Диагностика колесной пары электровоза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время на железнодорожном транспорте все большее внимание уделяется развитию новых технологий, внедряемых в инфраструктуру железнодорожного транспорта. Применяются инновационные технологии эксплуатации и технического обслуживания подвижного состава. Рассматривая этапы модернизации подвижного состава и его узлов можно увидеть, что много внимания уделяется совершенствованию их формы и других качеств, направленных на повышение надежности эксплуатации современных поездов, которые постепенно внедряются на железнодорожном транспорте в настоящее время.

Колёсная пара основной элемент ходовой части подвижного состава, она служит для восприятия веса кузова и тележки и передачи его на рельсы. Так же она служит для направления движения подвижного состава по рельсовому пути. Кроме того, колесные пары моторного вагона служат для преобразования вращательного движения, передаваемого от тяговых двигателей, в поступательное, движение электропоезда. Поскольку колесные пары являются одним из ответственных узлов подвижного состава, она нуждается в тщательном и профессиональном техническом обслуживании, освидетельствовании и ремонте. Современные тенденции увеличения межремонтных пробегов подвижного состава требуют совершенствования технологии ремонта, в том числе и колесных пар.

Целью данной работы является проведение исследования технологии ремонта и полного освидетельствования колесной пары электровоза. Ремонт-совокупность технических мероприятий, проводимых с целью восстановления первоначальных характеристик какого-либо технического устройства, которые были утрачены вследствие износа или при возникновении нештатных ситуаций, описание современных методов ремонта и полного освидетельствования колесной пары электровоза и разработка маршрутной карты среднего ремонта.

Для достижения цели нужно решить следующие задачи:

-рассмотреть назначение и условия работы колесной пары;

-изучить периодичность, сроки и объемы ремонта с полным освидетельствованием;

-определить способы очистки, осмотра и контроля технического состояния;

-проанализировать технологию ремонта и полного освидетельствования колесной пары;

-изучить технику безопасности при ремонте, сборке и испытании.

В качестве объекта исследования выбраны методы технологического процесса ремонта и полное освидетельствование колесных пар электровоза к а предметом исследования является сама колесная пара.

Структурно курсовая работа состоит из введения, трех разделов и маршрутной карты ремонта колесной пары электровоза

1. Конструкция, условия работы и ремонт колесных пар

колесный электровоз ремонт

1.1 Конструкция и условие работы колесных пар

В процессе движения колёсные пары передают нагрузки от веса локомотива на рельсы, направляют движение локомотива вдоль рельсовой колеи и при приложении вращающих моментов от двигателей обеспечивают реализацию силы тяги. Поэтому колёсные пары являются наиболее важными элементами локомотива и от их состояния зависит безопасность движения локомотива. Кроме того колёсные пары воспринимают дополнительные динамические силы, связанные с колебаниями локомотива и ударами придвижение по рельсовому пути, имеющему неровности, и при наличии неровностей имеющихся на поверхности колёсных пар, а также когда при колодочном торможении рабочая поверхность колеса взаимодействует с тормозной колодкой.

При движении по рельсам на колёсные пары действуют статические и динамические силы, которые при взаимодействии колёс и рельс существенно зависят от неподрессоренных масс локомотива, значительную часть которых составляют массы колёсных пар. Для снижения этих сил целесообразно уменьшить массу колёсных пар с сохранением механической прочности колёс. Динамическое взаимодействие колеса и рельса вызывает в тележке изгибные колебания оси колесной пары. Такие колебания возникают также под действием сил, создаваемых колесами с некруглостями, собственных колебаний колесной пары или отдельных колес, нагрузок на кузов, сил, возникающих при торможении, и т. д. Частота колебаний увеличивается нелинейно по мере повышения скорости движения подвижного состава. Изгибные колебания оси проявляются в размахе колебаний буксы. Колебания колес, напрессованных на ось с натягом, приводят к возникновению динамических сил, действующих на путь, повышению напряжений изгиба оси колесной пары, а также являются причиной фрикционной коррозии и возникновения трещин в осях (при недостаточной усталостной прочности материала).

Силы взаимодействия колёс и рельсов, обеспечивающие направление движения локомотива, зависят от конфигурации профиля бандажа, которую следует выбирать так, чтобы обеспечивалась безопасность движения и условия устойчивости колёс от схода с рельс.

Взаимные проскальзывание колёс, связанные с разностью их диаметров, снижают реализуемую силу тяги. Поэтому целесообразно выбирать такой профиль колеса, чтобы износы поверхности катания в процессе эксплуатации были минимальными.

В процессе эксплуатации колёсные пары в наибольшей степени подвержены износу от сил трения и коррозионному, а в меньшей - тепловому и электрокоррозионному и другим видам. Коррозия возникает как в результате метеорологических условий, так и вследствие обмывки узлов подвижного состава с использованием моющих средств. Для уменьшения дефектов тормозного происхождения применяются композиционные колодки вместо чугунных. На прочность колеса помимо всего оказывает влияние и высокая температура, которая возникает при торможении, особенно в зоне перехода обода к диску. Температура в зоне обода и диска по мере уменьшения толщины обода, значительно увеличивается. А вследствие уменьшения толщины диска, радиальные напряжения в диске с внутренней стороны колеса к зоне перехода к ободу растут.

В последние годы участились случаи образования неравномерного проката колёс. Этот дефект возникает в основном из-за жёсткости пути, повышенной скорости и образования на поверхности катания колёс дефектов тормозного происхождения.

