Проектирование устройство наплавки подпятника надрессорной балки тележки грузового вагона

Сначала надрессорный брус кран-балкой устанавливают на станок обработки наклонных поверхностей. Фрезерование осуществляют до альбомных размеров. После того, как обработали наплавленные наклонные поверхности, надрессорную балку снимают со станка и укладывают на цепной кантователь, разворачивают на 180 градусов, затем кран-балкой устанавливают на станок механической обработки подпятника, где обрабатывают наплавленную опорную поверхность подпятника, наружный и внутренние бурты.

После того, как провели механическую обработку, надрессорную балку устанавливают на стенд сверловки и клепки балок.

Стенд предназначен для рассверловки отверстий под заклепки державки мертвой точки с последующей  постановкой заклепок диаметром 22 мм и клепкой их в горячем состоянии.

Стенд состоит из следующих основных узлов: стол, на который кран-балкой укладывается брус подпятниковым местом вверх. В нижней части стола расположены направляющие для тележки со стойкой, несущей на себе гидроскобу для клепки кронштейна мертвой точки. Стойка имеет винтовую регулировку положения скобы по вертикали.

Гидростанция - индивидуальная, с дистанционным  кнопочным управлением, обеспечивающая подачу масла под давлением для производства клепальных работ. Электрозаклёпконагреватель.

Радиально-сверлильный станок служит для рассверления в балках двух отверстий для заклепок кронштейна державки «мертвой точки».

После сверловки и клепки, с учетом модернизации тележек, брус кран-балкой подается на сварочный пост. Сварочные работы осуществляются на кантователе. Позиция оснащена сварочным полуавтоматом ПДГ-508У3 в комплекте  с выпрямителем ВДУ-506.

Данный технологический процесс  разрабатывался с учетом модернизации тележек модели 18-100 по проекту М 1698.00.000. С этой целью на участке ремонта надрессорных балок было установлено оборудование для приварки износостойких элементов и наплавки деталей тележек, согласно « Технологической инструкции по приварке износостойких элементов и наплавке деталей тележки модели 18-100 грузового вагона ТИ-05-02-1В/97».

Приварка износостойких элементов (разрезное кольцо – два полукольца, плоская прокладка – диск) осуществляется на подпятник и наклонные плоскости надрессорных балок.

Модернизации подлежат поступившие  в деповской или капитальный  ремонт надрессорные балки со сроком службы не более 25 лет и имеющие  нормативную глубину подпятника 30 1 мм.

Модернизация подпятника надрессорной балки.

После дефектации и дефектоскопирования  надрессорная балка, требующая модернизации, кран-балкой (Q=1.5т) подается на фрезерный станок для механической обработки подпятника до получения требуемых размеров с учетом установки износостойких элементов. После обработки подпятника брус кран-балкой передается на позицию сварки для постановки износостойкого кольца.

Кольцо изготавливается из проката  толщиной 6 мм из стали типа 30ХГСА с  твердостью 320-400 HB. Разрезное износостойкое кольцо высотой 36 мм с натягом устанавливается по всему периметру бурта. Кольцо упирается на плоскую расточенную поверхность подпятника. В верхней и нижней части износостойкого кольца со стороны, прилегающей к наружному бурту, должны быть фаски размером 3х45⁰ мм. Кольцо приваривается к верхней кромке наружного бурта сплошным швом по всему периметру бурта. Вертикальные стыки износостойкого кольца должны иметь фаски 3 х45⁰ мм для приварки вертикальным швом при их установке с последующей зачисткой шлифовальной машинкой.

Плоская прокладка диаметром 303 мм и толщиной 6 мм с отверстием для  внутреннего бурта и шкворня  свободно устанавливается на специально подготовленную опорную поверхность подпятника таким образом, что в процессе работы упирается в ранее установленное кольцо. Коробление диска не должно превышать 1 мм. После окончания этой операции надрессорная балка устанавливается на технологическую тележку, которая подает ее на позицию повторного дефектоскопирования.

