УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована для восстановительного ремонта автоматической электродуговой наплавкой изношенной поверхности сложного профиля крестовин и рамных рельсов стрелочных переводов железнодорожного рельсового пути с последующей механической обработкой.
Известна передвижная силовая установка, содержащая автомобильный фургон, на шасси которого смонтировано технологическое оборудование для производства сварочных работ (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №249465, кл. F01N 3/02,1968).
Недостатком установки является ограниченная область применения вследствие набора лишь одного вида оборудования, а также необходимость дополнительного квалифицированного персонала для ее обслуживания.
Известна также установка для автоматической электродуговой наплавки железнодорожного рельсового пути, содержащая каретку, смонтированную на опоре с возможностью перевода в рабочее положение и горизонтального продольного перемещения по рельсовому пути, на которой закреплена инструментальная головка с наплавляющей горелкой, а также блок управления, снабженная дополнительной опорой на рельсовый путь и пультом управления автоматической наплавкой, при этом дополнительная опора смонтирована оппозитно каретке, которая выполнена с возможностью ограниченного поперечного горизонтального перемещения по рельсовому пути, а механизм перевода каретки в рабочее положение снабжен средством фиксации инструментальной головки с наплавляющей горелкой в рабочем положении (см., например, описание к патенту РФ на полезную модель №44682, кл. Е01В 31/17, В23Р 9/04, опубл. 27.03.2005).
Однако такая установка предназначена для восстановительного ремонта пути не обеспечивает одновременное производство ремонта стрелочных переводов и рамных рельсов железнодорожного рельсового пути, что ограничивает ее технологические возможности.
Наиболее близкой из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа установка для автоматической электродуговой наплавки деталей железнодорожного рельсового пути, содержащая автономный энергоагрегат, выполненный в виде источника однофазного и трехфазного тока, платформу с наплавочной горелкой, установленной с возможностью относительного продольного и поперечного перемещения от привода, которая выполнена с продольными 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 №79480, кл. В23Р 6/00, опубл. 10.01.2009).
Недостатком установки является ограниченная сфера применения из-за возможности осуществления восстановительного ремонта лишь стрелочных переводов рельсового пути, повышенная удельная энергоемкость и неэффективность, что делает ее малопривлекательной.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в расширении технических возможностей и повышении эффективности технологического оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для автоматической электродуговой наплавки железнодорожного рельсового пути, содержащая автономный энергоагрегат, выполненный в виде источника однофазного и трехфазного тока, 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, снабжена механизмом автоматического колебательного движения наплавочной горелки в продольном направлении при ее возвратно-поступательном перемещении для обеспечения возможности одновременной наплавки рамного рельса и предварительно изогнутого остряка стрелочного перевода посредством локального закрепления на нерабочей грани остряка контрольной установочной пластины и закрепленных по концам остряка для обеспечения растягивающей деформации остряка в продольном направлении опорных силовых струбцин, между которыми расположены упорные вкладыши, установленные между подошвой остряка и башмаком рамного рельса.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое решение 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, вид в плане, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 - то же, вид сбоку, на фиг.4 - вид А и вид Б на фиг.2, на фиг.5 - схема восстановления остряка стрелочного перевода, на фиг.6 - схема восстановления рамного рельса.
Установка для автоматической электродуговой наплавки железнодорожного рельсового пути, преимущественно остряков стрелочных переводов и рамных рельсов, содержит автономный энергоагрегат 1, выполненный в виде источника однофазного и трехфазного тока, платформу 2 с наплавочной горелкой 3, установленной с возможностью относительного продольного перемещения от привода, которая выполнена с продольными 4 и поперечными 5 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.
Установка снабжена механизмом 6 автоматического колебательного движения наплавочной горелки в продольном направлении при ее возвратно-поступательном перемещении для обеспечения возможности одновременной наплавки рамного рельса и предварительно изогнутого остряка стрелочного перевода посредством локального закрепления на нерабочей грани остряка 7 контрольной установочной пластины 8 в виде медной шины и закрепленных по концам остряка для обеспечения растягивающей деформации остряка в продольном направлении опорных силовых струбцин 9, между которыми расположены упорные вкладыши 10, установленные между подошвой остряка стрелочного перевода и башмаком рамного рельса 11.
При восстановлении остряка и рамного рельса применяется рельсовый кронштейн 12, предназначенный для размещения наплавочной горелки при незначительных износах.
Энергоагрегат 1 большой мощности (14 кВт), представляющий автономный источник однофазного и трехфазного тока, обеспечивающий выработку электрической энергии для электропитания всех потребителей, позволяющий осуществлять наплавку изношенной поверхности с последующей шлифовкой восстановленной поверхности катания рельсового пути.
