Технология ремонта колесных пар со сменой элементов

А — полезная работа вагона в течение года, сут.;

Lср  — пробег вагона за сутки, км;

γ — средняя величина износа поверхности катания за 1 км пробега, мм.

 

Из анализа формулы следует, что срок службы колес можно продлить за счет уменьшения числа обточек и толщины снимаемого слоя металла при каждой обточке. Поэтому необходимо строго следить, чтобы при обработке колес по кругу катания снимался минимальный слой металла.

Число переточек можно уменьшить за счет организационных и технологических мероприятий по повышению прочности и надежности колесных пар, которые можно реализовать по следующим направлениям: снижение напряженности осей в эксплуатации, технологические пути повышения надежности. Снижение напряженности осей в эксплуатации можно добиться путем ликвидации дополнительных силовых факторов, возникающих в эксплуатации из-за образования ранее рассмотренных износов и повреждений поверхностей катания колес, перегрузки и неравномерности распределения нагрузки внутри вагона, неисправностей систем рессорно-пружинного подвешивания, неисправностей и неровностей пути.

Несвоевременно устраненные дефекты поверхностей катания колес занимают ведущее место по своему вредному влиянию на прочность оси.

Эти дефекты вызывают перенапряжения постоянно одних и тех же волокон. Установлено, что ползун глубиной до 2 мм дает наибольшие ускорения до 60g. Эти ускорения вызывают значительную перегрузку оси и, в частности, расчетное усилие на шейку увеличивается в 2 раза.

Снижению напряженности элементов колесных пар служит такое мероприятие, как балансировка колесных пар, которая обязательна для колесных пар вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения выше 140км/ч. Нарушение баланса для скоростей от 140 до 160 км/ч допускается до 6 Н • м.

Технологические пути повышения надежности колесных пар имеют несколько направлений — это методы накатки осей по всей длине, отжиг колес перед обточкой, восстановление шеек металлизацией, восстановление резьбы методами автоматической наплавки.

В настоящее время все новые оси подвергаются накатке в процессе изготовления, а старогодные оси накатываются непосредственно после проточки.

Операция накатывания позволяет повысить усталостную прочность оси, снизить шероховатость и повысить твердость поверхности. Схема накатки осей роликами представлена на рис.1.1

 

 

Рис. 1.1 Схема накатки оси роликами

Для подступичной части оси усилие Р лежит в пределах 18...28кН. Накатной ролик деформирует поверхность и создает непосредственно в сечении (1) под роликом в поверхностных волокнах напряжения, значительно превышающие предел текучести, которые вглубь детали постепенно убывают. После прохождения ролика (сечение 2) глубинные волокна металла, получившие напряжения и деформации упругого сжатия, стремятся вернуться в исходное положение, однако этому препятствуют наружные волокна, получившие остаточные деформации.

В результате этого, хотя за роликом диаметр оси больше, чем непосредственно под роликом, но полного восстановления размера не происходит и в поверхностных волокнах образуются остаточные напряжения сжатия. Эти напряжения, суммируясь с рабочими напряжениями растяжения, снижают суммарное напряженное состояние в одной группе волокон, что приводит к повышению их усталостной прочности. Другая группа волокон металла, находящаяся под рабочими напряжениями сжатия, получает дополнительную нагрузку. Однако это не наносит серьезного ущерба, так как допускаемые напряжения на сжатие значительно выше, чем допускаемые напряжения на растяжение.

Операция накатывания приводит к повышению твердости поверхности не менее чем на 22 % и составляет примерно НВ 219... 229. Глубина наклепанного слоя после накатывания подступичной части оси должна находиться в пределах 3,6.. .7,2 мм. Шероховатость поверхности Rа — 1,25мкм.

Для обработки подступичных частей оси применяют универсальные токарно-винторезные станки, а также специализированные токарно-накатные станки, например модели КЖ1843 КЗТС, фирмы Поремба (ПНР) моделей ТОА-40Z: и ТОА-40W.

В настоящее время прорабатываются вопросы повышения качества стали за счет перехода на выплавку стали в электропечах с последующим вакуумированием и продувкой инертными газами (аргоном) с целью очистки от неметаллических включений.

