СТЕНД ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ КУЗОВА ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к сварочному оборудованию, в частности, к стендам для сборки в положение для сварки и сварки крупногабаритных изделий, преимущественно кузовов полувагонов, и может быть использована на вагоностроительных и вагоноремонтных предприятиях при изготовлении, модернизации и капитальном ремонте вагонов такого типа.
Известен стенд для сборки и сварки кузова полувагона (Цыган Б.Г., Цыган А.Б. Вагоностроительные конструкции. Изготовление, модернизация, ремонт / Монография, под ред. Б.Г.Цыгана. - Кременчуг: Изд. "Кременчуг", 2005. - 751 с. - С.231-233), состоящий из вертикальных стоек с закрепленными на них базирующими и прижимными элементами для установки и фиксирования рамы и боковых и торцевых стенок кузова полувагона и системы управления упомянутыми элементами. Вертикальные стойки жестко закреплены вдоль рельсового пути с шагом, соответствующем расстоянию между стойками на боковых стенках кузова полувагона, а верхние части стоек, расположенных с противоположных сторон от рельсового пути, попарно соединены между собой разъемными струбцинами с гидравлическими приводами. С внешней стороны на вертикальных стойках жестко закреплены рабочие площадки, длина которых соответствует длине боковой стенки полувагона. Базирующие и прижимные элементы выполнены в виде горизонтальных, нижних и габаритных прижимов с гидравлическими приводами. Система управления содержит два пульта управления, расположенных у крайних вертикальных стоек. Работа стенда осуществляется следующим образом: раму полувагона в сборе с крышками люков устанавливают на тележки и посредством цепного механизма подают по рельсовому пути на стенд; фиксируют положение тележек рычажными механизмами с гидравлическим приводом; посредством мостового крана поочередно устанавливают на раму боковые стенки кузова, соединяют противоположные вертикальные стойки струбцинами с гидравлическими приводами и базируют боковые стенки кузова на раме по осям шкворневых стоек; с пульта управления включают гидравлические приводы прижимных элементов и фиксируют положение боковых стенок относительно рамы с учетом их технологического развала относительно друг друга; аналогично устанавливают на раму торцевые стенки и базируют их по шаблонам; с пульта управления включают гидравлические приводы прижимных элементов и фиксируют положение торцевых стенок относительно рамы и боковых стенок; отсоединяют стропы мостовых кранов от боковых стенок; сваривают узлы соединения рамы с боковыми и торцевыми стенками кузова и узлы соединения боковых и торцевых стенок между собой; с пультов управления поочередно отключают гидравлические приводы базирующих и прижимных элементов, освобождая собранный кузов; демонтируют струбины между стойками; отключают гидравлические приводы рычажных механизмов фиксирования положения тележек и подают собранный кузов по рельсовому пути на следующую технологическую позицию - для последующей сварки на кантователе.
Недостатками известного стенда являются:
- низкая производительность, обусловленная большим количеством вспомогательных и ручных операций и сравнительно низким уровнем автоматизации управления стендом;
- недостаточное качество сборки кузова полувагона, обусловленное большим количеством вертикальных стоек с базирующими и прижимными элементами, что приводит к существенному увеличению интервала допусков, снижающее точность сборки кузова.
