Полуавтоматическая линия для плазменного поверхностного упрочнения колесных пар железнодорожного транспорта

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к полуавтоматическим линиям для плазменного поверхностного упрочнения бандажей и ободьев колес, и может быть использовано при проектировании и изготовлении оборудования для ремонтных предприятий железнодорожного транспорта, оборудованных станочным парком для механической обработки колес без демонтажа колесной пары. Полуавтоматическая линия выполнена в виде стенда, оборудованного укладчиком для укладки колесной пары на транспортер, пересекающий стенд, плазматронами с насадками и механизмом вращения колесной пары, содержащим приводной ролик, который в сопряжении с профилем катания колеса образует фрикционному пару. Стенд оборудован тремя ограничительными роликами, размещенными в плоскости приводного ролика, и двумя поджимными роликами, образующими с приводным и ограничительными роликами треугольную призму. Между приводным и ограничительными роликами на стенде закреплены модули с плазматронами с насадками, к которым подведены газ и воздух для работы плазматрона. Модули оборудованы упорными роликами, которыми они опираются на реборды колес колесной пары, поджимаются пружинами. Анализ повреждаемости колесных пар, в частности поверхностей катания колес, показал, что после проведения гарантийной наработки преобладают повреждения в виде износа гребней и выщербин. Разработка полуавтоматической линии для плазменного поверхностного упрочнения переточных колесных пар обеспечивает повышение контактно-усталостной прочности металла и, как следствие, увеличение ресурса работы колесных пар. Выполнение этой работы на полуавтоматической линии позволяет свести до минимума объем ручных работ и исключить переналадку оборудования. 2 з.п ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к полуавтоматическим линиям для плазменного поверхностного упрочнения бандажей и ободьев колес, и может быть использовано при проектировании и изготовлении оборудования для ремонтных предприятий железнодорожного транспорта, оборудованных станочным парком для механической обработки колес без демонтажа их с колпар.

Известен "Автомат для закалки валов", патент RU 2081183, 10.06.97, МПК C 21 D 1/10, 9/28, относящийся к области индукционного нагрева изделий. Он содержит ряд механизмов, предназначенных для загрузки заготовок, их последовательного перемещения, поштучной подачи в рабочую зону, индуктор-спрейер, механизм охлаждения заготовок, поштучной подачи их в зону выгрузки и механизм выгрузки заготовок.

Использовать автомат для повторной термообработки переточенных колес без демонтажа их с колесной пары не представляется возможным, а демонтаж колес производить нецелесообразно, так как термообработке подвергаются только поверхности катания колес, а не вся колесная пара.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в усовершенствовании технологии плазменного поверхностного упрочнения колесных пар путем автоматизации /механизации/ работ по погрузке, установке, термообработке и разгрузке колесных пар, что значительно снижает трудоемкость работ и травматизм.

Разработанная полуавтоматическая линия для плазменного поверхностного упрочнения колесных пар железнодорожного транспорта методом нагрева профилей катания колес плазменной струей, направленной к вращающейся поверхности колеса, включает стенд, жестко закрепленные на нем направляющие и стержни, на которых установлены модули с плазмотронами и насадками, имеющими возможность осевого перемещения по ним, оборудованные упорными роликами, обеспечивающими поджим модуля и постоянный зазор между плазмотронами и профилем катания колес разных типоразмеров с заданным углом наклона к углам пересечения реборд колес с профилем их катания, размещенный на нем механизм вращения колесной пары относительно плазмотрона, имеющий приводной ролик, образующий в сопряжении с профилем катания колес фрикционную пару, три ограничительных ролика, расположенных в одной плоскости с приводным роликом, два подвижных ролика, образующих с приводным и ограничительными роликами равнобокую треугольную призму, ролики которой сопряжены с поверхностями профилей катания колес, при этом модули с плазмотронами и насадками расположены между приводным и ограничительным роликами по оси поджимных роликов.

Линия содержит теплозвукоизоляционную камеру, выполненную со сквозными герметично закрывающимися дверными проемами для подачи и выгрузки колесной пары, размещенные в камере модули с плазмотронами и насадками, ролики, сопряженные с поверхностями катания колесной пары, транспортер с погрузочно-разгрузочными площадками и установленные перед площадками укладчики с пневмоприводами, выполненные в виде поворотных рычагов.

Транспортер внутри камеры оборудования убирающимся упором, обеспечивающим установку колесной пары под плазмотроны.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид полуавтоматической линии; на фиг. 2 - общий вид /план/ полуавтоматической линии; на фиг. 3 - установка колесной пары на транспортере до упора; на фиг. 4 - поджатие колесной пары; на фиг. 5 - расположение на колесе плазмотрона с насадкой; на фиг. 6 - изображение механизмов в аксонометрии; на фиг. 7 - расположение плазмотрона с насадкой относительно колеса.

Полуавтоматическая линия для плазменного поверхностного упрочнения колесной пары железнодорожного транспорта выполнена в виде стенда 1 /фиг. 1/, на котором закреплен транспортер 2, оборудованный роликами 3 для передвижения колесной пары 4. Для подъема колесной пары 4 на транспортер 2 стенд 1 оснащен укладчиком 5, выполненным в виде поворотного рычага, сочлененного с пневмоприводом.

Стенд 1 оборудован убирающимся упором 6 для установки колесной пары 4 под приводным роликом 7 и ограничительными роликами 8, между которыми над каждым колесом закреплен модуль 9 с плазмотроном и насадкой, к которым подведен газ и воздух для работы плазмотрона.

