2.4.2. Виготовлення хребтових балок типової конструкції

Хребтова балка є найбільш складним і відповідальним вузлом рами вагона. Незважаючи на істотні розходження в конструкціях вагонів, конструкції хребтових балок мають багато загального. Основна несуча частина будь-якої хребтової балки виконується із профілів прокату (рис. 2.14). Конструкція хребтової балки з несучою частиною із зетових профілів може вважатися типовою, тому що цей профіль призначений спеціально для хребтових балок вагонів. У кінцевих частинах хребтової балки будь-якого вагона розміщені також типові елементи: передні й задні упори автозчепу, надп’ятники (рис. 2.15). Упори автозчепу виконують литими й кріплять до стінок профілів заклепками. У конструкціях хребтових балок пасажирських вагонів, а останнім часом і деякі вантажних, упори приварюються до профілів.

Рис. 2.14. Поперечні перерізи хребтових балок:

а — вантажних критих, піввагонів із глухим порожньому, бункерних, рефрижераторних; б — піввагона з люками; в — пасажирські; г и д — платформ (перерізу відповідно в середній і кінцевій частинах); е — цистерн; 1— зетовый профіль; 2-діафрагма; 3-двотавровий профіль; 4—державка петлі; 5-нижній лист поперечної балки; 6 — лист; 7 — обмежувальна скоба; 8 — смуга

Рис. 2.15. Кінцева частина хребтової балки вагона (вид знизу): а — із приклепаними упорами; б — із приварними упорами; 1 — зетовый профіль; 2 — передній упор; 3 — запобіжна планка; 4 — задній упор; 5 – надп’ятник

Конструкції литих упорів у цьому випадку трохи змінені (рис. 2.15, б). Між передніми й задніми упорами до стінок профілів приклепані або прикріплені гвинтами запобіжні планки, що виключають зношування стінок при переміщеннях поглинаючого апарата. Надп’ятники можуть бути литими або зварними. Литі надп’ятники кріплять до профілів заклепками, зварні приварюють.

Є конструкції вагонів (вагони-хопери, платформи для цистерн й ін.), у яких задній упор об'єднаний в один виливок з надп’ятником. Такі конструкції можуть бути ефективними тільки для вагонів, що мають невелику довжину консольної частини.

У середній частині хребтової балки в місцях розташування поперечних балок рами встановлюють діафрагми. Взаємне розташування складових частин хребтової балки визначає основні розміри кузова, зокрема розмір А (рис. 2.15) визначає довжину рами по кінцевих балках, розмір Б — базу вагона. Розмір між робочими площинами упорів є стандартним (625_-3 мм) для всіх вітчизняних вагонів, обладнаних автозчепом нежорсткого типу.

Для типової конструкції хребтової балки можна розглянути й проаналізувати кілька можливих варіантів побудови технологічного процесу.

Процес виготовлення хребтової балки звичайно починається з підготовки профілів, що полягає в дробеструйному очищенню прокату від іржі й окалини.

Після очищення потрібно обрізати зетові профілі в розмір по довжині. При цьому необхідно мати у виді, що при зварюванні хребтової балки довжина її в результаті усадочних деформацій зменшується. Усадку, що звичайно визначають досвідченим шляхом, необхідно врахувати при обрізку профілів у розмір по довжині. Операція обрізки може бути виконана на робочому місці, обладнаному двома стаціонарно встановленими в потрібний розмір дископільними верстатами або установками для кисневого різання. Процес кисневого різання більшь продуктивний, а процес обрізки за допомогою дископільних верстатів легше автоматизувати, що дозволяє визволити одного-двох робітників.

Складання хребтової балки звичайно здійснюється на спеціальному стенді при положенні балки «низом нагору» (рис. 2.16). Особливості цієї операції наступні: при складанні хребтової балки необхідно зетові профілі з'єднати так, щоб нижні (стосовно робочого положення хребтової балки) площини нижніх полиць мали як можна меншу різницю рівнів. Це дозволить одержати якісну базу для установки нижнього листа шкворневої балки рами й п’ятника. Щоб одержати таку базу, звичайно в технологічний процес включають добірку комплекту зетових профілів з різницею розмірів по висоті не більш ніж 3 мм і при складанні балки верхні площини верхніх полиць зетових профілів приймають як настановна база. У цьому випадку можлива уступність до 3 мм, крім того, підвищується трудомісткість у результаті необхідності проведення вимірів і добірки.

Рис. 2.16. Схеми базування елементів хребтової балки, виготовленої

із прокату зетового профілю:

а — при складанні; б— при зварюванні; 1 — базові елементи складального стенда; 2 - гумовий шланг; 3 - флюс

Для більшості типів вагонів наявність незначної уступності в стику верхніх полиць профілів не знижує якості вагона. Тому можна вважати за доцільне варіант складання, при якому настановними базами є площини нижніх полиць (рис. 2.16, а). Якщо врахувати, що в партії профілів розміри товщини полиць відрізняються несуттєво, то потреба в підборі зетовых профілів при цьому варіанті складання відпадає.

