2.7. Сборка кузовов и общая сборка вагонов

2.7.1. Технические требования, предъявляемые к кузовам вагонов. Способы базирования при сборке кузовов

Общая сборка кузова является наиболее ответственным и слож­ным этапом изготовления любого вагона. На этапе общей сборки кузова обеспечиваются его форма в плане и в поперечном сечении, геометрические размеры, а также взаимное расположение поверх­ностей, определяющих качество сочленения кузова с тележками (опорных поверхностей пятников и скользунов).

Технические требования накладывают ограничения на отклонения боковых и торцовых стен от вертикальной плоскости, разность диаго­налей поперечного сечения кузова и дверных проемов, прогибы хреб­товой и боковых балок, высоту и ширину кузова, волнистость обшив­ки и др. Для грузовых и пассажирских вагонов перечисленные допустимые отклонения различны (более жесткие для пассажирских).

Традиционно в отечественном вагоностроении кузова собира­ют из крупных технологических узлов: рам, боковых и торцовых стен, крыш. Сборку кузова чаще всего производят в специальном сборочном приспособлении — стапеле.

Особенности базирования при сборке кузова заключаются в вы­боре базового технологического узла, т.е. узла, на котором имеют­ся надежные технологические базы для монтажа остальных узлов. Наиболее приемлемыми базовыми узлами кузова любого вагона могут быть или рама, или боковые стены.

Далее необходимо решить вопрос о первичном базировании ба­зового технологического узла. Если в качестве базового узла выб­рана рама вагона, то базировать ее в стапеле можно одним из сле­дующих способов: по пятникам, по пятникам и скользунам, по пятникам и боковым балкам.

Рис. 2.32. Базирование рамы в стапеле для сборки кузова: а — по пятникам; б — по пятникам и скользунам; 1 — установочная, направ­ляющая и опорная опора; 2 — установочная и направляющая опора; 3 — установочная опора; 4 — направляющая опора; 5 — зазор

Базирование рамы по пятникам (рис. 2.32, а) заключается в том, что раму опорными плоскостями пятников устанавливают на специальные базирующие элементы стапеля. Один из этих элементов выполнен по форме подпятника, второй имеет желобчатую форму и позволяет ком­пенсировать разброс размера базы вагона. Для придания раме устойчи­вого положения ее необходимо поджать к опорам стапеля.

Этот способ отличается простотой, однако он имеет ряд существен­ных недостатков. Если рама имеет малую изгибную жесткость, то она существенно деформируется под собственным весом. Поэтому в стапеле необходимо предусмотреть большое количество дополнительных регу­лируемых опор под боковыми или хребтовой балками, с помощью кото­рых можно будет выставить продольные элементы рамы по струне. Кро­ме того, при небольших погрешностях базирования неизбежен существенный перекос рамы (отклонение от горизонтальной плоскости). Из отмеченных недостатков следует, что рассматриваемый способ базирования рамы может быть рекомендован лишь при сборке кузовов с достаточно жесткой рамой (например, крытых грузовых вагонов).

При базировании рамы по пятникам и скользунам (рис. 2.32, б) в качестве установочной базы используются опорные плоскости скользунов. Направляющая и опорная базы сохраняются теми же, что и в предыдущем случае. Этот способ позволяет разнести опор­ные точки на установочной базе и существенно уменьшить влияние погрешности базирования на перекосы рамы, однако другие недо- атки предыдущего способа сохраняются. Преимущественное при­менив этого способа такое же, как и предыдущего. Три базировании по пятникам и боковым балкам в качестве ус-танЬвочной базы принимаются полки балок, а направляющая и опор­ная разы, как и прежде, на цилиндрических поверхностях пятников. Этот способ позволяет до минимума сократить трудоемкость работ по ориентированию рамы в горизонтальной плоскости и рекоменду­ется ^ля сборки кузовов с рамами малой изгибной жесткости.

Выбор рамы вагона в качестве базового технологического узла при сборке кузова накладывает различные ограничения. Многие из них могут быть сняты, если установочные базы выбрать на элемен­тах боковых стен вагона. Сущность такого способа базирования (рис. 2.33) заключается в том, что в стапель сначала подают раму, но не базируют ее. После этого подают боковые стены, выставляют их в зоне верхней обвязки по опорам стапеля и закрепляют. Раму вагона снизу поджимают к нижним опорным концам стоек или к нижним обвязкам боковых стен (в зависимости от конструкции стен).

