Учебное пособие по ПРПС. Теоретические основы технологий производства и ремонта ва гонов История развития инфраструктуры вагонного хозяйства железных дорог России
 Скачать 5.12 Mb.
|
|
Глава 2. Производство сборочных единиц вагонов. 2.1. Изготовление и ремонт колесных пар. Колесная пара подвижного состава, применяемая на железных дорогах России, состоит из трех элементов – оси и 2х цельнокатаных колес. Данная конструкция применялась уже на первых вагонах и не претерпела принципи- альных изменений за исключением конструкции колес. Колеса применялись бандажными, с дисковым центром со ступицами, цельнокатаными с водиль- ными отверстиями. В 30х годах сформировалась конструкция с цельнокатанными колесами диаметром 1050мм и осью с шейками под подшипники скольжения, полу- чившая обозначение колесная пара 3 типа. С некоторыми изменениями, касающимися в основном изменения диа- метров колес, подступичных частей, шеек эта конструкция просуществовала до перехода на подшипники качения ГОСТ 4835-71. 2.1.1.Изготовление оси. Для изготовления оси используется прокат диаметром 210 мм. Или квадрат 215 на 215. из стали марки ОсВ с пределом прочности на растяжение 520-630 МПа и ударной вязкостью не менее 0,6-0,4 МДж/м 2. Оси изготовляются по ГОСТ 22780-77, ГОСТ 4008-79. 61 Заготовки осей можно изготовлять свободной ковкой, штамповкой, по- перечно винтовой прокаткой или радиально–ротационным горячим рефор- мированием. Метод свободной ковки на молотах малопроизводителен и не позволяет достичь высокой точности заготовки. В результате, чего при обра- ботке значительное количество металла идет в стружку. Применяется для из- готовления очень малых серий специальных осей. Изготовление оси методом поперечно-винтовой прокатки из круглой заготовки Ф 210–230мм. Данный способ дает высокую производительность при минимальных припусках на обработку и обеспечивает наилучшую структуру металла оси. Стан 250 обеспечивает выпуск 85 шт. в час. Более производителен и обеспечивает значительно меньшие припуски на об- работку метод штамповки на гидравлических и кривошипных прессах. Еще более производительным методом получения заготовок является метод изготовления на радиально ковочной машине. Заготовку оси длиной 3300мм нагревают до температуры 1180–1220 градусов в течение 2,5…3 часа. Нагретая заготовка после очистки от окалины устанавливается на стан 250, где она протягивается через три валка управля- емые гидрокопирами. После этого производится горячая обрезка концов оси, и наносятся клейма года изготовления, номера плавки, порядковый номер оси, условный номер завода, при этом ось имеет температуру 900–950 градусов. Далее про- изводят нормализацию при t 850– 980 в течении 2,5…3х часов. После нор- мализации оси охлаждают до t 650-700 градусов, при которой производится их правка на прессах. После правки и охлаждения оси подвергают дробес- труйной очистке, ультразвуковому контролю и направляют на механическую обработку. Схема маршрутного технологического процесса изготовление черновой оси представлена на рисунке 29. Рис. 29. Схема маршрутного технологического процесса изготовления черновых осей: 1 – поступление заготовок со склада; 2 – зачистка штанг; 3 – разделение штанги на заготовки; 4 – нагрев заготовок; 5 – гидросбив окалины; 6 – прокатка оси; 7 – отрезка технологических концов; 8 - клеймление; 9 – нормализация; 10 – правка; 62 11 – очистка окалины; 12- -фрезерование торцов; 13 – ультразвуковой контроль; 14 – подача на склад готовой продукции. Основные технические требования, предъявляемые при механической обработке черновых осей вагонов: – партия черновых осей, подлежащих механической обработке должна сопровождаться документом о качестве и приемке. При этом каждая ось должна иметь четкую маркировку и клеймление. – перед обработкой поверхности, на которой нанесена маркировка чер- новой оси, маркировка должна быть перенесена