Технология ремонта ударной поверхности малого зуба автосцепки

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Иркутский государственный университет путей сообщения”

Забайкальский институт железнодорожного транспорта

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения”

(ИрГУПС ЗабИЖТ)

 

 

                                    

                                                                              Кафедра: «В и ВХ»

 

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине: Технология производства и ремонта вагонов.

тема: Технология ремонта ударной поверхности малого зуба автосцепки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чита, 2013г.

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………....4

1. Характеристика конструкции………………………………………5
1. Назначение узла или детали…………………………………….....5
2. Описание конструкции (с перечнем входящих деталей)……...…6
3. Характеристика материалов………………………………………10
4. Силовые факторы, действующие на изделие и вызывающие повреждения.. ……………………………………………….…………………12
2. Анализ повреждений и неисправностей…………………….……13
1. Виды повреждения деталей………………………………………..13
2. Допускаемые значения величин повреждений……………….....14
3. Причина повреждений и их классификация по происхождению………………………………………………………………….16
4. Мероприятия, направленные на повышение работоспособности и долговечности………………………..………………………………………….18

3. Анализ существующих методов ремонт……………………..……..19

3.1 Анализ технологического процесса…….………...…………………21

3.2 Выбор технологического оборудования и оснастки…….……..….24

3.3 Определение времени наплавочных операций…………..…..……..25

4 Разработка технологического процесса………………….…………....28

5. Технико – экономическая оценка…………...……………...………...30

5.1 Стоимость рабочей силы, исходя из затрат штучного времени…………………………………………………………………….31

5.2 Расчет основных сварочных материалов……..……………..………32

5.3 Стоимость  обработки…………..…………………………………….33

6 Мероприятия по технике безопасности и охране труда………………………………………………………………..……...35

Приложение №1…………………………………………………………39

Приложение №2…………………………………………………………41

Список литературы……………………………………………………...43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

    Технология вагоностроения и  ремонта вагонов является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных и разнообразных  технологических процессов, которые  используются при изготовлении  и ремонте вагонов.

     Основой вагоностроительного и вагоноремонтного производства составляют специализированные предприятия, оснащённые высокопроизводительными станками, автоматическими и механизированными поточными линиями для изготовления и ремонта деталей и узлов вагона.

     В вагоноремонтном производстве главная задача состоит в значительном повышении качестве ремонта вагонов, повышении их надёжности и долговечности, увеличении послеремонтного ресурса вагонов всех типов и их отдельных частей.

     Для повышения качества ремонта, надёжности и долговечности вагонов большое значение имеет уровень техники, организации и технологии вагоноремонтного производства. Поэтому широко внедряются последние достижения науки и техники, новые технологические процессы для восстановления узлов и деталей вагонов и повышение уровня требований к соблюдению технологической и трудовой дисциплины.

     В данном курсовом проекте рассмотрена технология ремонта ударной поверхности малого зуба автосцепки и необходимые расчеты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика конструкции

 

1. Назначение узла или детали.

 

Ударно-тяговые приборы относятся к основным и ответственным частям вагона. Ударно-тяговые приборы предназначены для соединения (сцепления) вагонов и локомотивов, удержания их на определенном расстоянии друг от друга, передачи и смягчения действия продольных (растягивающих и сжимающих) усилий  развивающихся во время движения в поезде и при маневрах.

Приборы, предназначенные для непосредственного соединения вагонов и локомотивов, называют сцепкой.

По способу соединения тягово-сцепные приборы разделяются на неавтоматические, при которых сцепление вагонов и локомотивов выполняется человеком и автоматические обеспечивающие сцепление без участия человека. Последние применяются на железных дорогах РФ. Достоинством автоматической сцепки является достаточная прочность сцепных приборов, соответствующая большим продольным усилиям, развивающихся в поездах большой массы, существенное облегчение сцепщикам работ по расцеплению вагонов, ускорение процессов формирование поездов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Описание  конструкции (с перечнем входящих  деталей).

 

Автосцепка СА-3  является тягово-ударной нежесткого типа.

Она состоит из корпуса 4 и деталей механизма сцепления: замка 5, замкодержателя 2, предохранителя 3, подъемника 6, валика подъемника 7.

Рисунок 1. Автосцепка СА-3

 
        Головная часть  автосцепки (голова) переходит в  удлиненный пустотелый хвостовик, в котором имеется отверстие 1 для соединения с тяговым хомутом.