Рис. 2.33. Схема базирования при сборке кузова полувагона (базовые

элементы — боковые стены): 1 — установочная опора; 2 — направляющая опора; 3 — прижимы

Использование боковых стен в качестве базовых элементов тле­ет ряд преимуществ по сравнению со способами, рассмотренными ранее. Способ отличается простотой, сокращением затрат времени на установку рамы. Но самое главное преимущество в том, что на ; стадии изготовления рамы не требуется устранять прогибы продлль- | ных балок рамы (боковых и хребтовой) в вертикальной плоскости. Их можно и не контролировать, так как после соединения рамы с боковыми стенами стены будут удерживать балки рамы в требуе­мом положении.

Из схемы, приведенной на рис. 2.33, следует, что такой способ ба­зирования применим для кузовов, боковые стены которых позволя­ют надежно закреплять их по верху. Если боковые стены не имеют верхней обвязки или она не достаточно жесткая, можно применить смешанный способ базирования с последовательным переносом баз. При этом способе на первом этапе базовым элементом является рама вагона, ее базируют в стапеле по четырем выставленным в одной плоскости опорам, расположенным под скользунами или под конца­ми шкворневых балок. Раму необходимо поджать к этим опорам, причем прижимы целесообразно расположить на концевых балках. Это позволит получить на верхних плоскостях шкворневых (или бо­ковых) балок четыре точки, по которым можно базировать боковые стены. Если раму собирали в стенде в нормальном положении, то можно ожидать, что полученные точки тоже расположатся в одной плоскости (с небольшой погрешностью). Далее следует приварить шкворневые стойки боковых стен к боковым балкам рамы (или к концам шкворневых балок) после чего можно перенести установоч­ные базы на опорные концы промежуточных стоек. В промежуточ­ных точках раму необходимо поджать к опорным концам стоек.

Рассмотренный способ может быть применен при сборке кузо­вов любых вагонов с жесткими стенами и гибкими рамами, в том числе и для вагонов, имеющих крышу, при этом сохраняются все преимущества предыдущего способа.

2.7.2. Технология сборки кузовов вагонов

Наиболее прогрессивной формой сборки кузовов в условиях средне- и крупносерийного производства является подвижная сбор- ка с применением конвейеров для перемещения кузова с одной по­зиции на другую. Для перемещения кузова можно использовать как собственные (штатные) тележки вагона, так и технологические (вре­менные многоразового использования или специальные).

фборка кузова может осуществляться как в свободном состоя­нии, так и в специальном сборочно-сварочном стенде — стапеле. При сборке в свободном состоянии в качестве базового элемента используют раму вагона. Для временного крепления на раме (до сварки) боковых и торцовых стен применяют различную техноло­гическую оснастку: стяжки, распорки, винтовые струбцины и др. При сборке кузова в свободном состоянии производительность тру­да сборщиков очень низкая.

Существенно повысить производительность труда при сборке ку­зова можно, применяя высокомеханизированные стапели, в кото­рых базируют и закрепляют все составные части кузова.

Современные конструкции кузовов предусматривают в основ­ном соединения составных частей дуговой сваркой. Сварные швы различным образом ориентированы в пространстве, причем в од­ной и той же конструкции могут быть короткие и длинные швы. Располагаются они как с внутренней, так и с наружной стороны кузова. Поэтому при сварке кузовов чаще всего применяют полу­автоматическую сварку.

При наложении длинных сварных швов необходимо обращать внимание на предупреждение остаточных сварочных деформаций. Наиболее доступным способом в этом случае может быть воздуш­но-водяное охлаждение сварного шва. Сущность этого способа зак­лючается в том, что вслед за сварной дугой (а при приварке обшив­ки к элементам каркаса — с обратной стороны) перемещают со скоростью сварки форсунку, с помощью которой сварной шов ох­лаждают струей воздуха с распыленной в нем водой. Способ позво­ляет на 70...80 % снизить остаточные напряжения в сварной конст­рукции, а соответственно и ее деформации.

Сборка кузова полувагона с люками и глухими торцовыми сте­нами осуществляется на главном конвейере. Работы по сборке ку­зова могут быть закреплены за позициями конвейера следующим образом.

Позиция I— опускание рамы на тележки (тележки поступают* вагоносборочный цех из тележечного цеха). /

Позиция II — установка боковых стен на специальном стенде с гидроприжимами. Стенд (рис. 2.34) позволяет реализовать схем/ба-зирования, показанную на рис. 2.33. Базирование в продольном! на­правлении (в направлении опорных баз) производится: рамы — по осям шкворневых балок, боковых стен — по осям шкворневых сто­ек. Гидроцилиндры нижних боковых прижимов на левой и правой сторонах стенда имеют по два штока и включены в гидролинию последовательно, поэтому они кроме поджатая боковых стен к раме одновременно совмещают продольную ось собираемой конструк­ции с осью стенда.

