Ремонт втулки шпинтона пассажирской тележки

Реферат Втулка шпинтона, износ, трение, технологический процесс, способ восстановления, ручная дуговая наплавка, автоматическая наплавка, флюс, нормирование, технико-экономическая эффективность.

Объектом исследования является втулка шпинтона пассажирской тележки КВЗ-ЦНИИ-I.

Цель работы — разработка технологической документации на ремонт заданной детали, а также способа ее восстановления; нормирование технологического процесса и расчет его экономической эффективности.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word и представлен на дискете в конверте на обороте обложки.

Содержание Введение

1 Анализ исходных данных для разработки технологического процесса

1.1 Назначение детали

1.2 Чертеж детали с указанием его элементов, места и величины износа, повреждения.

1.3 Технические условия на ремонт

1.4 Условия эксплуатации

1.5 Виды трения и изнашивания взаимодействующих поверхностей с указанием действующих сил и вызываемых ими неисправностей и повреждений

1.6 Влияние неисправностей и дефектов детали на безопасность движения

2 Выбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск единичного процесса

3 Выбор способа восстановления изношенной детали

4 Составление технологического маршрута ремонта

5 Разработка технологических операций

5.1 Расчет режима ручной дуговой наплавки

5.2 Расчет режима автоматической наплавки под плавленым флюсом

6 Нормирование технологического процесса

7 Расчет технико-экономической эффективности

8 Механизированное приспособление применяемое при ремонте

9 Определение требований охраны труда и экологии окружающей среды Заключение Библиографический список

Введение

Железнодорожный транспорт РФ среди всех других транспортных средств является наиболее надежным как в области обеспечения безопасности движения, так и в других сферах, угрожающих здоровью человека и окружающей природе. И, тем не менее, железные дороги представляют собой зону повышенной опасности. Понятно, что абсолютно надежных и полностью безотказных технических средств не существует, так же как и людей, лишенных способности ошибаться и заблуждаться. Поэтому все потенциальные возможности возникновения чрезвычайных происшествий должны быть заблаговременно выявлены и предупреждены.

Парк подвижного состава железнодорожного транспорта характеризуется многообразием типов и конструкций вагонов, используемых в перевозочном процессе грузов и пассажиров. Условия эксплуатации вагонов связаны со значительными статическими и динамическими нагрузками, а в отдельных случаях — с воздействием высоких и низких температур перевозимого груза, повышенной влажности, агрессивных сред на конструкцию вагонов. Таким образом, многофункциональное и интенсивное использование вагонов железнодорожным транспортом требует их качественного обслуживания и ремонта.

Ремонтная индустрия железнодорожного транспорта — это сложная постоянно развивающаяся динамическая система с большим количеством предприятий.

Повышение эффективности производства на ремонтных предприятиях зависит, прежде всего, от технического перевооружения, совершенствования организации производства и технологии ремонта вагонов, изготовления запасных частей и замены морально устаревшего станочного парка, компьютеризации производственных процессов.

1 Анализ исходных данных для разработки технологического процесса

1.1 Назначение детали Тележки служат для направления движения вагона по рельсовому пути, распределения и передачи всех нагрузок от кузова на путь, а также восприятия тяговых и тормозных сил и обеспечения движения вагона с минимальным сопротивлением и необходимой плавностью хода.

По назначению тележки делятся на грузовые и пассажирские.

Под кузовом пассажирских вагонов находятся в основном двухосные тележки типов ЦМВ с двухступенчатой системой рессорного подвешивания КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ, КВЗ-ЦНИИМ.

Типовой является тележка КВЗ-ЦНИИ, обеспечивающая нормальную эксплуатацию вагонов со скоростью 60 км/ч.

Тележка КВЗ-ЦНИИ выпускается двух типов: КВЗ-ЦНИИ-I и КВЗ-ЦНИИ-II. Первая подкатывается под кузова вагонов с массой брутто до 60 т, а вторая — от 60 до 72 т. Различаются эти тележки по жесткости рессорного подвешивания и по конструкции рамы. По внешнему виду тележки отличаются числом гасителей. У КВЗ-ЦНИИ-I с каждой стороны ставят по одному гидравлическому гасителю колебаний, а КВЗ-ЦНИИ-II — по два.

Основные узлы тележки: рама, две колесные пары, два комплекта центрального подвешивания, четыре комплекта буксового подвешивания и тормозная рычажная передача с двусторонним нажатием колодок.

Рама тележки сварная Н-образной формы. Она имеет две боковые продольные балки, две средние поперечные, четыре укороченные концевые поперечные и четыре вспомогательные продольные балки, предназначенные для крепления тормозной рычажной передачи.

Рама опирается на колесные пары через буксовую ступень рессорного подвешивания, расположенной на одной буксе, включает в себя два шпинтона, две наружные пружины упругих элементов, два комплекта фрикционных гасителей колебаний. Шпинтоны ограничивают перемещение букс в горизонтальной плоскости и не позволяют им, а, следовательно, и колесным парам разъединяться с рамой тележки при сходе вагона с рельсов.

В комплект фрикционных гасителей входят: шпинтонная втулка, шесть фрикционных клиньев, верхние и нижние опорные кольца и внутренняя пружина.

Упругие элементы буксового подвешивания совместно с фрикционными гасителями колебаний амортизируют толчки, уменьшают динамические силы и повышают плавность хода вагона. Принцип действия гасителя колебаний основан на возникновении сил трения между фрикционными клиньями и втулкой при взаимных смещениях во время колебания рамы относительно буксы. Сила прижатия клиньев к втулке определяется жесткостью пружины и углом наклона опорных поверхностей колец и клиньев. На нарезную часть шпинтона навертывается корончатая гайка, на которую ставится тарельчатая пружина, предназначенная для фиксации шпинтонной втулки.

Отличительной особенностью тележки типа КВЗ-ЦНИИ является то, что кузов опирается не на подпятник, а на скользуны, в результате чего возникающие силы трения между скользунами рамы кузова и надрессорной балки тележки, способствуют гашению извилистого движения тележек, которое является основной причиной боковых колебаний вагона.

В тележке имеются поводковые устройства, связывающие надрессорную балку с рамой тележки и препятствующие перекосу этой балки от действия момента сил трения возникающих между скользунами.