Голова автосцепки имеет большой 10 и малый 9 зубья. В пространство между малым и большим зубьями, в так называемый зев автосцепки, выступают замок 5 и замкодержатель 2, взаимодействующие в сцепленном состоянии со смежной автосцепкой.

Большой зуб имеет три усиливающих ребра: верхнее, среднее и нижнее, плавно переходящие в хвостовик и соединенные между собой перемычкой.

Голова автосцепки заканчивается сзади упором 8, предназначенным для передачи в некоторых случаях жесткого удара на хребтовую балку через концевую балку рамы вагона и ударную розетку. 
Очертание в плане малого 1 и большого 2 зубьев, а также выступающей в зев части замка 3 называется контуром зацепления автосцепки.

Для обеспечения взаимосцепляемости всех автосцепок СА-3 контур зацепления должен соответствовать ГОСТ 21447—75. 

Поверхности контура зацепления корпуса в сцепленном состоянии взаимодействуют со смежной автосцепкой: при сжатии усилие воспринимается ударной 6 и боковой 7 поверхностями малого зуба, ударной стенкой 5 зева и боковой поверхностью 4 большого зуба, а при растяжении — тяговыми поверхностями 8 малого и 3 большого зубьев.

Тяговая, ударная и боковая поверхности малого зуба, а также тяговая поверхность большого зуба в средней части по высоте имеют вертикальную площадку длиной 160 мм (80 мм вверх и 80 мм вниз от продольной оси корпуса).

Эти поверхности выше и ниже вертикальной площадки скошены для улучшения условий работы сцепленных автосцепок, когда между их продольными осями в вертикальной плоскости возникает  угол  (при  прохождении  горба  сортировочной горки). 

Корпуса автосцепок ранних выпусков имеют сбоку со стороны малого зуба прилив 10 (ухо), на который в переходный период навешивали скобу винтовой упряжи смежного вагона во время маневровых работ, а также в передаточных поездах.

После перевода подвижного состава на автосцепку новые корпуса сначала изготовлялись с приливом вместо уха, а затем без прилива с утолщением стенки малого зуба.

У выпускаемых корпусов автосцепок высота малого зуба увеличена, и его нижняя кромка 13 используется для приварки ограничителя вертикальных перемещений, необходимого для некоторых типов вагонов. 
На корпусе со стороны малого зуба сделан прилив 9 с отверстиями для валика подъемника и запорного болта.

В ударной стенке 5 зева имеются два окна: большое 11 для выхода в зев замка и малое 12 для выхода лапы замкодержателя.

Приливы и отверстия в кармане корпуса служат для размещения деталей механизма и правильного их взаимодействия. Серповидный прилив 2 вверху на внутренней стенке малого зуба ограничивает перемещение замка внутрь кармана. 

Рисунок 2. Вид А

Нижняя часть прилива переходит в полочку 3, на которую опирается верхнее плечо предохранителя. В стенке корпуса со стороны малого зуба имеется предохранитель. Через овальное отверстие 2 проходит валик подъемника.

Замок опирается поверхностью 4 на наклонное дно кармана корпуса и перекатывается по нему во время сцепления или расцепления автосцепок, при этом направляющий зуб 3 препятствует перемещению опоры замка по дну кармана. Для передвижения замка внутрь кармана корпуса при расцеплении автосцепок служит прилив 5, имеющий прорезь 6 под нижнее плечо предохранителя. По сигнальному отростку 1 судят о положении замка в автосцепке при ее наружном осмотре сбоку вагона.

Для лучшей видимости отросток окрашивается красной краской.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Характеристика материалов

(ГОСТ, химический  состав, механические свойства).

 

Для изготовления основных несущих литых деталей вагона, таких как автосцепка необходимо применять низколегированные стали с термообработкой отливок. По согласованию с заказчиком для этих узлов могут применять углеродистые стали, если при этом обеспечивается необходимая надёжность конструкции.  Долговечность деталей из стали марки 20ГФЛ примерно в 2 раза больше, чем из углеродистой сталей.

    Для литых деталей целесообразно  добавлять марганец и ванадий, способствующие повышению динамической  прочности и возрастанию долговечности  деталей, изготовленных из них.