на правый торец оси. Правой стороной оси считается сторона, на шейке на которой при изготовлении чер- новой оси нанесены знаки и клейма. – после обработки резанием оси должны быть подвергнуты упрочне- нию накатыванием шеек, подступичных, предподступичных и средних ча- стей, галтелях перехода от одних частей к другим. Параметр шероховатости подступичных частей перед накатыванием должен быть R<20мкм, а осталь- ных частей оси R<40мкм. – каждая окончательно обработанная ось при приемосдаточных испы- таниях должна быть подвергнута магнитному дефектоскопическому контро- лю. Черновая ось, рисунок 30, поступает на механическую обработку. Рис. 30. Черновая ось колесной пары Механическую обработку осей осуществляют на автоматических или полуавтоматических линиях. Последовательность операций приведена в таб- лице 1. Маршрутное описание технологического процесса механической обработки оси приведено в таблице 1. Таблица 1 п.п Содержание операции Оборудование инстру- 63 мент 1 2 3 1. Отрезка концов оси, сверление и зенкова- ние центровых отверстий. Центровально – отрез- ной полуавтомат КЖ- 4250 2. Перенос клейм маркировки со средней ча- сти на торец. Пресс, кассета с набо- ром клейм. 3. Черновое обтачивание поверхности оси. Гидрокопировальный полуавтомат 4. Ультразвуковой контроль оси. 5. Сверление отверстий под резьбу М20 и нарезание резьбы. Фрезерно–сверлильный полуавтомат 6. Чистовое обтачивание поверхности оси. Гидрокопировальный полуавтомат 1А833 или 1А833м 7. Накатывание средней части оси. Накатной полуавтомат КЖ-1843 8. Накатывание шеек и галтелей предподсту- пичных частей оси. Накатной полуавтомат КЖ-1842 Продолжение таблицы 1. 1. 2. 3. 9. Накатывание предподступичных частей оси. Специальный полуавто- мат для накатки пред- подступичной части оси 10. Обтачивание галтелей, фасок. Шлифова- ние шеек Токарный станок 163 11. Шлифование подступичных частей. Бесцентровой шлифо- вальный автомат 3185А 12 Накатывание подступичных частей Накатной полуавтомат КЖ-1842 13. Магнитный контроль. Стенд, магнитный де- фектоскоп На рисунке 31 представлена чистовая ось колесной пары. 64 На рис. 31. Чистовая ось колесной пары 2.1.2. Изготовление цельнокатаных колес. Цельнокатаные колеса для колесных пар тележек грузовых и пассажир- ских вагонов изготовляют по рабочим чертежам и в соответствии с техниче- скими требованиями стандартов. Колеса должны быть изготовлены из спокойной стали, выплавленной в мартеновских печах (колеса для пассажирских вагонов – из среднеуглероди- стой стали марки 1, для грузовых с плоскоконическими дисками из средне- углеродистой стали марки 2 и Т, с криволинейными дисками марки Т). Цельнокатаные колеса изготовляют методом штамповки с последую- щей раскаткой и гибкой диска. Колеса могут изготовляться не только комби- нированным методом ковки и прокатки, но и методом последовательной штамповки в трех секционном штампе на прессе без применения прокатки. Маршрутное описание технологического процесса изготовления цель- нокатанного колеса приведено в таблице 2. Таблица 2 п.п Наименование операции Оборудование и инструмент Схема обработки 1 2 3 4 1. Резка слитка на мер- ные исходные заго- товки Слиткоразрезной станок 2. Разделение разрезан- ного слитка на заго- товки Слиткоразрезной станок 3 Контроль качества за- готовок и маркировка Пресс для марки- ровки 4. Двухступенчатый нагрев заготовок в те- Методическая печь, карусельная 65 чении 5…5,5ч печь 5. Очистка торцов заго- товок от окалины Специальная очистная установ- ка 6. Предварительное оса- живание заготовки и сбивание окалины с боковой поверхности Гидравлический пресс усилием 25…30МН 7. Окончательное осажи- вание заготовки в ка- либровочном кольце То же 50 МН, ка- либровочное коль- цо 8. Разгонка металла пу- ансоном в калибро- вочном кольце Гидравлический пресс усилием 50 МН 9. Формовка заготовки колеса То же усилием 100 МН 10. Прокатка