УСТАНОВКА ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изобретение относится к области машиностроения, конкретнее - к устройствам для термической обработки колесных пар подвижного состава и может быть использовано для изготовления и восстановления колесных пар на железнодорожном транспорте.
Известно устройство для повышения долговечности бандажей колесных пар подвижного состава. - М. Транспорт, 1981. - С.1356, рис.58), включающее сварочную головку, источник питания, аппаратуру управления, редуктор вращения колесной пары, кассету для электродной проволоки, бункер для флюса, шланг подачи флюса. Недостатком данного технического решения является необходимость демонтажа колесных пар из под думпкаров.
Известен способ восстановления колесных пар думпкаров и установка для его осуществления (RU, 2062190 С1, 20.06.96, В23К 9/04). Устройство, в котором реализован этот способ, содержит средства подъема думпкаров, вращения колес и сварочную аппаратуру для наплавки колесных пар. Недостатком является и то, что известная установка предназначена для наплавки колес только думпкаров, т.к. чтобы иметь возможность наплавки колесных пар тягового подвижного состава необходимо поддомкрачивать колесно-моторный блок. Кроме того, данный способ и устройство для его осуществления обязывает упрочняющий автомат (сварочную горелку) располагать в строго вертикальном верхнем расположении, из-за особенностей сварки и наплавки под флюсом.
Наиболее близким по технической сущности является техническое решение RU 2124974 С1 от 20.01 1999, В23Р 6/00.
Установка для наплавки колесных пар железнодорожного подвижного состава, содержит механизмы вывешивания колесной пары, расположенные на боковых железнодорожных путях по отношению к основному железнодорожному пути для подачи подвижного состава, тележки с электроприводом, на каждой из которых смонтировано оборудование для наплавки колесных пар, включающее сварочный автомат с устройством для подачи проволоки и флюса в зону наплавки, кассету для сварочной проволоки, бункер с флюсом, пульт управления, источник сварочного тока и привод вращения колесной пары. Кроме того, устройство снабжено колесно-фрезерным станком, установленным на основном железнодорожном пути непосредственно за наплавочным оборудованием, а механизм вывешивания колесной пары выполнен в виде дистанционно управляемого самоходного электрического домкрата, смонтированного на подвижной платформе, установленной посредством пружин и направляющих стержней на тележке с приводом передвижения, размещенной на дополнительном железнодорожном пути, уложенном внутри основного железнодорожного пути для подачи подвижного состава. Существенные недостатки указанного устройства заключаются в следующем:
- вращение колесной пары осуществляется через ось со снятием буксовой крышки;
- невозможность размещения оборудования в смотровой яме;
- наплавка колеса только в верхнем вертикальном положении, что не приемлемо для конструкции локомотива.
- требуется прокладка дополнительных путей для передвижения оборудования (3 нитки пути);
В предложенном устройстве решается цель повышения срока службы колесной пары за счет достижения равномерного и постоянного (без рывков) вращения колесной пары, формирования упрочненного поверхностного слоя с равномерным распределением твердости по ширине и глубине упрочненного слоя, что обеспечит оптимальное сочетание свойств износостойкости и прочности в объеме упрочненного слоя и это устраняет вероятность образования холодных трещин.
На рис 1 показан общий вид установки.
Устройство содержит: конструктивно объединенные в едином корпусе: источники питания плазменной дуги (2 шт), источники питания стабилизирующей дуги (2 шт), выпрямительные блоки, электронный блок управления, система автономного водяного охлаждения - 1; суппорта для перемещения плазмотронов - 2;. плазмотроны - 3; электромагниты - 4; блоки поджига - 5; валковый вращатель с электроприводом и механизмом частотного регулирования вращения - 6; электрические домкраты для вывешивания колесной пары - 7.
