ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ ЦЕНТР ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЛЕС РЕЛЬСОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕГМЕНТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ УКАЗАННОГО ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА
PROCESSING CENTER FOR PROCESSING WHEELS OF RAIL ROLLING STOCK AND A METHOD FOR MANUFACTURING A SEGMENT ENGINE FOR THE SPECIFIED PROCESSING CENTER

Изобретение относится к обрабатывающему центру для обработки колес рельсового подвижного состава, причем обрабатывающий центр содержит станину станка, которая состоит из основания и из смонтированной на этом основании стойки, причем на основании крепится главный привод и причем на стойке крепятся обрабатывающие агрегаты для токарной обработки, фрезерования, сверления и тому подобного. Далее, изобретение относится к способу для изготовления сегментного двигателя для такого обрабатывающего центра.
Станки известны в многочисленных исполнениях. Наряду с традиционными станками одноцелевого назначения во все большей степени реализуются обрабатывающие центры с тем, чтобы возможно было обрабатывать соответствующее изделие по возможности без смены зажима различными способами (сверление, токарная обработка, фрезерование). При этом для крупногабаритных и одновременно очень тяжелых элементов конструкции необходимые операции по токарной обработке осуществляются преимущественно механизмами в виде вертикально-токарного станка.
При этом положение изделия фиксируется на рабочем столе, и за счет поворота этого рабочего стола изделие приводится в положение, в котором инструмент входит с ним в контакт. Для таких изменений положения рабочего стола сначала использовались зубчатые передачи, приводимые в действие электродвигателями. Недостатком при этом является то, что по причине больших, приводимых в движение масс рабочего стола и изделия на этапах ускорения и торможения узлов возникают большие механические нагрузки узлов для изменения положения рабочего стола. Они вызывают повышенный износ, а тем самым уменьшенный срок службы узлов для изменения положения так, что следствием неизбежно являются повышенные затраты на техническое обслуживание обрабатывающего центра. Достигаемые параметры точности позиционирования и по возможности обеспечиваемые за счет интерполяции параметры точности траектории движения недостаточны при данном конструктивном исполнении.
Для уменьшения таких недостатков в патенте DE 10 2008 006 346 A1 было предложено оборудовать стол изделия обрабатывающего центра моментным двигателем.
Еще одно предложение по решению известно из патента DE 20 2009 008 850 U1 за счет того, что в вертикально-токарном станке для обработки больших элементов конструкции для привода рабочего стола в движение используется линейный двигатель. При этом вторичные сегменты размещены кольцеобразно в опорном кольце рабочего стола и с неподвижным положением. Непосредственно напротив находятся первичные сегменты, которые также размещены кольцеобразно.
Такое исполнение в виде непрямого (рабочий стол) или прямого (изделие) привода для вращательного изменения положения изделия в качестве аксиального сегментного двигателя дает существенные преимущества по сравнению с использовавшимися до этого конструкциями, из которых следует в особенности назвать уменьшенный износ узлов привода и очень короткие периоды ускорения и торможения.
Однако практика показала, что сегментные двигатели нуждаются в очень специфическом согласовании с учетом соответственно конкретно обрабатываемых элементов конструкции. Осевой зазор между первичными и вторичными элементами должен удерживаться на постоянном уровне вне зависимости от массы рабочего стола и изделия. Необходимы специальные осевые подшипники или гидростатические решения, а также увеличиваются расходы на конструкцию. Поэтому использование до сих пор ограничивается в основном избранными изделиями, например, роторами для ветровых колес. Для других крупногабаритных и тяжелых элементов конструкции (например, колес для рельсового подвижного состава) до сих пор отсутствуют подходящие модификации сегментного двигателя.
Далее, необходимо констатировать, что монтаж сегментных двигателей зачастую доставляет трудности изготовителю. Ведь вследствие больших сил магнитного поля проблематичным является правильное позиционирование отдельных сегментов с еще не зафиксированным окончательно положением.
Задачей изобретения является создание сегментного двигателя, пригодного в качестве привода для вращательного изменения положений колеса рельсового транспортного средства, обрабатываемого в обрабатывающем центре. Далее, предлагается способ для монтажа сегментного двигателя с таким исполнением.
Конструктивное решение задачи заключается в том, что привод в движение зажимного патрона для изделия (в рамках настоящего изобретения колесо рельсового подвижного состава) осуществляется напрямую расположенным под изделием сегментным двигателем, который сегментирован радиально и модифицируем по своей конструктивной высоте, причем этот сегментный двигатель содержит от двух до пяти отдельных сегментов статора соответственно одинаковой высоты в диапазоне от 200 до 350 мм. Сегменты статора соединены пазовыми сухарями с основанием, а статор имеет радиальные сегменты привода. Ротор имеет исполнение в виде колпака ротора с постоянными магнитами, причем этот колпак ротора регулируется для монтажа центрирующими элементами.