Для анализа причин появления дефектов и разработки мер по их устранению, большое значение имеет классификация, которая устанавливает связь между характеристиками износа, повреждения колёсной пары и условий эксплуатации. Качество и эффективность ремонта во многом зависит от исполнителей и организаторов производства в колёсных цехах, от их знаний передовой технологии и профессионализма.

Колесная пара состоит из: оси -2, двух колесных центров-1, на которые насажены бандажис установленными бандажными кольцами-3 и зубчатые колеса

Ось изготавливается ковкой из осевой стали Ос.Л с последующей нормализацией и отпуском. У оси различают следующие участки: буксовые шейки, предподступичные части, под ступичные части, шейки под моторно-осевые подшипники тягового двигателя и среднюю часть. Диаметры отдельных частей различны и переходы должны быть плавными; их называют переходными галтелями. На концах оси имеется резьба для гаек роликоподшипников, паз для стопорной пластины и два отверстия М16 для болтов, крепящих пластину.

После обточки подступичные части и шейки оси колесной пары накатывают роликами и шлифуют. Особое внимание уделяют обработке переходных галтелей, так как от этого зависит степень концентрации напряжений и усталостная прочность оси.

Центр движущего колеса коробчатой конструкции изготавливается отливкой, состоит из удлиненной ступицы, обода и соединяющей их средней двустенной части с облегчающими отверстиями. На обод насаживают бандаж. Канал, закрываемый пробкой, предназначен для подачи масла под давлением при распрессовке колесной пары. После отливки колесные центры отжигают для снятия внутренних напряжений.

Бандажи колесных пар изготавливают из стали марки 60. Основная поверхность катания бандажа имеет конусность 1:20 - для центрирования колесной пары в колее и обеспечения равномерного износа на поверхности катания. Уклон 1:7 предусмотрен для размещения наката металла, образующегося вследствие пластических деформаций.

Формирование колесных пар производят запрессовкой или тепловым методом. Запрессовку зубчатых колес на колесный центр производят в холодном состоянии; перед запрессовкой посадочные поверхности смазывают чистым растительным маслом, а привалочные торцевые поверхности зубчатого колеса и центра - суриком. При горячей посадке ступицу зубчатого колеса нагревают равномерно до температуры 200-250оС. Бандаж на обод колесного центра насаживают нагретым до температуры 250-320оС; натяг должен быть 1-1,5 мм на каждые 1000 мм диаметра. Бандаж насаживают до упора буртом в торец обода колесного центра, затем заводят бандажное кольцо и обжимают бурт на станке. Колесо в собранном виде напрессовывают на ось.

1.2 Методы ремонта и повышение надежности колесных пар

Ремонт и формирование колесных пар по стабильности номенклатуры, по специализации рабочих мест и оборудования относится к массовому производству. Однако на большинстве вагоноремонтных предприятий из-за небольшой программы ремонта колесных пар уровень организации производственных процессов в колесных цехах не отвечает требованиям массового производства, характеризующегося высокой производительностью труда и низкой себестоимостью деталей. Наиболее прогрессивной формой организации основного производственного процесса является поточный метод ремонта и формирования колесных пар, который характеризуется строгой последовательностью выполнения ремонта на специализированных по видам работ операциях.

В колесных цехах наибольшее распространение получили поточные линии с прерывным движением деталей, которое возникает в результате различной производительности применяемого оборудования, не синхронизированного по выпуску. В связи с этим между отдельными операциями образуются заделы, в которых колесные пары или их элементы простаивают в ожидании очередной операции. Поточные линии характеризуются тактом, т. е. временем, затрачиваемым на выпуск из ремонта одной колесной пары. Такт определяется отношением действительного фонда времени на выпуск (количество деталей) за рассматриваемый период. Ритм - обратное значение такту - характеризуется количеством деталей, выпускаемых в единицу времени. Важнейшим показателем, характеризующим организацию производственного процесса во времени, является длительность производственного цикла, т. е. время от начала до конца процесса освидетельствования, ремонта или формирования колесных пар. Цикл состоит из технологического, межоперационного времени и времени перерывов. Технологическое время затрачивается на выполнение основных операций по ремонту и формированию. Межоперационное время расходуется на транспортирование и окончательный межоперационный контроль.

Входящие в состав цикла элементы имеют следующий смысл. Штучное время - это полное время, затрачиваемое на выполнение основной операции. Штучное время на выполнение каждой операции складывается из основного (машинного), вспомогательного времени, времени на организационно-техническое обслуживание рабочего места и времени на естественные процессы и физиологические потребности и отдых. Основное и вспомогательное время в сумме образуют оперативное время. Время на протекание естественных процессов - это время, затрачиваемое на сушку, нагрев, остывание и другие процессы. Время на контроль и транспортирование - время, затрачиваемое на выполнение входного, межоперационного и окончательного контроля, измерения и дефектоскопии, и время на транспортирование колесных пар в процессе их ремонта. Время перерывов складывается из времени нахождения деталей в оборотных заделах (оборотные перерывы); ожидания освобождения рабочего места; пролеживания деталей в резервных (страховых) заделах (резервные перерывы), которые создаются внутри и вне колесного цеха с целью не допустить возможных перебоев в работе, пролеживания деталей из-за организационно-технических неполадок в производстве (случайные перерывы) и пролёживания деталей в нерабочее время (праздники, обеденные перерывы и т. д.) (внережимные перерывы).