В стенде выполняют также прихватку боковых стен к балкам рамы и сварку потолочных швов. Поэтому позиция оборудована монорельсами для перемещения подающих механизмов сварочных полуавтоматов.

Рис. 2.34. Стенд для общей сборки кузова полувагона:

а — вид на угловую и промежуточную стойки; б—вид на шкворневую стойку; 1 — монорельс для перемещения подающих механизмов сварочного полуавто­мата; 2 — центрирующие боковые прижимы; 3 — прижим рамы; 4 — устано­вочный и направляющий упор боковой стены

Позиции III—V— сварка вертикальных швов, установка и при­варка планок поддомкрачивания вагона и соединительных накла­док, зачистка швов и сдача выполненных сварочных работ.

Позиция VI — установка механизма запирания крышек люков (закидок и запорных секторов). Позиция оборудована монорельса­ми для перемещения пневматических гайковертов.

Позиция VII— подгонка и закрывание крышек люков. Позиция оборудована специальными подъемниками для закрывания крышек люков (люкозакрывателями).

Позиция VIII — установка торцовых стен на стенде с гидропри­жимами и полуавтоматами для прихватки торцовых стен к боко­вым и к раме.

Позиции IX—XI — приварка торцовых стен к раме и боковым стенам. Здесь применяется автоматическая сварка, поэтому две пос­ледние позиции оборудованы кантователями для поворота кузова и устройствами для подвода сварочных автоматов к местам свар­ки. Перед поворотом кузова (после закрепления его в кантователе) тележки специальными подъемниками опускают в приямки (углуб­ления в полу цеха).

Позиция XII — сдача сварочных работ по торцовым стенам и правка габарита кузова (обеспечение размера по ширине в зоне верх­них обвязок на всей длине кузова). Позиция оборудована специ­альным прессом, перемещающимся на портале вдоль кузова.

Позиции XIII—XIV— соединение тормозной передачи рамы и тележек, регулирование зазоров между скользунами, установка по­ручней и подножек и сдача кузова контролеру ОТК и представите­лю заказчика. Принятый вагон через габаритную рамку подается в малярный цех.

Сборка кузовов грузовых крытых вагонов тоже происходит на кон­вейерах. Технология сборки и сварки кузова до установки крыши сходна с технологией сборки кузова полувагона. Основное отли­чие заключается в том, что при сборке кузовов грузовых крытых вагонов объем сварочных работ значительно больше, так как необ­ходимо приваривать не только стойки стен к боковым балкам рамы, но и обшивку по всему периметру вагона. Далее на конвейере пре­дусматриваются позиции для установки и крепления крыши, навес- ки погрузочных дверей, настила деревянного пола, подшивки д весно-волокнистыми плитами стен и потолков, сдачи кузова.

Сборка кузовов пассажирских вагонов осуществляется на поточ­ных линиях с перемещением кузова на временных технологических тележках. При сборке кузова целесообразен смешанный способ ба­зирования с последовательным переносом баз. Применительно к этому способу базирования технологический процесс может быть построен следующим образом.

Позиция I— раму опускают на технологические тележки.

Позиция II— четыре пневмоподъемника, головки которых выс­тавлены в одной плоскости по нивелиру, ориентируют раму в гори­зонтальной плоскости. На раму подают комплект технологических рамок для базирования боковых стен и поочередно левую и пра­вую боковые стены. Шкворневые стойки боковых стен совмещают с осями шкворневых балок, закрепляют стены по шкворневым стой­кам технологическими рамками и приваривают шкворневые стой­ки к обвязкам.

Далее подтягивают раму к концам стоек боковых стен в других точках, прихватывают стойки к обвязке рамы, закрепляют стены технологическими рамками в промежуточных точках (всего семь-девять рамок), устанавливают и прихватывают торцовые и тамбур­ные стены. На этой позиции целесообразно установить и прихва­тить подножки. Использование технологических рамок требует существенных затрат времени и труда на базирование боковых стен. Преимуществами по сравнению со сборкой в стапеле является то, что рамки могут оставаться в кузове вплоть до установки и при­варки крыши. Это дает возможность перемещать кузов и выпол­нять сварочные работы с закрепленными стенами.

Позиция III—собранную конструкцию снова ориентируют в го­ризонтальной плоскости и выполняют сварочные работы. Применя­ется в основном полуавтоматическая сварка в среде защитных газов.

Кроме перечисленных на поточной линии необходимо иметь еще четыре — шесть позиций (в зависимости от такта выпуска) для за­вершения сварочных работ, монтажа водяных баков, переходных площадок и других элементов. Завершаются работы обычно прав­кой кузова.