму. Ультразвуковой дефектоскоп УД 9812 указан на рисунке 28. 60 Рис. 28. Дефектоскоп УД 9812 Акустико-эмиссионный метод основан на распространении высокоча- стотных колебаний в металле. Деталь устанавливается на установку, уста- навливаются в определенных инструкцией местах датчики, деталь нагружа- ется и пьезодатчики считывают информацию. Применяется для контроля литых деталей тележек при продлении сро- ка эксплуатации. Акустический методоснован на распространении звука в воздухе. Используется при контроле котлов цистерн. В котел цистерны устанавлива- ется излучатель и снаружи приемником осуществляют контроль. |