Известен стенд для сборки и сварки кузова полувагона (Патент UA №9504, B23K 37/04, дата публикации 30.09.1996 г.), состоящий из основания с закрепленными на нем базирующими элементами для установки рамы полувагона, вертикальных опор с закрепленными на них рабочими площадками, расположенных зеркально с противоположных торцевых сторон основания, базирующих и прижимных элементов для установки боковых и торцевых стенок кузова на раме полувагона и их фиксирования друг относительно друга и рамы полувагона и системы управления, выполненной с возможностью управления упомянутыми базирующими и прижимными элементами. Основание представляет собой платформу, выполненную с возможностью ее перемещения по рельсовому пути посредством тележек. Базирующие элементы для установки рамы полувагона выполнены в виде ложементов, закрепленных на платформе. На платформе также смонтированы базирующие и прижимные элементы для установки и фиксирования боковых стенок кузова на раме полувагона. Вертикальные опоры закреплены на основании шарнирно и оборудованы механизмами с пневматическими приводами для перемещения в радиальном направлении относительно платформы. Базирующие и прижимные элементы для установки и фиксирования торцевых стенок кузова на раме полувагона, а также их фиксирования относительно боковых стенок смонтированы на вертикальных опорах в их верхней части и выполнены в виде захватов. Рабочие площадки выполнены с трапами для подъема на них. Упомянутые базирующие и прижимные элементы выполнены с пневматическими приводами. Система управления позволяет также управлять перемещениями платформы и вертикальных опор. Работа стенда осуществляется следующим образом: раму полувагона в сборе с крышками люков посредством мостового крана укладывают на ложементы платформы; с пульта управления включают пневматические приводы прижимных элементов и фиксируют положение рамы на платформе; посредством мостового крана поочередно устанавливают на раму боковые стенки кузова с ранее навешенными на них торцевыми дверями и, удерживая их мостовым краном, с пульта управления включают пневматический привод механизма поворота вертикальных опор и перемещают их в вертикальное положение; с пульта управления включают пневматические приводы базирующих и прижимных элементов, расположенных на платформе, и захватов, смонтированных на вертикальных опорах, фиксируя положение боковых стенок относительно рамы с учетом их технологического развала относительно друг друга; отсоединяют стропы мостовых кранов от боковых стенок; сваривают узлы соединения рамы с боковыми стенками кузова; раскрывают створки торцевых дверей и с рабочих площадок устанавливают и приваривают на них направляющие замков; с пульта управления отключают пневматические приводы базирующих и прижимных элементов и захватов, освобождая собранный кузов; включают приводы тележек и на платформе подают кузов на следующую технологическую позицию - для последующей сварки на кантователе.
Недостатками известного стенда являются:
- низкая производительность, обусловленная большим количеством вспомогательных и ручных операций при установке боковых и торцевых стенок на раме и их фиксировании друг относительно друга и относительно рамы;
- сравнительно низкий уровень автоматизации управления стендом и обеспечения его безопасной эксплуатации.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции стенда для сборки и сварки кузова полувагона, в котором за счет оснащения его торцевыми стойками и подвижными боковыми стойками с закрепленными на них базирующими и прижимными элементами, а также усовершенствования системы управления обеспечивается существенное повышение производительности и удобства обслуживания стенда, а также уровня автоматизации управления. При этом одновременно существенно повышается качество сборки кузова полувагона и обеспечивается безопасность эксплуатации стенда.
Поставленная задача решается тем, что на стенде для сборки и сварки кузова полувагона, состоящем из основания с закрепленными на нем базирующими элементами для установки рамы полувагона, вертикальных опор с закрепленными на них рабочими площадками, расположенных зеркально с противоположных торцевых сторон основания, базирующих и прижимных элементов для установки боковых и торцевых стенок кузова на раме полувагона и их фиксирования друг относительно друга и рамы полувагона и системы управления, выполненной с возможностью управления упомянутыми базирующими и прижимными элементами, согласно полезной модели он содержит боковые стойки, выполненные с возможностью перемещения вдоль основания, и торцевые стойки, закрепленные зеркально на противоположных торцевых сторонах основания, вертикальные опоры выполнены с механизмами для перемещения рабочих площадок в вертикальном, поперечном и продольном направлениях относительно основания, базирующие и прижимные элементы для установки боковых стенок кузова на раме полувагона и их фиксирования относительно торцевых стенок и рамы полувагона смонтированы на боковых стойках, базирующие и прижимные элементы для установки и фиксирования торцевых стенок кузова на раме полувагона смонтированы на торцевых стойках и на основании, а система управления выполнена с возможностью управления перемещением боковых стоек.
