Совершенствование технологии восстановления профиля железнодорожных колес

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИК № г (М) 2007

Второй пуск электродвигателя осуществлялся до той же частоты, что и предварительный. Из графика видно (рис. 3), что в основе также остались две гармоники, но увеличилась амплитуда виброперемещения электродвигателя.

Поело второго пуска электродвигателя осуществляется расчет выходных данных: угловое расположения груза и его массы. Расчет масс корректирующих грузов и угла установки относительно светоотражающей ленты производится вибродиагностическим прибором. После получения выходных данных, корректирующий груз устанавливается на том же радиусе, что и случайно расположенный груз, осуществляется контрольный пуск электродвигателя для проверки результатов балансировки. Результаты временных реализации и спектров контрольного пуска электродвигателя приведены на рис. 4.

Из графика видно (рис. 4), что амплитуды обеих гармоник уменьшились в несколько раз. Идеальным считается случай, когда исследуемая машина не имеет перемещений, то есть при возникновении вынужденных колебаний машина на них не реагирует. При этом шероховатость, обрабатываемых деталей уменьшилась с Я, = 0,63 до 0,32 мкм. Так же изменились частоты возбуждающие резонансные явления (рис. 5).

Из графика видно, что пиковые значения находятся на частотах 50, 100, 150 и т.д. кратных 50 Гц оборотной частоты. При совпадении вынужденных колебаний ротора электродвигателя с данными частотами происходит явление резонанса, отрицательно ска-

зывающееся на процессе обрабо тки детали. Поэтому рекомендуется осуществлять обработку в пределах между пиковыми значениями резонансных частот электродвигателя. А также при прохождении ротором электродвигателя пиковых значений резонансных частот, каждое последующее резонансное явление протекает менее интенсивно.

Также можно производить двух плоскостную динамическую балансировку с дополнительным виб-роакустичским датчиком, по приведенной методике с большим количеством пусков, что является более предпочтительным, так как это позволяет осуществить более тонкую балансировку ответственных элементов станка.

Библиографический список

1. Кудинов В.Л. Динамика станков. • М., 1967. - 3(50 с.

2. Шнрман Д.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. Библногр., • М.. 1996. - 276 с.

РЕЧЕНКО Денис Сергеевич, аспират-кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».

Кольцов Александр Германович, кандидаттехничес-ких наук, доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».

Статья поступила в редакцию 04.04.07 г.

<Э Д. С. Реченко, А. Г. Кольцов

УДК 61-253/—»4 в. с. КУШНЕР

А. А. КРУТЬКО

Омский государственный технический университет

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Исходя из выполненного анализа технологии токарной обработки профиля вагонных колес, в статье даны рекомендации по оптимизации геометрических параметров режущих пластин. Рассмотрены некоторые направления совершенствования технологии обработки профиля колеса.

Обработка железнодорожных колес обычно производится призматическими и чашечными твердосплавными резами (рис. 1а, б), при больших подачах (1,3 -2,5 мм/об) и глубинах резании (4 — 6 мм)| 1 ].

Требования к шероховатости обработанной поверхности и о тклонению профиля, как правило, приводит к необходимости обработки в два прохода.

При обработке профиля колеса используется инструмент с механическим креплением пластин призматической и чашечной формы (рис. 2).

К недостаткам применяемых стандартных режущих пластин следует отнести:

- нерациональное использование режущей пластины подлине при малых глубинах резания (Кб мм) и больших углах в плане {<р^ 80-90*);

- ненадежное крепление режущей пластины в открытом пазу с углом 90°;

- недостаточно большой радиус при вершине (г* 4 мм), не обеспечивающий требуемые шероховатость поверхности при применяемых больших подачах и равномерность износа при вершине и вдоль режущих кромок;

- нерациональная форма режущего лезвия в плоскости стружкообразования, не обеспечивающая его формоустойчивости и снижения сил и температуры резания;

- снижение эффективности чашечных режущих пластин при увеличении глубины резания;

- применение недостаточно прочного твердого сплава Т14К8 в условиях резания, когда режимы реза-

Рис. 1. Схемы обработки поверхности обода колеси пластинами но заводскому технологическому процессу

Рис. 2. Используемый инструмент при восстановлении профиля железнодорожных колес

нии ограничиваются не износостойкостью режущей пластины, а ее формоу стоим и востыо (сопротивлением пластическим деформациям).

Принимая во внимание вышеперечисленные недостатки применяемых режущих пластин, предлагается заменить призматические и чашечные пластины на более легкие и дешевые пластины пятигранной и шестигранной формы. К дост оинствам предлагаемых пятигранных и шестигранных режущих пластин относится возможность более надежного их базирования по плоскостям, расположенным под углом, меньшим 90’ (рис.З), что практически исключает возникновение высокочастотных вибраций в процессе резания.