колеса (рас- катка диска, обода, проверка гребня на колесе) Многовалковый колесопрокатный стан Продолжение таблицы 2 1 2 3 4 11. Гибка диска колеса, прошивка отверстия и клеймление Гидравлический пресс усилием 30 МН, штамп, набор клейм 12. Контроль основных размеров колеса (диа- метр, ширина обода, толщина диска у сту- пицы и обода) Контрольные ско- бы и шаблоны, дискомер 13. Механическая обра- ботка колеса (предва- рительная) Колесотокарный полуавтомат 66 14. Термическая обработ- ка: вариант 1 – закалка поверхности катания с прокатного нагрева с последующим замед- ленным охлаждением; вариант 2 – верти- кальная прерывистая закалка с отдельного нагрева Вращающийся за- калочный стол Вертикальная зака- лочная установка 15. Контроль (основных размеров, твердости обода, осмотр и выяв- ление поверхностных дефектов, определе- ние механических свойств металла) Механизированный стенд контроля, измерительный ин- струмент, оборудо- вание для механи- ческих и копровых испытаний 16. Механическая обра- ботка колес (оконча- тельная Колесно – токар- ный полуавтомат Продолжение таблицы 2 17. Контроль (механиче- ской обработки, нали- чия клейм и приемо- сдаточной документа- ции Измерительный инструмент 2.1.3.Формирование колесных пар. Формирование колесных пар является одной из ответственных опера- ций по производству колесных пар, от которой во многом зависит безопас- ность движения поездов, а также долговечность колесных пар. Подбор элементов и формирование колесных пар производится в соот- ветствии с «Руководящим документом по ремонту и техническому обслужи- ванию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524 мм). Прочность соединения колес с осями осуществляется за счет упругих деформаций сопрягаемых поверхностей подступичной части оси и отверстие ступицы колеса. 67 Посадка должна обеспечить с одной стороны необходимую прочность соединения колес с осью, а с другой – не должна вызывать излишних напря- жений в зонах сопряжения. Таким образом, необходимо обеспечить неравен- ство Мтр > Мкр. Это значит, что момент трения на сопрягаемых поверхно- стях подступичной части оси и отверстия ступицы должен быть больше или равен моменту кручения, возникающему при взаимодействии колеса с рель- сом и тормозной колодкой. Чтобы выполнить это неравенство, необходимо на сопрягаемых по- верхностях создать удельное давление в пределах упругой деформации, определяемых выражением: (1) (1) Где: – величина натяга; Е – модуль упругости; dс Т – Наружный диаметр ступицы колеса, измеряемый на расстоянии 10 мм от торца ступицы; 2dпч – диаметр поступичной части. Таким образом, основным параметром, обеспечивающим прочность со- единения, является правильно выбранный натяг, т.е. разность сопрягаемых диаметров отверстия ступицы колеса и подступичной части оси, причем диаметр подступичной части оси должен быть больше. Однако на качество соединения влияет еще ряд технологических пара- метров, как например шероховатость посадочных поверхностей, их размеры и формы, скорость запрессовки, качество смазки поверхностей и др. Исследованиями установлено, что наиболее стабильные результаты за- прессовки достигаются при обработке отверстия ступицы колеса с шерохова- тостью 10 мкм, а подступичной части 1,25 мкм. Отклонения форм посадоч- ных поверхностей, в частности, овальность отверстия ступицы колеса не должна превышать 0,025мм, а конусность отверстия до 0,05 мм. На основе теоретических расчетов и опыта эксплуатации в руководя- щем документе «По ремонту и техническому обслуживанию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524 мм) принято усилие запрессовки в пределах 382,6…569,0 кН (39…58тс) на каждые 100мм диаметра подступичной части. Запрессовка колес на оси производится в холодном состоянии на гид- равлических прессах, оснащенных манометрами и самопишущими прибора- ми для записи диаграмм запрессовки. Скорость движения плунжера гидрав- лического пресса при посадке колес на ось должна быть не более 3 мм/с. Прессуемые элементы колесных пар должны иметь одинаковую температуру. 