Технологический процесс восстановления изношенной поверхности фрикционной планки тележки грузового вагона

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МГУПС)

 ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ (ИТТСУ)

 

 

Кафедра "Технология транспортного машиностроения и

ремонта подвижного состава"

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

на  тему:

«Технологический  процесс восстановления изношенной поверхности фрикционной планки тележки грузового вагона»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва - 2013

Содержание

 

Введение

1. Краткая характеристика изношенной детали и пары трения, в состав которой она входит.
1. Назначение детали, её конструктивные особенности, уровень ответственности, программа ремонта.
2. Описание и анализ условий эксплуатации детали, характера её изнашивания, величины и характера нагрузок на деталь и т.д.
3. Химический состав и свойства материала детали, её термообработка, твёрдость и свариваемость.
4. Основные технические требования к восстанавливаемой поверхности.
2. Разработка технологического процесса восстановления изношенной детали.
1. Обоснование и выбор способа нанесения покрытия и принципиальной схемы технологического процесса ремонта детали.
2. Определение основных технологических параметров процесса нанесения покрытия.
3. Расчет оптимального состава и выбор марки материала покрытия.
4. Выбор технологического оборудования для нанесения покрытия.
5. Разработка или выбор оборудования для нанесения покрытий.

3. Техника безопасности при нанесении  покрытий.

Список использованной литературы

 

Введение

 

Целью курсового  проектирования является практическое изучение основных принципов разработки технологии восстановления деталей, получение  инженерных навыков в проектировании технологической оснастки и приспособлений для наплавки, ознакомление и практическое применение справочной информации и  т. п.

От рационально  разработанного технологического процесса восстановления зависит работоспособность  и долговечность восстановленной  детали, а также экономическая  эффективность ремонта.

При разработке технологического процесса восстановления изношенной фрикционной планки должны быть решены следующие задачи:

а) выбор  способа восстановления изношенной поверхности;

б) выбор  оптимального состава материала  покрытия;

в) определение  основных технологических параметров процесса нанесения покрытий;

г) выбор  технологического оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     1. Краткая характеристика изношенной детали

 

1.1. Назначение фрикционной планки боковой рамы тележки, его конструктивные особенности, уровень ответственности, программа ремонта.

 

   Тележки вагонов относятся к ходовым частям. Они предназначены для безопасного движения вагона по рельсовому пути с необходимой скоростью, плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению. Конструкции тележек включают в себя колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, возвращающие и стабилизирующие устройства.

   Кроме перечисленных выше элементов тележка имеет раму, на которой крепятся детали рессорного подвешивания и тормозного оборудования, а также надрессорные и иные балки с подпятниками и скользунами, непосредственно воспринимающими нагрузки от рамы кузова вагона. Тележка вагона модели 18-100 представлена на рис.1

 

 

Рис. 1. Тележка модели 18-100: 1 - колесная пара; 2 - боковая рама; 3 - фрикционный клин (гаситель колебаний); 4 - надрессорная балка; 5 - буксовый узел; 6 - тормозная передача; 7 - подпятник; 8 - скользун

   Рамой тележки называется базовая часть, включающая боковые рамы или другие несущие элементы, которая объединяет в единую систему колесные пары с буксовыми узлами, рессорное подвешивание, надрессорную балку и навесное тормозное оборудование. Общий вид боковой рамы тележки модели 18-100 и ее схема представлены на рис.2

 

Рис. 2. Общий вид (а) и схема (б) боковой  рамы тележки модели 18-100

 

   Конструкция боковой рамы образована верхним и нижним поясом, объединенными наклонными поясами и колонками, образующими в её средней части проем для размещения комплекта центрального рессорного подвешивания. По концам боковой рамы расположены буксовые проемы. Особенностью конфигурации рамы является выпуклость верхнего пояса вверх.

   Сечения наклонных поясов, верхнего пояса и колонок имеют корытообразную форму с некоторым загибом вовнутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. В зоне буксовых проемов концевые части боковой рамы имеют коробчатое сечение.

   По бокам центрального проема в верхней части боковой рамы расположены направляющие, к которым прикреплены фрикционные планки, взаимодействующие с фрикционными клиньями при их вертикальных и поперечных перемещениях. Поперечные перемещения клиньев ограничены упорами. Поверхности фрикционных планок также воспринимают продольные нагрузки при соударении вагонов и проходе горочных замедлителей.

   Фрикционные планки предназначены для защиты боковой рамы тележки от износа. На рис.3 представлены составные фрикционные планки: подвижная и неподвижная.