В качестве сварочного источника используется сварочный выпрямитель постоянного тока инверторного типа со встроенным или выносным механизмом подачи проволоки со сварочной горелкой, обеспечивающий номинальный сварочный ток, не менее 220 А, при ПВ 100%, (ПВ - продолжительность включения). Сварочный выпрямитель с повышенной частотой сварочного тока на выходе обеспечивает высокую стабильность сварочной дуги, причем за счет существования обратной связи между характеристиками электрической дуги и выпрямителем ток и напряжение на дуге автоматически поддерживаются на заданном предварительно оптимальном значении.
Наплавочный автомат для наплавки представляет собой раму с установленными на ней рабочим органом, обеспечивающим перемещение по направляющим наплавочной горелки 3 в поперечном и продольном направлениях по заданной программе, встроенный в корпусе автомата электронный блок управления (не показан) движениями горелки и режимами наплавки и программируемое устройство движениями наплавочной горелки, обеспечивающее механические перемещения наплавочной горелки по любой заданной фигуре - области износа крестовины - в любой необходимой последовательности, которая определяется, в свою очередь, необходимой для металла остряка 7 и рамного рельса 11 стрелочного перевода, технологией наплавки отдельных валиков и рельса - непрерывная наплавка.
Вспомогательный обрабатывающий (шлифовальный), измерительный и контрольный инструмент предназначен для обработки металла до и после наплавки и дефектоскопирования металла до и после ремонта наплавкой.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Для выполнения работ по автоматической электродуговой наплавке остряков и рамных рельсов необходимо выполнить следующие действия:
Подключить:
- кабель питания сварочного выпрямителя к розетки 380 В (3фазы) приборной панели электрогенератора автономного энергоагрегата 1;
- коробку распределительную арматуры кабельной к розетке 220 В (3фазы) приборной панели электрогенератора автономного эгнргоагрегата 1;
- кабели питания рельсошлифовальной станок к разъемам арматуры кабельной;
- кабель питания углошлифовальной машины к розетке электрогенератора 220 (1фаза);
- кабель питания подающего механизма к сварочному выпрямителю;
- обратный провод цепи сварочного тока от сварочного выпрямителя к остряку (рамному рельсу) или металлической пластине;
- обратный провод цепи сварочного тока закрепляется при помощи винтовой скобы с захватом, так, чтобы обеспечить надежный контакт, исключая возможность искрения.
- кабель от блока управления к наплавочному автомату;
- кабель управления от автомата к сварочному выпрямителю;
- кассету с самозащитной наплавочной порошковой проволокой диаметром 1,6 мм распаковать и установить в подающий механизм, закрепить прижимными гайками. Нажатием кнопки пуска-подачи добиться выхода свободного конца проволоки из мундштука горелки. Отрегулировать линейкой требуемый вылет сварочной проволоки после выхода из наконечника горелки. Вылет сварочной проволоки должен составлять 25-30 мм.
Запустить двигатель электростанции и переключить нагрузку на электрогенератор в соответствии с руководством по эксплуатации.
Соответствующими тумблерами включить питание сварочного выпрямителя с подающим механизмом и автомата.
Запрещается подбирать и опробовать режимы наплавки непосредственно на остряке и рамном рельсе на действующих путях.
Наплавку самозащитной порошковой проволокой производят на постоянном токе обратной полярности (плюс на сварочной горелке): ток 140-160 А, напряжение 24-26 В.
В случае, если при сварке электрическая дуга горит неустойчиво, а шлак отделяется с трудом наплавка прекращается, а кассета с проволокой прокаливается в печи при температуре 200°С в течении 3 часов, а затем проводится повторное испытание аналогичным способом. При неудовлетворительных результатах повторного испытания проволока бракуется, и на негодную партию предъявляется рекламация.
Осмотр стрелочного перевода перед наплавкой и обмер дефектного места на остряке и рамном рельсе должны производить мастер сварочно-наплавочной колонны совместно с представителем дистанции пути по должности не ниже дорожного мастера.
Обмер и разметку остряка под наплавку производить при помощи путевого штангенциркуля, металлической линейки длиной 1 м по ГОСТ 427-75 и штангенциркуля с глубиномером ШЦ-1 (0-125) по ГОСТ 166-80 или аналогичным инструментом.
Перед наплавкой остряка и рамного рельса должны быть выполнены следующие действия, а именно:
- очищены от грязи и насухо протерты обтирочными материалами;
- удалены поверхностные дефекты шлифовальным кругом;
- длина шлифуемого участка должна быть на 4 мм больше длины наплавки;
После вышлифовки дефектного места до чистого металла проводят визуальную и цветную капиллярную дефектоскопию.