втулка шпинтон пассажирский тележка

1.2 Чертеж детали с указанием его элементов, места и величины износа, повреждения Рисунок 1.1 — Износ втулки шпинтона При ремонте втулок шпинтонов при всех видах ремонта вагонов допускается наплавка изношенных внутренней, А и наружной Б поверхностей втулок шпинтона, при износе не более 5 мм.

1.3 Технические условия на ремонт Все детали и узлы тележек вагонов должны обеспечивать безопасность движения поездов. Достижение этой цели обязывает при обоих видах планового ремонта выполнять одинаковый объем контрольно-ремонтных работ, охватывающий все узлы и детали тележки. Поэтому требования к ремонту различаются ужесточением их для заводского ремонта против деповского.

Тележки пассажирских вагонов ремонтируют поточным способом на специализированном участке, куда их подают после выкатки из-под вагонов специальным транспортером или мостовым краном.

Перед ремонтом тележки производятся подготовительные работы:

— подъемка кузова вагона;

— выкатка, очистка и обмывка тележек;

— определение пригодности деталей тележек к дальнейшему использованию или ремонту;

— разборка.

Большое значение для выявления пороков деталей тележки, а также создания хороших условий для выполнения работ имеет тщательная очистка тележек от грязи и краски. Для этого применяется механическая очистка вагонных деталей на конвейерных моечных машинах, которые обеспечивают быструю и высококачественную очистку, а также облегчают труд рабочих. Обмывают тележки 4%-ым раствором каустической соды, подогретым до 80−90 0С, с последующим ополаскиванием чистой водой. Под большим напором горячего раствора каустическая соды грязь и краска отделяются от деталей.

После очистки детали тележек направляются для осмотра и проверки на специальную площадку со столами, находящуюся вблизи моечной машины. Здесь детали тщательно проверяются мастером и на них составляется опись ремонта. Мастер, осматривая предъявляемые ему детали, делает на них условные пометки оп пригодности для дальнейшего использования без ремонта, о ремонте и непригодности к дальнейшему употреблению. Детали, пригодные для дальнейшего использования и требующие ремонта или переделки, передаются в ремонтно-комплектовочный цех по маршрутно-сдаточным ведомостям.

При ремонте тележек сварка нашла очень широкое применение. Ремонт деталей и узлов рамы и балок производится в основном сваркой. Допускается применение сварки: ручной, полуавтоматической в струе углекислого газа и под слоем флюса; автоматической под слоем флюса.

Должно быть обращено большое внимание на подготовку деталей к сварке. Кромки свариваемых деталей должны быть тщательно очищены от ржавчины, грязи, масла, краски и т. д. Поверхность сварочных швов должна быть ровной, без резких углублений, нарывов, пор, прожогов, подрезов и др. пороков.

Для тележек пассажирских вагонов установлено выполнять контроль исправного состояния при техническом обслуживании пассажирских составов на пунктах формирования или оборота, в пунктах технического обслуживания в пути следования, а также при единой технической ревизии пассажирских вагонов. Кроме того, пассажирские тележки подвергают плановым видам ремонта в депо и на вагоноремонтных заводах.

При техническом обслуживании вагонов у тележек контролируют состояние сварных швов рам и надрессорных балок, исправность центрального и надбуксового рессорного подвешивания, степень износа скользунов, надежность крепления поводков и соответствия зазоров в деталях тележек допустимым нормам.

Зазор между надрессорной балкой и рамой должен быть не менее 20 мм для тележек КВЗ-ЦНИИ. Суммарный зазор между вертикальными скользунами с одной стороны тележки должен быть не более 30 мм для тележек КВЗ-ЦНИИ. Несоответствия зазоров установленным нормам ухудшают плавность хода тележек, приводят к ударам деталей друг о друга, вызывают преждевременные износы и создают угрозу безопасности движения поездов.

У шпинтонов изнашивается главным образом цилиндрическая часть, резьба, появляются выработки на боковой поверхности. Причинами такого износа являются перекосы буксы вследствие просадки или изломов спиральных надбуксовых пружин, неправильное расположение отверстий в буксе, нессемметричное расположение шпинтонов на раме тележки или ненормальная работа деталей буксового фрикционного гасителя колебаний.

Шпинтоны, изношенные по диаметру более 4 мм, восстанавливаются электросваркой с последующей нормализацией и механической обработкой. Ремонт болтов, крепящих шпинтоны, разрешается производить приваркой концов контактной сваркой с последующим испытанием их на расстояние и дефектоскопом.

В фрикционном гасителе колебаний не допускается зазор между шпинтоном и втулкой. Зазор может образоваться при отсутствии или неправильной установки тарельчатой пружины при ослаблении гайки крепления. При правильной установке тарельчатая пружина меньшим диаметром должна упираться во втулку, а гайка должна быть зашплинтована.

Основными неисправностями фрикционных гасителей колебаний являются износы втулок шпинтонов и сухарей (клиньев), задиры и местные выработки втулок и сухарей.

При заводском и деповском ремонте буксовые фрикционные гасители колебаний разбираются, осматриваются и ремонтируются. Изношенные втулки шпинтонов глубиной более 2 мм и сухари (клинья), изношенные равномерно более 3 мм, заменяются новыми. При обнаружении на втулках и сухарях задиров или местных выработок глубиной более 2 мм детали также заменяются. Износ бурта втулки допускается не более 2 мм.

Допускается восстанавливать изношенные поверхности шпинтонов и втулок шпинтонов наплавкой под слоем флюса по технологии, утвержденной ЦЛ МПС.

1.4 Условия эксплуатации Для обеспечения необходимой плавности хода и безопасности движения вагона, а также уменьшения его воздействия на путь тележка должна обладать малой массой, особенно необресоренных частей.

В эксплуатации на вагон и его элементы действуют постоянные (статические) и переменные (динамические) силы.

К статическим относятся собственная сила тяжести конструкции вагона от тары вагона. Эта сила действует постоянно на протяжении всего срока службы вагона.

В груженном состоянии вагон находится также под действием статической силы тяжести груза или пассажиров, называемой полезной нагрузкой.

Динамические силы возникают при различных режимах движения поезда и маневровой работе. К ним относятся: инерционные силы, возникающие при колебаниях вагона на рессорах; силы появляющиеся при прохождении кривых участков пути и стрелочных переводок; силы ветра на боковую поверхность кузова; силы взаимодействия между вагонами и локомотивом; силы инерции, возникающие при торможении и трогании с места, и др.