Повышение качества стали для колее достигается за счет специализации химического состава стали для колес, эксплуатирующихся под грузовыми или пассажирскими вагонами. Эта специализация идёт по пути выбора оптимального, содержания углерода, марганца, ванадия и других присадок.

Проводятся работы по совершенствованию технологии изготовления колес и осей. В частности, целесообразен переход от изготовления осей методами ковки и штамповки к изготовлению методом поперечно-винтовой прокатки. Этот метод позволяет полностью автоматизировать процесс, снизить металлоемкость изделия на 70 кг и повысить качество и усталостную прочность оси.

Совершенствование технологии изготовления колес идет по пути совершенствования штамповой оснастки с целью уменьшения припусков на обработку, совершенствование методе термической обработки.

В настоящее время ВНИИЖТом разработана и внедряется технология обточки колес по ремонтному профилю на толщину гребня 27 и 30 мм, что позволяет увеличить число переточек колесных пар, а значит и их долговечность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Анализ производственного  процесса ремонта колесной пары.

 

В основу современной организации производственного процесса  в колесных цехах положены следующие принципы: пропорциональность, ритмичность, специализация, параллельность и непрерывность.

Пропорциональность - соответствие пропускной способности производственных звеньев запланированному выпуску колесных пар и соотношение пропускных способностей каждого звена: пропускная способность каждого последующего звена должна быть не ниже, а в идеале и выше предыдущего.

Ритмичность - равномерный выпуск колесных пар из ремонта в течении календарного периода.

Специализация - разделение труда во всех звеньях производственной структуры.

Параллельность - протекание расчлененного производственного процесса одновременно на всех рабочих местах.

Непрерывность - протекание процесса производства без перерывов - непрерывное движение ремонтируемых колесных пар.

Ремонт и формирование колесных пар по стабильности номенклатуры, по специализации рабочих мест и оборудования относится к массовому производству. Однако на большинстве вагоноремонтных предприятий из-за небольшой программы ремонта колесных пар уровень организации производственных процессов в колесных цехах не отвечает требованиям массового производства, характеризующегося высокой производительностью труда и низкой себестоимостью деталей. Наиболее прогрессивной формой организации основного производственного процесса является поточный метод ремонта и формирования колесных пар, который характеризуется строгой последовательностью выполнения ремонта на специализированных по видам работ операциях.

В колесных цехах наибольшее распространение получили поточные линии с прерывным движением деталей, которое возникает в результате различной производительности применяемого оборудования, не синхронизированного по выпуску. В связи с этим между отдельными операциями образуются заделы, в которых колесные пары или их элементы простаивают в ожидании очередной операции. Поточные линии характеризуются тактом, т. е. временем, затрачиваемым на выпуск из ремонта одной колесной пары. Такт определяется отношением действительного фонда времени на выпуск (количество деталей) за рассматриваемый период. Ритм — обратное значение такту — характеризуется количеством деталей, выпускаемых в единицу времени.

Важнейшим показателем, характеризующим организацию производственного процесса во времени, является длительность  производственного  цикла, т. е. время от начала до конца процесса освидетельствования, ремонта или формирования колесных пар. Цикл состоит из технологического, межоперационного времени и времени перерывов. Технологическое время затрачивается на выполнение основных операций по ремонту и формированию. Межоперационное время расходуется на транспортирование и окончательный межоперационный контроль.

Входящие в состав цикла элементы имеют следующий смысл. Штучное время — это полное время, затрачиваемое на выполнение основной операции. Штучное время на выполнение каждой операции складывается из основного (машинного), вспомогательного времени, времени на организационно-техническое обслуживание рабочего места и времени на естественные процессы и физиологические потребности и отдых. Основное и вспомогательное время в сумме образуют оперативное время. Время на протекание естественных процессов — это время, затрачиваемое на сушку, нагрев, остывание и другие процессы. Время на контроль и транспортирование — время, затрачиваемое на выполнение входного, межоперационного и окончательного контроля, измерения и дефектоскопии, и время на транспортирование колесных пар в процессе их ремонта. Время перерывов складывается из времени нахождения деталей в оборотных заделах (оборотные перерывы); ожидания освобождения рабочего места; пролеживания деталей в резервных (страховых) заделах (резервные перерывы), которые создаются внутри и вне колесного цеха с целью не допустить возможных перебоев в работе, пролеживания деталей из-за организационно-технических неполадок в производстве (случайные перерывы) и пролёживания деталей в нерабочее время (праздники, обеденные перерывы и т. д.) (внережимные перерывы).