Рис. 3. Составные фрикционные планки: а – неподвижная; б – подвижная

 

   Неподвижные планки имеют толщину 16 мм и твердость 280-412 НВ. Они крепятся к боковой раме заклепками диаметром 20 мм, а подвижные планки – толщиной 6 мм и твердостью 320-412 НВ, располагаются свободно между неподвижными планками и фрикционными клиньями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Описание и анализ условий эксплуатации детали, характера её изнашивания, величины и характера нагрузок на деталь

 

   В эксплуатации в результате перемещения фрикционного клина гасителя колебаний происходит износ фрикционной планки и на ее трущейся поверхности образуется углубление. Износ фрикционной планки показан на рис.4

 

 

                                  Рис.4 Износ фрикционной планки

 

    Буртики, образующиеся  при износе, ограничивают перемещение  клина при больших силах возмущающих  сил со стороны пути и вызывают  жесткие удары фрикционного клина  в нижнюю кромку углубления. Это  часто приводит к ослаблению  и обрыву заклепок фрикционной  планки. Поэтому допускаемая величина  износа планок должна быть  ограничена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Химический состав и свойства материала детали, её термообработка, твёрдость и свариваемость

 

   Свойства и химический состав материала восстанавливаемой детали влияют на выбор способа нанесения покрытия и его оптимального состава.

фрикционные планки изготавливают  из стали марок 45, 30ХГСА или 40Х.

   Классификация стали 45 приведена в табл.1, химический состав материала восстанавливаемой детали приведен в табл.2, а основные характеристики для стали 45 приведены в табл.3.

 

Таблица 1

Материал сталь 45

Марка:	45
Классификация:	Сталь конструкционная  углеродистая качественная
Применение:	вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки  и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

 

Таблица 2

Химический состав материала  восстанавливаемой детали (45), %

C	Si	Mn	S	P
0,42 – 0,5	0,17 - 0,37	0,5 – 0,8	до 0,04	до 0,035

 

Таблица 3

            Механические свойства при Т=20 ⁰С  материала 45

Сортамент					KCU	Термообработка
-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Лист горячекатан.	590		18			Состояние поставки
Полоса горячекатан.	600		16	40		Состояние поставки
Поковки	470	245	19	42	390	Нормализация
Поковки	470	245	17	35	340	Нормализация
Поковки	470	245	15	30	340	Нормализация

 

   Свойства и химический состав материала восстанавливаемой детали влияют на выбор способа нанесения покрытия  и его оптимального состава. Применение различных методов дуговой наплавки обуславливает учет такого свойства материала как свариваемость, т. е. склонность к образованию горячих и холодных трещин при наплавке. Соединение считается качественным, если его механические, химические и физические свойства близки к свойствам основного металла (металла восстанавливаемой детали) и в соединении отсутствуют дефекты в виде пор и неметаллических включений. Свариваемость материалов в значительной степени определяет степень усложнения технологического процесса для получения необходимого качества, наплавленного слоя.

   Свариваемость, в основном, определяется содержанием углерода и легирующих элементов (для сталей). С увеличением содержания этих элементов свариваемость ухудшается, т. е. возрастает вероятность образования различных видов дефектов в наплавленном металле и зоне термического влияния.

   Сталь 45 относится к материалам с повышенным эквивалентным  содержанием углерода , имеет значительную склонность к закалке при наплавке в зоне термического влияния, что приводит к образованию закалочных (холодных) трещин, как в интервале температур образования мартенсита, так и после полного остывания. При наплавке таких материалов необходим предварительный подогрев до ⁰С.

 

1.4. Основные технические требования к восстанавливаемой поверхности

 

   Из анализа условий эксплуатации и характеристики материала детали данный узел трения (фрикционная планка – клин гасителя колебаний) можно отнести к   5-ой группе условий работ. Отсюда следует, что к восстанавливаемой поверхности фрикционной планки можно предъявить следующие требования:

1. твердость покрытия – 286 НВ;
2. величина браковочного износа – 6 мм;
3. вид износа – абразивное изнашивание сопряженных пар трения без смазки;

4) вид нагрузки – кратковременные  динамические.

 

2. Разработка технологического процесса восстановления

 изношенной детали

 

2.1. Обоснование и выбор способа нанесения покрытия и принципиальной схемы технологического процесса ремонта детали

 

Выбор рационального  способа является одним из основных вопросов при разработке технологического процесса восстановления детали. Выбор  способа восстановления базируется на условии обеспечения наибольшей долговечности детали при наименьших затратах на восстановление. Для восстановления одной и той же детали обычно пригодны несколько способов, в основном неравноценных  по своим технико-экономическим  показателям.

        Для выбора рационального способа наплавки изношенной поверхности валика подъемника необходимо знать технологические возможности каждого из выбранных способов.

Выбор способа  восстановления изношенной детали проводится по 3-м основным критериям:

1. критерий применимости;
2. критерий долговечности;
3. критерий технико-экономической эффективности.

Критерий применимости позволяет  из различных способов восстановления выбрать тот, который наиболее полно  удовлетворяет требованиям восстановления данной детали.