Организация ремонта и формирования колесных пар осуществляется поточным и стационарным методами. Стационарный метод ремонта заключается в том, каждый поданный на сборочный участок вагон или агрегат находится на одной позиции в течение всего времени выполнения работ. Ремонт осуществляют специализированные или комплексные бригады рабочих различных профессий. Технологические процессы работы по такому методу разрабатывают на основе типового технологического процесса деповского ремонта пассажирских и грузовых вагонов применительно к местным условиям, предусматривая организацию ремонта по принципу замены неисправных деталей и узлов новыми или заранее отремонтированными. К технологическому процессу составляют графики, определяющие последовательность выполнения операций, параллельность осуществления работ, затраты труда.

Поточный метод заключается в том, что ремонтируемые объекты передвигаются в установленной последовательности к рабочим местам для выполнения определенного объема операций. Рабочие бригады постоянно находятся на своих позициях. При такой организации трудового процесса исключается необходимость в переноске приспособлений и инструмента с одного рабочего места на другое, значительно сокращается разнообразие выполняемых работ. В результате повышается производительность труда, снижается себестоимость и улучшаете качество ремонта. Поточность выполнения ремонта может быть соблюдена при условии одновременного завершения установленного объема работ на всех позициях. Поэтому для подачи на поточную линию подбирают агрегаты с примерно одинаковым объемом ремонтных работ. Имеющие значительные повреждения или износ агрегаты сначала подают на специальную не входящую в поточную линию позицию, называемую уравнительной.

Исходя из вышесказанного, для дальнейшей разработки выбираем поточный метод, как наиболее экономичный и прогрессивный. Он приводит к повышению производительности труда и качества ремонта, к улучшению использования оборудования и площадей цеха, к сокращению длительности цикла и к снижению себестоимости ремонта и формирования колесных пар. В конструктивном отношении существует три пути повышения надежности колесных пар:-применение сталей новых марок, обладающих повышенными механическими свойствами;-поиск оптимальных линейных размеров колеса и оси, при которых силовой режим в условиях эксплуатации был бы приемлемым для выбранных материалов; -дальнейшее совершенствование технологии изготовления колесных пар. Помимо выбора более рациональных марок стали, интенсивно ведутся работы по созданию специальных колесных пар для грузовых вагонов, обладающих повышенными нагрузками от колесной пары на рельсы. Колесные пары таких вагонов отличаются большими диаметрами элементов оси.

В последнее время разработана новая конструкция вагонной оси с цилиндрической средней и укороченной подступничной частью.

Сопряжение между этими частями выполнено радиусом 100мм. Такие оси изготавливают методом винтовой прокатки или радиально-ротационным способом. При изготовлении оси делается упрочнение галтелей путем накатывания роликами с поворачивающейся осью вращения и производится магнитный контроль. Экономия металла на одной такой оси составляет 22 кг. Кроме этого, новая ось более прочна и надежна, особенно в зоне прессовых соединений с колесами. Одним из перспективных путей дальнейшего повышения прочности вагонных осей является комбинированный способ поверхностного упрочнения, сочетающий закалку токами высокой частоты с поверхностным пластичным деформированием (ППД) путем обкатывания роликами. При изготовлении осей начинает широко внедряться радиально-ротационная ковка одновременно четырьмя бойками, что повышает прочность и ударную вязкость металла. Ведутся работы по созданию облегченного колеса, снижающего расход металла для его изготовления. Большое место в исследованиях по созданию надежной колесной пары занимает обеспечение прочности посадки колес на ось. В результате установлены основные контролируемые параметры диаграммы запрессовки: конечные усилия, длина сопряжения и форма кривой.

1.3 Периодичность и сроки обслуживания колесных пар

Для колесных пар в зависимости от объема выполняемых работ установлены два вида ремонта - без смены и со сменой элементов. При ремонте без смены элементов в условиях депо производят работы по устранению износа бандажей и шеек осей - обточку и перетяжку бандажей, обточку, накатку и шлифовку шеек и сварочные работы без распрессовки элементов.

Ремонт со сменой элементов предусматривает замену осей, колесных центров, бандажей, зубчатых колес, перепрессовку ослабших колесных центров, зубчатых колес и освидетельствование колесных пар с выпрессовкой оси. Такой вид ремонта разрешается производить в колесных цехах ремонтных заводов и специализированных мастерских. Для ремонта колесные пары выкатывают из-под электровоза. Одиночную выкатку колесных пар с тяговыми электродвигателями в депо производят на специальных канавах, оборудованных скатоопускным подъемником.

Прокат бандажей колесных пар устраняют обточкой на специальных станках с выкаткой и без выкатки из-под тепловоза.

Бандажи колесных пар на текущем ремонте ТР-3 обтачивают на колесно-токарных станках, снабженных гидрокопировальным устройством. По мере обточки толщина бандажа уменьшается и наименьшая его толщина при выпуске из текущего ремонта допускается 43 мм и не менее 50 мм для тепловозов, работающих со скоростями свыше 120 км/ч. Наружный профиль бандажа при обточке контролируют шаблоном, а расстояния между внутренними гранями бандажей - штангенциркулем. Шаблон плотно прижимают к внутренней грани бандажа, при этом зазор по поверхности катания допускается до 0,5 мм, а по высоте и толщине гребня - до 1 мм. В условиях депо прокат бандажей без выкатки колесных пар устраняют при техническом обслуживании ТО-4 на специальных колесно-фрезерных станках КЖ-20М. Станок располагают в специальной канаве со съемными рельсовыми вставками. Для обработки бандажей тепловоз устанавливают на канаву, домкратом тяговый электродвигатель приподнимают несколько вверх, а рельсовые вставки отводят в сторону, и колесная пара оказывается подвешенной на моторно-осевых подшипниках. Вращается колесная пара от тягового электродвигателя, который питается током напряжением 220-380 В. К бандажам подводят суппорты с фрезами и обточку бандажа ведут до необходимых размеров. Время обработки одной колесной пары составляет 30-40 мин

