МАШИНА ДЛЯ НАКАТЫВАНИЯ ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР
MACHINE FOR WHEELSET AXLES KNURLING

Изобретение относится к машине, в частности станку, для накатывания осей колесных пар единиц железнодорожного подвижного состава, содержащему два упорных центра для размещения оси за каждый из ее обоих концов, устройство для привода оси, две пары накатных инструментов, перемещающихся в направлениях x, y, z станка для обработки шеек оси, и устройства для зажима и продольной подачи накатных инструментов.
Из документа DE 808197 известен накатный ролик для накатного полирования частей валов, в частности шеек и аварийных ходов колесных пар. Рабочая поверхность накатного ролика состоит из цилиндра, к которому с одной стороны примыкает большое закругление для большой галтели шейки, а с другой стороны - маленькое закругление для маленькой галтели на уступе. Во время накатного полирования ось накатного ролика должна занимать наклонное к оси шейки положение и, будучи вдавлена в одном месте в шейку, создавать на ее поверхности удлиненный каплевидный отпечаток.
До настоящего времени накатывание называлось «накатным полированием». В свое время была известна машина, с помощью которой обе шейки оси колесной пары можно было накатывать с ее внешних концов. Соответственно обрабатывались только шейки осей готовых колесных пар. Для этого служили две пары накатных роликов, которые одновременно приводились в контакт с шейками оси колесной пары. Привод колесной пары осуществлялся через трансмиссионный ремень, обвитый вокруг одного из обоих колесных дисков колесной пары. С помощью известной машины шейки осей колесной пары упрочнялись настолько, что они помимо более качественной поверхности одновременно приобретали более высокую прочность, в результате чего, с одной стороны, удавалось избежать греющихся букс, а, с другой стороны, - изломов шеек оси. Следовательно, за счет этого накатывания в поверхность шеек вводились внутренние напряжения, которые приводили к тому, что либо не могли возникнуть трещины, либо удавалось остановить распространение уже возникших трещин. В результате достигалось повышение срока службы колесной пары.
Помимо обработки шеек из документа DE 843822 уже известно устройство для накатного полирования цилиндрических деталей, например частей валов. Устройство содержит один или несколько накатных роликов, причем каждый из них установлен в поворотном держателе, ось поворота которого перпендикулярна движению поперечной подачи накатного ролика и перпендикулярна или приблизительно перпендикулярна оси детали. С помощью этого устройства должны обрабатываться, в первую очередь, цилиндрические валы, а это не исключает того, что с его помощью можно было бы накатывать также оси колесных пар.
В недавнее время повреждения осей колесных пар высокоскоростных железнодорожных поездов привели к тому, что изготовлению осей колесных пар стало придаваться особое внимание. При этом должно предотвращаться, в частности, образование трещин.
Исходя из того факта, что за счет ввода сжимающих внутренних напряжений в поверхность коленчатых валов можно избежать возникновения трещин или остановить распространение уже возникших трещин, задача изобретения состоит в создании станка, с помощью которого оси колесных пар единиц железнодорожного подвижного состава можно было бы накатывать перед напрессовкой колесных дисков. Как известно, ось колесной пары имеет несколько примыкающих друг к другу продольных участков (называемых ниже зонами) разных диаметров. При этом должно предотвращаться, в частности, образование трещин.
Согласно изобретению, эта задача решается посредством того, что в станке названного рода инструменты состоят из более чем двух пар накатных роликов, каждая из которых предназначена для накатывания, по меньшей мере, одной зоны оси колесной пары. Согласно одному предпочтительному варианту, инструменты состоят из два раза по три пары накатных роликов.
При этом предусмотрено, что первая пара накатных роликов используется для накатывания шеек и перехода, вторая - для накатывания мест прессовой посадки колесного диска, а третья - для накатывания тела оси от места прессовой посадки до, по меньшей мере, средней части оси.
Преимущественно образующие первую и вторую пары накатные ролики расположены соответственно в общем корпусе. Этот корпус установлен с возможностью перемещения в направлении у станка. За счет возможности перемещения в направлении у накатные ролики первой и второй пар последовательно приводятся в контакт. Одновременно корпус установлен с возможностью поворота вокруг оси В станка. Возможность поворота позволяет обрабатывать переходы между отдельными зонами оси. Эти переходы выполнены, как известно, в виде галтелей.
