УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к оборудованию для механизированной электродуговой наплавки местных повреждений (ползуны, навары, микротрещины, выщербины т.д.) самозащитной порошковой проволокой, преимущественно поверхности катания колес грузовых вагонов.
Известна установка для автоматической электродуговой наплавки деталей, преимущественно железнодорожного рельсового пути, содержащая установочную платформу с наплавочной горелкой, установленной с возможностью относительного продольного перемещения от привода, которая выполнена с продольными и поперечными горизонтальными направляющими для обеспечения возможности продольного и поперечного возвратно-поступательного перемещения наплавочной горелки и осуществления автоматической электродуговой наплавки изношенной поверхности по заданной программе, и пульт управления (см., например, описание к патенту РФ на полезную модель №54850, кл. В23Р 6/00, опубл. 27.07.2006).
Недостатком установки является ограниченная сфера применения, повышенная удельная энергоемкость и неэффективность, что делает ее малопривлекательной.
Наиболее близкой из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа установка для автоматической наплавки деталей железнодорожного подвижного состава, содержащая установочную платформу, на которой смонтированы сварочные головки, установленные с возможностью относительного продольного перемещения от привода по продольным и поперечным горизонтальным направляющим для обеспечения возможности продольного и поперечного возвратно-поступательного перемещения наплавочной горелки по направляющим и осуществления автоматической электродуговой наплавки изношенной поверхности по заданной программе, автономный энергоагрегат, выполненный в виде источника однофазного и трехфазного тока, и пульт управления (см, например, описание к патенту РФ на полезную модель №79480, кл. В60Р 6/00, опубл. 10.01.2009).
Однако данная конструкция также не нашла своего применения для осуществления механизированной наплавки поверхности катания колесных пар.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в расширении технологических возможностей установки за счет выполнения автоматической электродуговой наплавки поверхности катания колесных пар на одном технологическом посту диагностики и без увеличения производственных площадей.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для автоматической электродуговой наплавки деталей, преимущественно поверхности катания колесных пар грузовых вагонов, содержащая установочную платформу, на которой смонтированы сварочные головки, установленные с возможностью относительного продольного перемещения от привода по продольным и поперечным горизонтальным направляющим для обеспечения возможности продольного и поперечного возвратно-поступательного перемещения наплавочной горелки по направляющим и осуществления автоматической электродуговой наплавки изношенной поверхности по заданной программе, автономный энергоагрегат, выполненный в виде источника однофазного и трехфазного тока, и пульт управления, снабжена силовым подъемником для вывешивания колесной пары и вертикальными стойками с ловителями и центрами для фиксации колесной пары в осевом направлении, установленной с возможностью прямого и обратного вращения от индивидуального привода вращения, вертикальные стойки снабжены устройствами подтормаживания колесной пары при наплавке, инвентарными траверсами с приводами вращения и фрезерными узлами для фрезерования дефектной зоны поверхности катания колесной пары и жестко укреплены по боковым сторонам установочной платформы, при этом каждая сварочная головка снабжена механизмом подачи сварочной проволоки в зону наплавки и механизмами ее подъема и качания.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому результату.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.
Предложенная установка являются промышленно применимой, поскольку может быть реализована существующими техническими средствами.
Таким образом, заявленная установка соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На фиг.1 представлена предложенная установка для автоматической наплавки деталей, преимущественно поверхности катания колесных пар грузовых вагонов, общий вид, на фиг.2 - то же, вид сбоку.
Предложенная установка для автоматической наплавки деталей, преимущественно поверхности катания цельнокатаных колесных пар грузовых вагонов содержит: основание 1; стойки 2 левая и правая; подъемник 3 колесной пары; пневмопанель 4 управления подъемом колесной пары; левый и правый привод 5 вращения колесной пары; фиксаторы колесной пары при фрезеровании; устройство подтормаживания 6 колесной пары при наплавке; ловители 7 при загрузке колесной пары; емкости 8 для сбора стружки; центра 9 для фиксации колесной пары в осевом направлении; токосъемники обратного сварочного провода (крепятся на центра); траверса 10 левая; узел 11 для вращения траверсы; пульт управления 12 (правый, левый); привод 13 подъема фрезерного узла; основание 14 фрезерного узла; фиксаторы 15 продольного перемещения фрезерного узла на колесо; направляющие 16 продольного перемещения фрезерного узла; привод поперечного перемещения фрезерного узла; защита рабочего места от стружки при фрезеровании (на общем виде условно снята); фрезерная бабка; сварочная головка 17; привод 18 подъема сварочной головки; механизм качания 19 сварочной головки; механизм подъема 20 сварочной головки; механизм подачи 21 сварочной проволоки; двигатель привода 22 механизма сварочной проволоки; направляющие 23 поперечного перемещения сварочной головки; направляющие 24 продольного перемещения сварочной головки; привод продольного перемещения 25 сварочной головки; привод поперечного перемещения 26 сварочной головки; кассеты 27 для сварочной проволоки; узел нагрева газовый, комплектуется по требованию; кожух утеплительный наплавляемой зоны (условно не показан); выпрямитель сварочный - отдельно стоящий; электрокоммуникации кабельные; коммуникации пневмосети; ограждения рабочих зон и систем электрокоммуникаций.