Для повышения производительности и удобства обслуживания стенда боковые стойки выполнены с возможностью перемещения вдоль основания посредством приводных тележек, установленных на направляющих, закрепленных вдоль боковых сторон основания, базирующие элементы для установки рамы полувагона выполнены в виде опорных площадок для скользунов рамы, базирующие и прижимные элементы для установки боковых стенок кузова на раме полувагона и их фиксирования относительно торцевых стенок и рамы полувагона выполнены в виде верхнего и нижнего захватов и боковых прижимов, выполненных с возможностью перемещения вдоль соответствующих боковых стоек, базирующие и прижимные элементы для установки и фиксирования торцевых стенок кузова на раме полувагона выполнены в виде смонтированных на торцевых стойках верхних откидных упоров и прижимов и смонтированных на основании нижних прижимов, при этом упомянутые базирующие и прижимные элементы выполнены с пневматическими приводами, а боковые прижимы выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих боковых стоек посредством электромеханических приводов.
Для повышения безопасности эксплуатации стенда система управления выполнена с возможностью блокирования перемещений боковых стоек и боковых прижимов при нештатных режимах эксплуатации и аварийной остановки работы стенда при выполнении любой из операций.
В предлагаемом стенде для сборки и сварки кузова полувагона за счет его выполнения с боковыми стойками, выполненными с возможностью перемещения вдоль продольной оси основания, торцевыми стойками, закрепленными зеркально на противоположных торцевых сторонах основания, и оснащения упомянутых боковых и торцевых стоек соответствующими базирующими и прижимными элементами достигается иная технологическая схема сборки кузова полувагона, позволяющая значительно сократить количество вспомогательных и ручных операций при установке боковых и торцевых стенок на раме и их фиксировании друг относительно друга и относительно рамы и за счет этого, в сочетании с предлагаемой системой управления, существенно повысить производительность стенда и удобство его обслуживания. На выполнение этой задачи направлено также выполнение вертикальных опор с механизмами для перемещения рабочих площадок в вертикальном, поперечном и продольном направлениях, позволяющее повысить удобство выполнения сборочно-сварочных работ и, соответственно, производительность труда. Предлагаемое расположение базирующих и прижимных элементов на боковых и торцевых стойках, а также на основании позволяет одновременно с достижением вышеуказанного технического результата повысить качество сборки кузова за счет более точного обеспечения нормируемых величин зазоров в узлах соединения кузова. Выполнение системы управления стендом с возможностью управления перемещениями боковых стоек и их автоматической остановки в рабочих положениях, управления упомянутыми базирующими и прижимными элементами, блокирования перемещений боковых стоек и размещенных на них боковых прижимов при нештатных режимах эксплуатации и аварийной остановки работы стенда при выполнении любой из операций позволяют повысить одновременно как уровень автоматизации управления, так и безопасности эксплуатации стенда.
Заявляемое техническое решение поясняется на примере конструктивного исполнения стенда для сборки и сварки кузова полувагона, разработанной Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Техвагонмаш", г.Кременчуг, Украина.
Сущность полезной модели поясняется фигурами чертежей, где на фиг.1 представлен общий вид стенда, вид спереди; на фиг.2 - общий вид стенда, вид сверху; на фиг.3 - боковая стойка в позиции фиксирования соединения промежуточной стойки боковой стенки с промежуточной балкой рамы, сечение в вертикальной плоскости; на фиг.4 - принципиальная схема системы управления.
Стенд состоит (фиг.1, 2) из основания 1, двух вертикальных опор 2 с закрепленными на них рабочими площадками 3, двух боковых стоек 4, выполненных с приводными тележками 5, двух торцевых стоек 6 и системы управления.
Основание 1 предназначено для размещения и базирования рамы 7 полувагона по его скользунам (не обозначены) и выполнено в виде сварной металлоконструкции, состоящей из нескольких разъемных частей (не обозначены), обеспечивающих их транспортирование от изготовителя к месту эксплуатации. На основании 1 закреплены базирующие элементы, выполненные в виде опорных площадок А для взаимодействия со скользунами на раме 7 и съемных шаблонов 8 с винтовыми зажимами, предназначенных для установки на них шкворневых стоек боковых стенок 9 при их базировании в продольном направлении. Шаблоны 8 крепятся на одной из шкворневых балок (не обозначены) с каждой стороны рамы 7. Со стороны торцевых частей основания 1 выполнены настилы 10 для обслуживающего персонала при выполнении сборочно-сварочных работ на торцевых стенках 11 кузова, а вдоль боковых сторон основания 1 расположены направляющие 12 для перемещения боковых стоек 4 на приводных тележках 5. Основание 1 крепится к полу в цехе посредством анкерных болтов (не обозначены).
