Лабораторная работа №2

ПРОИЗВОДСТВО И СБОРКА КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ЛОКОМОТИВА

Ц е л ь р а б о т ы: изучить способы изготовления осей и колес и методы формирования колесных пар, научиться выявлять технологические дефекты в процессе их изготовления.

1.1 Общие сведения

Колесная пара является наиболее ответственным узлом в тележке и от надежности ее работы зависит безопасность движения. Она предназначена нести весовые нагрузки всех узлов электровоза, направлять движение электровоза по рельсам, передавать силу тяги и тормозную силу, воспринимать статические и динамические нагрузки, возникающие между рельсом и колесом и преобразовывать вращающий момент тягового двигателя в поступательное движение электровоза.

Колесная пара электровоза показана на рисунке 1.1 и состоит из оси 1, двух колесных центров 2 с бандажами 3 (или цельнокатаных колес), бандажных колец. Для связи с передачей локомотива (тяговым двигателем) она оборудуется одним или двумя зубчатыми колесами 4 и другими элементами тягового привода.

Рисунок 1.1 – Колесная пара электровоза 2ЭС6.

Колесные пары изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 11018-2011, который устанавливает требования ко вновь изготавливаемым колесным парам локомотивов и моторным колесным парам моторвагонного подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм климатического исполнения УХЛ по ГОСТ 15150, эксплуатируемых со скоростью движения не более 200 км/ч.

Технические характеристики колесной пары электровоза 2ЭС6 представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические характеристики колесной пары электровоза 2ЭС6

Наименование	Размер, мм
Номинальный диаметр по кругу катания	1250
Расстояние между внутренними гранями бандажей	1440
Ширина бандажа	140
Толщина нового бандажа по кругу катания	90
Толщина изношенного бандажа по кругу катания	45

Процесс изготовления колесных пар включает в себя изготовление осей колесных пар, изготовление колесных центров, изготовление бандажей колесных пар; изготовление зубчатых колес, формирование колесных пар, контроль сборки и обработка колесных пар.

1.2 Производство осей колесных пар

Производство осей колесных пар начинается в кузнечно-прессовом цехе. Ковка заготовок осей представляет собой сложный и трудоемкий технологический процесс, требующий наличия дорогого специального оборудования: методических печей для нагрева заготовок, мощных 600—800-тонных прес­сов, манипуляторов и др. Поэтому она выполняется обычно на специализированных заводах.

Для изготовления осей используются заготовки квадратного сечения размером 205×205 мм, прокатанные из стали марки Ос. Л (ГОСТ 4728 – 2010) следующего химического состава (в %): С – 0,42–0,5; Mn – 0,6–0,9; Si – 0,15-0,35; P – не более 0,04; S – не более 0,04; Cr – не более 0,3; Ni – не более 0,3; Cu – не более 0,25.

Механические свойства стали указаны в таблице 2.2

Таблица 2.2 – Механические свойства металла заготовок осевых.

Временное сопротивление при растяжении, МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение, не менее, %	Ударная вязкость, МДж/м2 (кгс·м/см2)
		Среднее арифметическое значение по четырем образцам, не менее	Минимальное значение для отдельных образцов
580 – 615 (59,0 – 62,5) 620 – 625 (63,0 – 65,5) 650 и более (66)	20 19 18	0,5 (5,0) 0,4 (4,0) 0,35 (3,5)	0,35 (3,5) 0,3 (3,0) 0,3 (3,0)

Рисунок 2.2 – Планировка участка цеха для ковки осей

На рисунке 2.2 показана одна из возможных плани­ровок участка цеха для ковки осей. Из штабеля 1 такая заготовка укладывается на стол 3 методической печи 2 и приспособлением-толкателем направляется в печь. Ковка оси должна производиться обязательно с одно­го нагрева и в строго определенном интервале температур, так как температурный режим определяет качество металла оси. Температурный интервал ковки для осевой стали нахо­дится в пределах 1150—850°С. Перегрев заготовки выше 1250°С приводит к укрупнению зерен, что снижает механи­ческие свойства стали. Дли­тельный перегрев вызывает не­исправимые химические прев­ращения — пережог стали. Окончание ковки при темпе­ратуре, лежащей выше нижне­го предела температурного ин­тервала, вызывает нежелатель­ное укрупнение зерна, так как раздробленные в процессе ковки зерна аустенита при температуре выше 850°С сно­ва срастаются между собой. Окончание ковки при темпера­туре, лежащей ниже темпера­турного интервала, вызывает удлинение зерен в направлении ковки (строчное расположение волокон), которое также снижает механические свойства стали.