Тормозные нагрузки вызывают в рамах тележек напряжения, сопоставимые по величине с напряжениями от статической нагрузки.

Вертикальная кососимметричная нагрузка обусловленная разной величиной прогибов рельсов под колесами, различной жесткостью и высотой пружин и рессор буксового подвешивания, отклонения в размерах колесных пар и других частей, связанными с их износами и допусками на изготовление и ремонт. Вертикальная кососимметричная нагрузка существенна для рам тележек, у которых боковые балки жестко связаны между собой поперечными балками (тележки пассажирских вагонов).

Таким образом, ходовые части вагона характеризуются устойчивостью его против схода с рельсов, плавностью вписывания в кривые участки пути, величиной вертикальных и горизонтальных динамических сил и ускорений, а также показателем плавности хода.

В опорах кузова на тележки должно быть достаточное трение, необходимое для гашения колебаний виляния и ограничения поворота тележки относительно кузова.

1.5 Виды трения и изнашивания взаимодействующих поверхностей с указанием действующих сил и вызываемых ими неисправностей и повреждений В процессе эксплуатации вагона первоначальные качества его деталей и узлов, обусловленные чертежами и техническими условиями, изменяются вследствие износа или появления различного рода дефектов. Под износом понимают результат процесса изнашивания детали во время работы.

Износ детали происходит под действием сил трения, усталости поверхностных слоев материала, нагрузок, изменения температуры окружающей среды, а также из-за коррозии металла. Износ проявляется в изменении качества поверхности, геометрических размеров и формы деталей. Изменяются и свойства поверхностных слоев.

Процессы, вызывающие изнашивание деталей вагона в различных условиях работ, протекают по-разному и зависят от многих факторов.

Износ подразделяют на естественный, аварийный и моральный.

Естественный износ — это разрушение и изменение структуры наружных слоев твердого тела. Он появляется под действием сил трения, высокой температуры, атмосферных условий и т. д.

Чаще всего причиной естественного механического износа являются силы трения. Износ и трение — неразрывно связанные явления, обусловленные взаимодействием двух тел, взаимно перемещающихся в зоне касания.

Различают:

1) трение скольжения, при котором одна и та же зона одной детали соприкасается с различными зонами другой детали;

2) трение качения, при котором следующие одна за другой зоны одной детали приходят в соприкосновение со следующими одна за другой зонами другой детали;

3) чистое трение, возникающее между соприкасающимися поверхностями деталей при полном отсутствии на них посторонних примесей, может происходить только в вакууме, поэтому в практике не встречается;

4) сухое трение возникает при отсутствии смазочного материала (слоя) между трущимися поверхностями деталей;

5) граничное трение имеет место, когда трущиеся поверхности деталей разделены слоем смазки незначительной толщины (0,1 мкм и менее);

6) жидкостное трение наблюдается, когда поверхности трущихся деталей разделены слоем жидкости (смазки) такой толщины, при которой молекулярное взаимодействие этих поверхностей практически отсутствует;

7) полужидкостное трение — смешанное (одновременное жидкостное и граничное или жидкостное и сухое).

Практикой установлено, что при работе каждая деталь получает наряду с основным износом и несколько видов сопутствующих износов, мало влияющих на трение.

Износ схватыванием происходит при трении скольжения с небольшой скоростью перемещения трущихся поверхностей и большим удельным давлением, превышающим предел текучести металла, на участках контакта при отсутствии смазки и защитной пленки окислов (детали из мягких металлов).

Окислительный износ происходит под действием сил трения и соприкосновения с кислородом окружающей среды. При этом возникают пластические деформации поверхностных слоев, и наблюдается диффузия кислорода воздуха в металл, в результате чего пленки твердых растворов во время работы сопряженных деталей разрушаются.

Тепловой износ происходит в процессе трения скольжения при большой скорости относительного перемещения трущихся поверхностей и большом удельном давлении. Тепло, выделяющееся при трении скольжения, понижает сопротивляемость деталей износу, приводит к постепенному смещению их поверхностных слоев в направлении скольжения и к изменению геометрических размеров.

Абразивный износ происходит в результате режущего или царапающего действия твердых частиц в местах соприкосновения трущихся поверхностей. Твердые частицы могут появляться из-за разрушения его маслом, плохой защиты от попадания стружки, пыли, песка. Абразивный износ — наиболее распространенный вид износа.

Химический износ происходит под действием кислорода воздуха, кислот, щелочей, выхлопных газов и др. Для химического износа характерна коррозия металла. Железнодорожные вагоны подвергаются интенсивному коррозионному износу, особенно кузова и части внутреннего оборудования изотермических и пассажирских вагонов.

Аварийный износ приводит к выходу из строя детали или механизма ранее предполагаемого срока. Такой износ является следствием несовершенства конструкции, недоброкачественности материала детали, неправильной сборки, а также следствием усталости металла.

Таки образом если нарушаются правила обслуживания оборудования, детали изнашиваются интенсивнее и быстро могут прийти в негодность.

1.6 Влияние неисправностей и дефектов детали на безопасность движения Железные дороги связывают в единое целое все области, обеспечивают потребность населения в перевозках и нормальной оборот продуктов промышленности и сельского хозяйства.

За последние годы на железнодорожном транспорте произошли значительные изменения в технике, методах эксплуатации и экономике. Многое сделано по техническому переоснащению железных дорог на основе электрификации, автоматики, телемеханики, комплексной механизации, вычислительной и микропроцессорной техники.

Осуществляется поэтапное внедрение автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). В крупных железнодорожных узлах действует система «Экспресс-2» для резервирования и продажи билетов пассажирам. Дальнейшее развитие получили контейнерные перевозки на основании реализации единой контейнерно-транспортной системы; построены новые железнодорожные линии.

На железнодорожном транспорте назрела необходимость в решении ряда актуальных проблем. На железной дороге особую остроту приобрели проблемы безопасности движения и сохранности перевозимых грузов.

За 12 месяцев 2008 г допущен 416 случай брака в работе вагонного хозяйства, что на 40 случаев, или на 14% меньше, чем за аналогичный период 2007 г (521).

