Технологический процесс ремонта колесных пар

Размещено на http://allbest.ru

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Периодичность и сроки ремонта и контроля технического состояния вагонов

Техническое обслуживание и ремонт предусматривает:

· техническое обслуживание (ТО-1) -- вагонов в составах и поездах на пунктах технического обслуживания;

· техническое обслуживание (ТО-2) -- вагонов перед началом летних и зимних перевозок в пунктах формирования пассажирских поездов;

· техническое обслуживание (ТО-3) -- единая техническая ревизия основных узлов пассажирских вагонов;

· текущий ремонт (ТР) -- с отцепкой вагонов от состава или поезда в пунктах формирования, оборота или в пути с подачей их на специализированные ремонтные пути или в вагонные депо;

· деповской ремонт (ДР) -- плановый вид ремонта вагонов для восстановления их работоспособности с заменой или ремонтом отдельных составных частей, а также модернизации отдельных узлов;

· капитальный ремонт (КР-1) -- плановый ремонт вагонов для восстановления исправности и ресурса вагонов путем замены или ремонта изношенных и поврежденных узлов и деталей, а также их модернизации;

· капитальный ремонт (КР-2) -- плановый ремонт для восстановления исправности и ресурса вагонов с частичным вскрытием кузова до металла с заменой теплоизоляции и электропроводки. При необходимости замены базовых систем, элементов конструкции и модернизации основных узлов.

При выполнении ТО-1 производится внешний осмотр и по внешним признакам устанавливают исправность.

При выполнении ТО-2 (сезонное ТО) необходимо заменять смазку в зависимости от сезона эксплуатации.

При выполнении единой технической ревизии пассажирских вагонов (ТО-3) тележки выкатывают из-под всех типов вагонов. С тележек снимают и отправляют для проверки и ремонта гидравлические гасители колебаний, датчики противогазных устройств, скоростные регуляторы нажатия тормозных колодок. Колесные пары с редукторами от средней части оси или от торца оси выкатывают и подают на соответствующие ремонтные позиции для контроля технического состояния приводов генератора. Тележки очищают от снега, грязи и осматривают.

Сроки проведения деповского и капитального ремонта.

№	Род вагонов	Деповской после	Капитальный после
		Постр.	Депов.	Капит.	Постр.	Капит.
1	Вагоны для перевозке зерна	3	2	2	13	12
2	Платформа универсальная	3	2	2	15	12
3	Хопер дозатор до первого капитального ремонта	3	2	-	10	-
4	Цистерны 4 и 8 осные для перевозки ядохимикатов	2	1	1	6	6

Деповской ремонт по техническому состоянию проводится не чаще чем один раз в три года.

1.2 назначение и основные элементы узла

Колесные пары, воспринимающие статическую и динамическую нагрузку, обеспечивают непосредственный контакт экипажа и пути и направляют подвижной состав в рельсовой колее, через них передается на рельсы нагрузка от вагона, а колесные пары жестко воспринимают все толчки и удары от неровностей пути. При следовании подвижного состава по кривым участкам пути появляются дополнительные нагрузки на колесные пары от воздействия центробежных сил, а при торможении - от тормозных сил. Бывают также случаи, когда колеса скользят по рельсам без вращения (идут юзом). Кроме того, оси колесных пар пассажирских вагонов взаимодействуют с элементами приводов электрогенераторов.

Изменение режима движения поезда, прохождение вагонов по кривым участкам и стрелочным переводам вызывают изменение направления действующих на колесную пару сил и перераспределение нагрузок на ее элементы. Поэтому при изготовлении и эксплуатации к колесным парам предъявляются высокие требования.

Размещено на http://allbest.ru

Типы колесных пар, их основные размеры и технические условия на изготовление определены государственными стандартами. Специальной инструкцией установлены порядок и сроки осмотра, освидетельствования и ремонта колесных пар, а также нанесения на них знаков и клейм. Наиболее важные для обеспечения безопасности движения нормы и требования изложены в Правилах технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ).

Колесная пара (рис. 1) состоит из оси 1 и напрессованных на нее колес 2.

Тип колесной пары (таб. 1) определяется типом оси и диаметром колес.

Колеса насаживаются на ось на равных расстояниях от ее середины так, чтобы расстояние между их внутренними гранями было в установленных пределах (таб. 1). Правильное положение колес и прочное соединение их с осью - важные условия обеспечения безопасности движения подвижного состава по рельсовому пути. Проверка колесных пар на соответствие этим условиям осуществляется в процессе эксплуатации вагонов постоянно.

У внутренней грани колеса имеется гребень высотой 28 мм. Такая высота достаточна для предотвращения схода подвижного состава с рельсов и вместе с тем исключает возможность повреждения деталей рельсовых скреплений и стрелочных переводов. Толщина гребня, измеряемая на расстоянии 18 мм от вершины, у новых и обточенных колес составляет 33 мм. Вследствие трения гребня о головку рельса в эксплуатации эта величина уменьшается, поэтому установлены предельные нормы износа.

Таблица 1.1 Типы колесных пар и их основные размеры.

Тип колесной пары	Тип оси	Назначение оси	Диаметр колес, мм	Используются для вагонов
РУ1-950	РУ1	Для роликовых на горячей посадке с торцевым креплением гайкой	950	Грузовых и пассажирских
РУ1Ш-950	РУ1Ш	Для роликовых на горячей посадке с торцевым креплением шайбой	950	Грузовых
РУ-950	РУ	Для роликовых на втулочной посадке с торцевым креплением гайкой	950	Грузовых и пассажирских
Параметр	Основные размеры, мм:	Допуски
Расстояние между внутренними гранями колес (L) у колесных пар вагонов, эксплуатируемых в поездах со скоростями движения:до 120 км/ч свыше 120 до 160 км/ч	1440 1440	+1/-2 +2/-1
Диаметры колес (D) по кругу катания колесных пар: всех типов	950	+14
Разность расстояний между внутренними гранями колес в одной колесной паре, не более:	1,5
Разность диаметров колес по кругу катания в одной колесной паре, не более:	1.0
Расстояние от торца шейки оси / до внутренней грани колеса колесной пары типа:РУ1-950РУ1Ш-950РУ-950	374 388 420
Разность расстояний от торцов шеек оси до внутренних граней ободов колес с одной и другой стороны колесной пары, не боле:	3,0
Отклонение от соосности кругов катания колес относительно оси базовой поверхности, не более:	1,0
Ширина обода:	130	+3

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 условия работы узла на вагоне, характерные неисправности и причины их возникновения

Исходя из того, что колесные пары установлены на тележке вагонов, то они подвержены воздействию атмосферных явлений таких, как дождь, снег, а также пыль, возникающая в процессе движения вагона и т.п. Кроме того, колесные пары подвержены постоянным динамическим нагрузкам, вибрациям ударам и т.п. Поэтому колесные пары нуждаются в постоянном контроле их состояния и должны своевременно подвергаться осмотру и ремонту.