Чтобы выдержать температурный интервал, необходима очень четкая организация технологического процесса. Ковку осей производят на быстроходных парогидравлических прес­сах мощностью 600—800 г в многоручьевых (обычно трехручьевых) передвижных штампах. Нагретая заготовка про­двигается толкателем к окну выдачи, захватывается здесь манипулятором 4 и подается под парогидравлический пресс 6. После обжатия и ковки первой половины заготовки во всех трех ручьях штампа до чертежных размеров (первый ручей — черновой, второй — средний, третий — чистовой) манипулятор переносит ось на поворотную вилку 5, где она кантуется на 180° под действием собственного веса. Затем манипулятор захватывает ось за откованную часть и подает ее под пресс для ковки второй стороны. На всех операциях ковки производится контроль температуры оси оптическим пирометром. После ковки по монорельсу 10 ось передается на правильный пресс 7 для проверки и правки, затем в нормализационную печь 8 и после окончания нормализации — на стеллажи 9 для медленного охлаждения на воздухе. Отсю­да по подъемному пути 17 оси передаются на склад.

Механическая обработка осей при достаточной програм­ме выпуска производится на поточной технологической ли­нии с укрупнением операций на многоинструментальных станках. В частности, на рис. 22 показан вариант обработки оси колесной пары за 10 операций.

Рисунок 2.3 – Планировка участка цеха для ковки осей.

Первая операция обработки оси — отрезка концов в размер по длине и центровка — здесь выполняется за одну установку на специальном центровально-отрезном станке, оборудованном двумя суппортами с дисковыми фрезами для отрезки концов и двумя сверлильными головками для цен­тровки (сверление и зенкерование). Вторая операция — чер­новая обточка — производится за одну или две установки на многорезцовом токарном станке методом врезания с после­дующей продольной подачей [Л. 2]. При работе с одной установки выполняется одновременная обточка всех поверх­ностей оси, при работе с двух установок — сначала одной, а затем второй ее стороны. Третья операция — чистовая об­точка — выполняется, как и черновая, на многорезцовых то­карных станках того же типа. Четвертая операция — пов­торная центровка для исправления центровых отверстий с чистовой подрезкой торцов — производится на двухшпиндельном токарном станке с самоцентрирующим люнетом. Пя­тая операция — предварительное шлифование на кругло-шлифовальном станке, шестая — накатка шеек на специаль­ном накаточном станке, седьмая — окончательное шлифова­ние на круглошлифовальном станке, восьмая — обработка галтелей (выкружек) на токарном станке с последующей за­чисткой шлифовальной шкуркой, девятая — нарезание резь­бы под гайки крепления буксовых подшипников методом фрезерования дисковой или гребенчатой фрезой (при надоб­ности), десятая и последняя — сверление и нарезание от­верстий в торце оси под болты стопорных планок на агре­гатном сверлильном станке с самоцентрирующим люнетом.

Контроль обработки осей включает в себя внешний ос­мотр, инструментальный обмер и дефектоскопию. При внеш­нем осмотре проверяется законченность операций обработ­ки, отсутствие на поверхности оси забоин, царапин, трещин, наличие знаков и клейм номера плавки, номера оси, време­ни изготовления и др. При инструментальном контроле про­веряются размеры оси микрометром и шаблонами, оваль­ность и конусность (микрометром), соосность центровых отверстий с поверхностью шейки (индикатором). Дефекто­скопия для выявления поверхностных трещин и внутренних пороков производится методами магнитного или ультразву­кового контроля [Л. 2].