УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПЛАВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области сварочного производства, касается оборудования для дуговой наплавки и может быть использовано для восстановления длинномерных деталей, преимущественно изношенных частей надрессорных балок железнодорожных транспортных средств.
Известно устройство для наплавки поверхностей деталей, содержащее раму с установленными на ней приводом вращательного движения водила со сварочной головкой, а также турникет для размещения и подачи сварочной проволоки, при этом водило установлено на введенном в устройстве суппорте, снабженным имеющим привод механизмом радиального перемещения суппорта, выполненным в виде размещенного в корпусе диска, имеющего на одной торцевой поверхности многовитковую спиральную канавку для размещения в ней выступов, выполненных на обращенных к диску поверхности суппорта, а на другой - зубчатый венец, входящий в зацепление с конической шестерней, установленной на выходном валу привода механизма радиального перемещения суппорта; при этом сварочная головка соединена с рамой посредством координатного узла, обеспечивающего перемещение сварочной головки в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях [Патент РФ №2102182, B 22 D 19/10, В 23 Р 6/00, 1996].
Общими существенными признаками аналога и предлагаемого устройства являются рама, приводы вращательного и радиального перемещения суппорта и сварочной головки, конические шестерни, однако устройство-аналог не обеспечивает возможности перемещения в системе «деталь - сварочная головка» в направлении трех осей прямоугольной системы координат,
достаточной производительности, а также долговечности наплавленных поверхностей.
Известна установка для автоматической дуговой наплавки под слоем флюса, содержащая смонтированные на выдвижной платформе опоры для закреплении установленной с возможностью вращения наплавляемой детали, центральную вертикальную колонну с наплавочной оснасткой, включающей наплавочную головку с механизмом ее перемещения, бункер для флюса и катушку электродной проволоки с механизмом ее подачи в зону наплавки, при этом установка снабжена двумя дополнительными вертикальными головками с аналогичной наплавочной оснасткой, размещенными оппозитно центральной вертикальной колонне с возможностью осуществления дуговой наплавки наплавляемой детали по центру и ее концам [Патент РФ №34431, В 23 Р 6/00, В 23 К 9/04, 2003].
Общими существенными признаками аналога и предлагаемого устройства являются корпус в виде платформы, приводы перемещения, включая вращение, восстанавливаемой детали, элементы наплавочной оснастки, однако устройство-аналог отличается повышенной конструктивной сложностью и требует значительных затрат на обслуживание.
Наиболее близким по выполняемым задачам, совокупности существенных признаков и технической сущности предлагаемому устройству является устройство для наплавки длинномерных деталей, включающее корпус в виде станины с направляющими, ходовым винтом, приводы продольного перемещения суппорта и поворота детали вокруг продольной оси, суппорт с закрепленной на нем стойкой и штангой в верхней части, оснащенных механизмом вертикального перемещения типа «винт-гайка» с отдельным приводом с возможностью непрерывного и дискретного режимов работы, приводом радиального дискретного смещения и приводом вращения вокруг вертикальной оси суппорта сварочной головки, оснащенной кассетой с наплавочной проволокой, подающим механизмом, мундштуком, бункером для размещения флюса с флюсопроводом и воронкой. Устройство также содержит манипулятор,
состоящий из рамы со стойками, оснащенных лапами-зажимами крепления ремонтной детали с возможностью поперечного перемещения на опорных колесах и соответствующим цепным приводом. При этом, известное устройство содержит узел управления механизмами дискретного перемещения сварочной головки в радиальном и осевом направлениях, выполненный в виде концевого выключателя, срабатывающего после каждого полного оборота однокулачкового диска, жестко закрепленного на штанге в верхней части суппорта включающего последовательно, через одно из реле времени приводы радиального и/или осевого перемещения сварочной головки в соответствие с предварительным включением одного из этих каналов. При этом реле времени, установленное в цепи привода радиального смещения сварочной головки, обеспечивает продолжительность включения 4 секунды, а в цепи привода осевого смещения - 0,5 секунды. Для защиты электрической дуги при наплавке, предусмотрено использование смеси стандартного флюса, оксидов редких металлов и щелочных и/или щелочноземельных металлов [Свидетельство РФ №10626, В 23 К 9/04, B 22 D 19/10, В 23 Р 6/00, 1998].
Общими существенными признаками аналога и предлагаемого устройства являются практически почти все существенные признаки прототипа за исключением механизма привода вращения сварочной головки, привода поперечного перемещения манипулятора и системы крепления ремонтной детали.
Известное устройство не обеспечивает достаточной производительности ремонтных работ и обслуживания технологического оборудования, а также улучшения технических характеристик восстановленных деталей.
В основу предлагаемого устройства для наплавки длинномерных деталей положено повышение производительности труда за счет оптимизации архитектуры конструкции и, одновременно, повышения ремонтопригодности, удобства обслуживания и надежности.
Поставленная техническая задача достигнута за счет использования оптимальной конструкции приводов движений сварочной головки, поперечного
перемещения манипулятора, а также узла крепления обрабатываемой детали в манипуляторе.