Еще одной особенностью предлагаемых пластин является заточка при вершине криволинейной зачищающей кромки увеличенною радиуса при вершине (р=12мм), рис. 4.

Для повышения прочности и формоустойчивости режущего лезвия необходимо затачивать упрочняющие фаски на передней поверхности под небольшим отрицательным {«-10*) передним углом и на задней поверхности под нулевым задним углом. Ширина упрочняющей фаски на передней поверхности должна составлять = 0,5 — 0,8 от максимальной толщины срезаемого слоя, а на задней — 0,3 - 0,4 мм. Значение ширины упрочняющей фаски и назначенные режимы резания должны обеспечивать сход стружки по передней поверхности под небольшим положительным передним углом (у= 10е). Уменьшение температуры передней поверхности и сил резания обеспечивается оптимальной формой передней поверхности, при которой контакт стружки с передней поверхностью прерывается (рис. 5).

При обработке колес по поверхности катания предусмотрено уменьшение угла в плане до 30 - 40 *

Рис. 4. Форма заточки радиуса резце при вершине

Рис. 5. Форма режущей пластины с упрочняющей н стабилизирующей фасками по передней поверхности и с предварительным притуплением по задней

1 5 «-40' 1 35  & 30.

1 20-«3 ,,

30 45 60 Угол в плане, град. 75

—о—При 5=1.3 мм/об -о—При з=2 мм/об

Рис. 6. Влияние угла в плане и подаче на скорость резания при температуре 870°С

Рис. 3. Крепление пятигранной пластины

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ 1ЕСТНИК К» 2 <5« 7007

МАШИНОСІРОСНИІ И МАШИНОІЕДІНИЕ

б

Рис. 7. Схемы обработки иоиерхности обода колеса пластинами пятигранной и шестигранной формы

(вместо 80 - 90а). Это позволит существенно уменьшить толщину срезаемою слоя и температуру формоустойчивости практически без уменьшения скорости резания, рис. б.

При обработке поверхности катания изменение направления профиля колеса незначительны (находятся в пределах 6’), а при обработке гребня изменяются в более широких пределах. Поэтому обработку гребня и поверхности катания целесообразно производить различными инструментами на различных переходах (рис. 7 а, б).

Учитывая относи тельно малые значения радиусов при вершине стандартных шестигранных пластин (г = 1,2 мм) обработку гребня целесообразно производить с вдвое уменьшенными подачами (б =0,65 мм/об).

С целью повышения формоустойчивости и стойкости режущих пластин предполаг ается исследовать возможность замены применяемых сплавов Т14К8 и

Книжная полка

Т5К10 на более прочный сплав марки ТТ7К12 или на специальные ультромелкодисперсные твердые сплавы.

Исходя из вышесказанного, к достоинству пластин пятигранной и шестигранной формы можно отнести:

- рациональное использование режущей пластины подлине режущей кромки;

- надежное базирование режущей пластины по плоскостям, расположенным под углом, меньшим 90';

- увеличенный радиус при вершине (г= 12 мм), обеспечивающий требуемые шероховатость поверхности и равномерность износа при вершине и вдоль

*: t режущих кромок;

- рациональная форма режущего лезвия в плоскости стружкообразования, обеспечивающая его формоустойчивости и снижения сил и температуры резания;

- применение достаточно прочного твердого сплава ТТЖ12.

Планируется дальнейшее внедрение данного инструмента и технологии в производство.

Описанные выше методы совершенствования технологии токарной обработки железнодорожных колес в комплексе позволяют существенно снизить затраты на обрабо тку железнодорожных колес. Ожидаемый экономический эффект от внедрения рекомендаций составляет около 1 тыс. руб. в смену (т.е. около 300 тыс. руб в год на 1 станок).

Библиографический список

1. Иванов И.Л. О восстановлении профиля поверхности обода колес повышенной твердости/ И.А. Иванов, Л.Л. Воробьев, B.C. Кушиер, А.С. Безнин // Развитие транспортного машиностроения в России: Матер. Междунар. конференции «Желдор-машиностроение-2004», с. 150- 152.

КУШНЕР Валерий Семенович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

КРУТЬКО Андрей Александрович, аспирант кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

Статья поступила и редакцию 28.03.07 г. © В. С. Кушнер, А. А. Крутько

Ульянина, И. Ю.

Строение материалов. Ч. 1. Атомно-кристаллическое строение материалов: учеб. пособие / И. Ю. Ульянина, Т. Ю. Скакова. - 2-е изд., стереотип. - М.: РИЦ МГИУ, 2006. - 56 с. - 151ММ 5-276-00875-2.

Описано атомно-кристаллическое строение материалов. Подробно рассматриваются типы кристаллических решеток, их основные характеристики. Особое внимание уделено строению реальных кристаллов, содержащих дефекты кристаллического строения, поверхностные дефекты, характеристики которых даны с учетом современных представлений.

Данное пособие может быть полезно студентам, изучающим курс материаловедения.