УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЦИНКОВАНИЯ КОЛЕЦ БУКСОВЫХ ПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СЕРИИ ВЛ

Полезная модель относится к разделу машиностроения, а в частности к технологии изготовления и ремонта подшипниковых узлов электроподвижного состава.
Проведение ревизии второго объема подшипниковых узлов букс электровозов серии ВЛ предусматривает при ремонте полную разборку роликовых подшипников со снятием внутренних и лабиринтных колец с шейки оси колесной пары. При последующем монтаже внутренних колец буксовых подшипников по горячей посадке для обеспечения требуемого натяга допускается производить цинкование внутренней посадочной поверхности кольца с толщиной покрытия не более 0,2 мм.
Область применения - машиностроительные и ремонтные предприятия.
В настоящее время на ремонтных предприятиях железнодорожного транспорта используются установки местного производства, состоящие только из основных узлов, таких как ванна с электролитом, подвесы для установки деталей, источник постоянного тока (ИПТ), цинковые аноды и высоковольтные провода для подключения к ИПТ анодов и подвесов. Подобные установки не имеют механизмов перемешивания и подогрева электролита. В качестве аналога, обладающего механизмом перемешивания электролита, рассматривается гальваническая колокольная ванна ВКГ-902 или ВКГ-902М, которая предназначена для цинкования мелких деталей в насыпном виде. К недостаткам колокольной ванны, кроме затрудненного цинкования крупных подшипниковых колец, можно отнести потери электролита при сливе, невозможность получения покрытий большой толщины, необходимость корректировки электролита, отсутствие механизма подогрева электролита, а также нерациональное расположение цинковых анодов относительно обрабатываемых деталей, в результате чего снижается плотность тока, наблюдается неравномерная толщина наносимого покрытия или его концентрация на наиболее приближенных к анодам участках, а также снижение производительности процесса по причине неоптимальной температуры раствора электролита.
Целью полезной модели является повышение прочности и пластичности восстанавливаемого слоя посадочной поверхности кольца буксового подшипника при компенсации величины износа, обеспечение требуемого натяга при сборке подшипника и напрессовке кольца на ось колесной пары за счет нанесения пластичного цинкового слоя, повышение коррозионной стойкости подшипниковых колец в эксплуатации. Цинкование изношенной поверхности осуществляется за счет электролитического осаждения катионов цинка на поверхности подшипникового кольца (катода) при электролизе.
Заявляемая установка для электролитического цинкования посадочной поверхности кольца буксового подшипника электровоза лишена описанных недостатков, поскольку формирование восстановленного поверхностного слоя кольца происходит вследствие электролитических процессов анодного растворения и переноса металла анода на поверхность детали при поддержании оптимальной температуры и скорости перемешивания электролита, при которых движение заряженных ионов в токопроводящей среде электролита происходит интенсивнее, способствуя нанесению плотного покрытия.
Восстановление цинкованием посадочной поверхности подшипникового кольца приводит к образованию на оцинковываемой поверхности кольца мелких кристаллов, сцепленных с подложкой и между собой, что способствует улучшению сцепления и структуры цинкового покрытия. В результате рабочая поверхность кольца, сформированная данным способом, приобретает более высокие механические свойства - динамическую и усталостную прочность, пластичность, а также эксплуатационные свойства - коррозионную стойкость при эксплуатации в агрессивных средах и жесткость посадки при натяге в процессе сборки.
Сущность конструкции установки заключается в том, что за счет наличия приспособлений для базирования подшипниковых колец и закрепления цинковых анодов устанавливается оптимальный зазор между анодами и оцинковываемыми поверхностями колец, что способствует нанесению равномерного цинкового покрытия одновременно на четыре детали, а механизм вращения поворотного стола с электролитической ванной позволяет растворять и распределять компоненты электролита по объему ванны более равномерно для выравнивания толщины наносимого покрытия.