Организация ремонта и формирования колесных пар поточным методом имеет существенные преимущества перед стационарным. Поточный метод приводит к повышению производительности труда и качества ремонта, к улучшению использования оборудования и площадей цеха, к сокращению длительности цикла и к снижению себестоимости ремонта и формирования колесных пар.

Применяемое в колесных цехах оборудование разделяется на производственное (технологическое), вспомогательное и подъемно-транспортное. Производственное оборудование — это все рабочие машины, станки, установки, стенды, занятые на выполнении основных операций технологического процесса ремонта и формирования колесных пар. Вспомогательное — это оборудование, непосредственно не участвующее в выполнении технологического процесса, но используемое для обслуживания основного производства. Подъемно-транспортное оборудование — это различные устройства, механизмы, выполняющие подъемно-транспортные и погрузочно-разгрузочные работы в цехе.

Число единиц производственного оборудования (Оц) для одной выполняемой в цехе работы определяют по формуле:

 

, где 

Tшт - штучное время, мин.

Вк - количество ремонтируемых колесных пар в год.

        Fд - годовой фонд рабочего времени оборудования.

 

Помимо основного производства колесные цехи имеют вспомогательные службы: мастерские по ремонту инструмента, склады, кладовые, инструментально-раздаточные.

А организации работы колесного цеха большую роль играет правильная организация труда и квалификация персонала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА РЕМОНТА    КОЛЕСНЫХ  ПАР.

 

Технологический процесс ремонта и формирования колесных пар содержит значительное число операций, выполняемых последовательно и параллельно на специализированных рабочих местах с применением высокопроизводительного оборудования.

Поступившие на механический участок колесного цеха колесные пары подвергаются предварительному осмотру и обмывке, которая производится в специализированной моечной машине. Затем колесная пара поступает на инспекторскую площадку, которая оснащена стендом, позволяющим вращать колесную пару при осмотре. Здесь же производится ультразвуковая, магнитная дефектоскопия дефектоскопом. Делаются необходимые замеры и определяется объем ремонта.

В механическом участке колесного цеха колесные пары ремонтируют со сменой и без смены элементов. Колесные пары, которым не требуется смена элементов и выполнение сварочных работ поступают на станки для обточки колес. После обточки их подают на сдаточную площадку, где вторично подвергаются дефектоскопии. Затем их клеймят и красят.

Те колесные пары, которым необходим ремонт со сменой элементов, распрессовывают на горизонтальном гидравлическом прессе в холодном состоянии.

При проверке колес на сдвиг в случае подозрения на ослабление ступицы распрессовочное усилие доводят до 75-80 т.с и фиксируют на диаграмме. Годные распресованные элементы колесных пар используют для ремонта. Обработку осей и ступиц колес под запрессовку производят по системе вала, тоесть обтачивают ось и к ней подгоняют колесо, а старогодные колеса подгоняют к новым осям.

Напрессовка новых колес на новую ось называется новым формированием.

Ось под запрессовку готовят следующим образом: старую ось протачивают в подступичной части с минимальным снятием стружки для устранения задиров и рисок.

Проточкой выводят поперечные и относящиеся к ним наклонные трещины глубиной до 2мм с углублением за пределы трещины до 0,5мм.

После проточки подступичные части накатывают. Их форма должна быть строго цилиндрической. Допускается конусность – то есть увеличение диаметра в направлении напрессовки не менее 0,1мм, овальность – до 0,5мм, волнистость – 0,02мм.

Чистовая обточка осей производится на универсальных токарно-винторезных станках типов 1А64 и 165 завода «Красный пролетарий». Усилие накатывания должно быть записано самопишущимися автоматическими приборами. После чистовой обточки резцом, диаметр подступичной части должен быть больше необходимого под запрессовку на 0,04-0,06мм, так как при накатке происходит некоторое уплотнение поверхностного слоя металла.