Ряд позиций показаны на общем виде условно для определения места на установке при рабочем проектировании. Установка дополнительно может укомплектовываться сварочным полуавтоматом на левой траверсе для одновременной наплавки гребней вагонных колес, устанавливаемым на траверсе аналогично правой стороне.
Заявленная установка обеспечивает:
- размещение в рабочей позиции колесной пары цельнокатаных вагонных колес;
- фиксирования колесной пары центрами;
- вращение колесной пары с помощью приводных роликов за ось при дополнительном подогреве;
- подвод и позиционирование фрезерного узла к дефектной зоне поверхности катания колеса;
- фиксирование колесной пары при фрезеровании;
- фрезерование дефектной зоны поверхности катания колеса;
- отвод фрезерного узла в резервную позицию после окончания фрезерования;
- дополнительный газовый подогрев дефектной зоны;
- подвод и позиционирование сварочной головки к дефектной зоне колеса;
- автоматическую подачу сварочной проволоки в зону наплавки;
- наплавку, предварительно профрезерованной дефектной зоны;
- защиту наплавленной зоны от ускоренного остывания;
- разгрузку восстановленной колесной пары с последующей транспортировкой с помощью цехового крана в термос для остывания.
Основание, стойки и другие несущие конструктивные узлы сварены из профильного проката. Соединение отдельных элементов рамных конструкций осуществлено с помощью резьбовых элементов, что упрощает транспортировку и монтаж установки в действующих цехах с применение малотоннажного подъемного оборудования.
Узел фрезерования выполнен в виде сварной конструкции. Шпиндель фрезы размещен в подшипниках качения. В шпинделе предусмотрена установка торцевой фрезы с хвостовиком конуса Морзе №4, закрепляемой с помощью штанги, выходящей на задний конец шпинделя. Шпиндельный узел расположен вертикально и приводится во вращение через шестеренчатое зацепление асинхронным двигателем, число оборотов которого плавно регулируется частотным преобразователем.
Шпиндельный узел установлен в направляющих скольжения, позволяющих обеспечить вертикальное перемещение фрезы (врезание на необходимую глубину). Перемещение осуществляется с помощью пара винт-гайка вручную от маховика. Учитывая незначительные перемещения, а также необходимость довольно медленно и плавно управлять скоростью врезания фрезы в зону обработки, применение механического способа врезания фрезы не целесообразно. Оператор определяет глубину врезания таким образом, чтобы предотвратить появление вибрации фрезерного узла.
Перемещение фрезерной бабки вдоль линии фрезерования осуществляется двигателем постоянного тока через червячный редуктор. Для обеспечения скольжения используются антифрикционные накладки.
Фрезерный узел закреплен на колесо с помощью планок с винтовыми зажимами. Конструкция поверхностей основания посадки фрезерного узла на поверхность колеса с использованием гребня позволяет крепить его независимо от фактического диаметра восстанавливаемого колеса.
Подъем фрезерного узла и перемещение его с резервной позиции в рабочую зону и обратно обеспечивает траверса, на которой установлен червячный редуктор с приводом от электромотора с барабаном для троса подъема. Для обеспечения фиксированного положения от качания и разворота между фрезерным узлом и траверсой установлены две вертикальные скалки, которые имеют отверстия для фиксации узла в поднятом положении, что обеспечивает необходимую технику безопасности при производстве работ.
Механизмы продольного и поперечного перемещения выполнены с применением червячного редуктора с приводом от двигателя постоянного тока, перемещение обеспечивает зацепление винт-гайка.
В качестве направляющих перемещения применены подшипники качения. Применение направляющих на подшипниках качения снимает ряд проблем по плавности хода и защиты направляющих от сварочной пыли и стружки при фрезеровании.
Траверса сварной конструкции установлена в стойке на подшипниках качения с фиксацией в рабочих и резервных положениях.
Центры продольной фиксации колесной пары на установке выполнены в виде винтов, имеющих незначительное качание в вертикальной плоскости, что позволяет размещать колесную пару на приводных роликах с достаточным отклонением средней части оси.
На центрах установлен токосъемник для подачи обратного сварочного провода на торец оси. Материал токосъемника - медь. Величина хода центра позволяет восстанавливать поверхность катания колесных пар с общей длиной от 2390 до 2216 (РУ1, РУ1Ш).
Пневмоподъемник включает в себя пневмоцилиндр двойного действия со штоком, на который установлен ложемент под ось и панель управления с пневморазводкой.
Механизм фиксирования колесной пары выполнен с применением винтов, приводящихся с помощью мотор-редуктора. Усилие зажима нормируется сжатием пружины.