Колесные пары при движении вагонов в поездах и выполнении маневровых операций на станциях воспринимают разнообразные по характеру и величине нагрузки от воздействия на них рельсового пути нередко вызывающие появление в деталях и узлах различных неисправностей.

В результате взаимного трения рабочей поверхности катания и рельсов происходит интенсивный износ поверхности катания колес особенно при торможении. Интенсивному износу подвержены поверхности катания из-за неровностей пути заклинивания колесной пары при торможении, несвоевременному отпускания тормозных колодок и т.д. По мере износа уменьшается прочность деталей, что способствует появлению трещин и изломов.

Подобные дефекты (износ, трещины, изломы) характерны и для осей колесных пар. Кроме того, под действием часто повторяющихся динамических нагрузок, ударов о неровности пути возникают трещины, отколы на колесах, а так же трещины и изломы осей.

Трещины, изломы, изгибы осей колесных пар могут появиться также вследствие повышенных тяговых и тормозных нагрузок, возникающих при неправильном ведении машинистом поезда и нарушении правил выполнения маневровых работ на станциях.

В колесных парах изнашиваются поверхности катания колес, шейки осей колесных пар, гребни колес, появляются ползуны или навары на поверхностях катания, остроконечный накат гребня колес, вертикальный подрез гребня.

В эксплуатации встречается также местное разрушение - откол металла у наружной грани в районе фаски, которое, как правило, имеет значительную глубину и протяженность вдоль поверхности катания. Это разрушение возникает в результате усталостных процессов под действием нормальных и касательных сил путем развития трещин, образующихся на глубине 8...10 мм при наличии местного концентратора напряжений в виде раковин, неметаллических включений и т.п. В эксплуатации не допускаются любые отколы глубиной более 10 мм или, если ширина оставшейся части обода колеса в месте откола менее 120 мм, или, если в месте разрушения независимо от размеров имеется трещина, распространяющаяся вглубь металла. Основными причинами заклинивания колесных пар тормозными колодками, приводящими к юзу колес, являются неисправности тормозных приборов, неправильная регулировка рычажной передачи, неправильное управление тормозами, изменения взаимного соотношения коэффициента трения тормозной колодки с колесом и сцепления колеса с рельсом (увлажнение поверхностей, попадание смазки и др.).

Общими причинами образования поперечных трещин в осях являются:

- явление усталости металла;

- загрузка вагона сверх установленной нормы;

- перегрузки, вызываемые наличием ползунов и выщербин;

- неправильное расположение груза по кузову вагона;

Трещины выявляются внешним осмотром и дефектоскопированием при освидетельствовании и ремонте колесных пар.

2.2 СПОСОБЫ ОЧИСТКИ, ОСМОТРА И КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛА

Выбор способа очистки зависит от вида загрязнений, степени воздействия очищающей среды на материал, размеров и формы изделий, наличия оборудования, санитарно-гигиенических и экономических требований и т.д.

При механическом методе очистки используют средства механического воздействия, а также силу струи сжатого воздуха, воды и пара:

- очистку вручную выполняют различными скребками, металлическими щетками, шлифовальными шкурками, ветошью и др.;

- при механизированной очистке используют переносные пневматические или электрические машинки, стационарные шлифовально-полировальные станки, где рабочим инструментом являются металлические дисковые и торцовые щетки, шарошки, шлифовальные круги и иглофрезы. Для очистки от окалины крупных деталей используют цепи, закрепленные на вращающихся валах очистных машин;

- при дробеметной очистке металлическая дробь выбрасывается лопатками ротора. Дробеметный способ применяют для очистки от окалины поковок. Дробь упрочняет поверхностные слои металла;

- пароводоструйную очистку поверхности выполняют струей пара и воды под давлением 0,5-2,0 МПа в специальных установках. Применяется для удаления масляных и грязевых наслоений;

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией

По степени влияния на работоспособность изделий дефекты подразделяются на критические, значительные и малозначительные. При наличии критического дефекта изделие не используется. Значительный дефект влияет на использование изделия по его назначению или снижает его долговечность.

По возможности устранения дефекты делят на исправимые и неисправимые. Детали с неисправимыми дефектами выбраковывают, а с исправимыми направляют в специализированные цехи или отделения для ремонта.

По месту расположения различают наружные и внутренние дефекты. К эксплуатационным относятся такие дефекты деталей, агрегатов и машин в целом, которые возникают в результате действия различных видов изнашивания, явлений усталости, коррозии, старения, деформации и т.д., а также неправильного технического обслуживания и плохого ухода в период эксплуатации.

К основным типовым эксплуатационным дефектам деталей относятся: изменение размеров, формы и расположения поверхностей, риски, царапины, задиры, вмятины, выкрашивание, отслаивание поверхности, трещины и изломы различного происхождения, все разновидности остаточной деформации (изогнутость, скручивание, смятие, коробление и пр.) деталей, изменение механических и физико-химических свойств поверхностей и деталей в целом.

Из всех перечисленных дефектов первостепенное значение имеют дефекты процессов изнашивания и усталостного разрушения деталей, так как эти виды дефектов являются преобладающими в процессе эксплуатации современных машин. Дефекты изнашивания влияют на долговечность деталей, а усталостного разрушения -- на их безотказность.

В практике ремонта вагонов в процессе дефектации обычно используют наружный осмотр, контроль размеров разными методами, отклонение формы поперечного и продольных сечений цилиндрических деталей, формы плоских поверхностей и осей, отклонения в соединениях деталей и узлов.