Изношенную поверхность гребня восстанавливают электронаплавкой специальными двухдуговыми аппаратами А-482 под флюсом или вручную с выкаткой колесных пар из-под тепловоза с последующей обработкой на станке. Разрешается также наплавлять гребни бандажей без выкатки колесных пар из-под тепловоза двухдуговым аппаратом Р-643 с последующей обработкой на станке. Наплавка изношенных гребней позволяет примерно в полтора раза сократить снятие металла с бандажа при его обточке для получения нормального профиля и продлить срок службы бандажа

После обработки наплавленного гребня бандаж тщательно осматривают и проверяют дефектоскопом. Выбоины (ползуны) на поверхности катания бандажа устраняют обточкой или электронаплавкой с последующей обработкой (для пассажирских тепловозов наплавку производить не разрешается). При смене и перетяжке бандажей в условиях депо годные бандажи снимают нагреванием их до температуры не свыше 320 °С. Негодные бандажи срезают газовой горелкой так, чтобы не повредить колесного центра. Перед нагревом бандажа выбивают или вырезают на станке бандажное (укрепительное) кольцо. Снятый бандаж дефектоскопируют и обмеряют для определения натяга, овальности и конусности. Натяг при перетяжке бандажей (1 -1,5 мм на 1000 мм диаметра обода) обеспечивается прокладками толщиной до 2 мм, в количестве до 4 шт., укладываемых в один слой с расстоянием между ними до 10 мм. Для посадки бандаж нагревают в электрических, нефтяных или газовых горнах, обеспечивающих равномерный нагрев до 250-320 °С. После насадки в выточку бандажа, остывшего до температуры не ниже 200° С, заводят укрепительное кольцо и обжимают борт бандажа. Плотность насадки бандажа проверяют после его остывания по звуку от ударов слесарным молотком по поверхности катания. Для контроля сдвига бандажа после посадки на наружную грань бандажа и на обод наносят контрольные метки, которые располагают по радиусу на одной прямой линии. Для этого на бандаж наносят 4-5 кернов глубиной 1 -1,5 мм на длине 25 мм, а на ободе затупленным зубилом - риску глубиной до 1 мм. Контрольные полосы при окраске колесной пары делают на бандаже в месте постановки контрольных отметок - краской красного цвета на всю толщину бандажа, а на ободе - как продолжение контрольной полосы на бандаже - белилами на всю толщину обода.

Посадочные поверхности обода и ступицы колесного центра при износе восстанавливают наплавкой с последующей обточкой до размера, обеспечивающего необходимый натяг.

Поперечные и продольные риски и задиры, забоины и следы коррозии на шейках оси, не превышающие допускаемых величин, зачищают. После зачистки поперечных трещин и забоин шейки оси подвергают дефектоскопии. Забитые или разработанные центровые отверстия восстанавливают электронаплавкой с последующей механической обработкой по чертежу.

Наличие поперечных трещин на шейках не допускается. Если обнаруживают продольную трещину или плену длиной более 25 мм на средней части оси, а также продольные трещины или плены на других частях оси, то колесную пару отправляют в ремонтный пункт для полного освидетельствования. На шейках под моторно-осевые подшипники местный износ, а также овальность и конусность более 0,5 мм устраняют шлифовкой и полировкой на станке. Уменьшение диаметра шейки оси под моторно-осевые подшипники у колесных пар тепловозов допускают до 12 мм.

На текущем ремонте ТР-3 осматривают зубчатое колесо и проверяют, нет ли трещин зубьев, износа, ослабления ступицы зубчатого колеса на оси. При наличии излома зубьев или трещины у их основания зубчатое колесо подлежит замене. Уменьшение толщины зуба вследствие износа, измеренное по делительной окружности штангензубомером, допускается до 3 мм. На колесных парах с упругими зубчатыми колесами при текущем ремонте ТР-3 осматривают и проверяют состояние резиновых и металлических втулок. При выпуске электровозов из текущего ТР-3 и капитальных ремонтов колесные пары подбирают из числа отремонтированных или нового формирования с разницей диаметров по кругу катания: не более 12 мм при выпуске из текущего ремонта ТР-3 и не более 9 мм при выпуске из капитальных ремонтов, удовлетворяющих требованиям правил технической эксплуатации, с нулевым прокатом.

Полное освидетельствование колесные пары электровозов проходят при капитальных ремонтах, смене бандажей, ремонте с распрессовкой элементов, при неясности или отсутствии клейм и знаков последнего освидетельствования, повреждении колесных пар после аварии или крушения. При полном освидетельствовании колесную пару очищают от грязи и краски до металла, подступичные части оси проверяют ультразвуковым дефектоскопом, заменяют изношенные или дефектные элементы. После освидетельствования на ось колесной пары наносят клейма и знаки полного освидетельствования.

Знаки и клейма на левом торце оси колесной пары: а - тепловозов с торцовыми упорами качения; б - тепловозов с торцовым упором скольжения; в - электровозов и МВПС на подшипниках качения без торцового упора;

Результат полного освидетельствования записывают в специальный журнал и технический паспорт колесной пары, в который заносятся также все данные, связанные с изготовлением и эксплуатацией колесной пары. Освидетельствование колесной пары с выпрессовкой оси производится во всех случаях непрозвучивания оси ультразвуковым дефектоскопом при полном освидетельствовании, при спрессовке двух колесных центров, при отсутствии или неясности клейм формирования и если колесная пара не проходила такого вида освидетельствования. При этом производят все работы, предусмотренные для полного освидетельствования, а также выпрессовывают ось, проверяют магнитным дефектоскопом ее подступичные части для выявления поверхностных трещин, после чего на ось наносят клейма и знаки освидетельствования с выпрессовкой оси.