Отцепки вагонов от грузовых поездов в пути следования по техническим неисправностям: произошел один случай против трех за аналогичный период 2007 г.

Задержки грузовых поездов более одного часа по техническим неисправностям: допущено восемь случаев против восьми за аналогичный период 2007 г.

Обрывы автосцепок: произошло пять случаев против десяти за аналогичный период 2007 г.

Саморасцепы автосцепок в поездах: допущено три случая против трех за аналогичный период 2007 г.

Смены колесных пар в пассажирских вагонах: произошли два случая, как и за аналогичный период 2007 г.

Отцепки вагонов от грузовых поездов в пути следования по неисправности роликовых букс: произошло 440 случаев против 496 за аналогичный период 2007 г.

Таким образом, любая неисправность и дефект уменьшает вероятность безотказного движения, поэтому важнейшими задачами для обеспечения безопасного движения является выявление неисправностей и своевременный и правильный ремонт.

2 Выбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск единичного процесса Производственный процесс — это основа деятельности вагоностроительных и вагоноремонтных предприятий. Целью его является изготовление или ремонт вагонов и их частей. Производственный процесс представляет собой комплекс технологических и трудовых процессов, превращающих предметы труда в конечную готовую продукцию, соответствующую по качеству установленным стандартам и техническим условиям.

Технологический процесс является главной составной частью производственного процесса. Под технологическим процессом понимается определенная последовательность операций, предусматривающая изменение размеров, вида. Формы, состояния или взаимного расположения и соединения предметов труда с целью получения готовой продукции.

В вагоностроении и вагоноремонтном производстве применяются различные технологические процессы. Наиболее типичные их них предусматривают в конечном результате: изменение формы предметов труда с помощью литья, ковки или штамповки; соединение нескольких деталей и изменение их взаимного расположения с помощью сварки, пайки, клепки или болтовых соединений; изменение формы и размеров деталей обработкой на металлорежущих станках или слесарным инструментом; изменение свойств (состояния) металлов при термической обработке; изменение вида и свойств металлов с помощью анодирования, хромирования, никелирования и др.; изменение внешнего вида деталей благодаря окраске и т. п.

Технологические процессы изготовления, ремонта, сборки или разборки расчленяются на операции, переходы, проходы, установки.

Характерной особенностью технологических процессов является повторяемость операций при обработке каждой последующей детали, благодаря чему получается однородность формы, размеров и свойств изготовляемых или ремонтируемых изделий.

Операция представляет собой законченную часть технологического процесса, характеризующуюся неизменностью и орудия труда. Выполняется на одном рабочем месте одним рабочим или группой рабочих над одним или одновременной несколькими предметами труда.

Переход представляет собой часть операции, выполненную на определенном участке детали одним и тем же инструментом при одном и том же режиме.

Проход — это часть перехода, при которой снимается или наносится один слой металла. Проход характеризуется неизменностью инструмента, положения поверхности и режима работы оборудования.

Прием является частью перехода, которая состоит из нескольких чередующихся рабочих движений, имеющих целью взять (отложить) или переместить что-либо; например, прием при сборке — взять болт и установить его в отверстие.

Движение — неделимая часть приема. Движением называется перемещение отдельных рабочих органов человеческого тела (например, корпуса, руки, кисти, пальцев).

Расчленение операций на отдельные элементы очень важно для рационального построения каждой операции и выполнения технического нормирования технологических процессов. Оно позволяет должным образом изучить ход операций и действий рабочего с целью устранения нерациональных приемов, движений и проектирования наиболее правильного порядка и способа выполнения работ.

Технологические процессы должны предусматривать повышение качества продукции и производительности труда, расширение объема механизации и автоматизации производства и сокращение производственного цикла изготовления или ремонта изделий.

За единый технологический процесс при ремонте втулки шпинтона принят опыт пассажирского вагонного депо г. Барнаула ЛВЧД-13.

3 Выбор способа восстановления изношенной детали В вагоноремонтном производстве для восстановления полной работоспособности изношенных деталей используются различные технологические способы: сварка и наплавка, наращивание методом гальванизации и металлизации, электрические способы; пластическая деформация и слесарно-механическая обработка.

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения металлических изделий местным оплавлением или пластическим деформированием. Сварка при ремонте металлических деталей вагонов часто используется для заварки трещин, приварки накладок, наплавки поверхности.

Наплавка является разновидностью сварки и заключается в том, что на поверхность детали наносят слой расплавленного металла для восстановления ее размеров и формы.

Металлизация как способ ремонта применяется для наращивания изношенных деталей и устранения в них различных дефектов (раковин, пористости), а также для получения антикоррозионного покрытия.

При восстановлении изношенных деталей до номинального размера применяется гальваническое наращивание хромом (хромирование), сталью (осталивание) и никелем (никелирование).

Электроискровой метод обработки металлов основан на использовании электрической эрозии, при которой происходит неравномерное, направленное от анода к катоду разрушение работающей пары контактов. Электроискровую обработку применяют для снятия металла с деталей, изготовленных из закаленных сталей или твердых сплавов; для получения различных отверстий; для нанесения на изношенные поверхности покрытий из различных металлов и твердых сплавов, и т. д.

Способ восстановления деталей давлением основан на пластичности металлов — свойстве металлических деталей без разрушения изменять первоначальную форму под действием внешних сил, а после прекращения их действия сохранять вновь приданную форму и размеры.

Таким образом, при выборе способа восстановления наряду с техническими возможностями предприятия необходимо учитывать экономические факторы. Деталь целесообразно восстанавливать только таким образом, при котором обеспечивается ее надежная работа до очередного ремонта вагона, а стоимость восстановления будет ниже стоимости детали.

Для восстановления втулки шпинтона применяется способ наплавки и сварки, где заварка дефектных мест после наплавки механической обработки производится полуавтоматической сваркой в углекислом газе, а также ручной дуговой сварки, обеспечивающими твердость наплавленного металла.

4 Составление технологического маршрута ремонта Технологические процессы должны предусматривать повышение качества продукции и производительности труда, снижение себестоимости и улучшение условий труда, расширение объема механизации и автоматизации производства и сокращение производственного цикла изготовления или ремонта изделия.

Помимо исходной информации, при разработке технологического процесса, используется также справочная информация, содержащаяся в описаниях прогрессивных методов ремонта, каталогах, паспортах, справочниках, планировках производственных участков.