Наружный осмотр. Осуществляют осмотр обычно визуально, невооруженным глазом или с помощью простейших оптических средств -- луп с 5-10-кратным увеличением. В редких случаях применяют микроскопы. При этом выявляют видимые погрешности поверхностей: риски, натиры, задиры, следы подплавления, поверхностные раковины коррозионного или кавитационного происхождения, отслаивание и выкрашивание, вмятины, отколы, трещины и т.д.

Контроль размеров. Типовыми операциями являются операции измерения отклонений действительных размеров от нормальных. Для упругих элементов контроль размеров может производиться под статической нагрузкой. Контроль отклонения. При контроле формы цилиндрических поверхностей деталей проверяют нецилиндричность, овальность, конусность, седлообразность, изогнутость и т.д. При контроле отклонений формы плоских поверхностей измеряют неплоскостность и непрямолинейность. Элементарным видом неплоскостности и непрямолинейности являются вогнутости, выпуклости и др. При контроле отклонения поверхностей и осей выявляют: непараллельность плоскости торцового биения, несоосность относительно базовой поверхности, несимметричность, смещение оси от номинального расположения и т.д.

2.3 составление Ведомость дефектации

Таблица 1

Название детали

Дефект

критический

значительный

малозначительный

исправимый

неисправимый

наружный

внутренний

эксплуатационный

производственный

конструкционный

Ось

Поперечная трещина

+

+

-

-

+

+

-

+

-

+

Продольная трещина

-

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Плена

-

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Протертое место

+

+

-

-

+

+

-

+

-

+

Колесо

Поперечная трещина

+

+

-

-

+

+

-

+

-

+

Косая трещина

+

+

-

-

+

+

-

+

-

+

Скол

+

+

-

-

+

+

-

+

-

+

Продольная трещина

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Плена

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Раковина

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Выщербина

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Ползун

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

Трещина

+

+

-

+

-

+

-

+

-

+

Протертое место

+

+

-

+

-

+

-

+

-

+

2.4 выбор и обоснование способов устранения дефектов

Ремонт колесных пар производят на вагоноремонтных предприятиях, имеющих цехи (отделения) по ремонту колесных пар или в вагонно-колесных мастерских.

В процессе эксплуатации происходит естественный износ, в частности равномерный прокат обода колеса возникает в результате трения его о рельсы.

Колеса изнашиваются по кругу катания. Интенсивность нарастания проката колес, т.е. радиального износа, при прочих равных условиях зависит от атмосферных условий, состояния и профиля пути, типа рельсов. Подрезы гребней и уступы у основания гребней колес возникают из-за неправильного монтажа колесной пары в тележке. Появлению выщербин, отслаивания, выбоин и ползунов на поверхности катания колес способствуют нарушения технологических норм, допущенные при изготовлении и ремонте колесных пар, а также нарушения правил эксплуатации вагона.

Повреждения с поверхности колес устраняют их обточкой на колесотокарных станках, снабженных гидрокопировальным устройством. Одновременно восстанавливают и нормальный профиль колес, который контролируют по шаблону.

Трещины на оси и колесе. Трещины на поверхности колес определяют магнитным дефектоскопом и обстукиванием, а скрытые пороки - ультразвуковым дефектоскопом.

Магнитопорошковый метод.

Магнитный контроль чисто обработанных частей оси колесных пар разрешается производить только мокрым способом с применением в качестве указателя (индикатора) дефекта жидкой магнитной смеси из черного (неокрашенного) порошка.

Для лучшего выявления дефектов темные и грубо обработанные поверхности средней части оси при их проверке мокрым способом с применением жидкой магнитной смеси из неокрашенного порошка должны быть предварительно покрыты тонким слоем алюминиевого порошка.

При проверке разъемным дефектоскопом конструкции ЦНИИ МПС средней части осей колесных пар, имеющих темную необработанную поверхность, разрешается применять в качестве указателя дефекта светлый сухой магнитный порошок.

Для осмотра со всех сторон оси колесная пара после проверки в одном положении должна быть дважды повернута вокруг своей оси. Во избежание лишних поворотов колесных пар в каждом из этих положений должны быть сразу проверены все открытые части оси.

В депо с большим объемом работы, в дорожных вагонно-колесных мастерских и на ремонтных заводах, не имеющих стационарных дефектоскопов, проверку колесных пар должны производить на специальном стенде переносными или смонтированными на тележках дефектоскопами. Стенд должен обеспечивать удобство установки, поворота и проверки соответствующих типов колесных пар с соблюдением техники безопасности.

Проверку наружных шеек осей в переменном магнитном поле необходимо производить круглыми дефектоскопами.

Для проверки дефектоскоп сначала надевают на шейку на расстоянии 125-150 мм от ступицы колеса и магнитной смесью из неокрашенной окалины при включенном дефектоскопе поливают участок оси между дефектоскопом и колесом, при этом тщательно осматривают шейку, предподступичную часть оси, выступающие открытые участки подступичной части и переходные галтели к ним.

После осмотра участков оси дефектоскоп устанавливают у ступицы колеса и проверяют участок шейки между торцом оси и дефектоскопом.

Затем колесную пару дважды поворачивают и в каждом из положений проверяют указанным выше порядком.

При проверке шеек осей дефектоскопами переменного тока с плоскими сердечниками (типов ДГЭ и ДГЭ-М) необходимо обращать особое внимание на правильное расположение сердечника относительно проверяемого участка.

Проверку наружных шеек осей на остаточной намагниченности производят дефектоскопами типов ДКМ-I и ДКМ-2 в следующем порядке.

Подключенный к питающей сети постоянного тока (или через выпрямитель) дефектоскоп при включенном сетевом выключателе надевают на шейку оси и, медленно перемещая по всей длине, намагничивают ее; затем дефектоскоп быстро снимают с шейки и выключают во избежание излишнего нагрева. После снятия и выключения дефектоскопа намагниченную шейку обильно поливают хорошо размешанной магнитной смесью и тщательно осматривают.

Особое внимание должно быть обращено на галтели шеек, пред подступичные части, выступающие из ступицы колесных центров, подступичные части осей, а также на места сопряжения галтелей в переходах от одного диаметра к другому.