Технологическое решение задачи заключается в том, что при изготовлении сегментного двигателя сначала выверяется основание, а внутри колпака ротора балансировочные пластины равномерно подразделяются по двум рядам и закрепляются, после чего пазовые сухари крепятся по наружному периметру колпака ротора и затягиваются от руки, после чего сегменты ротора монтируются по отдельности и посредством пазовых сухарей закрепляются на колпаке ротора, после чего затянутые от руки пазовые сухари затягиваются с моментом затяжки, после чего сегменты ротора обертываются со всех сторон защитной пленкой, после чего осуществляется юстировка сегментов ротора по меньшей мере одним вспомогательным средством из немагнитного материала, после чего монтируется укомплектованный таким образом блок в основании и временно свинчивается для фиксирования положения, после чего осуществляется демонтаж вспомогательных средств из немагнитного материала, после чего сегменты статора соответственно по отдельности монтируются посредством пазовых сухарей в основании и крепятся, а после этого устанавливаются соответственно электрические соединения для элементов статора и трубопроводы технологических сред для охлаждения статора.
За счет технического решения согласно изобретению создается сегментный двигатель, пригодный в качестве привода для вращательного изменения положений колеса рельсового транспортного средства, обрабатываемого в обрабатывающем центре. Конструктивное исполнение позволяет осуществлять высокоточное координатное растачивание специально усовершенствованных колес для рельсового подвижного состава, которые используются в высокоскоростных поездах. Одновременно в распоряжении имеется способ для монтажа сегментного двигателя такого исполнения.
Ниже поясняется пример осуществления изобретения со ссылкой на чертеж и на примере станка для обточки колесных пар. Представлены на:
Фиг. 1 базовая конструкция сегментного двигателя согласно изобретению в горизонтальной проекции,
Фиг. 2 схема размещения основных элементов конструкции в боковой проекции.
Из Фиг. 1 следует принципиальная конструкция сегментного двигателя в качестве узла привода во вращательное движение колеса рельсового транспортного средства в обрабатывающем центре.
Станина станка обрабатывающего центра состоит из основания 4 и из смонтированной на нем стойке для крепления обрабатывающих агрегатов, предназначенных для токарной обработки, фрезерования, сверления и тому подобного. Основание 4 в качестве станины станка содержит главный привод. Главный привод состоит из сегментного двигателя, который крепится на основании 4.
Привод в движение зажимного патрона 10 для колеса рельсового подвижного состава 11 в качестве обрабатываемого изделия осуществляется напрямую расположенным под ним сегментным двигателем, сегменты статора 2 которого соединены пазовыми сухарями 8 с основанием 4.
Постоянные магниты 5 соединены при помощи пазовых сухарей 7 (фиксирующие вставки) с колпаком ротора 3. Колпак ротора 3 юстируется для монтажа центрирующими элементами 6. Статор 1 имеет не более пяти радиальных сегментов 2, причем конкретное количество выбирается с учетом соответственно конкретных требований случая применения. Высота этих отдельных сегментов статора 2 так же согласуется с учетом конкретных требований случая применения, причем на практике значение имеют параметры высоты от 200 до 350 мм.
Из Фиг. 2 следуют под другим углом схема расположения и функциональное соединение колпака ротора 3, центрирующих элементов 6 и пазовых сухарей 8 (призматические шпонки с круговой опояской) для крепления сегментов статора 2. На колпаке ротора 3 находится внутреннее кольцо подшипника 9. Зажимный патрон 10 для приема колеса 11 смонтирован на этом внутреннем кольце подшипника 9.
Для монтажа сегментного двигателя кой конструкции сначала выверяется основание. Затем внутри колпака ротора по двум рядам равномерно распределяются и крепятся балансировочные пластины. После этого по наружному периметру колпака ротора крепятся и затягиваются от руки пазовые сухари. После этого сегменты ротора монтируются по отдельности и посредством пазовых сухарей крепятся на колпаке ротора. После этого затянутые от руки пазовые сухари затягиваются с моментом затяжки. После этого сегменты ротора обертываются со всех сторон защитной пленкой. После этого осуществляется юстировка сегментов ротора по меньшей мере одним вспомогательным средством из немагнитного материала. После этого укомплектованный таким образом блок монтируется в основании и временно свинчивается для фиксации положения. После этого осуществляется демонтаж вспомогательных средств из немагнитного материала. После этого сегменты статора монтируются соответственно по отдельности посредством пазовых сухарей в основании и крепятся. После этого устанавливаются соответственно электрические соединения для элементов статора и трубопроводы технологических сред для охлаждения статора.
Перечень ссылочных позиций
1. Статор
2. Сегмент статора
3. Колпак ротора
4. Основание (станина станка)
5. Постоянный магнит
6. Центрирующий элемент для ротора
7. Пазовый сухарь для ротора
8. Пазовый сухарь для статора
9. Внутреннее кольцо подшипника
10. Приспособление для зажима изделия (зажимный патрон)
11. Колесо рельсового подвижного состава (изделие)