Таблица 1

Основные механические характеристики сталей, рекомендуемых и используемых для изготовления литых деталей

Наименование металла, ГОСТ, ТУ, вид термообработки	Марка стали	МПа	МПа	, МПа	, %
Отливки стальные ГОСТ 977-88 Нормализация           Закалка и отпуск	20Л 25Л 30Л 20ГЛ 20ФЛ 20Г1ФЛ 30ГСЛ 20ГЛ 30ГСЛ 32Х06Л	216 235 255 275 294 314 343 334 392 441	412 441 471 540 491 510 589 530 638 638	165 175 190 215 195 200 230 - - -	22 19 17 18 18 17 14 14 14 10
Отливки из хладостойкой и износостойкой стали, ГОСТ 21357-87 Нормализация, закалка и отпуск	20ГЛ 20ФТЛ 30ХГ2СТЛ 20ГЛ 20ФТЛ 30ГЛ 30ХГ2СТЛ	300 320 600 400 450 490 650	500 520 700 550 570 660 750	- - - 210 230 230 -	20 20 12 15 15 10 15

Для изготовления литых деталей автосцепного устройства подвижного состава дорог колеи 1520 мм (ГОСТ 22703-91) необходимо применять литые стали, имеющие при их нормализации МПа, МПа, , а с учётом закалки и отпуска МПа и более, МПа, МПа, .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Силовые  факторы, действующие на изделия  и вызывающие 

повреждения.

 

Автосцепное устройство при работе испытывает значительные нагрузки, действующие в различных плоскостях. Сложное конструктивное исполнение деталей и их геометрических форм требует повышение уровня технологии изготовления, ремонта, система контроля и испытаний.

Значительные продольные и поперечные нагрузки на автосцепку появляются при входе состава в кривые участки пути или выходе из них, при переломах профиля железнодорожного полотна, на сортировочных станциях и горках, при трогании с места и торможениях. Перегрузки в материале деталей автосцепки также возникают от несинхронности колебаний сочлененных вагонов. Возможны саморасцепы вагонов, появление деформаций в отдельных деталях устройства, отколов, трещин и других повреждений, включая разрушения.

Возникновения знакопеременных нагрузок проводит к развитию трещин, изломам. В отдельных случаях встречаются хрупкие разрушения, что определяется как неблагоприятными сочетаниями действующих сил, климатических и других факторов, так и внутренними отклонениями и пороками кристаллической структуры.

Сложный профиль многих деталей также является естественным источником концентрации внутренних напряжений, особенно в переходных поверхностях.

 

 

 

 

 

 

 

2.Анализ повреждений и неисправнотей.

 

2.1. Виды  повреждения деталей.

 

В процессе эксплуатации в узлах автосцепного устройства вагонов износы и повреждения отдельных деталей, которые могут привести к саморасцепу автосцепки или падению деталей на путь.

     Обычно изнашиваются тяговые и ударные поверхности корпуса автосцепки и детали её механизма. В корпусе автосцепки могут быть образоваться трещины в углу между ударной и боковой стенками зева, на верхней кромке большого зуба, в местах перехода от головы к хвостовику, в перемычке отверстия для клина и в углах окна для замка и замкодержателя, а также уширение зева и износы деталей, при которых возможен саморасцеп автосцепок.

 

К основным неисправностям корпуса автосцепки относятся:

- трещины  в углах, образованных ударной  стенкой зева и боковой стенкой  большого зуба, а также между  этой стенкой и тяговой стороной  большого зуба;

- трещины  в местах перехода головы к  хвостовику и в стенке отверстия  для клина тягового хомута;

- износы  тяговых и ударных поверхностей  большого и малого зубьев;

- износы  поверхностей корпуса в месте  соприкосновения с поверхностями  проема ударной розетки;

- уменьшение  толщины перемычки происходит  в результате износа упорной  поверхности хвостовика от взаимодействия  с упорной плитой и за счёт  износа;

- смятие  стенки отверстия от взаимодействия  с клином хомута;

- износ  поверхности упора головы автосцепки  в выступ ударной розетки.

2.2. Допускаемые  значения величин повреждений.

 

Не допускается разделка трещин на корпусе автосцепки воздушно-дуговым способом угольным электродом.

Если после вырубки или разделки трещины будет обнаружено, что трещина в зоне (перехода от головы к хвостовику) хвостовика уменьшает поперечное сечение более чем на 25%, голову автосцепки не ремонтируют.

Трещина после разделки, выходящая на горизонтальную поверхность головы; трещина, выходящая за пределы верхнего ребра со стороны большего зуба, так же не допускаются к ремонту.