К технологическим документам, применяемых при ремонте изделий относятся графические и текстовые документы, которые отдельно или в совокупности определяют технологический процесс ремонта вагона или его составных частей.

Маршрутная карта (МК) — документ, содержащий описание технологического процесса ремонта и изготовления изделий, включающий контроль по операциям в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, оснастке материальных и трудовых нормативах.

Карта технологического процесса ремонта (КТПР) — предназначена для разработки технологического процесса ремонта вагона, его узлов и деталей по операциям с привязкой к имеющимся дефектам.

Карта технологического процесса дефектации (КТПД) — служит для разработки технологического процесса дефектации детали или сборочной единицы вагона, определения дефектов, описания выполняемых работ с указанием контролируемых параметров и применяемых средств измерений.

Операционная карта (ОК) — содержит описание операций, выполняемых в технологической последовательности одного вида ремонта или изготовление изделий с указанием вида переходов, режимов обработки и средств технологического оснащения.

Карта эскизов (КЭ) — документ, содержащий эскизы, схемы, таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса операции.

Таким образом, при ремонте заданной сборочной единицы, втулки шпинтона, составим маршрут ремонта

1 — Очистка;

2 — Контроль;

3 — Транспортировка;

4 — Зачистка;

5 — Наплавка;

6 — Обточка;

7 — Контроль.

При проектировании операций для каждой их них выбрано оборудование, приспособление, режущие и мерительные инструменты, назначены допуски на операционные размеры, количество исполнителей, занятых при выполнении операций, а также нормы времени.

Поэтому, на ремонт втулки шпинтона, составлена ведомость технологических документов, которая оформлена в виде технологического процесса.

5 Разработка технологических операций При проектировании операций для каждой из деталей должны быть выбраны оборудование, приспособления, режущие и мерительные инструменты, назначены допуски на операционные размеры и пространственные отклонения, рассчитаны припуски и операционные размеры, режимы и нормы времени. Операция делится на технологические и вспомогательные переходы, установки, позиции, рабочие и вспомогательные ходы, приемы.

При выборе способа восстановления изношенных деталей необходимо учитывать, что дуговыми способами наплавляются и свариваются до 85% дефектных деталей.

Технологический процесс рекомендует последовательность операций и переходов, с помощью которых осуществляется восстановление изношенной детали. Основными этапами разработки технологического процесса наплавки является:

— подготовка деталей к наплавке;

— выбор наплавленных материалов;

— расчет параметров режима наплавки;

— выбор наплавочного оборудования и приспособлений;

— разработка техники исполнения наплавочных работ;

— выбор метода контроля наплавке; составление операционной карты.

Детали, подлежащие наплавке, очищают от грязи, масла, ржавчины, после чего их сортируют и определяют возможность и целесообразность восстановление наплавкой. После очистки деталей, определяют величину и характер износа детали, наличие трещин, вмятин, наклепа и т. д. Не удаленные перед наплавкой трещины остаются под слоем наплавленного металла и в процессе эксплуатации распространяются в основной и наплавленный металл.

При наплавке деталей, имеющих на восстанавливаемой поверхности отверстия, пазы или канавки, которые необходимо сохранить, заделывают медными, графитовыми или угольными вставками. Поверхности детали, которые необходимо защитить от брызг расплавленного металла, закрывают асбестом.

Техника выполнения сварочных работ определяется способом наплавки.

Расчет выполнен для случая износа цилиндрической поверхности втулки шпинтона.

5.1 Режим ручной дуговой наплавки При восстановлении наплавкой деталей подвижного состава в условиях локомотивных и вагонных депо, а в отдельных случаях и на ремонтных заводах широко применяется ручная дуговая наплавка, так как ремонт деталей носит мелкосерийный характер. При определении основных параметров процесса можно воспользоваться схемой, приведенной на рисунке 5.1.

Выбор состава наплавленного металла зависит от условий работы детали и вида износа восстанавливаемой поверхности. Большинство деталей подвижного состава работают в условиях трения металла о металл при нормальной температуре. Для их восстановления применяют наплавки из низкоуглеродистой и низколегированной стали. Главная цель — восстановление размеров и свойств наплавки на уровне изношенного слоя детали. Повышение твердости ограничено взаимодействием с другой деталью и необходимостью механической обработки, поэтому твердость наплавленного металла должна быть не более 400НВ.

Рисунок 5.1 — Основные параметры процесса ручной дуговой наплавки При ручной дуговой наплавке быстроизнашивающихся деталей подвижного состава, которые не требуют высокой твердости и износостойкости, используют электроды для ручной дуговой сварки конструкционных сталей (ГОСТ 9467 — 75). Для наплавки деталей, изготовленных из сталей 40, 40Х, 45, Ст5 и других, работающих в условиях интенсивных нагрузок (осей, валов, автосцепок, железнодорожных крестовин, рельсов и др.), применяются электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами (ГОСТ 10 051 — 75).

Диаметр электрода для ручной дуговой сварки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, геометрии сварочного элемента и положения сварки в пространстве.

Выбираем электрод Э1012 марки ОЗН-250У с коэффициентом наплавки 9,0; с умеренным разбрызгиванием и расходом электродов на 1 кг наплавленного металла равным 1,7.

Толщина наплавленного слоя:

дн=диз+д0, (5.1)

дн = 2 + 2 = 4 мм где диз — величина износа, диз = 2 мм;

д0 — величина припуска на последующую механическую обработку, д0=2 мм.

Подставив числовые значения в формулу 5.1, получаем Ручная наплавка производится широким валиком с амплитудой поперечного перемещения от 2 до 4 диаметров электрода. Такой прием увеличивает ширину валика, замедляет охлаждение сварочной ванны, что уменьшает возможность появления непроваров, шлаковых включений. Валики накладываются после удаления шлака, так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на ½ — 1/3 его ширины Рисунок 5.2 — Схема наложения валиков При ручной дуговой наплавке изношенных поверхностей для большинства деталей подвижного состава используются электроды диаметром 3 — 5 мм, для крупногабаритных деталей подвижного состава используют электроды диаметром dэл = 6 мм. Выбираем электрод диаметром 4 мм.

