Ремонт корпуса автосцепки и деталей механизма сцепления

Автосцепные устройства при работе испытывают значитель­ные динамические нагрузки, действующие в различных плоскостях, большие перепады температур. Кроме того, на их работу отрица­тельно влияет незащищенность сопряженных деталей от попадания в зоны трения абразивных частиц.

Сложное конструктивное исполнение деталей и их геометри­ческих форм требует повышения уровня технологии изготовления, ремонта, системы 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. При этом особенно сильно и часто этот эффект возрастает, когда неисправны гасители колебаний как гидравлического, так и фрик­ционного типа. Тогда все основные детали не только перегружа­ются, но и интенсивно изнашиваются. Возможны даже саморасцепы вагонов, появление деформаций в отдельных деталях устройства, отколов, трещин и других повреждений, включая разрушения.

Возникновение знакопеременных нагрузок приводит к разви­тию трещин, изломам. В отдельных случаях встречаются хрупкие разрушения, что определяется как неблагоприятным сочетанием 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.

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

В отдельных случаях, например при появлении местных, од­носторонних износов деталей, при существенных изменениях в высотах расположения головок смежных автосцепок по отношению к уровню рельса, а также при резких изменениях силовых экс­плуатационных факторов возможны заклинивание, излом или иное повреждение рабочих элементов. При этом трущиеся поверхности могут получить задиры в локальных областях, значительно увели­чивающих в дальнейшем интенсивность изнашивания сопряжений.

Повреждения механизма автосцепки и поглощающего аппара­та увеличиваются при вождении сверхтяжелых поездов, а также на сортировочных горках в случае низкой эффективности работы вагонных замедлителей.

Дефекты и повреждения деталей автосцепного устройства выявляются как визуально, так и с использованием вспомогатель­ных средств контроля, например лупы, дефектоскопа, шаблонов и др.

По характерным внешним признакам, например, таким, как раз­витие местной коррозии, скопление в виде тонкой полоски вали­ка из пыли, грязи, инея, уже до очистки и обмывки деталей можно определить места возможного расположения трещин, которые должны быть впоследствии тщательно осмотрены и всесторонне проверены.

Так, после расчистки зон повреждения головы корпуса авто­сцепки их обследуют с использованием лупы. Выявленные трещины вырубают на всю глубину залегания и на 15—20 мм далее видимых границ начала и конца. Разделка кромок трещины может произво­диться с помощью ручного или пневматического зубила, строга­нием на станке, электродуговой или газокислородной резкой.

К основным неисправностям корпуса автосцепки (рис. 6) относятся: трещины 1 в углах, образованных ударной стенкой зева и боковой стенкой большого зуба, а также между этой стенкой и тяговой стороной большого зуба; трещины в углах проемов для замка и замкодержателя. Эти трещины образуются в результате влияния концентрации напряжений в зонах перехода от одной поверхности к другой, так как при изготовлении часто умень­шаются радиусы сопряжений стенок контура изделия против уста­новленных. Эксплуатация показывает, что 42,5% корпусов авто­сцепки бракуют из-за наличия трещин в этих зонах;

 

 

Рис.6 Места повреждений и износов корпуса автосцепки

трещины 4 в месте перехода головы к хвостовику и трещины 6 в стенке отверстия для клина тягового хомута. Повреждения в этой зоне характеризуются хрупким разрушением и в большинст­ве своем происходят в результате" износа перемычки. Уменьше­ние толщины перемычки происходит в результате износа 7 упор­ной поверхности хвостовика от взаимодействия с упорной плитой и за счет износа и смятия 5 стенки отверстия от взаимодейст­вия с клином хомута. Основной причиной износа этого отвер­стия является существенное увеличение продольных сил, дейст­вующих в большегрузных поездах, наибольшие значения которых превышают предел текучести используемого металла. Поэтому клиновое соединение в усиленных автосцепках заменяют более проч­ным — шарнирным;

износы 2 тяговых и ударных поверхностей большого и мало­го зубьев существенно ухудшают продольную динамику вагонов и могут явиться причиной саморасцепов, износы 8 поверхностей корпуса в месте соприкосновения с поверхностями проема удар­ной розетки происходят в случае отклонения оси корпуса авто­сцепки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При прохо­де вагонов в кривых малого радиуса и особенно при сцеплении вагонов с разной длиной консольной части рамы оси автосцепки отклоняются и на первом этапе подвергаются износу вертикаль­ные стенки корпуса автосцепки. При достижении определенного значения износа прочность стенок становится недостаточной, хвостовик начинает изгибаться в горизонтальной плоскости, и в этом месте появляются трещины. Аналогичное явление наблюда­ется в вертикальной плоскости, когда поезд проходит различные переломы профиля пути — возникает заклинивание автосцепок в контуре зацепления. В результате этого хвостовик автосцепки одного из вагонов упирается через тяговый хомут в верхнее перекрытие хреб­товой балки и начинает поднимать вагон. Это приводит к изгибу хвостовика или изломам маятниковых подвесок смежной автосцепки.

Как показывает обследование корпусов автосцепок с трещинами и изломами хвостовика, у 60% корпусов автосцепок, кроме того, имели место дефекты технологического происхождения (разностенность хвостовика).

Износ поверхности 3 упора головы автосцепки в выступ удар­ной розетки происходит из-за недостаточной эффективности по­глощающих аппаратов в определенных поездных ситуациях. После полного использования их энергоемкости избыточная часть кинети­ческой энергии остается непогашенной поглощающим аппаратом и передается непосредственно от головы корпуса автосцепки на выступ розетки и раму вагона. Такая передача сил отрицательно влияет и на техническое состояние рамы вагона.