Вертикальные опоры 2 предназначены для доставки сварщика в зону выполнения сборочно-сварочных работ и выполнены в виде рамы (не обозначена), на которой смонтированы механизмы 13-15 для перемещения рабочих площадок 3, соответственно, в вертикальном, поперечном и продольном направлениях. Механизмы 13-15 выполнены с пневматическими приводами (не показаны). Управление перемещением осуществляется с пультов управления 16, расположенных на каждой из рабочих площадок 3.
Боковые стойки 4 предназначены для сборки боковых стенок 9 с торцевыми стенками 11 кузова и с поперечными балками рамы 7 и фиксирования этих узлов в положении для сварки. Каждая боковая стойка 4 состоит (фиг.1-3) из колонны (не обозначена), закрепленной болтовым соединением на приводной тележке 5, выполненной с электромагнитным приводом 17. Взаимосвязь приводных тележек 5 с направляющими 12 выполнена с возможностью, исключающей проскальзывание колес (не обозначены) при перемещении боковых стоек 4 на заданную позицию. Колонны представляют собой сварные металлоконструкции, на которых смонтированы базирующие и прижимные элементы, выполненные в виде верхнего захвата 18 и нижнего 19 и бокового 20 прижимов. Приводные тележки 5 обеспечивают перемещение боковых стоек 4 со скоростями до 10 м/мин.
Верхний захват 18 предназначен для фиксирования положения боковой стенки 9 в вертикальной плоскости при поджиме к ней поперечных балок 21 рамы 7 и содержит пневматический привод (не показан) с шарнирно-рычажным механизмом (не обозначен), выполненными с возможностью взаимодействия с верхней обвязкой 22 боковой стенки 9.
Нижний прижим 19 предназначен для поджима поперечных балок 21 рамы 7 к нижней обвязке (не обозначена) боковой стенки 9 и фиксирования этих узлов в положении для сварки. Нижний прижим 19 шарнирно соединен со штоками пневматических приводов 23 и 24 и посредством шарнирно-рычажного механизма 25 соединен с основанием колонны боковой стойки 4.
Боковой прижим 20 смонтирован на колонне с возможностью перемещения в вертикальном направлении и предназначен для поджима угловых стек боковых стенок 9 к торцевым стенкам 11 кузова и фиксирования этих узлов в положении для сварки. Боковой прижим 20 соединен с пневматическим приводом 26, предназначенным для перемещения в поперечном направлении, и электромеханическим приводом 27, предназначенным для перемещения в вертикальном направлении.
Торцевые стойки 6 предназначены для поджима торцевых стенок 11 кузова к концевым балкам (не обозначены) рамы 7 и фиксирования их в положении для сварки. Торцевые стойки 6 выполнены в виде рам (не обозначены), на которых смонтированы базирующие и прижимные элементы, выполненные в виде верхнего откидного упора 28 с пневматическим приводом 29 и верхнего прижима 30 с пневматическим приводом 31. На основании 1 с двух сторон от торцевых стоек 6 расположены по два нижних прижима 32 с пневматическими приводами 33, предназначенные для этой же цели.
Подача электрического питания на приводные тележки 5 и на электромеханические приводы 26, а также подача пневматического питания на все пневмоприводы базирующих и прижимных элементов, смонтированные на боковых стойках 4, обеспечивается посредством траков (не обозначены) с электрической и пневматической проводками.
Управление стендом осуществляют посредством (фиг.4):
- шкафа управления 34;
- пультов управления 35 приводными тележками 5 и боковыми прижимами 20 на боковых стойках 4;
- пультов управления 36 верхними захватами 18 и нижними прижимами 19 на боковых стойках 4;
- пультов управления 37 верхними откидными упорами 28 и средними прижимами 30 на торцевых стойках 6 и нижними прижимами 32 на основании 1.
Механизмами 13-15 перемещения рабочих площадок 3 управляют автономно от системы управления стендом посредством пультов управления 16.