Длина одного валика:

(5.2)

мм

Определим величину сварочного тока для электрода диаметром 4 мм по формуле

(5.3)

Iн = (20 + 6 • 4) • 4 = 176 А где Iн — сила тока, А;

dэл — диаметр электрода, мм.

Напряжение дуги

Uд = 20 + 0,04 • Iн (5.4)

Uд = 20 + 0,04 • 176 = 27 В Площадь наплавленной поверхности, см2

Fн = 0,75 • b • дн (5.5)

Fн = 0,75 · 0,8 · 0,4 = 0,24 см²

Скорость наплавки:

(5.6)

где бн — коэффициент наплавки, г/А• ч;

с — плотность металла шва, с = 7,8 г/см3.

5.2 Режим автоматической наплавки под плавленым флюсом Автоматическая наплавка под флюсом по сравнению с ручной дуговой имеет ряд преимуществ:

— улучшение качества наплавленного слоя;

— увеличение производительности труда;

— уменьшение расхода наплавочных материалов и более экономное расхода легирующих элементов;

— уменьшение расхода электроэнергии;

— улучшение условий труда.

На форму и размеры наплавленных валиков значительное влияние оказывает большое количество факторов. Основные параметры режима целесообразно определять со схемой, приведенной на рисунке 5.3.

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные свойства восстановленных поверхностей, является марка электродной проволоки. Для механизированной наплавки под флюсом можно использовать сварочные проволоки (ГОСТ 2246 — 70) и наплавочные (ГОСТ 10 543 — 82).

Состав флюса и его грануляция оказывают существенное влияние не только на устойчивость горения дуги, но и на форму и размеры наплавленного слоя. Флюсы сварочные наплавленные выпускаются в соответствии с ГОСТ 9087– — 81.

Для механизированной наплавки углеродистых и низколегированных сталей углеродистыми и низколегированными наплавочными проволоками применяются флюсы АН — 348, АН — 348 — АМ, АН — 348 — В, АН — 348 — ВМ, ОСЦ — 45, ФЦ — 9, АН — 60.

Флюсы АН — 348 обеспечивают удовлетворительную стабильность горения дуги при любом роде тока и хорошее формирование валиков наплавленного металла. Флюс обладает пониженной склонностью к образованию пор и дает удовлетворительно отделяемую шлаковую корку.

Флюсы ОСЦ обладают пониженной склонностью к образованию пор в наплавленном металле. Хорошее формирование валиков наплавленного металла получается при повышенном напряжении дуги. Недостатком этих флюсов является значительное выделение вредных фтористых газов.

Флюс АН — 60 является заменителем флюсов АН — 348 — А и ОСЦ — 45. Он обеспечивает хорошую отделяемость шлаковой корки. В сочетании с углеродистыми и низколегированными проволоками позволяет получить более высокую твердость наплавленного металла в сравнении с АН — 348 — А.

Выбираем проволоку Св-08ХГ, флюс АН — 348, диаметр электрода dэл=1,6 мм, толщина наплавленного слоя дн = 2,5 мм, диаметр детали dдетали=87 мм.

Рассчитаем величину тока наплавки

(5.7)

где j — плотность тока, j = 60 — 140 А/мм2

Напряжение дуги

(5.8)

Рисунок 5.3 — Основные параметры автоматической наплавки под флюсом Скорость подачи электрода

(5.9)

Vэл = = 180,83 см/ч

где бр — коэффициент расплавления;

с — плотность металла проволоки, г/см3

(5.10)

Шаг наплавки определяется из условия перекрытия валиков на ½ — 1/3 их ширины

S = 2,5 • dэл, (5.11)

S = 2,5 • 1,6 = 4 мм Скорость наплавки по формуле (5.6)

Vн = = 31,51 см/ч Коэффициент наплавки

(5.12)

бн = 11,02 • (1 —) = 10,7

где ц — коэффициент потерь металла сварочной проволоки на угар и разбрызгивание, ц = (1 — 3) %

Площадь поперечного сечения наплавленного валика

Fн = S • а • дн, (5.13)

Fн = 4 • 0,7 • 2,5 = 7,0 мм²

где, а — коэффициент, учитывающий отклонения площади наплавленного валика от площади прямоугольника, а = (0,6 — 0,7)

Частота вращения, об/мин, наплавляемой детали

n =, (5.14)

n = = 1,92 об/мин где D — диаметр наплавляемого слоя.

Вылет электродной проволоки существенно влияет на сопротивление цепи питания дуги. С увеличением вылета возрастает сопротивление и, следовательно, значительно нагревается конец электродной проволоки. В результате этого возрастает коэффициент наплавки, снижается ток, уменьшается глубина проплавления основного металла.

Ориентировочная величина вылета

h = (10 — 12) • dэл (5.15)

h = 10 • 1,6 = 16 мм Для предупреждения стекания металла и лучшего формирования наплавленного металла электродную проволоку смещают «от зенита» детали в сторону, противоположную направлению ее вращения. Величина смещения электрода «от зенита» зависит от диаметра детали и находится:

а = (0,05 — 0,07) • Д (5.16)

а = 0,05 • 87 = 4,35 мм Толщина флюса равна 25 мм и зависит от тока наплавки.

Выбирая род тока, следует учитывать экономические и эксплуатационные преимущества переменного тока перед постоянным током. Для восстановления изношенной поверхности выбираем автоматическую наплавку под плавленым флюсом с переменным током.

6 Нормирование технологического процесса На этом этапе устанавливают исходные данные [4], необходимые для расчетов норм времени и расхода материалов. Производят расчет и нормирование затрат труда на выполнения процесса, норм расхода материалов, необходимых для реализации процесса. Определяют разряд работ и профессий исполнителей для выполнения операций в зависимости от сложности работ.

Существуют несколько методов определения себестоимости: бухгалтерский, поэлементный расчетный и поэлементный нормативный.

Более точным является поэлементный метод расчета всех составляющих себестоимости. При этом затраты, которые остаются неизменными в сравниваемых вариантах, можно не учитывать. Такая себестоимость называется технологической и имеет следующий состав:

Ст = Смат + ФОТ + Сэ + Сам + Ст. р, (6.1)

где Смат — затраты на основные и сварочные материалы, (сталь и другие сплавы, идущие на изготовление деталей, электроды, защитный газ и др.)