68 Допускается разница температур не более 10 градусов при условии превы- шении температуры колеса над температурой оси. При запрессовке колес на ось предусматриваются три основные опера- ции: подготовительные, формирование посадок и контроль качества запрес- совки. Контроль качества запрессовки. Контроль качество прессовой посадки колес на ось производится по диаграмме запрессовки рисунок 28. Основными контролируемыми парамет- рами диаграммы являются: конечное усилие запрессовки, длина сопряжения запрессовки и форма кривой диаграммы. Рис. 28. Нормальная по форме диаграмма Запрессовка признается удовлетворительной, если длина диаграммы составляет не менее 85% от теоретической длины. Форма диаграммы запрессовки должна соответствовать теоретической, однако на практике встречаются отклонения. Если при напрессовке колеса на ось будет допущена неудовлетвори- тельная по форме, длине или конечному усилию запрессовки, диаграмма бракуется. Запрещается повторно запрессовывать соединения диаграммы, которых имеют резкие колебания. Не разрешается перепрессовывать более 2х раз колесо на один и тот же конец оси без дополнительной механической обработки хотя бы одной из сопрягаемых поверхностей. На бланке диаграммы прессового соединения колеса с осью, кроме кривой измерения давления, заносятся следующие данные: – дата проведения запрессовки колеса на ось; – тип колесной пары; – индивидуальный номер колесной пары; – сторона колесной пары; – полная маркировка колеса (две последние цифры года изготовления колеса, марка стали, номер плавки, условное обозначение предприятия изго- товителя колеса, порядковый номер колеса, дополнительный код, обознача- ющий собственность колес; 69 – диаметры подступичной части оси и отверстия ступициколеса с точно- стью до 0,01мм; – длина ступицы колеса; – конечное усилие запрессовки. При капитальном ремонте на каждую колесную пару оформляется Тех- нический паспорт колесной пары, который составляется в двух экземпля- рах: один направляется в службу железнодорожной администрации, вто- рой остается на предприятии, где с приложенным к нему бланком диа- граммы прессовой посадки колес на ось, хранится в течении всего срока службы колесной пары и уничтожается после оформления на нее Акта на исключение колесной пары вагона, но не более 21 года. 2.1.4.Виды и сроки ремонта колесных пар. Для обеспечения безопасности движения в соответствии ПТЭ принята система проверки технического состояния и своевременного изъятия из экс- плуатации колесных пар, состоящая из ряда мероприятий: осмотров колес- ных пар под вагонами, текущего ремонта (обыкновенного освидетельствова- ния), среднего ремонта (полного освидетельствования), капитального ремон- та (ремонт со сменой элементов). Колесные пары осматривают на техниче- ских станциях на ходу в момент прибытия, после остановки и перед отправ- лением. Текущий ремонт (обыкновенное освидетельствование) производится: при каждой подкатке колесных пар под вагон, если они при этом они не под- вергались среднему ремонту (полному освидетельствованию); при положи- тельном результате входного вибродиагностического контроля буксовых уз- лов; при восстановления профиля катания колес без демонтажа буксовых уз- лов; при проведении профилактических мероприятий по отдельным указани- ям железнодорожных администраций или владельцев инфраструктуры. При текущем ремонте колесных пар производят: – входной и выходной вибродиагностический контроль буксовых узлов; – восстановление профиля поверхности катания без демонтажа букс; – техническое диагностирование буксовых узлов (промежуточную реви- зию; – неразрушающий контроль элементов колесных пар; – контроль геометрических параметров и величин износов элементов