 Корпуса автосцепок считаются негодными, если трещины в месте перехода от ударной поверхности зева к боковой поверхности большого зуба и в зоне перехода от боковой к тяговой поверхности большого зуба, после разделки по вертикали снизу и сверху в углах выходят за положение верхнего или нижнего ребра большого зуба. Не допускаются к ремонту трещины перемычки между отверстиями для сигнального отростка и отверстием для направляющего зуба замка, выходящие на вертикальную стенку кармана. Головы автосцепок не ремонтируют, если: износ хвостовика глубиной более 8 мм по местам прилегания его к тяговому хомуту, ударной розетки, центрирующей балочки и толщина перемычки хвостовика менее 40 мм.

Трещины в месте перехода от ударной поверхности зева к боковой поверхности большего зуба и трещины в зоне перехода от боковой к тяговой поверхности большого зуба разделывают на полную их глубину. Повторные трещины в этих местах, образовавшихся по ранее направленному шву, надо разделывать длиной на 5 – 8 мм больше, чем длина ранее выполненной заварки, с удалением всего ранее наплавленного металла.

Для контроля  за состоянием и ремонтом  автосцепки применяют шаблоны, которые приведены в приложение №1.

Рассмотрим некоторые из них. Ширину зева корпуса автосцепки проверяют непроходным шаблоном 821р – 1 по всей высоте носка большого зуба, не доходя 15 мм до верхнего и нижнего его обрезов. Шаблон прикладывают одним концом с опорами на угольнике и основании к углу малого зуба, а другими подводят  к носку большего зуба. Если кромка опоры основания шаблона проходит мимо носка большого зуба, то зев расширен, и корпус необходимо исправлять.

Длину малого зуба и расстояние между ударной стенкой зева и тяговой поверхностью большого зуба проверяют шаблонами 892р, 893р, 884р в зависимости от вида ремонта подвижного состава. Шаблон 884р применяется после наплавки и обработки тяговых  или ударных поверхностей контура зацепления независимо от вида ремонта. Проверяют шаблонами по всей высоте малого и большого зубьев в зоне 80 мм, отсчитанной вверх и вниз от продольной оси корпуса автосцепки.

  Для проверки длины малого зуба скобу шаблона 893р надевают на малый зуб. Длину малого зуба признается правильной, если шаблон не может быть надвинут до упора в боковую поверхность. Малый зуб бракуют, если шаблон надвигается до полного прилегания к его боковой поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Причина повреждений и их  классификация по происхождению.

 

Повреждения автосцепки бывают:

- конструктивные: возникающие в процессе изготовления, а также из – за недоработок в создании;

- технологические: образуются во время ремонта;

- эксплутационные: образуются во время эксплуатации.

Основной причиной ремонта и замены деталей при плановых и текущих ремонтах является износ.

Износы и повреждения деталей автосцепного устройства можно разделить на две группы:

- естественные  износы: появляющиеся при нормальной  работе деталей;

- случайные  повреждения: возникающие в результате  ненормальных условий работы  или наличия дефектов, допущенных  при изготовлении.

Установлено, что из общего количества изношенных из эксплуатации автосцепок большинство бракуются вследствие наличия трещин.

При осмотре корпусов автосцепок определяют не только расположение трещин, но и их характер. По внешним признакам трещины можно разделить на несколько видов: поверхностные, образующиеся от литейных дефектов по сварочному шву (повторные трещины); расположенные около сварочных швов в зоне нагрева при сварке; начинающиеся от сварочного шва. Третья часть трещин возникает в углах окна замка, причем большинство трещин образуется в верхнем углу. Большое значение имеет и обработка сварочного шва после заварки трещин. Если шов будет выступать над плоскостью ударной стенки, то при соударение вагонов появляются трещины в сварочных швах. Из общего количества трещин на корпусе автосцепок почти половина образуется повторно. Это вызвано нарушением технологии их разделки или отсутствием последующей после заварки обработки шва, и только небольшая часть трещин возникает от наружных дефектов.

Трещины в зоне перехода от головы к хвостовику на корпусе автосцепок, возникают в нижней части, и начинается от ребра кармана для замка, на котором остаются поры или остатки гвоздей на расплавившихся при заливке формы.

Встречаются автосцепки с острой кромкой в месте перехода или острым углом в этом месте без площадки. Малые радиусы и острые кромки в местах перехода от ударной стенки к внутренней стенки корпуса автосцепки служат концентраторами напряжений, поэтому в них образуются трещины.