ФОТ — фонд оплаты труда, (основная и дополнительная заработная плата и отчисление на социальные нужды);

Сэ — расходы на электроэнергию, затраченную на технологические нужды;

Сам — отчисления на амортизацию оборудования;

Ст.р — расходы на содержания и текущий ремонт оборудования.

Стоимость электродных материалов Смат=Сэл + Сзащ, (6.2)

где Сэл — стоимость электродных материалов, руб;

Сзащ — стоимость защитных материалов (флюс, газ), руб.

Стоимость электродных материалов:

Сэл = Цэл • Gэл, (6.3)

где Цэл — оптовая цена электродов, Цэл = 0,3 118 руб/г;

Gэл — масса электродных материалов, г.

Расход электродных материалов при ручной дуговой наплавке [4]:

Gэл = Gн • Кр, (6.4)

где Gн — масса наплавленного металла, г;

Кр — коэффициент расхода, Кр=1,5.

Масса наплавленного металла при ручной дуговой наплавке деталей типа тел вращения [4]

(6.5)

где DH — диаметр наплавленной поверхности, см;

DИЗ — диаметр изношенной поверхности, см;

lД — длина наплавленной поверхности, см;

с — плотность металла, с = 7,8 г/см3.

Расход электродных материалов при ручной дуговой наплавке по формуле (6.4)

Gэл = 467,60 • 1,5 = 701,4 г Стоимость электродных материалов находим по формуле (6.3)

Сэл = 0,3 118 • 701,4 = 21,87 руб/г Затраты на основные и сварочные материалы по формуле (6.2)

Смат = 21,87 руб/г Заработная плата производственных рабочих ФОТ0 = Сч • Тшт (6.6)

где Сч — часовая тарифная ставка рабочего, Сч = 57,62 руб/час;

Тшт — норма штучного времени.

Норму штучного времени определяем по формуле Тшт=, (6.7)

где tо — основное время наплавки кп — поправочный коэффициент, учитывающий использование сварочного стола, кп = 0,55.

Основное время наплавки [4]

t0 = (6.8)

t0 = = 0,3 ч Норма штучного времени Тшт = = 0,5 ч Заработная плата производственных рабочих ФОТ0 = 57,62 • 0,5 = 28,81 руб Фонд оплаты труда ФОТ = ФОТо • кдоп (6.9)

ФОТ = 28,81 • 1,5 = 43,22 руб где к под — коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату и отчисления в социальные фонды, к доп = 1,5

Стоимость электроэнергии:

Сэ=Цэ•А (6.10)

Сэ = 1,56 • 1,682 = 2,624 руб/кВт•ч где Цэ — цена электроэнергии;

А — расходы электроэнергии, кВт • ч.

А= (6.11)

А = = 1,682 кВт•ч.

где з — КПД источника тока, з = 0,89;

щ — мощность, расходуемая при холостом ходе, щ = 0,4 кВт.

Ежегодные отчисления на амортизацию оборудования Сам = qам • коб/100, (6.12)

Сам = (74 000 • 12,5)/100 = 9250 руб где qам — норма амортизационных отчислений, qам = 12,5%;

коб — стоимость оборудования, для ручной наплавки выберем сварочный аппарат, его ориентировочная стоимость коб = 74 000 руб Расходы на содержание и текущий ремонт оборудования:

Стр = коб • 0,20

Стр = 74 000 • 0,20= 14 800 руб Себестоимость технологическая [4]

Ст = 21,87 + 43,22 + 2,624 + 9250 + 14 800 = 24 117,71 руб Масса наплавленного металла при автоматических способах наплавки

Gн= (6.13)

Gн ==104,59 г где t0 — основное время наплавки

t0= (6.14)

t0 = = 22,2 мин Расход электродных материалов при автоматических способах наплавки Масса электродной проволоки, расходуемой для автоматической наплавки

Gэл=Gн • (1 +) (6.15)

Gэл = 104,59 • (1 +) = 107,73 г Стоимость электродных материалов по формуле (6.3)

Сэл = 0,3 118 • 107,73 = 3,36 руб Стоимость флюса, необходимого для автоматическую наплавку под флюсом Сф = Цф • Gф (6.16)

где Цф — цена флюса, Цф=0,0383 руб/г;

Gф — масса флюса, г Масса флюса

Gф=(1,05 ч 1,10) • Gн (6.17)

Gф = 1,05 • 104,59 = 109,82 г Стоимость флюса Сф = 0,0383 • 109,82 = 4,2061 руб Стоимость электродных материалов по формуле (6.2)

Смат = 1,18 + 4,2061 = 4,96 руб Норму штучного времени по формуле (6.7)

Тшт = = 0,342 ч Заработная плата производственных рабочих по формуле (6.6)

ФОТ 0 = 57,62 • 0,342 = 19,71 руб Фонд оплаты труда по формуле (6.9)

ФОТ = 15,31 • 1,5 = 29,57 руб Расходы электроэнергии по формуле (6.11)

А = = 1,059 кВт•ч Стоимость электроэнергии по формуле (6.10)

Сэ = 1,56 • 1,059 = 1,65 руб/ кВт•ч Ориентировочная стоимость оборудования для автоматической наплавки изношенных поверхностей 210 000 руб.

Ежегодные отчисления на амортизацию оборудования по формуле (6.12)

Сам = (210 000 •12,5) /100 = 26 250 руб Расходы на содержания и текущий ремонт оборудования:

Стр = 210 000 • 0,17 = 35 700 руб Себестоимость технологическая Ст = 4,96 + 29,57 + 1,65 + 26 250 + 35 700 = 61 986,18 руб

7 Расчет технико-экономической эффективности

Технико-экономическая эффективность применение автоматической наплавки изношенных деталей определяется с учетом имеющихся рекомендаций.

Снижение трудоемкости наплавки

ДТ = Тб — Тс (7.1)

где Тб, Тс — штучное время наплавки по базовому (ручная дуговая) и сопоставимому (автоматическая) вариантам, ч.

Д Т = 0,5 — 0,37 = 0,13 ч

Повышения производительности труда

ДПтр=((Тб — Тс)/ Тс) •100% (7.2)

Д Птр =((0,5 — 0,37)/0,37) •100 = 35,14%

Снижение себестоимости наплавки:

ДС=Сб — Сс (7.3)

где Сб, Сс — себестоимость наплавки одной детали соответственно по базовому и сопоставимому варианту, руб.