Для повышения надежности применяются упрочнения поверхностных слоев деталей накатка роликами, дробеструйный наклеп. Упрочнение - токами высокой частоты. Применение новых высокопрочных материалов, новых видов смазки, покрытий хромом, цинком, медью, сталью; лаками и лакокрасочными материалами. Применение высоких классов изоляции электрических аппаратов и т. д. 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.

За время работы колесные пары подвергают осмотру под составом, обыкновенному и полному освидетельствованию, а также освидетельствованию с выпрессовкой оси. Колесные пары осматривают под вагоном при всех видах технического обслуживания и текущего ремонта без выкатки из-под вагона, приемке и сдаче, на пунктах оборота, а также после крушения, аварии, при столкновении или сходе с рельсов. При осмотре проверяют нет ли ползунов, плен, вмятин, раковин, выщербин, подреза и остроконечного наката гребня. Не реже 1 раза в месяц в каждом депо у всех колесных пар вагонного парка специальными шаблонами измеряют прокат, толщину гребня. Обыкновенное освидетельствование колесных пар вагонов производят на текущем ремонте ТР-3 и перед каждой подкаткой колесной пары под вагон. При этом наружным осмотром проверяют состояние колесных центров, наличие соответствующих знаков и клейм на торцах оси, шаблонами измеряют прокат, толщину гребня, шейки оси обследуют магнитным дефектоскопом. Полное освидетельствование колесные пары вагона проходят при капитальных ремонтах, ремонте с распрессовкой элементов, при неясности или отсутствии клейм и знаков последнего освидетельствования, повреждении колесных пар после аварии или крушения. При полном освидетельствовании колесную пару очищают от грязи и краски до металла, подступичные части оси проверяют ультразвуковым дефектоскопом, заменяют изношенные или дефектные элементы. После освидетельствования на ось колесной пары наносят клейма и знаки полного освидетельствования. 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.

2. Технология выполнения ремонтных операций

2.1 Основные неисправности, их причины и способы предупреждения

В процессе эксплуатации на колёсных парах возникают различные дефекты, которые должны быть своевременно выявлены и устранены (чаще всего путем замены колесной пары).

Неисправности колёсных пар, такие как ползуны (выбоины),навары, неравномерный прокат легко обнаруживаются при встрече поезда сходу. Наличие на поверхности катания ползунов и наваров вызывает при каждом обороте колесной пары характерный удар колеса о рельсы.

Прокат колеса является естественным следствием механического взаимодействия колеса с рельсами и тормозными колодками, в результате чего изнашивается профиль колеса. Восстановление профиля катания достигается при обточке, но при этом уменьшается толщина обода колеса. В процессе эксплуатации колёсной пары за счет пластических деформаций поверхности слоев металла обода образуются наплывы на скоке наружной грани колеса. При направленном прокате происходит биение колёсной пары и за счет чего увеличенные и более частые колебания рессорных комплектов, слышны удары деталей рычажной передачи о детали тележки рамы вагон, что влечет за собой вибрацию рамы тележки.

Прокат измеряется абсолютным шаблоном на расстоянии 70 мм от внутренней грани колеса то есть в наиболее изнашиваемой части о кругу катания. Для определения размера проката шаблон накладывается на профиль поверхности катания. Для определения размера проката шаблон накладывается на профиль поверхности катания колеса до совмещения вертикальной грани шаблона с внутренний гранью колеса, а опорная скоба опирается на вершину гребня. Опустив измерительную ножку до соприкосновения с поверхностью катания, проката прочитывают на вертикальной шкале шаблона. При наличии неравномерного проката он измеряется в нескольких местах по диаметру колеса и учитывается максимально значение, а также разница между максимальным и минимальным значениями.

Этим же шаблоном измеряют ползун на поверхности катания. Для этого шаблон устанавливают так же как при измерении проката. Измерительная ножка шаблона опускается по вертикали над самым глубоким местом ползуна. Глубина ползуна определяется как разница между величинами углубления и проката. При этом измерительная ножка должна остаться на неизменном расстоянии от внутренней грани обода колеса.

Абсолютным шаблоном измеряют также толщину гребня, которая замеряется на расстоянии 18 мм от его вершины с помощью горизонтального движка и должна быть в пределах установленных норм Но, помимо этого, гребень может иметь большой вертикальный износ (подрез),который определяется отсутствием зазора между вертикальной гранью движка специального шаблона и гребнем колеса на высоте 18 мм.

Кроме того проверяют колесные пары после остановки поезда, необходимо убедится в отсутствии любого размера поперечных трещин и раковин в ступице, диске, гребне, ободе колеса, оси. Размеры проката, выщебрены кольцевых выработок на поверхности катания колеса, глубина поверхностного откола наружной грани обода колеса и протёртости на средней части оси, толщина и ширина обода, длинна продольной трещины и т.д. не должны превышать допустимых норм. К продольным трещинам относятся такие, которые расположены под углом не менее 30 градусов к продольной образующей оси, а к поперечным - если это угол более 30 градусов. Признаками наличием трещин является вздутие над ними краски, концентрация инея и скопления пыли или ржавчины в виде валика. Чтобы окончательно убедится в наличии трещин, место предполагаемого ее расположения следует аккуратно очистить от инея, пыли ржавчины или краски проверить магнитным щупом. Доказательством наличия трещины служат в этом случае обнаруженная с его помощью магнитная пыль.