Если величина износа поверхности подпятника превышает толщину привариваемых износостойких колец, то перед постановкой кольца необходимо провести предварительную наплавку подпятника, для чего надрессорный брус кран-балкой перемещается на конвейер ремонта надрессорных балок. Здесь подпятник восстанавливается наплавкой до чертежных размеров с учетом толщины износостойкого кольца. После этого подпятник подвергается механической обработке на фрезерном станке до получения требуемых размеров. При этом в месте сопряжения вертикальной поверхности наружного бурта с плоской опорной поверхностью подпятника должна быть галтель радиусом 3-4 мм. Прямой угол, являющийся концентратором напряжений, не допускается. По верхней кромке наружного бурта по всему периметру должна быть фаска 3 х45⁰ мм для приварки износостойкого кольца. После механической обработки надрессорная балка идет на позицию постановки и обварки разрезного кольца.

Модернизация наклонных плоскостей надрессорной балки.

После дефектации и дефектоскопирования  надрессорная балка, требующая модернизации, кран-балкой подается на фрезерный станок для механической обработки наклонных плоскостей до получения требуемых размеров с учетом установки износостойких элементов. Станок обрабатывает четыре наклонные поверхности одновременно.

Модернизация и восстановление наклонных поверхностей надрессорной балки могут выполняться как  путем установки износостойких  накладок, так и наплавкой электродами АНП-13 до чертежных размеров.

В данном курсовом проекте модернизация наклонных поверхностей осуществляется наплавкой электродами АНП-13, для чего балка подается на конвейер ремонта надрессорных балок.

Примечание: при изменении технологического процесса модернизация наклонных поверхностей может осуществляться постановкой  износостойких пластин. Эти работы будут проводиться на позиции постановки износостойкого кольца на подпятник надрессорной балки.

Износостойкие пластины прямоугольной  формы размером 95*95 мм изготавливаются из проката толщиной 6 мм из стали типа 30ХГСА с твердостью 320-400 НВ. Пластины должны иметь по всему периметру фаску 3 х45⁰ мм для нанесения сварного шва.

Приварка производится полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.

Коробление пластины не должно превышать 0.5 мм и после приварки она должна плотно прилегать к механически обработанной наклонной поверхности балки. Сварочные швы зачищают заподлицо с основным металлом пластины и балки при помощи ручной шлифовальной машинки.

Если величина износа наклонной  поверхности превышает толщину  привариваемых износостойких пластин, то перед постановкой пластин необходимо провести предварительную наплавку наклонной поверхности, для чего надрессорная балка кран-балкой перемещается на конвейер. Здесь наклонные поверхности восстанавливаются наплавкой до чертежных размеров с учетом толщины износостойкой пластины. После этого наклонные поверхности подвергаются механической обработке на фрезерном станке до получения требуемых размеров. После механической обработки надрессорная балка идет на позицию сварки для постановки износостойкой накладки, а затем на позицию дефектоскопирования.

Требования к надрессорной балке  с установленными износостойкими элементами.

Размеры надрессорной балки с установленными износостойкими элементами должны обеспечить заменяемость балок  при работе с другими элементами кузова и тележки вагонов как новых, так и эксплуатационного парка.

Надрессорная балка после постановки износостойких элементов должна удовлетворять требованиям действующих  «Норм для расчетов на прочность  и проектирование новых и модернизированных несамоходных вагонов дорог МПС колеи 1520 мм».

Надрессорные балки с износостойкими элементами должны обеспечивать безремонтную и безопасную работу узла «пятник-подпятник» и узла гасителей колебаний как груженых, так и порожних вагонов в заданные межремонтные сроки.

Срок службы надрессорной балки  с износостойкими пластинами не менее 5 лет.

Надрессорные балки, прошедшие  ремонт сваркой и наплавкой, устанавливаются на кантователь, для повторного дефектоскопирования ВД – 12 НФ.

Вихретоковый метод контроля предназначен для выявления поверхностных дефектов типа волосовин, усталостных и наклепочных трещин на деталях из электропроводящих материалов.

Принцип действия вихретоковых дефектоскопов  основан на возбуждении в контролируемом изделии вихревых токов с помощью вихретокового преобразователя. В качестве преобразователя используются индуктивные катушки, по которым пропускается переменный или импульсный ток, создающий вокруг катушки электромагнитное поле. При установке преобразователя на металлическую поверхность магнитное поле катушки вызывает в поверхностном слое металла вихревые токи в виде концентрических окружностей, максимальный диаметр которых примерно равен диаметру катушки. Вихревые токи создают собственное магнитное поле, которое воздействует на параметры преобразователя. По характеру этого воздействия можно судить о состоянии поверхностного слоя контролируемой детали, в том числе о наличии трещин.