По окончании магнитного контроля наружные шейки оси должны быть размагничены в постепенно убывающем переменном магнитном поле.

Среднюю часть оси, имеющую чисто обработанную поверхность, проверяют так же, как внутренние шейки, применяя жидкую магнитную смесь из неокрашенного порошка по участкам длиной 150-200 мм.

Проверку седлообразным дефектоскопом средней части оси, имеющую темную поверхность, производят по участкам длиной 100-150 мм от боковин дефектоскопа с применением жидкой магнитной смеси из неокрашенного порошка, но с предварительным покрытием проверяемой поверхности тонким слоем алюминиевого порошка. Отработавшую магнитную смесь, стекающую с частей оси, не покрытых алюминиевым порошком, и с темных поверхностей, покрытых алюминиевым порошком, собирают в разные ванны.

При обработке необработанной средней части тендерных осей их участки, прилегающие к ступицам колесных центров на расстоянии 75-125 мм от ступицы, должны быть зачищены до металлического блеска.

Проверку этих участков производят порядком, установленным для внутренних шеек, имеющих чисто обработанную поверхность.

2.5 Разработка технологиИ ремонта УЗЛА

При выполнении ремонта осей колесных пар производят сначала определение дефектов и объема работ при помощи неразрушающего контроля и внешним осмотром.

Трещины определяют магнитным дефектоскопом и обстукиванием, а скрытые пороки - ультразвуковым дефектоскопом.

Из-за заклинивания колесных пар на поверхности катания образуются ползуны и навары.

Восстановление гребней вагонных колес наплавкой металла электрической дугой на вращающееся колесо с последующим замедленным охлаждением колеса и механической обработкой наплавленной поверхности и заключается в том, что перед наплавкой нагревают металл обода гребня колеса до температуры (200 - 250^oC) с помощью внешнего нагревательного источника и наплавляют подогревающий валик на вершину гребня, при этом наплавку металла выполняют сварочной проволокой с содержанием углерода в 9 - 6,5 раза меньше такого в основном металле, марганца в 0,7 - 1,6 раза больше такого в основном металле и хрома в количестве 0,9 - 1,2%, наплавляемый металл наносят кольцевыми валиками от основания гребня к вершине, наплавку осуществляют при напряжении электрической дуги 30 - 40 В, силе тока 330 - 370 А, скорости наплавки 28 - 32 м/ч, а после наплавки колесо охлаждают в теплоизолированной камере не менее 6 ч до 120^oC.

Данный способ позволяет восстанавливать вагонные колесные пары только отбракованные из-за износа толщины гребня и не решает проблему восстановления колесных пар, забракованных по толщине обода колеса.

Применить способ восстановления гребней, для восстановления толщины обода колеса не предоставляется возможным, так как работают в разных условиях и требуют разных условий наплавки.

Поверхность гребней колеса работает в жестких условиях в основном при вписывании колеса в кривые и при прохождении стрелочных переводов, в то время как поверхность катания постоянно воспринимает ударные нагрузки на стыках рельс, стрелочных переводах, при торможении на спусках и подъемах.

Другим недостатком данного способа наплавки гребней обода колеса является сравнительная низкая производительность, наплавка производится одним электродом.

Для восстановления поверхности катания колеса и гребня применяют другой способ. Этот способ обеспечивает высокую производительность наплавки при снижении энергозатрат на предварительный подогрев обода, высокое качество наплавки. При таком способе после обточки изношенной поверхности обода колеса подогревают внешним источником тепла при равномерном вращении колеса до температуры не менее 100^oC, подбирают сварочную проволоку с содержанием углерода в 0,06 - 0,1%, марганца 0,35 - 2,0%, молибдена 0,5 - 0,7%, хрома 0,9 - 1,25%, ванадия 0,2 - 0,5%.

Применяют флюс или комбинацию флюсов с содержанием SiO₂ в пределах 33 - 44%, MnO 26 - 38%, CaF₂ 3,5 - 8,4%, CaO 6,5 - 10,5%, MgO 5,0 - 15,8%, Al₂O₅ 4,5 - 6,6.

Наплавку производят при напряжении 28 - 30 В, силе тока 260 - 300 А, скорости вращения колеса один оборот за 8 - 10 мин. Наплавку ведут двумя электродами, расположенными под углом 90^o к поверхности наплавки, друг за другом на расстоянии 50 мм и совмещением электродов поперек шва на 1,5 - 2,5 мм.

Наплавка производится в такой последовательности: в начале наплавляют вершину гребня, затем наплавляют первый слой на горизонтальный участок поверхности катания от торца к гребню, после остывания до 190^oC заплавляют подножие гребня, после чего наплавляют второй слой и заплавку подножия гребня. Затем заканчивают наплавкой рабочей стороны гребня, в случае необходимости, затылочной части гребня; при заплавке подножия гребня и затылочной части гребня используют один электрод.

Наплавка поверхности катания вагонного колеса может идти как одновременно двух колес, так и по отдельности в зависимости от экономической целесообразности.

Более подробно восстановление поверхности катания вагонного колеса осуществляют следующим образом.

Колесную пару предварительно очищают от грязи и мазута, на колесно-токарном станке снимают верхний слой поверхности гребня обода колеса до получения гладкой поверхности. Затем помещают в электрическую печь, снабженную двумя муфелями, повторяющие конструкцию ободов колес.

Для обеспечения равномерного прогрева металла ободов колес колесную пару вращают со скоростью 1,5 - 2 оборота в минуту. Для предотвращения появления микротрещин в наплавленном металле подбирают необходимую температуру предварительного подогрева и обеспечивают условия для равномерного прогрева обода колеса. Исследования показали, что металл с содержанием углерода свыше 0,45% перед наплавкой требуется предварительно подогреть до 100 - 200^oC. Учитывая, что в основном металле обода колеса содержится углерода 0,55 - 0,65%, была выбрана температура подогрева не менее 100^oC.

Снижению температуры предварительного подогрева способствовал выбор сварочной проволоки, содержащей ванадий.

Равномерность прогрева обода колеса обеспечивают путем подбора скорости вращения колесной пары (1,5 - 2 оборота в минуту) и мощности электронагревателей муфельной печи.