Конструкция установки для электролитического цинкования подшипниковых колец буксовых узлов электровозов является универсальной и может использоваться для нанесения цинковых покрытий на детали цилиндрической формы схожего типоразмера при условии замены приспособлений для базирования деталей и цинковых анодов.
Установка для цинкования подшипниковых колец состоит из гальванической ванны 1, заполняемой раствором электролита 2, приспособления 3 для подвешивания деталей, механизма вращения 4 гальванической ванны 1 в процессе цинкования для перемешивания электролита 2, приспособления 5 для крепления цинковых анодов 6 с фильтрами для зашиты раствора от анодного шлама, источника постоянного тока 7 и высоковольтных проводов 8 для подключения к нему электродов. Конструкция установки модульная и может использоваться для цинкования деталей различной формы при установке соответствующих узлов и приспособлений для базирования.
После заполнения электролитом 2 ванны 1, которая представляет собой цилиндрическую емкость, сваренную из листовой стали толщиной 5 мм с футеровкой внутренних стенок винипластом для предотвращения электрического пробоя тока на корпус и осаждения цинка на стенках ванны при электролизе, подшипниковые кольца 9 укладываются на подвеску 3. Кроме того, двухслойный корпус ванны 1 снабжен системой змеевиков 10 из освинцованной стали для подогрева электролита 2 и поддержания заданной температуры в процессе цинкования. Подвеска 3 спроектирована таким образом, что позволяет размещать за один цикл цинкования четыре кольца 9 с одной колесной пары электровоза, в результате чего после цинкования обеспечивается равномерный натяг колец на одной оси и снижается величина перекоса колец и деталей подшипника при сборке. Каждое кольцо 9 последовательно устанавливается на горизонтальные извлекаемые штифты 11 внутри цилиндрического корпуса подвески 3, который вставляется совместно с резиновой прокладкой 12 в отверстие консоли поворотного кронштейна 13, подведенного к ванне 1, и закрепляется при помощи винтов 14. После погружения подшипниковых колец 9 в электролит 2 к ванне 1 подводится поворотный кронштейн 15 с консолью, на которой устанавливается и фиксируется корпус приспособления 5 с закрепленными и соединенными последовательно в электрическую цепь цинковыми анодами 6 для обеспечения одинаковой силы и плотности тока на всех шести анодах. При этом приспособление 5 занимает положение таким образом, что аноды 6 перекрывают по ширине все кольца 9. Перемешивание электролита может производиться постоянно в процессе цинкования или с перерывами в зависимости от качества получаемого покрытия и необходимо для равномерного растворения компонентов электролита по объему ванны, увеличения рабочих плотностей тока за счет уменьшения толщины диффузионного слоя и повышения производительности. Механизм перемешивания 4 электролита 2 состоит из электродвигателя 16, тихоходного червячного редуктора 17 и зубчатой передачи 18, одна из зубчатых шестерен которой жестко закреплена при помощи шпоночного соединения на вале поворотного стола 19, на котором закреплена гальваническая ванна 1. Вращение с вала электродвигателя 16 передается через редуктор 17 на шестерню 18 поворотного стола 19, который вращает гальваническую ванну 1. При этом приспособление 3 для базирования колец 9 располагается с эксцентриситетом в половину радиуса ванны 1 относительно оси ее вращения, что способствует перемешиванию электролита 2, а опорами вала вращающегося стола 19 и вала редуктора 17 являются опорные подшипники качения 20. Цинкование подшипниковых колец в соответствии с выбранными режимами и заданной продолжительностью процесса производится при подаче постоянного тока силой 1,15-1,675 А от источника питания на последовательно соединенные в цепи аноды и заготовки после погружения колец в электролит.
В качестве расходных материалов используются цинковые аноды с маркировкой ГПРХХ 6×75×450 (Ц0, Ц1) по ГОСТ 1180-91, которые закрепляются в специальном приспособлении. Предварительно заданные параметры режима электролитического цинкования позволяют осуществлять процесс электроосаждения цинка и формирования цинкового покрытия на посадочной поверхности подшипниковых колец.