Сканирование надо осуществлять плавным  перемещением преобразователя по контролируемой поверхности без перекосов и резких отрывов. При наличии на поверхности большого количества неровностей и при контроле в углах скорость сканирования должна быть минимальной.

Признаком дефекта является срабатывание световой и звуковой индикаций.

Если при сканировании произошло срабатывание индикаций, то оператор должен зачистить контролируемую поверхность до металлического блеска и просканировать это же место не менее 3 раз. Если срабатывание не повторилось, можно продолжать контроль. Причина срабатывания – отрыв преобразователя от металла. Если срабатывание появилось, значит это дефект.

Наклонные поверхности надрессорной балки, отремонтированные вырезкой, дефектоскопируются  дефектоскопом МД-12ПС.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами при намагничивании деталей.

Этот метод предназначен для  выявления поверхностных дефектов типа усталостных, закалочных и шлифовочных  трещин, волосовин, плен, расслоений. 

После дефектоскопирования надрессорные балки поступают на участок сборки.

 

Конструирование оборудования

 

5.1 Постановка задачи

 

Наплавка на существующем полуавтомате – процесс трудоемкий, содержащий до 80 % оперативного времени ручных приемов. Кроме того наплавка буртов производится отдельно. Использование данного метода наплавки при данном производстве ремонта тележек считается невыгодной в плане трудоёмкости и потерей времени на транспортные операции, повысить качество и скорость наплавки.

В рамках курсового проекта необходимо автоматизировать наплавку подпятника надрессорной балки на участке их ремонта на Нижнеудинском вагоноремонтном заводе (ВРЗ).

 

Основные технические условия:

Наплавка подпятника надрессорной балки производится автоматическом режиме, без участия человека;

Наплавка осуществляется на неподвижно закреплённой надрессорной балке;

Существующие механизмы и приспособления использовать по максимуму.

 

Внедряемая установка, должна:

- обеспечить наплавку подпятника  одной надрессорной балки за  16 минуты;

- соответствовать требованиям  прочности и долговечности;

- вписываться в габаритные размеры конвейера и не мешать работе других механизмов и устройств;

- эффективно выполнять функции  при колебании температуры, влажности и атмосферного давления, соответствующих санитарным производственным нормам и микроклимату производственных помещений;

- изготавливается из дешевых материалов и сталей;

- быть энергоэкономным;

- быть технологичным (легкий  доступ к основным деталям  и узлам, простота разборки и сборки)

- работа установки и других  устройств должна быть согласованной  и взаимосвязанной.

 

5.2 Техническое решение

 

После детального исследования обстановки участка ремонта надрессорной балки, технологии наплавки и с учетом предъявляемых технических условий предлагаются следующее технические решения:

1) Производить наплавку подпятникового места полуавтоматически, в среде защитных газов. Все линейные  и вращающиеся движения обеспечиваются через двигатели.

2) Производить наплавку подпятникового места и буртов автоматически, в среде защитных газов. Все перемещения осуществляются с помощью оборудования фирмы FESTO. Вращение обеспечивается асинхронным электродвигателем.

 Первый способ решения задачи  более выгоден экономически, ввиду  сравнительно небольшой стоимости двигателей по отношению к стоимости оборудования. Но с другой стороны оборудование фирмы Festo имеет большую производительность и долговечность, возможность точного позиционирования наплавочной головки, оборудование имеет небольшие габаритные размеры и вес. Система управления включает в себя: управление двигателями для подачи проволоки, управление двигателя обеспечивающим вращение механизма, управление всеми линейными перемещениями.

Работа на наплавочной установке  для наплавки подпятника надрессорной балки тележки осуществляется так.

Транспортная партия с позиции  нагрева подпятника индукционными  нагревателямипоступает на позицию наплавки автоматическим цепным пошаговым конвейером. Остановка конвейера производится автоматически при достижении продольной оси тележки в которую установлена надрессоная балка (НБ) оси вращения наплавочной установки. После остановки конвейера НБ подымается с конвейера двумя согласованными пневмоцилиндрами на уровень наплавки. При этом при подъеме НБ производится ее закрепление и центрирование. Закрепление производится двухсторонним прижимным устройством, которое также служит для центрирования НБ в продольном направлении. Центрирование осуществляется за V-образные приливы по концам НБ.