В дополнение к проверке магнитным щупом и, особенно в случае, если обнаружена металлическая пыль, обследуемое место следует зачистить металлической щеткой и внимательно осмотреть с помощью лупы.

Толщину обода колеса измеряют толщин номером в наиболее изнашиваемой плоскости круга катания. Поэтому измерительная ножка также устанавливается на расстоянии 70 мм от линейки. Шаблон линейкой плотно прижимается к внутренней грани обода колеса, а выступ в нижней части линейки при этом заводится под внутреннею поверхность обода и затем измерительная ножка подводится до соприкосновения с поверхностью катания колеса при помощи движка. Размер толщины обода колеса определяется по шкале линейки.

Толщи номером можно измерить также глубину ползунов, выщербин, высоту наваров. Размеры этих дефектов определяются как разница между толщиной обода на таком же расстоянии от внутренней грани обода колеса, но в том месте, где их нет.

При контроле технического состояния колесных пар необходимо также обращать внимание на наличие признаков ослабления колеса на подступничной части оси. На ослабление ступицы указывает выступившая ржавчина или масло в месте соединения оси со ступицей, разрыв краски по всему периметру этого соединения. При сдвиге в наружную сторону у ступицы появляется узкая полоска, имеющая цвет, резко отличающийся от цвета средней части оси, а если сдвиг внутрь ,то происходит вспучивание краски вокруг ступицы колесной пары.

Электровозы, у которых выявленные недопустимые неисправности колесных пар или входящие за приделы допуска, от поезда отцепляются и направляются для смены колесных пар.

2.2 Способы очистки, осмотра и контроля деталей

Очистка обеспечивает подготовку поверхностей колесных пар для выполнения дефектоскопии и обработки их в процессе ремонта. Очистка и осмотр осуществляется после выкатки колесных пар из-под тележки в обмывочном отделении или на специальной площадке, которые оборудуются:

моечными установками для обмывки и очистки колесных пар;

грузоподъемными механизмами и транспортирующими устройствами для погрузки и выгрузки колесных пар;

стендами или автоматизированными установками для дефектоскопирования и измерения колесных пар;

комплектом измерительного инструмента и шаблонов;

картотекой для натурных колесных листков.

Очистка колесных пар осуществляется в моечных машинах, в которых применяются струйно-гидравлический и гидромеханический способы очистки, а также вышеуказанные способы в сочетании с механизированными установками предварительной очистки. Допускается применение пескоструйной очистки при условии создания нормальных санитарно-гигиенических условий для работающих.

Запрещается обмывка и очистка в машинах или других устройствах колесных пар в комплекте с буксами на роликовых подшипниках, если такие колесные пары непосредственно после обмывки не подлежат демонтажу букс или не защищены от попадания воды в них.

Во время ремонта или очистки моечных установок разрешается, как исключение, очищать колесные пары механическим способом при помощи скребков и металлических щеток. Механический способ допускается также применять в сочетании с другими способами для удаления различных органических соединений, ржавчины, старой краски.

На соответствующих местах колесной пары мелом наносят окончательную условную разметку вида ремонта или изготовления колесных пар, а на бракованных элементах ставят знак «Б» (брак). Если колесные пары, прошедшие очистку и окончательный осмотр, по каким-либо причинам направляются в рабочий парк для отстоя, условную разметку выполняют краской. 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.

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

В локомотивных 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 ВНИИЖТ - 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 110В и 220В. 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 ВНИИЖТ 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 локомотиворемонтных заводах имеется эталонная колёсная пара, ось которой в подступичной части имеет пропил глубиной 4 мм.

Включать прибор без заземления корпуса, а так же менять лампы и другие детали при включённом в сеть дефектоскопе запрещается. Для нормальной работы рекомендуется включать прибор в осветительную, а не в силовую сеть цеха.

2.3 Приспособления технологическая оснастка, средства механизации и оборудование, применяемое при ремонте колёсной пары

Существенное влияние на производительность труда и интенсивность использования технологического оборудования оказывают применяемые в колесных цехах погрузочно-разгрузочные, транспортные и подъемно-транспортные средства. В комплексе с технологическим оборудованием они определяют уровень механизации и автоматизации производственного процесса. Они должны обеспечивать заданный уровень механизации и автоматизации подъемно-транспортных работ, обладать необходимой надежностью и достаточной производительностью, обеспечивать наиболее благоприятные условия труда и наименьшую стоимость перемещения колесных пар и их элементов.

В колесных цехах, предприятиях применяют различные средства механизации. В соответствии с классификацией все эти средства разделены на две группы: вспомогательные и основные. К группе основных средств относятся подъемно-транспортные машины периодического и непрерывного действия. При этом к машинам периодического действия относятся различные грузоподъемные краны, монорельсовый и напольный транспорт, а к машинам непрерывного действия конвейеры различного типа. К группе вспомогательных средств относятся грузозахватные приспособления, кантователи, самотечные, поворотные и другие устройства.

Из всего многообразия подъемно-транспортных средств в колесных цехах наибольшее распространение получили подъемно-транспортные машины периодического действия и вспомогательные устройства, такие, как захватные приспособления, стеллажи, поворотные устройства, наклонные пути для перемещения колесных пар, желоба для колес.

