Возможности применения тепловой разборки прессовых соединений на железнодорожном транспорте

УДК 629.4.027.1 1

А. М. Будюкин, И. А. Иванов,

В. Г. Кондратенко, В. Г. Погудин

ОАО «РЖД»

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ РАЗБОРКИ ПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Рассмотрены существующие методы расформирования колесных пар и их недостатки, приводящие к повреждению элементов колесной пары, повышению затрат на ремонт и сокращению срока их службы. Предложена новая технология распрессовки, заключающаяся в подогреве ступицы колеса в сочетании с усилием плунжера пресса, которая может быть реализована в двух схемах распрессовки: с использованием универсальной упорной скобы и с комплектом промежуточных скоб. Преимуществом такой технологии является ее низкое усилие, что позволяет избежать повреждений элементов колесных пар, повысить производительность, экономичность и надежность технологического процесса. Технология рекомендована к использованию в условиях ВКМ и ВРЗ.

колесные пары, колеса, оси, распрессовка, подогрев ступицы.

Введение

В связи с внедрением в 1983 г. новой конструкции вагонной оси (РУ1Ш), появлением новых типов колесных пар электропоездов, вагонов метро увеличились сменяемость осей колесных пар и, как следствие, затраты на их ремонт. Анализ работы колесного цеха ОАО ОЭВРЗ и ВКМ «Тосно» за последние десять лет показывает, что существующая технология ремонта колесных пар приводит к повреждению элементов колесных пар, повышению затрат на их ремонт и, как следствие, к сокращению срока службы колесных пар.

По результатам проведенных лабораторией «Совершенствование ремонта и формирования колесных пар» кафедры «Технология металлов» ПГУПС исследований установлено, что в ВЧД «Тосно» списание осей по акту ВУ 89 в среднем составило для осей РУ1 - 18,3 %, а для РУ1Ш - 32,7 %. На ОАО ОЭВРЗ за тот же период браковка составила для осей РУ1 - 15,8 %, для РУ1Ш - 19,3 %.

42

1 Анализ существующих схем распрессовки колесных пар

Исследование влияния технологии ремонта колесных пар подвижного состава в зависимости от типа колесных пар позволило установить причины возникновения основных дефектов, приводящих как к списанию осей, так и к увеличению трудоемкости ремонта колесных пар. Причинами увеличения трудоемкости ремонта колесных пар могут быть: изменение схемы распрес-совки колесных пар, высокие усилия распрессовки, изменение конструкции оси и колесной пары.

В настоящее время применяются две схемы расспрессовки колесных

пар.

Ниже приведена существующая технология распрессовки колесных пар, осуществляемая по схеме № 1 (рис. 1), которая применяется для демонтажа колесных пар всех типов.

Рис. 1. Схема существующей технологии распрессовки колесных пар:

1 - плунжер пресса; 2 - предохранительное приспособление; 3 - ось колесной пары;

4 - ступица колеса; 5 - упор пресса

При реализации этой схемы распрессовки прилагаемое усилие распределяется от плунжера 1 пресса через предохранительное приспособление на шейке оси 2 на ось колесной пары 3 и через ступицу колеса 4 на упор пресса 5. Такая схема позволяет исключить повреждение колеса при возникновении максимальных усилий распрессовки. К недостатком данной технологии можно отнести повышенные усилия распрессовки колесных пар (100.. .250 кгс/см2), которые приводят к деформированию шейки оси и образованию задиров на подступичной части оси.

Для распрессовки колесных пар других конструкций (пассажирских скоростных с тормозными дисками - черт-409516000 и черт-409510.010, ко -

43

лесных пар для электропоездов и вагонов метро) применяется другая технология распрессовки, осуществляемая по схеме № 2 (рис. 2).

При реализации этой схемы распрессовки усилия распределяются от плунжера 1 пресса через предохранительное приспособление 2 на шейке оси на ось колесной пары 3 и через ступицу колеса 4 на диск колеса 5, а затем на обод колеса 6 и через промежуточную скобу 7 (не предусмотрено конструкцией пресса) на упор пресса 8.

6

Рис. 2. Схема распрессовки колесной пары с применением промежуточной скобы: 1 - плунжер пресса; 2 - предохранительное приспособление; 3 - ось; 4 - ступица колеса; 5 - диск колеса; 6 - обод колеса; 7 - промежуточная скоба

Недостатками этой схемы распрессовки можно назвать:

- повышение усилия распрессовки колесных пар (100...250 кгс/см2), которые приводят к деформированию шейки оси и образованию задиров на подступичной части оси;

- повреждение колес и излома бандажей при распрессовке;

- применение этой схемы распрессовки для вагонных колесных пар с тормозными дисками, моторных колесных пар электропоездов и вагонов метро со средним узлом вызывает изменение схемы распределения усилий распрессовки колесных пар, что приводит к повреждению осей и дисков колес и, как следствие, к повышению трудоемкости ремонта данных колесных пар.

Конструкция некоторых типов колесных пар (локомотивов, электропоездов и вагонов метро) позволяет применять гидравлику для снижения усилия распрессовки, но эта конструкция не обеспечивает должной эффективности из-за наличия неплотностей в прессовом соединении и узле крепления гидронасоса на колесном центре.