Под колесной парой 4 на стенде 1 закреплены поджимные ролики 10, соединенные рычажным механизмом 11 с пневмоприводом. На стенде 1 жестко закреплена теплозвукоизоляционная камера 12, оборудованная сквозными дверными проемами 13, которые закрываются при помощи механизма открывания дверей 14.

Кроме укладчиков 5 и концевых площадок транспортера 2 все оборудование размещено внутри теплозвукоизоляционной камеры 12, оборудованной окнами для визуального наблюдения за процессом плазменного поверхностного упрочнения колесной пары 4.

К стенду 1 с двух сторон подсоединено полотно железной дороги 15 /фиг. 2/, по которому колесные пары 4 подаются на стенд 1 и убираются с него на полотно железной дороги 15, уложенное на грунт вместе с шпалами 16. Место оператора 17 за пультом управления 18 оборудовано ограждением 19, находится с левой стороны стенда 1, куда выведены все трассы систем движения и управления процессом плазменного поверхностного упрощения колесной пары.

Работа полуавтоматической линии осуществляется следующим образом.

Колесная пара 4 /фиг. 3/, размещенная на полотне железной дороги 15 перед стендом 1, при помощи укладчика 5 устанавливается на площадку транспортера 2 перед теплозвукоизоляционной камерой 12, у которой при помощи механизма открывания дверей 14 открывается дверь перед колесной парой 4. Затем включается механизм убирающегося упора 6 для установки его в рабочее положение. Включением транспортера 2 колесная пара 4 подается в камеру до упора 6, после чего дверь закрывается, обеспечивая герметичность камеры 12. Рычажным механизмом 11 через два подвижных ролика 10 колесная пара 4 поджимается до упора в приводной ролик 7 и к трем ограничительным роликам 8 /фиг. 4/.

При этом каждый плазмотрон с насадкой, размещенный в каждом модуле 9, своим упорным роликом 20 /фиг. 7/, опирающимся на реборду колеса колесной пары, поджимается пружиной 21 к ней. За счет деформации пружины 21, надетой на стержень 22, жестко закрепленный на стенде 1, и размещенной, с одной стороны, в направляющих 23, с другой стороны которых в них укреплен упорный ролик 20, обеспечивается осевое перемещение модуля 9 с плазмотроном и насадкой, а также определенный зазор от сопла плазмотрона до профилей катания колес колесной пары 4 разных диаметров колес.

Ролики 7, 8, 10 опираются на площади профиля катания колес /фиг. 5, 6/. При этом вращение колесной пары 4 в заданном режиме осуществляется приводным роликом 7, создающим с поверхностью катания одного из колес фрикционную пару.

Параметры процесса нагрева поверхностей катания колес зависят от скорости вращения колпары, обеспечивающей относительное перемещения - 1,5 м/с, среднемассовой температурой плазменной струи - 6000 K и коэффициента избытка окислителя в плазмообразующей смеси = 0,9. Параметры определяются технологическим процессом для каждого типа колесной пары 4, при этом учитывается, что закалка осуществляется на воздухе и за счет температуры тела колесной пары 4.

Анализ повреждаемости колесных пар, в частности поверхностей катания колес, показал, что после проведения гарантийной наработки преобладают повреждения в виде износа гребней и выщербин.

Разработка полуавтоматической линии для плазменного поверхостного упрочнения переточенных колесных пар обеспечивает повышение контактно-усталостной прочности металла и, как следствие, увеличение ресурса работы колесных пар.

Выполнение этой работы на полуавтоматической линии позволяет свести до минимума объем ручных работ и исключить переналадку оборудования.

Формула изобретения

1. Полуавтоматическая линия для плазменного поверхностного упрочнения колесных пар железнодорожного транспорта, отличающаяся тем, что линия содержит стенд, жестко закрепленные на нем направляющие и стержни, на которых установлены модули с плазмотронами и насадками, имеющими возможность осевого перемещения по ним, оборудованные упорными роликами, обеспечивающими поджим модуля и постоянный зазор между плазмотронами и профилем катания колес разных типоразмеров с заданным углом наклона к углам пересечения реборд колес с профилями их катания, размещенный на нем механизм вращения колесной пары относительно плазмотрона, имеющий приводной ролик, образующий в сопряжении с профилем катания колеса фрикционную пару, три ограничительных ролика, расположенных в плоскости приводного ролика, два поджимных ролика, образующих с приводным и ограничительными роликами равнобокую треугольную призму, ролики которой сопряжены с поверхностями профилей катания колес, при этом модули с плазмотронами и насадками расположены между приводным и ограничительным роликами по оси поджимных роликов.

2. Полуавтоматическая линия по п.1, отличающаяся тем, что она содержит теплозвукоизоляционную камеру, выполненную со сквозными герметично закрывающимися дверными проемами для подачи и выгрузки колесной пары, размещенные в камере модули с плазмотронами и насадками, ролики, сопряженные с поверхностями катания колесной пары, транспортер с погрузочно-разгрузочными площадками и установленные перед площадками укладчики с пневмоприводами, выполненные в виде поворотных рычагов.

3. Полуавтоматическая линия по п.2, отличающаяся тем, что транспортер внутри камеры оборудован убирающимся упором, обеспечивающим установку колесной пары под плазмотроны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7