Ловители, расположенные на основании установки, обеспечивают более точную установку колесной пары и предохраняют другие узлы от повреждений. Пульты управления, установленные на правой и левой траверсах обеспечивают дистанционное управление механизмами установки, а также режимами фрезерования и наплавки.
На панель пульта выведены элементы управления, а также цифровые индикаторы технологических параметров.
Работа предложенной установки осуществляется следующим образом.
Колесная пара предварительно очищенная поступает на стенд контроля и диагностики. Определяются дефектные зоны поверхности катания колесной пары. Колесная пара, подлежащая восстановлению, подается с помощью цехового крана на позицию установки. На установке предварительно траверсы 10 отводятся в резервные позиции, пневмоподъемник 3 колесной пары поднимается в верхнее положение. Краном колесная пара опускается на пневмоподъемник, при этом ловители установки обеспечивают необходимое позиционирование колесной пары. После отвода подъемной траверсы крана колесная пара медленно опускается на приводные ролики установки. После размещения оси колесной пары на роликах ложемент пневмо-подъемника опускается ниже, что исключает его контакт с осью.
Центра установки подводятся к центровым отверстиям оси колесной пары. При необходимости, включением вращения колесной пары, можно дополнительно позиционировать продольнее перемещение колесной пары. Центра зажимают, колесная пара готова для восстановления дефектной зоны.
Определяется ширина разделки дефектной зоны перед наплавкой. По принятой ширине разделочного паза дефектной зоны, устанавливается соответствующий диаметр фрезы с учетом перекрытия дефектной зоны. Фрезерный узел подводится из резервной позиции в позицию фрезерования, Траверса фиксируется. Вращением колесной пары подводят начало дефектной зоны к фрезе, таким образом, что бы ее врезание было обеспечено за 15-20 мм до дефектной зоны. Фиксируют колесную пару от проворота в центрах. Это позволяет придать дополнительную жесткость крепления колесной пары при фрезеровании.
Закрепляют узел фрезерования на колесе с помощью зажимов для принятого диаметра фрезы с учетом глубины фрезерования. Устанавливают на пульте управления необходимые обороты шпинделя и скорость подачи. В зависимости от конструкции фрезы, числа режущих зубьев, величины подачи и глубины резания могут определяться в мм/мин, подачей на один оборот шпинделя или на один зуб фрезы. Указанные параметры режимов устанавливаются технологической инструкцией. Включается вращение шпинделя фрезерного узла. С помощью вертикального перемещения шпиндельного узла осуществляется постепенное врезание фрезы. Одновременно включается подача перемещения фрезы вдоль поверхности катания. После прохода фрезы дефектной зоны фреза постепенно выводится из зоны фрезерования. При необходимости провести более глубокую разделку дефектной зоны процесс фрезерования повторяется. Отфрезерованная дефектная зона контролируется визуально. После окончания фрезерования вращение шпинделя выключается, шпиндель поднимается в верхнее положение. Освобождаются зажимы фрезерного узла, узел поднимается и переводится в резервную позицию.
Выключаются механизмы фиксирования колесной пары, башмак подтормаживающего устройства подводится к ободу колеса, что исключает проворот колесной пары из-за дисбаланса, колесная пара готова к проведению наплавки. Сварочный полуавтомат из резервной позиции подводится в рабочую, траверса фиксируется. Сварочная головка устанавливается в позицию, обеспечивающую начало наплавки с точки за 3-5 мм отфрезерованной зоны.
На сварочном полуавтомате предварительно устанавливают напряжение наплавки, скорость подачи сварочной проволоки и скорость вращения колеса.
Последовательно включают сварочный выпрямитель и подачу сварочной проволоки и механизм качания сварочной головки. В случае необходимости напряжение наплавки и скорость подачи проволоки (ток наплавки) корректируется с пульта установки.
В дальнейшем контролируют только параметры наплавки. После наплавки дефектной зоны при недостаточности толщины наплавленного слоя процесс наплавки повторяется. Для этого колесная пара переводится в начальное положение, с наплавленного слоя удаляется шлак.
При наличии на поверхности катания колеса нескольких дефектных зон сначала производится их фрезеровка, а затем, поочередно, наплавка. При этом после наплавки каждой зоны на ее поверхности закрепляется локальная теплоизоляция.
После завершения наплавки сварочный полуавтомат отводится в резервную позицию. На колесо устанавливается теплозащитный чехол. Притормаживающий башмак отводится от обода колеса. Для сокращения теплопередачи от наплавленной зоны к транспортной траверсе колесную пару проворачивают на необходимый угол. Отводятся центра от оси. Включается пневмоподъемник. Колесная пара поднимается на необходимую высоту. С помощью крана колесная пара транспортируется в термос для дальнейшего охлаждения.
Проверка колесных пар в ручном и автоматическом режимах производится по команде с контроллера с регистрацией параметров мониторе и сохранения их в оперативной памяти микропроцессора.
Предложенная установка обеспечивает расширение технологических возможностей за счет выполнения автоматической электродуговой наплавки поверхности катания колесных пар на одном технологическом посту диагностики и без увеличения производственных площадей.