44

2 Новая технология распрессовки

Для снижения брака при распрессовке колесных пар всех типов и для снижения усилий распрессовки лабораторией «Совершенствование ремонта и формирования колесных пар» предлагается при распрессовке колесных пар применять подогрев ступицы колеса в сочетании с усилием пресса, что согласно нашей рекомендации давно предусмотрено инструкцией ЦТ 329 пп. 6, 7, 10. Для реализации этого предложения предлагается две схемы распрессовки с подогревом колеса. Первая схема представлена на рисунке 3.

4

Рис. 3. Первая схема распрессовки колесной пары с подогревом ступицы:

1 - плунжер пресса; 2 - защитное приспособление; 3 - шейка оси; 4 - ступица колеса;

5 - промежуточная скоба; 6 - упор пресса; 7 - нагреватель

Для реализации этой схемы дополнительно к существующему оборудованию прессового участка (пресс П6738) следует изготовить высокочастотный нагреватель ступицы мощностью 50-100 кВт и комплект промежуточных скоб по количеству типов колесных пар (4-5 скоб). Достоинство данной технологии распрессовки заключается в низких усилиях распрессовки (30-50 тс), что исключает повреждение элементов колесных пар и, как следствие, способствует увеличению срока службы элементов колесных пар. К недостаткам можно отнести необходимость изготовления промежуточных скоб для каждого вида колесных пар.

Вторая предлагаемая схема распрессовки представлена на рисунке 4.

Реализация этой новой технологии потребует изготовления специального рапрессовочного пресса совмещенным с высокочастотным нагревателем мощностью 50-100 кВт. К достоинствам этой схемы следует отнести:

45

7

Рис. 4. Вторая схема распрессовки колесной пары с подогревом ступицы:

1 - пресс; 2 - плунжер пресса; 3 - предохранительное приспособление; 4 - шейка оси; 5 - колесный центр; 6 - скоба упорная пресса; 7 - нагреватель; 8 - колесная пара

- низкие усилия распрессовки (10-30 тс), которые позволяют исключить повреждение элементов колесных пар;

- снижение трудоемкости распрессовки колесных пар и их элементов;

- универсальность данной схемы, т. е. ее пригодность для распрессовки любых типов колесных пар;

- увеличение срока службы элементов колесных пар.

Недостатком предлагаемой второй схемы распрессовки можно назвать

только необходимость в затратной разработке и изготовлении такого пресса.

Для оценки возможности внедрения предлагаемых технологий тепловой разборки колесных пар на ремонтных предприятиях железных дорог и метрополитенов был выполнен технико-экономический расчет их эффективности.

3 Технико-экономический расчет внедрения новой технологии тепловой разборки колесных пар с целью предотвращения повреждения их элементов

Технико-экономический расчет был выполнен применительно к работе колесного цеха ОАО ЭВРЗ (расчет выполнен в постоянных ценах). Горизонт исследований проекта составил шесть лет. При расчете выполненного на основании данных предварительных исследований лаборатории «Совершенствование ремонта и формирования колесных пар» ПГУПС были приняты следующие исходные положения: повреждаемость осей при распрессовке

46

снижается до 5 %, повреждаемость других элементов колесных пар отсутствует, срок службы колесных пар увеличивается на 20 %.

Расчет экономической эффективности выполнен с помощью программного продукта «Альт-Инвест 4.0». Объем инвестиций для внедрения технологии распрессовки по схеме 1 принят на первый год проекта - 1200 тыс. рублей, для технологии распрессовки по схеме 2 - 1800 тыс. рублей. Текущие затраты при применении схемы 1 - 50 000 тыс. рублей, схемы 2 - 110 000 тыс. рублей. Анализ чувствительности проектов показал, что при уменьшении ставки сравнения (дисконта) ценность будущих денежных поступлений от проектов, представленных в настоящем времени, увеличится, а при росте ставки сравнения уменьшится.

В результате сравнения технико-экономических расчетов по предлагаемым вариантам технологий распрессовки установлено, что оба рассматриваемых варианта схем расспресовки экономически выгодны при установившихся условиях работы с ОАО РЖД, что они эффективны при достижении снижения браковки осей до уровня не более 5 %, только применение схемы 2 менее прибыльно вследствие более высоких текущих затрат. Увеличение программы ремонта колесных пар ведет к увеличению рентабельности технологии распрессовки колесных пар по схеме 2.

Заключение

Выполненный анализ инвестиционных вложений в исследование по установлению причин браковки осей колесных пар подвижного состава железных дорог и метрополитена при ремонте с внедрением тепловой разборки колес -ных пар при установившихся условиях работы с ОАО РЖД показал, что они эффективны при достижении снижения браковки осей до уровня не более 5 %.

Установлено, что обе предлагаемые ресурсосберегающие технологии с использование нагрева ТВЧ при распрессовке колесных пар являются эффективными и могут быть рекомендованы для внедрения на ремонтных предприятиях железных дорог и метрополитена.

Библиографический список

1. Эксплуатация и ремонт колесных пар вагонов / А. Ф. Богданов, В. Г. Чурсин. -М. : Транспорт, 1985. - 270 с.

2. Тепловая сборка колесных пар / Г. Я. Андреев. - Харьков : Издательство Харьковского ордена Трудового Красного Знамени Государственного университета им. А. М. Горького, 1965. - 228 с.

© Будюкин А. М., Иванов И. А., Кондратенко В. Г., Погудин В. Г., 2014

47