Сущность работы установки заключается в следующем. Производят вывешивание и вращение колесной пары через валковый вращатель, зажигание плазменной дуги в режиме дежурной плазменной дуги, плазмотрон плавно начинает выдвигаться к упрочняемой поверхности, по мере приближении плазмотрона к поверхности, ток основной дуги начинает увеличиваться за счет уменьшения сопротивления между анодом плазмотрона и поверхностью изделия, по достижению определенного расстояния основная дуга переходит на поверхность изделия, плазмотрон останавливается и начинается операция плазменно-дугового упрочнения. Процесс контроля и стабилизации тока дуги происходит непрерывно, поэтому все шероховатости поверхности колеса учитываются блоком управления и процесс протекает стабильно, после прохождения одного оборота колеса датчик вращения, установленный на валковом вращателе, дает импульс о прекращении упрочнения, эта команда поступает в блок управления плазмотрона и он начинает отходить назад: ток дуги плавно снижается и переходит в режим дежурной дуги. Таким образом, происходит плавное прекращение процесса упрочнения колеса, при этом устраняются прожоги и прижоги колеса. В случае внезапной остановки колеса срабатывает аварийная блокировка и плазмотрон резко выключается.
После упрочнения колесной пары, осуществляется операция дефектоскопии на этом же вращателе, по окончанию которой колесная пара раздомкрачивается и локомотив проезжает дальше.
Технический результат, получаемый за счет поставленной цели достигается за счет того, что установка монтируется непосредственно в основной путь (поперек пути) не мешая движению; вращение колесной пары валковыми вращателями, а не через ось как в прототипе.
Кроме того, технический результат обеспечивается расположением плазмотронов в нижнем положении колесной пары, их автоматическим выдвижением в зону упрочнения, а также обеспечение программируемого электрического цикла управления установкой и основными параметрами упрочнения.
Принцип работы устройства был опробирован в локомотивном депо. Локомотивы-толкачи проходят обточку и упрочнение на одном рельсовом пути. После проведения обточки колесной пары до требуемого размера, локомотив своим ходом перемещается на позицию упрочнения, где колесо наезжает на вращатель и фиксируется между двумя валками за счет естественного зазора между ними. Далее включаются электрические домкраты, которые создают усилия подъема колесно-моторного блока в системе рессорного подвешивания, после чего колесная пара имеет свободное вращение не связанное с электродвигателем локомотива, оставаясь при этом в валковом вращателе. После установки требуемых параметров упрочнения (согласно принятой технологии) производится поджиг плазменной дуги с помощью блока поджига. По завершению одного оборота колеса, датчик обратной связи подает электрический сигнал на источник питания и пульт управления и плазмотроны (с левого и правого колеса) начинают медленно отходить в нерабочее положение до момента разрыва плазменной дуги и перевод их работы в режим косвенной дуги. После этого плазмотроны выключаются, а колесная пара продолжает вращаться, и известными способами производится дефектоскопия.
После проведения дефектоскопии вращение колесной пары останавливается, и включаются электрические домкраты - колесная пара возвращается в первоначальное положение. Далее, когда колесная пара освобождается от вывешивания, включается двигатель локомотива и колесная пара в составе локомотива перекатывается с вращателя на рельсовый путь, а на позицию упрочнения встает следующая колесная пара этого же локомотива.
Автоматизация процесса упрочнения обеспечивает высокое качество (отсутствие дефектов в виде трещин и подплавлений поверхности), равномерный нагрев поверхности по всей длине колеса проведения операции упрочнения и, как следствие, увеличение срока службы работы колесной пары, повышение износостойкости в 1,5-2 раза (Табл 1).
Таблица 1
Сравнительные показатели по износостойкости установки для упрочнения колесной пары и прототипа.
Наименование устройства
Количество допустимых дефектов*, %
Нормативные показатели интенсивности изнашивания **, мм/10000 км
Реальные показатели интенсивности изнашивания *** мм/10000 км
1
2
3
4
1.Существующий ручной способ плазменного упрочнения, вращения колесной пары за ось
5-15
0,4-0,5
0,8-1,5
2. Заявляемая установка
Дефекты на поверхности упрочнения отсутствуют
0,4-0,5
0,5-0,6
Примечания:
-* регламенитуется нормативными технологическим инструкциями (ТИ) на процесс плазменного упрочнения гребней;
-** принятые в ОАО «РЖД» нормативные показатели интенсивности износа гребней колесных пар;
_*** реальные данные по интенсивности износа гребней колесных пар локомотив в депо Иркутск -Сортировочный (ВСЖД)