Д С = 61 986,18 — 24 117,71 = 37 868,47 руб

Годовая экономия наплавки

Эс = (Сб — Сс) • П (7.4)

где П — годовая программа ремонта, П = 7000 вагонов. В год ремонтируется 25% втулок шпинтона П= 7000 штук.

Эс = (61 986,18 — 24 117,71) • 7000 = 265 079 290 руб

Срок окупаемости дополнительных вложений

Тр=(Кб-Кс)/Эс (7.5)

где Кб, Кс — капитальные затраты, необходимые для проведения мероприятия соответственно по базовому и сопоставимому варианту, руб.

Тр = (74 000 — 210 000)/(265 079 290) = 5,1 года.

Полученное при расчетах значение Тр сравниваем с нормативным

Тр?Тн (7.6)

где нормативное значение срока окупаемости Тн = 6,7 года

5,1 < 6,7

Годовой экономический эффект, получаемый в результате разработки и внедрения технологии автоматической наплавки:

Э= (Сб + Ен•Кб) — (Сс + Ен•Кс) (7.7)

где Ен — нормативный коэффициент капитальных вложений, Ен=(0,1 — 0,15).

Э = (24 117,71 + 0,15 • 74 000) — (61 986,18 + 0,15 • 210 000) = 58 268,47 руб

Таблица 7.1 — Основные показатели технико-экономической эффективности

8 Механизированное приспособление применяемое при ремонте

От четкой работы ремонтно-заготовительных цехов во многом зависит производительность сборочного цеха и качество ремонта вагонов. Размещение отделений ремонтно-заготовительных цехов и планировка оборудования в них должны удовлетворять всем требованиям организации труда. Процессы ремонта основных деталей и узлов должны быть максимально механизированы и автоматизированы, что является основным условием для организации потока.

ПКБ ЦВ, а также рационализаторами вагонных депо дорог разработаны и внедрены многие устройства и приспособления, обеспечивающие высокое качество ремонта и повышающие производительность труда при ремонте тележек пассажирских вагонов.

Так для отвинчивания гаек шпинтонов тележек пассажирских ЦМВ служит пневматический гайковерт.

В пневматическом гайковерте используется динамический удар торцовых кулачкой быстродвижущегося маховика 5 по кулачкам торцового ключа, производящего отвинчивание гаек шпинтонных болтов.

Передача крутящего момента от пневмопривода на маховик достигается с помощью кулачно-фрикционной (конической) муфты 1, свободно сидящей на ступице маховика и ведомой полумуфты 2, соединенной с возвратной пружиной сжатия 12 и сидящей своим коническим отверстием на конусной втулке маховика; обе полумуфты имеют по двенадцать торцовых кулачков винтовой формы.

При повороте ведущей полумуфты 1 последняя за счет кулачно-винтового сцепления подает вверх ведомую полумуфту 2, заклинивая ее на конусной втулке маховика, и маховик после включения конусной муфты, получив разгон, кулачками ударяет по кулачкам торцового ключа, заставляя его поворачиваться. При повороте ведущей полумуфты поршень пневматического двигателя 10, двигаясь под действием сжатого воздуха влево, совершает рабочий ход. В исходное положение поршень двигателя и кулачно-фрикционная муфта возвращаются с помощью возвратной пружины 12, сжимаемой во время рабочего хода поршня. Для гашения реактивных инертных сил маховика при обратном ходе поршня служит ленточный тормоз 11 постоянного действия.

При пользовании гайковерт нужно поставить под гайку шпинтонного болта и с помощью рукоятки механизма подъема установить ключ 4 гайковерта на гайку болта. Затем подсоединить гайковерт к магистрали с давлением 5 ат и, открыв кран 13, произвести отвертывание гайки. После этого рукояткой механизма подъема следует опустить гайковерт вниз. Для транспортировки гайковерт снабжен тележкой-рамой 9.

9 Определение требований охраны труда и экологии окружающей среды

На предприятиях вагонного хозяйства периодически организуется обучение рабочих и систематически проводится инструктаж по технике безопасности (ТБ). Эта работа выполняется инженером по ТБ с использование технического кабинета предприятия, материалов уголков по ТБ, учебных наглядных пособий.

Работники участка должны четко знать правила, инструкции и нормы по ОТ по кругу своих обязанностей. Для этого в участке вагонного депо, в бригадах ведутся журналы учета инструктажа по ОТ. Журнал должен быть пронумерован, прошнурован и скреплен печатью предприятия.

При разборке, ремонте и сборке тележек поднимаются и перемещаются тяжелые и громоздкие детали, а также выполняются такие трудоемкие работы, как отвертывание и завертывание гаек шпинтонов, буксовых болтов и т. д. Поэтому для облегчения труда рабочих и его безопасности все работы по ремонту тележек должны быть максимально механизированы, и производиться, преимущественного в тележечных цехах, выполняться специально выделенными бригадами слесарей.

Особое внимание уделяют ликвидации загрязнения и загазованности воздуха, где необходимо, устраивают местную или общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию. Обеспечивают также достаточную освещенность рабочих мест.

Одной из наиболее частых причин травмирования рабочих является неисправность инструмента. На молотках не должно быть трещин, волосовин, зазубрин, вмятин, выкрошенных мест.

Гаечные ключи не должны иметь разошедшихся челюстей, сбитых граней, смятой насечки и т. д.

Инструмент должен храниться в переносных инструментальных ящиках, а при работе в мастерских — в инструментальных шкафах.

Пожарный инвентарь, противопожарное оборудование и первичные средства пожаротушения должны содержаться в исправном состоянии и находиться на видных местах. Песок, предназначенный для тушения пожара, не должен расходоваться на другие нужды или загрязняться.

Ремонт вагонных деталей сваркой должен производиться в специальных кабинах или в определенных огражденных ширмами местах, оборудованных вентиляцией, которая обеспечивает отвод газов, получающихся при сварке.

На производственных участках вагонных депо ответственными за состояние ТБ и промышленной санитарии являются мастера цехов, смен. На мастеров возлагаются обязанности [14]:

1 Своевременно инструктировать бригадиров и рабочих по безопасным методам работы;

2 Устранять причины, которые могут вызвать несчастные случаи;