Трещины располагаются в основном вдоль оси автосцепки  вместе перехода от головы  к хвостовику. Глубина залегания трещин довольно значительна. Такие трещины в процессе эксплуатации могут привести к излому корпуса.

В эксплуатации иногда происходит изгиб хвостовика корпуса и обрыв маятниковых подвесок при заклинивании автосцепок во время прохода вагонов через горб сортировочной горки, а также при превышении допускаемых скоростей соударения вагонов, у которых имеется большая разница уровней автосцепок.

Наиболее распространенным видом естественного износа является истирание рабочих поверхностей деталей и в результате этого потеря ими первоначальных размеров или формы. Истиранию подвержены ударно-тяговые поверхности головы корпуса автосцепки, где имеет место сухое трение при больших нагрузках.

При чрезмерных износах деталей механизма сцепления и рабочих элементов головы корпуса автосцепки и особенно при неблагоприятном их сочетании в эксплуатации может произойти саморасцеп автосцепки.

  В данном курсовом проекте мы рассмотрим технологию ремонта ударной поверхности малого зуба автосцепки.

 

 

 

 

2.4. Мероприятия, направленные на повышение работоспособности  и долговечности.

 

Прочность и долговечность корпусов автосцепки можно повысить за счет увеличения размеров или применения сталей с улучшенными механическими свойствами. Последние предпочтительно, так как при увеличении размеров деталей не только возрастает тара вагона, но и затрудняется взаимозаменяемость усиленных частей с существующими.

Поэтому корпуса автосцепки, как  и тяговые хомуты целесообразно изготовлять из низколегированных сталей, например, марганцовистой марки 20ГЛ, ванадиевой 20ФЛ, марганцовистой-ванадиевой 20ГФЛ. Эти стали отличаются от обычной углеродистой большим временным сопротивлением и пределом текучести, обладают достаточной ударной вязкостью, хорошей свариваемостью и имеет невысокую стоимость. Корпус автосцепки из стали марки 20ГФЛ имеет предел выносливости на 50% больше, чем из углеродистой стали.

Повышение прочности и надежности корпуса и других частей автосцепного устройства, отличных из углеродистых сталей может быть достигнуто также путем закалки и отпуска, хотя увеличивается стоимость корпуса на 12%. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Анализ существующих методов ремонта

 

При всех видах ремонта подвижного состава разрешается на корпусе автосцепки наплавлять изношенные поверхности по контуру зацепления.

Наиболее часто при износе малого зуба наплавляют  ударную поверхность.

Износ ударной  поверхности  малого зуба восстанавливают наплавкой, при условии, что наплавляемый металл не должен доходить ближе 15 мм к закруглениям и иметь твердость не менее НВ 450, рекомендуется использовать электроды 03Н-400, порошковую проволоку ПП-ТН500, пластинчатые электроды с легирующими присадками.

  Если необходимо наплавлять  ударную поверхности малого зуба, то толщина наплавляемого слоя на ударную поверхность определяется значением зазора между скобой проходного шаблона и ударной поверхностью зева.

Для восстановления изношенных поверхностей корпуса автосцепки применяют полуавтоматические и автоматические сварочные установки, которые обеспечивают достаточно высокую производительность, позволяют получать ровную чистую поверхность и более высокое качество наплавленного металла.

При ремонте автосцепки особое место занимает износостойкая наплавка, выполняемая специальными электродами, например УОНИ 13/85У, 03Н-400, порошковыми проволоками ПП-ТН-500 или под слоем флюса на установки УНА-2. После наплавки указанными способами твердость металла существенно повышается, поэтому обработка наплавленных поверхностей возможна только с помощью режущих инструментов, имеющих пластинки из твердых сплавов или шлифовальных кругов. Повышение твердости наплавленной поверхности до 400 – 420 НВ позволяет в 2,5 раза увеличить период между наплавками.

На комплексной установке типа УНА-2 (полуавтоматическая) производят наплавку ударных и тяговых поверхностей контура зацепления корпуса автосцепки пластинчатым электродом и затем обрабатывают наплавленные поверхности шлифовальными кругами. Для этого имеется шлифовальный станок с двумя шлифовальными кругами и стенд с поворотным гнездом, в котором винтами закрепляется ремонтируемый корпус автосцепки.

Для наплавки применяют стандартный флюс марки АН-348 или ОСЦ-45.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Анализ технологического процесса