3. Технология ремонта колесной пары электровоза

3.1 Технология ремонта колесной пары электровоза

Ремонт колесных пар со сменой элементов требует более высокой квалификации работников и сложного оборудования, чем ремонт без смены элементов, так как, кроме колёсно-токарных станков, требуются прессы для выполнения прессовых работ: осеотрезные, осеобдирочные, осетокарные и карусельные станки. Колёсные пары со сменой элементов ремонтируют и в электровозных колёсных мастерских, колёсных цехах заводов и депо, которые имеют вышеуказанное оборудование.

Смена оси производится: при её неисправности или маломерности. Колёсная пара, имеющая забракованную ось, исключается из инвентаря, а вместо неё формируется другая колёсная пара с использованием новой оси и старогодных колёс или полностью из старых элементов.

Весь процесс смены оси: состоит из распрессовки колёсной пары, обработки новой или старогодной оси, упрочняющей накатки, ремонта и проверки ступиц колёс и запрессовки колёс на ось. Смена колёс, имеющих толщину обода менее допускаемой или другие повреждения и неисправности, при наличии которых они подлежат замене, производится в той же последовательности, как и при смене оси.

Для замены негодных колёс используются новые и старогодные колёса. Предварительно их тщательно осматривают, проверяют размеры, а затем ступицы колёс растачивают до размера диаметра подступичной части оси с учётом необходимого для запрессовки натяга. Подступичную часть старогодной оси перед напрессовкой колеса обтачивают с целью удаления продуктов коррозии, окалины, рисок и других дефектов, с последующей упрочняющей накаткой роликами. Распрессовка колёсных пар производится, как правило, на специально выделенном для этой цели прессе. В тех случаях, когда распрессовка выполняется на том же прессе, что и запрессовка, самопишущий манометр (индикатор) и рабочий манометр, предназначенный для контроля усилий при запрессовке, необходимо выключить во избежание повреждений. Контроль за усилиями сдвига в этом случае осуществляется по второму рабочему манометру . Совпадение её геометрической оси колёсной пары и плунжера пресса. После этого включается пресс и снимается колесо с оси. Аналогично производится съём второго колеса.

У колёсных пар с осями для роликовых подшипников для предотвращения деформации резьбы, повреждения торцов, развальцовки цилиндрической части шейки при расформировании применяют специальный стакан.

Если колёсная пара не поддаётся расформированию предельным усилием пресса, разрешается подогревать ступицу колеса газовой горелкой. Но если и после подогрева колеса невозможно снять с оси, то при неисправности оси - разрезается ступица колеса, а при неисправности оси - колёсная пара сдаётся в металлолом.

После распрессовки колёсных пар, ранее забракованные и размеченные элементы (колёса, оси) транспортируют на площадки и стеллажи для бракованных элементов. Элементы, ранее признанные годными для дальнейшего использования, тщательно осматривают и измеряют. По результатам осмотра и измерения решается вопрос дальнейшего использования элементов колёсной пары. На забракованные элементы светлой краской ставится знак Б (брак) и условный номер, присвоенный мастеру. Годные для дальнейшего использования элементы транспортируют на соответствующие стеллажи. Обработка новых и старогодных осей производится на осетокарных станках. Шероховатость обработанной поверхности и размеры должны соответствовать чертежам и техническим требованиям. Шероховатость поверхностей осей проверяют стандартными эталонами. Для плавного захода оси в ступицу при запрессовке наружный конец подступичной части оси обтачивают на корпус с разностью диаметров не более 1мм и длиной не менее 7 мм.

Переход от запрессованного корпуса к цилиндрической подступичной части оси должен быть плавным. Середину оси обозначают кернером.

После окончательной обработки перед запрессовкой новые и старогодные оси проверяют дефектоскопом.

Для повышения предела выносливости, улучшения условий работы осей и осмотра их новые оси обтачивают по всей длине, в том числе и среднюю часть, и подвергают упрочняющей накатке.

Поверхность, подвергающаяся упрочнению накатыванием, должна иметь шероховатость поверхности не ниже 20. Припуск под накатывание оставляется исходя из того, что уменьшение диаметра после накатывания составит 0,04-0,06мм. Шероховатость поверхности после накатывания должна быть не ниже 1,25.

Накатывание подступичных и средних частей оси производится на специальных накатных станках, а также на обычных универсальных при помощи двухроликовых приспособлений с пневматическим или гидравлическим нагружением роликов, оборудованных регулятором. Автоматически обеспечивающим усилие накатывания требуемой величины.

Для необходимого повышения твёрдости и шероховатости накатывание производится упрочняющим и сглаживающим роликами за один проход с подачей не более 0,6 мм за оборот при частоте вращения оси не более 160об/мин. Нагрузка на ролики при накатывании принимается в зависимости от диаметра оси и ролика. В процессе накатывания упрочняющая поверхность смазывается жидким машинным маслом. После накатывания подступичные части оси дополнительной обработке перед запрессовкой не подвергаются. Обработка нового или старогодного колеса производится на карусельных станках.

Отверстия ступиц новых и старогодных колёс растачиваются до размера подступичной части оси с учётом необходимого для запрессовки натяга. При этом, как правило, колёса притачиваются к осям.

Перед обработкой колёс проверяют клейма маркировки и приёмки, а так же наличие сертификатов на партию колёс, поступивших для формирования колёсных пар. Для уменьшения снимаемого при обточке колёс металла их укрепляют в планшайбе станка так, чтобы ось отверстия в ступице колеса была перпендикулярна торцевым поверхностям ступицы и боковым граням обода.