Ще однією особливістю є наявність значного зазору в стику двох зетовых профілів, що підтверджується аналізом допуску на ширину верхньої полиці (див. мал. 2.14, а, розмір 174*₃'₀). Для попередження можливих прожогов при зварюванні зетовых профілів на більшості вагонобудівних заводів прийнята технологія складання, при якій балка збирається повністю в складальному стенді. Після цього із внутрішнього боку дуговим зварюванням вручну накладають поздовжній подварочный шов. Якщо ж зазор перевищує 4 мм, то стик перекривають підкладкою зі смуги. Потім зверху автоматичним зварюванням під шаром флюсу заварюють основний шов. Якщо ж автоматичне зварювання виконувати на флюсовій подушці (мал. 2.16, б), то прожоги будуть виключені. Але в цьому випадку потрібно мати вільну від заставних елементів внутрішню порожнину хребтової балки.

З наведеного треба, що виконання операції складання хребтової балки може бути організоване по двох варіантах. Перший варіант-операцію повністю виконують в одному складальному стенді із кріпленням профілів між собою й всіма заставними елементами (упори, надпятники, діафрагми) до профілів прихватками (короткими тимчасовими зварними швами). Після цього заварюють поздовжній подварочныи шов або встановлюють і приварюють незнімну технологічну підкладку (смугу).

Другий варіант — складання хребтової балки виконують за дві операції: перше складання, проведене перед зварюванням поздовжнього шва й друге складання після зварювання поздовжнього шва.

На першому етапі складання доцільно два зетових профілі об'єднати, використовуючи які-небудь дві заставні елемента, наприклад передні упори. Це складання необхідно виконати в спеціальному стенді, що дозволить реалізувати схему базування, представлену на рис. 2.16, а, і одержати з необхідною точністю розміри А (рис. 2.15).

Після першого етапу складання технологічний вузол надходить на робоче місце для зварювання поздовжнього шва. На цій операції доцільно застосувати спосіб зварювання розщепленим електродом на флюсовій подушці (рис. 2.16, б). Цей спосіб має високу продуктивність і забезпечує глибокий провар. Під дією залишкових зварювальних напруг балка може деформуватися, тому перед зварюванням їй необхідно додати зворотний вигін (випоклістю нагору), величину якого звичайно визначають досвідченим шляхом.

На другому етапі складання зетові профілі в зборі з передніми упорами також установлюють у складальний стенд положенням «низом нагору». Після піджимання вузла до базових поверхонь стенда встановлюють і прихоплюють до стінок зетових профілів задні упори, надп’ятники, діафрагми.

При будь-якому варіанті організації складальних операцій після складання хребтової балки в стенді її необхідно передати на робоче місце для приварки діафрагм і надп’ятников. Це робоче місце звичайно обладнають кантувачем для повороту балки щодо її поздовжньої осі. Кантувачі можуть бути різними по конструкції: ланцюговими, кільцевими й ін.

Далі балка надходить на робоче місце для сверління отворів під заклепки в місцях кріплення упорів і запобіжних планок.

На поточно -механізованих лініях для виконання розглянутої операції звичайно застосовують спеціальні агрегатно-свердлильні верстати (рис. 2.17, а). Верстат має спеціальний стіл 2, на якому закріплюється пневматичними притисками хребтова балка. Для свердління використовують одночасно чотири тришпиндельні свердлильні головки 1, установлені у два вертикальних ряди на обох кінцях балки (12 отворів). Для переходу до наступного ряду отворів стіл обладнаний механізмом крокового переміщення, і після відводу всіх свердлів він переміщається разом з балкою на розмір кроку між рядами заклепок.

В умовах середньо- і дрібносерійного виробництва зазначену операцію виконують із застосуванням універсальних радіально-свердлильних верстатів. Отвори свердлять по накладних кондукторах, а для повороту балки застосовують кантувачі.

Після свердління хребтова балка передається на клепку. На цій операції утворять з'єднання заклепками в місцях кріплення упорів і запобіжних планок із профілями. Клепку виконують гідравлічними клепальними скобами при зусиллі на штоку 500.. .550 кН. Скоби можуть бути підвішені на поворотних консолях (рис. 2.18). Заклепки нагрівають в електричних нагрівачах до температури 950... 1000 °С. Балка, зібрана по першому варіанту технології, після клепки повинна бути передана на робоче місце для автоматичного зварювання поздовжнього шва.

Рис. 2.17. Схема свердління хребтової балки:

а- установка на агрегатно- свердлильном верстаті; б — розташування отворів у кінцевій частині балки

Рис. 2.18. Установка для клепки хребтової балки:

1-поворотна консоль; 2-клепальна скоба; 3 — противага скоби; 4 — каретка; 5 — матриця; 6 — обтиск; 7 — гідроциліндр; 8 — рукоятка керування; 9 — шланг від гідронасосної станції

Остання операція при виготовленні хребтової балки - контрольна. При остаточному контролі й здачі балки контролерові ОТК зовнішнім оглядом перевіряються комплектність балки, якість зварних швів на відсутність пор, підрізів, кратерів. Заклепувальні з'єднання перевіряються остуканням на відсутність деренчання й щупом на щільність прилягання деталей, що з'єднуються. Основні розміри контролюють граничним вимірювальним інструментом (прохідними й непрохідними шаблонами).

На прикладі виготовлення хребтової балки типової конструкції викладений загальний підхід до розробки складального технологічного процесу. Для хребтових балок вагонів інших типів нижче розглянуті тільки відміні від наведених етапи.