Цветная капиллярная дефектоскопия проводится с использованием красной проникающей жидкости и белой проявляющей краски (комплект пенетранта) по ГОСТ 18442-80, позволяющие выявить поверхностные дефекты до и после наплавки.
В случае выявления поверхностных трещин - они вышлифовываются.
После вышлифовки дефектного металла участок восстановления (длина наплавки +100 мм в обе стороны) нагревается многопламенной подогревающей горелкой до температуры 30-40°С для удаления воды с поверхности остряка или рамного рельса, а появившаяся ржавчина на защищенном месте удаляется шлифовальным кругом, имеющимся в комплекте ЗИП.
Шлифовку дефектного металла производят абразивным инструментом, не допуская поджогов. Зона перехода от зашлифованной поверхности к поверхности катания должна быть плавная.
Перед производством наплавочных работ необходимо произвести предварительный изгиб остряка стрелочного перевода для чего в средней части наплавляемой зоны между подошвой остряка и башмаком рамного рельса вставляется металлический упорный вкладыш 10 высотой 50 мм, а по концам участка наплавки опорные силовые струбцины 9, тем самым создавая растягивающие усилия в остряке стрелочного перевода. На нерабочей грани остряка закрепляется установочная медная шина 8 длиной 1300 мм для формирования верхней кромки остряка.
Перед наплавкой производится предварительный подогрев многопламенной подогревающей горелкой остряка или головки рамного рельса до температуры 400-450°С.
Температура подогрева измеряется цифровыми малогабаритными термометром или пирометром контактным способом на длину наплавки плюс 100 мм в обе стороны.
С помощью пульта дистанционного управления оператор запускает и останавливает передвижение каретки, начинает процесс наплавки, назначает направление перемещения и длину перемещения, включает колебания и выбирает колебания в начале и конце наплавки, что позволяет производить наплавку остряка и рамного рельса за один проход.
Программирование начала электродуговой наплавки начинается со стороны корня остряка в нижней его части, программирование осуществляется по четырем точкам, при этом верхняя кромка остряка формируется на медной пластине, сварочный автомат позволяет производить наплавку остряка в продольном направлении, осуществляя при этом колебательные движения.
Валик первого участка наплавляют на горизонтальную полку, полученную врезкой гребня колеса в боковую поверхность остряка, с последующим переходом его под углом 45° снизу вверх, заканчивая наплавку на верхней кромке головки остряка.
Наплавку горизонтальных валиков начинают и заканчивают на наплавленном металле. После наплавки валика шлак сбивается, валик зачищается металлической щеткой до блеска.
Остальные участки изношенной поверхности восстанавливаются аналогично предыдущим. При боковом износе рамного рельса в переднем вылете и зоне укрытия остряка стрелочного перевода производится наплавка изношенной поверхности, для чего создается растягивающие напряжение за счет изгиба рамного рельса 11.
Наплавка производится от переднего вылета рамного рельса к зоне укрытия остряка, в автоматическом режиме колебательными движениями в продольном направлении.
В случае непредвиденных обстоятельств оператор может останавливать наплавку кнопкой аварийного отключения. Чтобы продолжить наплавку необходимо подогреть остряк или рамный рельс до необходимой температуры.
Обработку наплавленных остряков и рамных рельсов производят абразивным инструментом после их естественного охлаждения до температуры 50°-70°С, не допуская поджогов.
Шлифовку производить в продольном направлении остряка или рамного рельса в соответствии с шаблоном профиля рельсового пути.
В наплавленном металле не должно быть несплавлений, трещин, шлаковых включений, пористости. Места обнаруженных дефектов подлежат вышлифовки и наплавки.
Установка перемещается к месту производства работ, обеспечивая диагностирование, электродуговую наплавку изношенной поверхности и последующую механическую обработку восстановленной рабочей поверхности железнодорожного рельсового пути в режиме технологических окон без отмены движения поездов и снятия рельсового полотна.
Заявленная установка обеспечивает расширение функционально технологических возможностей за счет обеспечения автоматической электродуговой наплавки изношенной поверхности стрелочных переводов сложной конфигурации и поверхности катания рамных рельсов железнодорожного рельсового пути.
Особенность и преимущество описанной установки заключается в том, что она может быть использована как автономный мобильный сервисный центр для проведения аварийно-ремонтных работ в течение 2-х часов с возможностью подъезда к труднодоступным местам в режиме технологического окна без закрытия движения поездов.