Объектами управления являются:
- пневматические приводы базирующих и прижимных элементов на боковых 4 и торцевых 6 стойках и нижних прижимов 32 на основании 1;
- электромеханические приводы 17 на приводных тележках 5 и электромеханические приводы 27 вертикального перемещения боковых прижимов 20.
В состав системы управления также входят путевые выключатели (не показаны), расположенные на направляющих 12 для перемещения боковых стоек 4 и на направляющих для перемещения боковых прижимов 20 по боковым стойкам 4, датчики положения базирующих и прижимных элементов, смонтированных на боковых стойках 4, торцевых стойках 6 и на основании 1, электромагниты пневмораспределителей и реле давления воздуха.
Шкаф управления 34 расположен на одной из вертикальных опор 2 и содержит пусковую аппаратуру, органы защиты и сигнализации (не показаны). Пульты управления 35-37 взаимосвязаны со шкафом управления 34 и содержат управляющие контроллеры и кнопочные органы управления (не показаны). При этом пульты управления 35 и 36 расположены на боковых стойках 4, а пульты управления 37 - на торцевых стойках 6.
Система управления обеспечивает:
- полуавтоматический режим управления базирующими и прижимными элементами;
- автоматический режим остановки боковых стоек 4 в рабочих положениях;
- аварийную остановку работы стенда при выполнении любой из операций.
Системой управления предусмотрены технологические и защитные блокировки стенда, в том числе:
- блокирование перемещения боковых стоек 4 в соответствующих конечных положениях на направляющих 12 и при рабочем положении верхних захватов 18 и нижних 19 и боковых 20 прижимов;
- блокирование перемещения боковых прижимов 20 в соответствующих их конечных положениях на боковых стойках 4 и при рабочем положении пневматического привода 26;
- блокирование путевых выключателей на направляющих 12 при перемещениях боковых стоек 4, когда не требуется их остановка в рабочих положениях.
Системой управления предусмотрено, что движению боковых стоек 4 предшествует предупредительная световая и звуковая сигнализация, а сопровождает движение - световая сигнализация.
В приведенном примере исполнения на стенде выполняется сборка и сварка кузова полувагона массой 13380,0 кг со следующими габаритными размерами: длина - 13100,0 мм, ширина - 3125,0 мм, высота - до 2572,0 мм. Габаритные размеры стенда 18820×4770×4096 мм, масса - 17110,0 кг.
Работа стенда осуществляется следующим образом.
В исходном положении стенда все базирующие и прижимные элементы на основании 1, боковых 4 и торцевых 6 стойках разжаты, боковые стойки 4 находятся в крайних положениях, рабочие площадки 3 на вертикальных опорах 2 находятся в крайнем нижнем положении при втянутом штоке механизма 15. После подключения силовых электрических и пневматических цепей в заданной последовательности включают выключатели в шкафу управления 34, при этом, если все оборудование стенда находится в исходном положении, на панели в шкафу загорается зеленым цветом светосигнальная лампочка и напряжение подается на пульты управления 35-37.
Подъемно-транспортным средством раму 7 полувагона в сборе с крышками люков укладывают на основание 1 таким образом, чтобы скользуны опирались на площадки А, после чего на стенд подают одну торцевую стенку 11 кузова и устанавливают на концевую балку рамы 7 таким образом, чтобы ее боковые стойки совпали с торцами концевой балки рамы 7. Удерживая торцевую стенку 11 в таком положении, с пульта управления 37 последовательно включают пневматический привод 29 верхнего откидного упора 28, пневматический привод 31 верхнего прижима 30 и пневматические приводы 33 нижних прижимов 32. При срабатывании упомянутых приводов связанные с ними рычаги и прижимы фиксируют положение торцевой стенки 11 на концевой балке рамы 7. С рабочей площадки 3, поднятой в верхнее положение, освобождают торцевую стенку 11 от строп, после чего выполняют механизированную сварку в нижнем положении узлов соединения торцевой стенки 11 с концевой балкой рамы 7. В такой же последовательности выполняют монтаж второй торцевой стенки 11 с противоположной стороны кузова полувагона.