Другим важным фактором, влияющим на качество наплавленного металла является его легирование. Известно, что введение марганца и хрома повышает прочность и пластичность, а молибдена и ванадия улучшает структуру и твердость наплавленного металла. Легирование наплавленного металла осуществляют путем подбора сварочной проволоки и флюса.

Известно, что несмотря на кратковременность реакция взаимодействия между шлаком и металлом при дуговой сварке проходит очень энергично, что обусловлено высокими температурами расплавленных металлов и флюса, значительными поверхностями их контакта и относительно большим количеством флюса.

При этом происходит вытеснение из шлака в металл одного химического элемента другим, реакция в конечном итоге ведет к обогащению или обеднению металла наплавки теми или иными легирующими элементами.

Наплавка поверхности обода колеса сварочной проволокой с содержанием углерода в пределах 0,06 - 0,1%, марганца 0,35 - 2,0%, молибдена 0,5 - 0,7%, хрома 0,9 - 1,25%, ванадия 0,2 - 0,5% является наиболее оптимальной, не сопровождается усложнением технологического процесса и обеспечивает необходимые механические свойства наплавленного металла.

В сочетании с выбранной сварочной проволокой наибольшая высокая стойкость против образования трещин и необходимая твердость достигаются при выборе флюса или комбинации флюса с содержанием SiO₂ в пределах 33 - 44%, MnO 26 - 38%, CaF₂ 3,5 - 8,4%, CaO 6,5 - 10,5%, MgO 5,0 - 15,8%, Al₂O₃ 4,5 - 6,6%.

После подбора сварочной проволоки и флюса режимы наплавки должны быть: напряжение 28 - 30 В, сила тока 260 - 300 А и скорость вращения колеса один оборот за 8 - 10 мин.

Для повышения производительности наплавки предложено наплавку поверхности катания колеса производить сразу двумя электродами, расположенными на расстоянии друг от друга 50 мм, и под углом 90^o к поверхности наплавки и со смещением электродов поперек шва на 1,5 - 2,5 мм. Расстояние между электродами выбрано из условия, чтобы второй электрод успел войти в еще расплавленную ванну первого электрода, смещение электродов поперек шва позволит увеличить ширину наплавки.

Затем зажигают последовательно дугу на одном колесе, через 1/4 - 1/2 оборота колесной пары зажигают дугу на втором колесе. После полного оборота колеса, при прохождении дугой места начала наплавки или предыдущего шва осуществляют подъем электродов на 3 - 4 мм и проверяют смещение электродов поперек шва.

Наплавку осуществляют в следующей последовательности.

В начале наплавляют подогревающий валик на вершину гребня. Подогревающий валик служит также для подогрева остывшего колеса во время установки на стенд и установки защитных колец. Затем наплавляют первый слой на горизонтальный участок поверхности катания, начиная от торца к гребню обода колеса. По окончании наплавки первого слоя дают возможность остынуть ободу колеса до температуры не менее 100^oC и заплавляют подножие гребня. После чего наплавляют последующий слой и заплавку подножия гребня. Заканчивают наплавкой рабочей, в случае необходимости и затылочной части гребня, причем при заплавке подножия гребня и затылочной части гребня используется один электрод. Электрод в последнем случае устанавливают с наклоном от вертикали 15 - 20^o. При остывании протекают процессы, подобные нормализации металла, обеспечивающие получение физико-механических свойств наплавленного металла, близких к металлу колеса.

После наплавки изношенной поверхности катания обода колеса вагонных колес и визуального осмотра наплавленной поверхности колесную пару помещают в термокамеру, охлаждают в течение 4 - 5 ч до температуры не более 65^oC.

Восстановление изношенных поверхностей катаний обода колеса ряда партий вагонных колес позволили подобрать марки сварочной проволоки и флюса, выбрать режимы наплавки, технологию наплавки двумя электродами, подобрать ее последовательность. Металлографические исследования показали, что наплавленный металл по механическим свойствам соответствует основному металлу обода колеса.

Как показали расчеты, от восстановления одной колесной пары, забракованной по толщине обода колеса, можно получить до 15 млн. руб. экономии. По статистическим данным, ежегодно по толщине обода колеса выбраковывается 25 - 30% колесных пар.

При износе поверхности катания колёс или гребней колёсной пары обтачиваются по профилю на колесотокарных станках.

При обточке поверхностей катания цельнокатаных колёс снимают наименьшее количество металла, нужное для получения нормального профиля. Обтачивают гребень, поверхность катания и при необходимости внутреннюю грань обода цельнокатаного колеса. Класс шероховатости обработки профиля катания, наружной фаски, гребня и внутренней грани должен соответствовать стандартному эталону чистоты.

При обточке колёсных пар надо следить, чтобы внутренняя грань колеса была строго перпендикулярна оси колёсной пары. Наружную грань колеса обтачивают для устранения поверхностных дефектов и неровностей прокатки при условии, что при этом не будут срезаны клейма завода-изготовителя, и ширина обода будет не менее допускаемой.

Перед обточкой колёс по профилю обязательно проверяют расстояния от внутренних граней колёс до торцов оси. Разница указанных расстояний у колёсных пар нового формирования и отремонтированных со сменой элементов должна быть не более 3 мм и при выпуске из ремонта - не более 5 мм. Проверку производят шаблоном.

Разность диаметров колёс по кругу катания у одной обточенной колёсной пары, овальность и эксцентричность относительно поверхности шейки или подступичной части оси допускается не более 0,5 мм.

После обточки колёсной пары расстояние между внутренними гранями ободьев колёс должно быть 1440 мм с отклонениями не более 3 мм в ту или другую сторону, а у колёсных пар с новыми колёсами - 1440 с отклонением в меньшую сторону не более 2 мм и в большую не более 1мм. Разница расстояния между внутренними гранями ободьев колёс в различных точках одной колёсной пары не должна превышать 2 мм.

Запрещается выпускать из ремонта и нового формирования колёсной пары с ободом колеса шириной меньше 126 мм или больше 136 мм. У новых колёс наименьшая ширина обода колеса должна быть 128 мм.

При обточке колёсных пар необходимо следить, чтобы фаска на наружной грани ободьев колес начиналась на расстоянии 124 мм. от внутренней грани и выполнялась под углом 45. Обточенные колеса проверяют максимальным шаблоном.