Шероховатость поверхности, размеры и допуски колёс должны соответствовать чертежам и техническим условиям.

Чтобы избежать задиров при запрессовке, а так же для снижения концентрации напряжения в осях кромки ступицы закругляют радиусом 5мм. Переходы закруглений кромок к цилиндрической части ступицы должны быть плавными. Отверстия в ступицах колёс необходимо иметь цилиндрические, без вмятин и забоин, концентричными ободу, а их ось перпендикулярной торцевым поверхностям ступицы и боковым граням обода. Шероховатость поверхности отверстия ступицы должна соответствовать установленному классу.

На всей длине отверстия допускается: конусность не более 0,10 мм при условии, что большой диаметр отверстия для оси обращён к середине оси, овальность не более 0,05 мм, волнистость не более 0,02 мм.

При наличии на посадочных поверхностях ступицы раковин, черновин, а так же во всех случаях нарушения установленных размеров отверстий ступиц их восстанавливают наплавкой с последующей механической обработкой, отверстие ступицы может быть расточено для посадки на ось большого диаметра. Увеличение или уменьшение диаметра отверстий ступиц допускается в пределах установленных норм на размеры подступичных частей осей. Если требуется расточить ступицу старогодного колеса, то его устанавливают на станок обточенной поверхностью обода.

Разность толщины стенок ступицы в различных местах по окружности допускается не более 10 мм. При этом толщина стенки ступицы колёсных пар должна быть не менее допускаемой.

Напрессовка колёс на ось выполняется на специальном гидравлическом прессе, оборудованным двумя манометрами и самопишущим прибором (индикатором) для записи диаграммы запрессовки. Один манометр предназначен для контроля усилия при напрессовке колёс, другой - при распрессовке, на его шкале нанесена контрольная черта, показывающая наибольшее допустимое усилие для пресса.

При установке колёсных пар на пресс, строго следят за тем, чтобы геометрические оси прессуемых элементов колёсной пары и упорных приспособлений совпадали с геометрической осью плунжера пресса. Перед запрессовкой проверяют размеры элементов колёсных пар, посадочные поверхности ступиц колёс и подступичные части осей тщательно очищают, насухо протирают, смазывают натуральной олифой или другим варёным растительным маслом.

Запрессовку осей в колёса производят усилиями 37-35 тс на каждые 100 мм диаметра подступичной части оси. Натяги для достижения требуемых запрессовочных усилий должны находиться в пределах 0,1-0,25мм в зависимости от конструкции колеса. Диаметры посадочных поверхностей оси при подборе по натягу измеряют в трёх точках по длине посадки и по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Правильность положения элементов относительно середины оси в момент запрессовки и после запрессовки проверяют специальными шаблонами. Разница расстояний от внутренних граней колёс до середины оси допускается не более 3мм.В процессе запрессовки необходимо следить за согласованностью показаний манометра и самопишущего прибора (индикатора). По форме нормальная индикаторная диаграмма запрессовки имеет плавно нарастающую, несколько выпуклую вверх кривую по всей длине с начала до конца запрессовки. Минимально допускаемую длину сопряжения а и б) определяют по диаграмме запрессовки, для колёс диаметром 950 мм она равна 145 i (где i - масштаб диаграммы по длине)

Длина сопряжения на диаграмме запрессовки определяется размером возрастающей ветви кривой, т.е. расстояниями от начала запрессовки до точки перехода в горизонтальную или наклонную прямую в конце (а). При отсутствии горизонтального или наклонного участка в конце, длина сопряжения равна длине диаграммы (б).Если при напрессовке колеса на ось будет получена не удовлетворительная диаграмма (г) или усилие не будет соответствовать требованиям инструкции, колёсную пару бракуют.

Распрессованное колесо разрешается вторично насаживать на тот же конец оси при условии, что на посадочных поверхностях подступичной части оси нет задиров. При этом конечное усилие запрессовки должно быть выше нижнего предела на 15%.

На бланке диаграммы, кроме кривой изменения давления, записывают следующие данные: дату запрессовки, тип колёсной пары, номер оси, тип и номер колеса, диаметры подступичной части оси, измеренные с точностью до 0,01мм, конечное давление в тоннах, порядковый номер диаграммы и принятый натяг при запрессовке.

Годные и забракованные диаграммы запрессовки и контрольных проверок на сдвиг после оформления и приёмки колёсных пар хранятся 12 лет.

Опробование на сдвиг ступиц колёс производится при наличии у колёсной пары признаков ослабления колёс на осях, а так же при поступлении в ремонт на локомотиворемонтные заводы, если со дня последнего формирования колёсной пары прошло 12 лет и более.

Поступившие колёсные пары для опробования на сдвиг ступиц колёс тщательно осматривают и измеряют элементы для выявления других неисправностей. Затем колёсную пару устанавливают на пресс, строго соблюдая при этом все требования по совмещению геометрических осей элементов и не допуская перекосов.

Опробование на прессе производится в направлении распрессовки колёс усилием в пределах 75-85тс с записью результатов на индикаторной диаграмме. Если при опробовании колесо сдвинется, то колёсная пара подлежит расформированию и ремонту.

На бланке диаграммы при опробовании ступиц колёс на сдвиг записывают следующие данные: дату опробования, тип колёсной пары, конструкцию колеса, диаметр подступичной части, сторона, которая была опробована, и усилие опробования. Порядок оформления и хранения бланков диаграмм опробования прессовых соединений такой же, как и диаграмм запрессовки. Колёсную пару, выдержавшую испытание, опробуют на сдвиг, вторично осматривают и измеряют.