Первая и вторая пары накатных роликов в направлении z станка удалены на заданное постоянное осевое расстояние от третьей пары накатных роликов. Все три пары установлены на одной общей каретке. Она установлена с возможностью перемещения в направлении z станка, т.е. в направлении продольной подачи. Всего предусмотрены две каретки, каждая из которых предназначена для одного конца оси. При накатывании зон оси обе каретки движутся навстречу друг к другу со скоростью продольной подачи.
Наконец, имеется еще возможность перемещения накатных инструментов в направлении x. С помощью сервопривода два образующих соответственно одну пару накатных ролика одновременно подаются на глубину в направлении оси колесной пары. В частности, все три пары накатных роликов движутся одновременно. За счет поперечной подачи в направлении x устанавливается также усилие накатывания.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
- фиг.1: половина оси колесной пары на виде сбоку;
- фиг.2: принципиальная конструкция машины для накатывания осей колесных пар в перспективе;
- фиг.3: обработка изображенной на фиг.1 половины оси колесной пары с помощью накатных инструментов;
- фиг.4: привод оси колесной пары в разрезе;
- фиг.5: продольный разрез инструментальной каретки с тремя разными накатными роликами;
- фиг.6: инструментальная каретка в перспективе;
- фиг.7: фрагмент инструментальной каретки по фиг.6 с парой накатных роликов;
- фиг.8: держатель для отдельного накатного ролика;
- фиг.9: держатель для двух расположенных вертикально друг над другом накатных роликов;
- фиг.10: первый вариант оснащения накатными роликами;
- фиг.11: второй вариант оснащения накатными роликами;
- фиг.12: третий вариант оснащения накатными роликами.
На фиг.1 ось 5 колесной пары (не показана) состоит из нескольких зон. Зона 1 представляет собой шейку, на которой с возможностью вращения установлена колесная пара. За зоной 1 в направлении средней части 6 оси 5 следует зона 2. Она образует переход между зонами 1 и 3 и выполнена в виде галтели 7. Зона 3 образует место прессовой посадки колесного диска (не показана). За зоной 3 следует зона 4, которая по сравнению с зоной 3 имеет заметно меньший диаметр. Зона 4 проходит до средней части 6 оси 5. Далее в направлении другого конца оси 5 следуют идентичные зоны 4, 3, 2 и 1 (не показаны).
Зоны 1-4 изображенной половины оси 5 обрабатываются на фиг.2 первой кареткой 8 станка 9, а зоны 4-1 другой половины (не показана) - его второй кареткой 10. При этом обе каретки 8, 10 осуществляют обработку навстречу друг другу, начиная от зон 1, в направлении средней части 6 оси 5.
На фиг.2 видно также, что на станине 11 станка 9 с возможностью продольного перемещения в направлении z установлены передняя 12 и задняя 13 бабки. Перед передней бабкой 12 в направлении z находится каретка 8, а перед задней бабкой 13 - каретка 10. Обе каретки 8,10 установлены с возможностью перемещения независимо друг от друга своими бабками 12,13 в направлении z со скоростью продольной подачи. Вместо задней бабки 13 может быть предусмотрена также вторая передняя бабка такой же конструкции, что и показанная передняя бабка 12. Ниже подробно описана конструкция последней.
На фиг.3 показана левая половина 11′ станины 11. В передней бабке 12 зажата показанная на фиг.1 левая половина оси 5. Также видна каретка 8 с накатными роликами 12,15 для накатывания зон 3, 4.
Изображенная на фиг.4 передняя бабка 12 содержит поводковый патрон 16, который входит в центрирующее отверстие 17 оси 5. Поводковый патрон 16 содержит поводковый палец 18, которым он входит в осевое отверстие 19 оси 5. Кроме того, поводковый патрон 16 жестко соединен со шкивом 20, который посредством подшипников 21 установлен в передней бабке 12 с возможностью вращения. Посредством ременного привода (не показан) шкив 20 приводится приводным двигателем 22 во вращение и с помощью поводкового патрона 16 и входящего в ось 5 поводкового пальца 18 захватывает ось 5.