2.6 Разработка карты технологического процесса по ремонту узла

Технологический процесс ремонта и формирования колесных пар содержит значительное число операций, выполняемых последовательно и параллельно на специализированных рабочих местах с применением высокопроизводительного оборудования.

Поступившие на механический участок колесного цеха колесные пары подвергаются предварительному осмотру и обмывке, которая производится в специализированной моечной машине. Затем колесная пара поступает на инспекторскую площадку, которая оснащена стендом, позволяющим вращать колесную пару при осмотре. Здесь же производится ультразвуковая, магнитная дефектоскопия дефектоскопом. Делаются необходимые замеры и определяется объем ремонта.

В механическом участке колесного цеха колесные пары ремонтируют со сменой и без смены элементов. Колесные пары, которым не требуется смена элементов и выполнение сварочных работ поступают на станки для обточки колес. После обточки их подают на сдаточную площадку, где вторично подвергаются дефектоскопии.

Расстояние между внутренними гранями колес после ремонта без смены элементов 1440±3мм. Разность расстояний между внутренними гранями колес в различных точках допускается до 2мм. Минимальная и максимальная ширина обода цельнокатаного колеса допускается 126мм и 130мм.

Форму профиля колес проверяют максимальным шаблоном. Допускается отклонения очертаний колеса от профиля выреза шаблона по высоте гребня 1мм, по поверхности катания и внутренней грани 0,5мм.

Обточка колес по кругу катания производится на колесно-токарных станках последней модель польской фирмы «Рафамет» ККВs-125, 1Т-СН-А.

Обработка шеек осуществляется на специальных шеечно-накатных станках. Шейки и предподступичные части под роликовые подшипники зачищают шлифовальной шкуркой. Допускается оставлять мелкие поперечные и продольные риски, небольшие задиры.

При ремонте колесных пар применяют электросварочные работы. Здесь происходит нарезание резьбы на оси, наплавляют разработанные центровые отверстия осей. После формирования колесных пар и после ремонта, и освидетельствования на торцах оси ставят знаки маркировки и клейма, которые наносят в пределах контрольной окружности.

После опробования колес на сдвиг на правый торец оси рядом со знаком формирования ставят букву «Ф». Принятую колесную пару окрашивают масляной краской черного цвета или черным лаком и направляют в роликовое отделение.

Если колесную пару не подкатывают сразу под вагон, то ее консервируют, обмазывают шейки оси солидолом или техническим вазелином и накрывают ее защитными деревянными щитками.

Согласно техническим указаниям на производства сварочных и наплавочных работ, при ремонте вагонов разрешается восстанавливать изношенные гребни цельнокатаных колес механизированной наплавкой под флюсом. Колесную пару перед наплавкой протачивают на колесотокарном станке с целью удаления поверхностных дефектов, нагревают в муфельной печи до температуры 250⁰ С, затем колесную пару устанавливают на модернизированный шеечно-накатный станок, на котором установлены наплавочные головки типа А-580 с выпрямителем ВС-600, производят автоматическую дуговую наплавку под слоем флюса, затем колесную пару помещают в термостат для остывания, обтачивают по профилю катания, производят ультразвуковую дефектоскопию.

Основными достоинствами этого метода ремонта являются высокое качество наплавленного металла и производительность. Однако данная технология приводит к изменению структуры металла колеса и ее неравномерности по толщине обода, изменению механических свойств, возникновению дополнительных внутренних напряжений, высокой трудоемкости выполняемых работ.

1.1 Настоящий технологический процесс предназначен для описания ремонта колесных пар типов РУ1-950 и РУ1Ш-950 в ВКМ вагонного депо.

1.2 Технологический процесс действует одновременно со следующими нормативно-техническими документами:

"Инструкция по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар" ДЧ-4/224;

"Инструктивные указания по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми подшипниками" 3-ЦВРК;

"Инструкция по организации ремонта колесных пар в вагоноколесных мастерских и вагонных депо", ЦВ РК-6, 1987, утв. 30.12.86г.;

"Технологическая инструкция по упрочнению накатыванием роликами осей колесных пар вагонов", ТИ 32 ЦВ-ВНИИЖТ-86;

"Руководство по испытанию на растяжение и дефектоскопирование вагонных деталей", ЦВТ-6, утв. 30.12.80, "Транспорт". 1982г.;

"Типовое положение по организации работ по неразрушающему контролю на предприятиях, производящих ремонт и модернизацию вагонов всех типов", ПР 0707-98;

"Руководство по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов", РД 0709-97;

"Технологическая инструкция по испытанию на растяжение и неразрушающему контролю деталей вагонов", 637-96 ПКБ ЦВ;

"Классификация неисправностей вагонных колесных пар и их элементов", ИТМ1-В, утв. 28.07.77г., "Транспорт", 1978г.;

"Классификация и каталог дефектов и повреждений подшипников качения", ИТМ1-ВТ, утв. 15.04.75г., "Транспорт", 1976г.

"Инструкция по сварке и наплавке при ремонте вагонов и контейнеров", РТМ-32ЦВ-201-97, "Транспорт", 1997г.;

«Подшипники качения для железнодорожного подвижного состава. Технические условия» ТУ 37.006.048 - 73 1978г.

Таблица 2. Маршрутная карта

№ п/п	Наименование операции	Применяемые механизмы, приспособления и инструмент	Профессия исполнителей	Коли-чество испол-нителей	Время на операцию, в мин
1.1	Обмывка колёсной пары	Шлифовальный инструмент	Слесарь	1	15
1.2	Перемещение колёсной пары на 2-ю позицию	Кран-балка	Дежурный электрик	1	5
2.1	Диагностика колёсной пары. Определить объём работ. Составить ведомость формы ВУ-45	Дефектоскоп	Мастер, приёмщик вагонов	1	15
2.2	Переместить колёсную пару на 3-ю позицию	Кран-балка	Дежурный электрик	1	5
3.1	Произвести обточку шейки оси	Станок для обточки осей	Токарь-фрезеровщик	1	30
3.2	Произвести обточку колёс	Токарный станок	Токарь-фрезеровщик	1	30
3.3	Переместить колёсную пару на 4-ю позицию	Кран-балка	Дежурный электрик	1	5
4.1	Произвести сварочные работы на оси	Инструмент сварщика	Сварщик	1	20
4.2	Переместить колёсную пару на 5-ю позицию	Кран-балка	Дежурный электрик	1	5
5.1	Произвести замер контролируемых параметров колёсной пары	Монометры	Мастер, приёмщик вагонов	1	15
5.2	Нанести маркировки на колёсную пару	Штамп с наборным клеймом	Слесарь	1	5
5.3	Покрасить колёсную пару	Малярные инструменты	Маляр	1	10

Настоящий комплект документов полностью и однозначно (в пространстве и во времени) определяет технологический процесс ремонта колесных пар в колесно-роликовом участке депо.