Как и в известных аналогах, предлагаемое устройство включает корпус в виде станины с направляющими, ходовым винтом, приводы продольного перемещения суппорта и поворота ремонтной детали вокруг продольной оси, суппорт с закрепленной на нем стойкой и штангой в верхней части, оснащенных механизмом вертикального перемещения типа «винт-гайка» с отдельным приводом с возможностью непрерывного и дискретного режимов работы, приводом радиального дискретного смещения и приводом вращения вокруг вертикальной оси суппорта сварочной головки, оснащенной кассетой с наплавочной проволокой, подающим механизмом, мундштуком, бункером для размещения флюса с флюсопроводом и воронкой. Устройство также содержит манипулятор, состоящий из рамы со стойками, оснащенных лапами-зажимами крепления ремонтной детали с возможностью поперечного перемещения на опорных колесах и соответствующим цепным приводом. Узел управления механизмами дискретного перемещения сварочной головки в радиальном и осевом направлениях, выполненный в виде концевого выключателя, срабатывающего после каждого полного оборота однокулачкового диска, жестко закрепленного на штанге в верхней части суппорта включающего последовательно, через одно из реле времени приводы радиального и/или осевого перемещения сварочной головки в соответствие с предварительным включением одного из этих каналов. При этом реле времени, установленное в цепи привода радиального смещения сварочной головки, обеспечивает продолжительность включения 4 секунды, а в цепи привода осевого смещения - 0,5 секунды. Для защиты электрической дуги при наплавке, предусмотрено использование смеси стандартного флюса, оксидов редких металлов и щелочных и/или щелочноземельных металлов.
В отличие от известных конструкций, механизм привода вращения сварочной головки размещен на штанге, выполнен автономным и состоит из электродвигателя постоянного тока, редуктора и конической, зубчатой передачи;
привод поперечного перемещения манипулятора установлен на передней части манипулятора, а оси поворота лап-зажимов крепления ремонтной детали установлены концентрично продольной оси ремонтной детали. Указанные усовершенствования, реализованные в предлагаемом устройстве, позволили существенно упростить изготовление, монтаж и эксплуатацию устройства и обеспечили существенные эксплуатационные преимущества.
Конструкция устройства иллюстрируется следующими рисунками: фиг.1 - общий вид устройства, фиг.2 - механизм привода вращения сварочной головки, фиг.3 - привод поперечного перемещения манипулятора, фиг.4 - конструкция крепления обрабатываемой детали в манипуляторе
На общем виде (фиг.1) схематически показаны корпус установки 1, передняя бабка 2 с приводом горизонтального перемещения суппорта, манипулятор 3 с лапами-зажимами крепления 4 и приводом поперечного перемещения ремонтной детали 5, задняя бабка 6 с приводом поворота ремонтной детали вокруг продольной оси, сварочная головка 7, привод вращения сварочной головки 8, суппорт в составе стойки и штанги 9 и привод вертикального перемещения сварочной головки 10.
Механизм привода вращения сварочной головки (фиг.2), размещенный на штанге суппорта 1, включает электродвигатель постоянного тока 2, редуктор 3 и коническую зубчатую передачу 4.
Привод поперечного перемещения манипулятора (фиг.3), смонтированный на раме тележки включает электродвигатель 1, ременную передачу 2, редуктор 3, цепную передачу 4, колеса манипулятора 5, приводной вал 6 и узел ручной доводки манипулятора 7.
Манипулятор (фиг.4) состоит из основания 1, стоек 2, лап-зажимов ремонтной детали 3.
Устройство для наплавки длинномерных деталей работает следующим образом: подготовленную к наплавке ремонтную деталь, например подрессорную балку, устанавливают в раму манипулятора и закрепляют с помощью лап-зажимов. Перемещая раму манипулятора в поперечном направлении и
поворачивая ремонтную деталь вокруг продольной оси на необходимый угол наклона, перемещая суппорт в продольном направлении, устанавливают ремонтную деталь и сварочную головку в рабочее положение. Подготовка к работе сварочной головки заключается в заправке сварочной проволокой и флюсом, дискретного перемещения сварочной головки в радиальном и осевом направлениях путем последовательного переключения, через одно из реле времени приводов радиального и/или осевого перемещения в соответствие с предварительным включением одного из этих каналов, а конечный выключатель устанавливают в позицию, соответствующую окончанию кулачкового профиля. После установки электрода в рабочее положение в стартовой точке зоны наплавки, включают систему электропитания и, одновременно, механизм подачи сварочной проволоки и флюса в рабочую зону. В зависимости от вида наплавляемой поверхности, осуществляют перемещение сварочной головки по окружности или вдоль одной из трех осей прямоугольной системы координат с соответствующим дискретным смещением сварочной головки на заданную величину по окончании нанесения наплавочного валика.
Пример. С применением заявляемого устройства в опытных и промышленных условиях восстанавливали изношенные рабочие поверхности партии надрессорных балок грузовых железнодорожных вагонов - подпятник, имеющий опорную плоскую площадку и боковую цилиндрическую поверхность - наружный бурт, а также боковые наклонные плоскости. Ремонтные детали устанавливали на раму манипулятора и закрепляли с помощью лап-зажимов крепления, при этом продольная ось ремонтной детали совпадала с осью крепежных элементов, что существенно повышало производительность этой операции. Наплавочную оснастку заправляли необходимыми материалами - сварочной проволокой и флюсом согласно технологическим нормативам. Перемещением сварочной головки, включая ручную коррекцию, устанавливали электрод в исходное положение: при наплавке опорной плоскости подпятника - электрод совмещали с произвольной точкой малого диаметра, при наплавке цилиндрической поверхности - в произвольной точке
нижнего конца образующей, а при наплавке боковых наклонных плоскостей - в отправной точке наплавляемой поверхности, предварительно повернув ремонтную деталь таким образом, чтобы наплавляемая поверхность располагалась горизонтально. Наплавку осуществляли таким образом, чтобы наплавленные валики перекрывались примерно на 50%, а наплавленную поверхность подвергали очистки. Перемещение сварочной головки обеспечивали приводы осевых перемещений и вращения, которые управлялись соответствующими реле времени, настроенными заранее.
За 2006 год изготовлено более 10-ти установок предлагаемой конструкции, которые установлены и до настоящего времени успешно эксплуатируются в вагонных депо сети ОАО «Российские железные дороги», например в вагонных депо станций Белове и Минск.