ко- лесных пар на соответствие нормам. После проведения текущего ремонта колесных пар наносятся знаки и клейма: – на бирке, устанавливаемой под правый верхний болт крышки крепи- тельной с правой стороны колесных пар, оборудованных буксовыми узлами с подшипниками в корпусах букс; – на шайбе стопорной, устанавливаемой под болты М20 или М22 крыш- ки передней подшипника кассетного типа с адаптером с левой стороны ко- лесной пары. 70 Средний ремонт (полное освидетельствование) колесных пар произво- дится: после крушений и аварий всем колесным парам поврежденных ваго- нов; после схода вагонов с рельсов; при повреждении вагонов от динамиче- ских ударов при погрузке; при отсутствии и невозможности прочтения зна- ков и клейм проведения последнего среднего ремонта на торце шейки оси; при отсутствии бирки на буксовом узле или невозможности прочтения клейм на ней при ремонте колесной пары или подкатки ее по вагон; после выполне- ния допустимых вырубок волосовин неметаллических включений и других неисправностей; через два восстановления профиля поверхности катания ко- лесных пар оборудованных роликовыми цилиндрическими подшипниками; при демонтаже буксовых узлов с последующим ремонтом; капитальном ре- монте вагонов. При среднем ремонте колесных пар производят: – обмывку колесных пар, корпусов букс и адаптеров, элементов торцево- го крепления и демонтированных блоков подшипников; – демонтаж и монтаж буксового узла; – ремонт подшипников роликовых цилиндрических; – восстановление профиля катания колес; – контроль геометрических параметров и величин износа; – неразрушающий контроль элементов колесных пар и подшипников; – выходной вибродиагностический контроль буксовых узлов. При проведении среднего ремонта колесных пар наносятся знаки и клей- ма: – на торце оси с левой стороны колесной пары; – на бирке, устанавливаемой под левых верхний болт крышки крепи- тельной с правой стороны колесной пары, оборудованной буксовыми узлами с подшипниками в корпусах букс; – на шайбе стопорной с левой стороны колесной пары, устанавливаемой под болты М20 торцевого крепления подшипников, установленных в корпус буксы, и болты М20 или М24 крышки передней подшипника кассетного типа с адаптером. Капитальный ремонт колесных пар (ремонт со сменой элементов) вы- полняется: при необходимости замены одного или двух колес; при признаке сдвига на оси одного или двух колес; при признаке ослабления прессовой по- садки на оси одного или двух колес; при несоответствии расстояния между внутренними боковыми поверхностями ободьев колес; при разности расстоя- ний от торцов предподступичных частей оси до внутренних боковых поверх- ностей ободьев колес одной и другой сторон колесной пары; при отсутствии или невозможности прочтения знаков и клейм на торцах осей, относящихся к их изготовлению и предыдущему капитальному ремонту. При капитальном ремонте колесных пар производят: – демонтаж и монтаж буксовых узлов; – обмывку колесных пар; – распрессовку колес с осей; 71 – расточку отверстий ступиц новых или старогодных колес; – механическую обработку подступичных частей новых или старогодных осей; – прессовую посадку новых или старогодных колес на новые или старо- годные оси; – восстановление поврежденной или изношенной резьбы М110 и М12 осей РУ1; – ультразвуковой, магнитнопорошковый или вихретоковый контроль подступичных, предподступичных, средних частей и шеек перед прессовой посадкой колес; – контроль геометрических параметров колесных пар и их элементов. Клейма и знаки маркировки, относящиеся к новому формированию или проведению капитального ремонта колесной пары, наносятся на торце оси правой стороны колесной пары: знак формирования, условный номер предприятия, которое производило новое формирование или капитальный ремонт, приемочные клейма, месяц и две последние цифры года произ- водства нового формирования или капитального ремонта. |