Ремонт производят по способу замены неисправных деталей и сборочных единиц заранее отремонтированными или новыми соответствующего типа, отвечающими техническим требованиям.

Материалы и запасные части, применяемые при ремонте колесных пар должны соответствовать требованиям стандартов, техническим условиям и рабочим чертежам.

Каждый производственный участок должен быть оснащен соответствующими средствами транспортирования и оборудованием, необходимыми для ремонта колесных пар, их элементов и буксовых узлов.

Работа и расстановка оборудования в производственных участках ВКМ должны осуществляться таким образом, чтобы было обеспечено поточное производство ремонта колесных пар и буксовых узлов

В колесотокарном участке производится обработка поверхностей катания колес на колесотокарном станке "Hegenscheidt" в соответствии с требованиями "Инструкции по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар" ДЧ-4/224.

Поступившую в колесотокарный участок колесную пару осматривают. При осмотре измеряют: расстояние между внутренними гранями колес; диаметры по кругу катания.

Результаты измерений отмечают мелом на внутренних гранях колес. После этого колесную пару устанавливают на колесотокарный станок.

Колесные пары могут подаваться на станок без демонтажа букс. В этом случае снимают смотровые крышки букс, взамен которых устанавливают специальные временные крышки с отверстиями для прохода центров станка.

При обработке профиля поверхности катания колес обточке подвергаются:

поверхность катания; гребень; внутренняя боковая поверхность обода (при необходимости).

Обточка внутренних боковых поверхностей обода производится только в тех случаях, когда разница расстояний между ними в разных точках у одной колесной пары более 2 мм.

Наружную боковую поверхность обода колеса допускается обтачивать только для устранения поверхностных дефектов и неровностей прокатки при условии, что при обточке не будут срезаны клейма, поставленные на заводе-изготовителе, и ширина обода колеса будет не менее допускаемой В целях увеличения срока службы старогодных колес разрешается оставлять черновины на следующих обточенных частях:

на гребне глубиной не более 2 мм, расположенные от вершины гребня в пределах от 10 до 18 мм;

на поверхности катания глубиной до 0,5 мм;

на внутренней боковой поверхности обода глубиной не более 1 мм при условии, что расстояние между внутренними боковыми поверхностями ободов колес в местах нахождения черновин не выходит из допускаемых пределов.

При обточке поверхности катания фаска наружной боковой поверхности обода колеса должна начинаться на расстоянии 124⁺¹ мм от внутренней боковой поверхности обода и выполняться под углом 45^о.

Правильность обточки ободов колес проверяют максимальным шаблоном, свободно установленным на поверхности катания. Также подлежит проверке расстояние между внутренними гранями колес.

После снятия колесной пары со станка мастер или бригадир проверяют шероховатость обработки поверхностей обода колеса, профиль поверхности катания, наружную фаску, гребень и внутреннюю грань.

2.7 Методы повышения надежности узла

Срок службы колесных пар зависит от большого количества факторов: от условий эксплуатации, от конструктивного оформления колесных пар, качества стали и технологии изготовления.

Фактический срок службы колес можно определит по следующей формуле:

где H_н - толщина обода нового цельнокатаного колеса, H_н = 75 мм;

H_к - толщина обода колеса, изношенного о предельных размеров, мм;

n - количество обточек за весь период службы колеса;

h - средняя толщина снимаемого слоя металла за одну обточку, мм;

А - полезная работа вагона в течение года, сут.;

Lср - пробег вагона за сутки, км;

г - средняя величина износа поверхности катания за 1 км пробега, мм.

Из анализа формулы следует, что срок службы колес можно продлить за счет уменьшения числа обточек и толщины снимаемого слоя металла при каждой обточке. Поэтому необходимо строго следить, чтобы при обработке колес по кругу катания снимался минимальный слой металла.

Число переточек можно уменьшить за счет организационных и технологических мероприятий по повышению прочности и надежности колесных пар, которые можно реализовать по следующим направлениям: снижение напряженности осей в эксплуатации, технологические пути повышения надежности. Снижение напряженности осей в эксплуатации можно добиться путем ликвидации дополнительных силовых факторов, возникающих в эксплуатации из-за образования ранее рассмотренных износов и повреждений поверхностей катания колес, перегрузки и неравномерности распределения нагрузки внутри вагона, неисправностей систем рессорно-пружинного подвешивания, неисправностей и неровностей пути.

Несвоевременно устраненные дефекты поверхностей катания колес занимают ведущее место по своему вредному влиянию на прочность оси.

Эти дефекты вызывают перенапряжения постоянно одних и тех же волокон. Установлено, что ползун глубиной до 2 мм дает наибольшие ускорения до 60g. Эти ускорения вызывают значительную перегрузку оси и, в частности, расчетное усилие на шейку увеличивается в 2 раза.

Снижению напряженности элементов колесных пар служит такое мероприятие, как балансировка колесных пар, которая обязательна для колесных пар вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения выше 140км/ч. Нарушение баланса для скоростей от 140 до 160 км/ч допускается до 6 Н·м.

Технологические пути повышения надежности колесных пар имеют несколько направлений -- это методы накатки осей по всей длине, отжиг колес перед обточкой, восстановление шеек металлизацией, восстановление резьбы методами автоматической наплавки.

В настоящее время все новые оси подвергаются накатке в процессе изготовления, а старогодные оси накатываются непосредственно после проточки.