На фиг.5 представлен продольный разрез в направлении z каретки 10. Видны оба расположенных вертикально друг над другом накатных ролика 23, 24 и накатный ролик 15. Оба накатных ролика 23, 24 установлены с возможностью вращения в общем корпусе 27 (фиг.9). Корпус 27 установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении у, а оба накатных ролика 23, 24 удалены друг от друга на постоянное расстояние. Корпус 27 может перемещаться вверх-вниз, а, кроме того, поворачиваться вокруг оси В. Для поворота вокруг нее и перемещения в направлении у служит приводной блок 28. Вместе со своими соответствующими ответными роликами 25, 26 накатные ролики 23, 24 предназначены для накатывания зон 1, 2 оси 5.
На фиг.6 показано, что установленный с возможностью вращения в корпусе 37 на каретке 10 накатный ролик 15 (фиг.8) вместе с ответным роликом 14 предназначен для обработки зон 3, 4 оси 5. Накатные ролики 14, 15 и 23-26 не имеют непосредственного привода, а приводятся во вращение осью 5. Приводные блоки 28, 29 служат для поворота накатных роликов 23-26 вокруг осей В. Два других приводных блока служат для вертикального перемещения накатных роликов 23-26 в направлении у. Накатные ролики 23, 25 образуют первую пару (фиг.10), накатные ролики 24, 26 (фиг.11) - вторую пару, а накатные ролики 14, 15 (фиг.12) - третью пару.
Для поперечной подачи обоих приводных блоков 28, 29 в направлении x к оси 5 предусмотрен шпиндельный привод 30, отдельно изображенный на фиг.7. Он работает от приводного двигателя 31 через ременные приводы 32, 33. Поперечная подача всех накатных роликов 14, 15, 23-26 происходит в направлении x одновременно. Для этого шпиндельный привод 30 перемещает оба держателя 34, 35 с корпусами 27, 36, 37, в которых с возможностью вращения установлены накатные ролики 23-26, 14, 15, в направлении х к оси 5, а после накатывания - от нее. По сравнению со шпиндельным приводом 30 оба держателя 34, 35 опираются через пакеты пружин 38, 39. За счет них накатные ролики 14, 15, 23-26 способны в ограниченной степени следовать за неравномерностями круглости и формы оси 5. Преимущественно шпиндельный привод 30 в направлении x, т.е. он может перемещаться в этом направлении до 5 мм внутри соответствующей каретки 8, 10. Таким образом, можно компенсировать возможные отличия диаметров накатных роликов 14, 15, 23-26, не прикладывая при этом к системе дополнительных усилий.
В направлении z машины накатные ролики 14, 15, 23-26 обеих кареток 8, 10 удалены друг от друга соответственно на постоянное расстояние 43 (фиг.5). Это значит, что корпуса 27 и держатели 34, 35 удалены друг от друга соответственно на заданное постоянное боковое расстояние. Вследствие этого шпиндельный привод 30, изображенный на фиг.7 для перемещений накатных роликов 14, 15, действует таким же образом для накатных роликов 23-26 и их ответных роликов 25, 26. Для движения продольной подачи обеих кареток 8, 10 в направлении z машины предусмотрен центральный шпиндель 40, который проходит по средней части станины 11 и приводится во вращение приводом (не показан).
В начале процесса накатывания накатные ролики 23, 25 накатывают зоны 1, 2, причем для обработки переходов 7, 41 они поворачиваются вокруг оси В. В то же время накатные ролики 14, 15 накатывают начало 42 зоны 4. После накатывания зон 1, 2 накатные ролики 23, 25 за счет перемещения в вертикальном направлении у выводятся из контакта, а накатные ролики 24, 26 вступают в контакт. Накатные ролики 24, 26 накатывают затем зону 3, где находится место прессовой посадки между осью 5 и колесным диском. В то же время накатные ролики 14, 15 продолжают накатывать зону 4 в направлении средней части 6 оси 5.