После сборки торцевых стенок 11 на шкворневой балке рамы 7 закрепляют шаблон 8, подъемно-транспортным средством на стенд подают одну боковую стенку 9 и устанавливают ее таким образом, чтобы нижняя обвязка легла на поперечные балки 21, а шкворневая стойка боковой стенки 9 зашла в зев ловителя на шаблоне 8. Вращением винта на шаблоне 8 выполняют базирование боковой стенки 9 в продольном направлении. С рабочей площадки 3, поднятой в верхнее положение, струбцинами крепят друг к другу боковую 9 и торцевую 11 стенки, после чего освобождают боковую стенку 9 от строп. С пульта управления 35 на стойке 4 включают привод 17 приводной тележки 5 и перемещают стойку 4 в первое рабочее положение - напротив угловой стойки боковой стенки 9. Остановка привода 17 ходовой тележки 5 выполняется автоматически по команде путевого выключателя. С пульта управления 36 включают пневматический привод верхнего захвата 18 и фиксируют положение боковой стенки 9 в вертикальной плоскости. С пульта управления 35 включают электромеханический привод 27 бокового прижима 20 и перемещают его в нижнюю позицию на боковой стойке 4, после чего включают пневматический привод 26 и прижимают угловую стойку боковой стенки 9 к торцевой стенке 11 и концевой балке рамы 7. С пульта управления 36 включают пневматические приводы 23 и 24 нижнего прижима 19 и прижимают концевую балку рамы 7 к нижней обвязке боковой стенки 9, после чего выполняют механизированную сварку узлов соединения боковой стенки 9 с концевой балкой рамы 7. Сварку узлов соединения угловой стойки боковой стенки 9 с торцевой стенкой 11 выполняют с рабочей площадки 3, управляя ее перемещениями в удобные для сварочных работ положения с пульта управления 16. После завершения сварочных работ с пультов управления 35 и 36 выключают приводы верхнего захвата 18, нижнего прижима 19 и бокового прижима 20, освобождая боковую стенку 9. С пульта управления 35 включают привод 17 приводной тележки 5 и перемещают стойку 4 во второе рабочее положение - напротив шкворневой стойки боковой стенки 9, где она автоматически останавливается по команде путевого выключателя. С пультов управления 36 и 35 последовательно включают пневматический привод верхнего захвата 18, электромеханический привод 27 бокового прижима 20, перемещая его в нижнюю позицию на боковой стойке 4, пневматический привод 26 бокового прижима 20 и пневматические приводы 23 и 24 нижнего прижима 19, прижимая шкворневую стойку боковой стенки 9 к шкворневой балке рамы 7. Выполняют механизированную сварку узла соединения шкворневой стойки боковой стенки 9 со шкворневой балкой рамы 7. С пультов управления 35 и 36 выключают приводы верхнего захвата 18, нижнего прижима 19 и бокового прижима 20, освобождая боковую стенку 9. С пульта управления 35 включают привод 17 приводной тележки 5 и перемещают боковую стойку 4 в третье рабочее положение - напротив промежуточной стойки боковой стенки 9, где она автоматически останавливается по команде путевого выключателя. Далее вышеуказанные переходы по фиксированию боковой стенки 9 с балками рамы 7 и их сварке поочередно выполняют на этой и последующих позициях, завершая их на противоположной стороне кузова полувагона сборкой и сваркой первой боковой стенки 9 со вторыми торцевой стенкой 11 и концевой балкой рамы 7.
По окончании сварки первой боковой стенки 9 с пульта управления 35 включают привод 17 приводной тележки 5 и перемещают боковую стойку 4 в исходное положение. Подъемно-транспортным средством на стенд подают вторую боковую стенку 9 и повторяют вышеуказанные технологические переходы по ее установке, фиксированию и сварке с торцевыми стенками 11 и рамой 7 на этой стороне кузова полувагона.
После завершения сварочных работ собранный кузов подъемно-транспортным средством транспортируют на следующую технологическую позицию - для последующей сварки в кантователе.
Предлагаемая конструкция стенда для сборки и сварки кузова полувагона позволяет существенно сократить количество технологических операций и на 20-25% повысить его производительность. Выполнение системы управления с возможностью блокирования работы стенда при нештатных и аварийных ситуациях позволяет одновременно повысить безопасность его эксплуатации.