Операция накатывания позволяет повысить усталостную прочность оси, снизить шероховатость и повысить твердость поверхности. Схема накатки осей роликами представлена на рис.1

Для подступичной части оси усилие Р лежит в пределах 18...28кН. Накатной ролик деформирует поверхность и создает непосредственно в сечении (1) под роликом в поверхностных волокнах напряжения, значительно превышающие предел текучести, которые вглубь детали постепенно убывают. После прохождения ролика (сечение 2) глубинные волокна металла, получившие напряжения и деформации упругого сжатия, стремятся вернуться в исходное положение, однако этому препятствуют наружные волокна, получившие остаточные деформации.

В результате этого, хотя за роликом диаметр оси больше, чем непосредственно под роликом, но полного восстановления размера не происходит и в поверхностных волокнах образуются остаточные напряжения сжатия. Эти напряжения, суммируясь с рабочими напряжениями растяжения, снижают суммарное напряженное состояние в одной группе волокон, что приводит к повышению их усталостной прочности. Другая группа волокон металла, находящаяся под рабочими напряжениями сжатия, получает дополнительную нагрузку. Однако это не наносит серьезного ущерба, так как допускаемые напряжения на сжатие значительно выше, чем допускаемые напряжения на растяжение.

Операция накатывания приводит к повышению твердости поверхности не менее чем на 22 % и составляет примерно НВ 219... 229. Глубина наклепанного слоя после накатывания подступичной части оси должна находиться в пределах 3,6.. .7,2 мм. Шероховатость поверхности R_а -- 1,25мкм.

Для обработки подступичных частей оси применяют универсальные токарно-винторезные станки, а также специализированные токарно-накатные станки, например модели КЖ1843 КЗТС, фирмы Поремба (ПНР) моделей ТОА-40Z: и ТОА-40W.

стали за счет перехода на выплавку в электропечах с последующим вакуумированием и продувкой инертными газами (аргоном) с целью очистки от неметаллических включений.

Повышение качества стали для колес достигается за счет специализации химического состава стали для колес эксплуатирующихся под грузовыми или пассажирскими вагонами. Эта специализация идёт по пути выбора оптимального, содержания углерода, марганца, ванадия и других присадок.

Проводятся работы по совершенствованию технологии изготовления колес и осей. В частности, целесообразен переход от изготовления осей методами ковки и штамповки к изготовлению методом поперечно-винтовой прокатки. Этот метод позволяет полностью автоматизировать процесс, снизить металлоемкость изделия на 70 кг и повысить качество и усталостную прочность оси.

Совершенствование технологии изготовления колес идет по пути совершенствования штамповой оснастки с целью уменьшения припусков на обработку, совершенствование методе термической обработки.

В настоящее время ВНИИЖТом разработана и внедряется технология обточки колес по ремонтному профилю на толщину гребня 27 и 30 мм, что позволяет увеличить число переточек колесных пар, а значит и их долговечность.

2.8 Испытание узла после ремонта

После выполнения ремонта колесная пара подвергается испытаниям неразрушающим контролем.

Дефектоскопами проверяют: шейки и предступичные части осей колёсных пар при полном освидетельствовании; подступичные части оси после обточки перед запрессовкой; среднюю часть оси при полном освидетельствовании и каждом выпуске колёсных пар из ремонта; подступичные части оси при полном освидетельствовании колёсных пар.

Места оси колесной пары подвергающиеся неразрушающему контролю.

Таблица 3

Эскиз детали и зоны контроля	Метод НК	Критерии браковки	Виды работ при которых проводится НК
Ось колесной пары в сборе 1 -- шейка и предподступичная часть; 2 - средняя часть 3 -- подступичная часть	МПК (шейка и предподступичная часть)	Трещины не допускаются (ЦВ/3429)	При полном освидетельствовании колесной пары в случае снятия внутренних и лабиринтных колец
	МПК (средняя часть)		При всех видах освидетельствования колесной пары
	МПК (открытая подступичная часть)		При ремонте со сменой элементов перед запрессовкой колес
	УЗК (вся ось)		При всех видах освидетельствования колесной пары

Контрольные операции выполняет техник-дефектоскопист, выдержавший испытание и получивший удостоверение на право проверки дефектоскопом деталей вагонов.

В вагонных депо и на ремонтных заводах применяют следующие дефектоскопы: неразъёмный (шеечный) - для испытания шеек и предступичных частей осей сформированных колёсных пар, а так же подступичных частей перед запрессовкой; разъёмный - для магнитного контроля средней части оси; ультразвуковой ЦНИИ - для выявления трещин в подступичной части без снятия колеса с оси.

Неразъёмный (шеечный) дефектоскоп представляет собой соленоид, помещённый в деревянный ящик с отверстием в середине. С помощью переключателя катушки соленоида могут соединяться параллельно и последовательно для работы при напряжении 110 В и 220 В. Этот дефектоскоп может работать на переменном и постоянном токе.

Разъёмный дефектоскоп состоит из понижающего трансформатора и соединённого с ним разъёмного соленоида, тележки для передвижения вдоль оси колёсной пары; подъёмной части и щитка с рубильником для включения дефектоскопа в сеть. Работает дефектоскоп на переменном токе напряжением 220В.

Подступичные части новых и старогодных осей перед напрессовкой на них колёс проверяют шеечным или разъёмным дефектоскопом. Порядок и технология проверки подступичной части шеечным дефектоскопом аналогичны проверке шейки и предподступичной части оси. Проверка подступичной части оси разъёмным дефектоскопом производится так же, как и средней части оси.

Ультразвуковой дефектоскоп конструкции ЦНИИ представляет собой переносной прибор, заключённый в футляр. Дефектоскоп состоит из силового трансформатора, электроннолучевой трубки, радиоламп и других деталей. В качестве излучателя и приёмника ультразвуковых колебаний использовано вещество, обладающее пьеза электрическими свойствами (титанат натрия).

Чувствительность дефектоскопа повышается, если торцы проверяемых осей колёсных пар, к которым прикасаются щупы-искатели, имеют гладкую поверхность, обработанную по установленному плану шероховатости.

Для проверки исправности ультразвукового дефектоскопа в колёсных цехах депо и на ВРЗ имеется эталонная колёсная пара, ось которой в подступичной Включать прибор без заземления корпуса, а так же менять лампы и другие детали при включённом в сеть дефектоскопе запрещается. Для нормальной работы рекоме...