Вертикальные трещины в зеве со стороны большого зуба в углах разрешается заваривать при условии, что после разделки они не будут выходить на горизонтальные плоскости наружных ре­бер большого зуба. Трещины в углах проемов для замка и замко­держателя можно заваривать, если разделка трещин в верхних углах проема для замка не выходит на горизонтальную поверх­ность головы, в верхнем углу проема для замкодержателя не выходит за положение верхнего ребра со стороны большого зуба, а длина раз­деланной трещины в нижних углах проемов для замка и замкодержа­теля не превышает 20 мм.

Трещины в месте перехода головы к хвостовику можно за­варивать, если при глубине их более 5 мм поперечное сечение стенок хвостовика после разделки не уменьшается более чем на 25%.

Заварка трещин в корпусах автосцепок из низколегированных сталей 20ГЛ-Б, 20ГФЛ должна производиться с использованием электродов типов Э42А, Э46А, Э50А, Для повышения качества за­варки трещин целесообразно перед заваркой корпус автосцепки нагревать до температуры 250—300 °С, что улучшит адгезию наплав­ленного металла и снизит остаточные термические напряжения.

Износы ударных и тяговых поверхностей большого и малого зубьев и ударной поверхности зева восстанавливают наплавкой при условии, что наплавляемый металл не должен доходить бли­же 15 мм к закруглениям в углах и иметь твердость не менее НВ 250. Для получения твердости металла НВ 450 рекомендуется исполь­зовать электроды ОЗН-400, порошковую проволоку ПП-ТН500, пластинчатые электроды с легирующими присадками.

Поверхность перемычки хвостовика со стороны прилегания кли­на тягового хомута и с торца хвостовика можно наплавлять, если толщина изношенной перемычки составляет не менее 40 мм для автосцепок СА-3 и не менее 44 мм для СА-ЗМ. Для восстанов­ления этих поверхностей рекомендуется использовать электроды мар­ки УОНИ 13/85.

Разработана технология восстановления перемычки хвосто­вика автосцепки СА-3 электрошлаковой сваркой на установке Т 682. Такая технология позволяет восстанавливать хвостовики корпуса автосцепки с любыми трещинами, разрывами и износами при толщине перемычки менее 40 мм. Ремонт состоит в полной вырезке перемычки термическим или механическим способом, в заплавке проема и в последующей термической обработке корпуса ав­тосцепки.

Установка получает питание от отдельного фидера для предотвра­щения перерыва подачи электроэнергии при заварке перемычки. При сварке используют легированную сварочную проволоку марки Св-08Г2С диаметром 4 мм и плавящийся мундштук — цельно­тянутая труба из стали 20 длиной около 500 мм, наружным ди­аметром 15 мм, внутренним 5 мм. Сварку ведут под слоем флюса марки АК-8. Установка работает от сети напряжением 380 В с частотой 50 Гц. Напряжение дуги 50—52 В. Для облегчения воз­буждения дуги вначале на дно основания кокиля укладывают от­резок стального прута диаметром 20—25 мм, длиной 20—30 мм и засыпающего дробленой стальной стружкой слоем около 15 мм. Плавящийся трубчатый мундштук располагают на расстоянии 40— 50 мм от дна кармана, засыпав зазор флюсом. Процесс сварки при сварочном токе около 800 А длится 18—20 мин. Общее время на восстановление перемычки составляет около 45 мин.

Для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла хвостовик" автосцепки подвергают термообработке: нор­мализация с нагревом детали до температуры 920 °С, выдержкой в течение 3 ч и охлаждением на воздухе до температуры 300 °С; высокотемпературный отпуск с нагревом до температуры 640— 650 °С, выдержкой при этой температуре до 4 ч и охлаждением на воздухе.

Для восстановления изношенных поверхностей корпуса авто­сцепки применяют полуав­томатические и автоматичес­кие сварочные установки, а также метод наплавки лежачим пластинчатым электродом.

Технология наплавки деталей автосцепки лежачим пластинчатым электродом состоит в том, что на наплавляемую поверхность 9 (рис.7) насыпают слой гранулированного флюса 8, толщина которого определяет длину электрической дуги (примерно 4 мм).

 

 

Рис.7 Схема наплавки лежачим пластинчатым электродом

 

Наплавляемую поверхность располагают горизонтально или с уклоном 2—3° в сторону от начала наплавки для предотвра­щения короткого замыкания, когда расплавленный металл может подтечь под электрод. На флюс укладывают электрод 7, пред­ставляющий стальную пластинку, форма и размеры которой соот­ветствуют контуру наплавляемой поверхности. Один конец пластинчатого электрода с

помощью держателя соединяют с проводом источника сварочного тока, а другой (обратный) провод этого источника через специальные сварочные столы или стенды – с наплавляемой деталью.

На пластинчатый электрод насыпают флюс 6 той же марки количестве, необходимом для создания в процессе наплавки шла­ковой ванны, обеспечивающей нормальное протекание процесса на­плавки и защиту расплавленного металла от окисления кислородом воздуха (примерная толщина слоя 12-мм).

С целью улучшения качества формирования наплавочного валика особенно при наплавке широких поверхностей, сверху флюса укладывают прижимную медную или графитовую пластину, которая давит на ванну расплавленного металла и флюса.

Дуга возбуждается от пластинчатого электрода, соприкаса­ющегося с наплавляемой поверхностью детали в зоне 5 или с по­мощью металлических опилок или стружек, подсыпаемых при укладке электрода между наплавляемой деталью с пластинчатым электродом в этой зоне. При замыкании цепи сварочного тока опилки расплавляются, и электрическая дуга возбуждается. Перемещаясь по кромке электрода, дуга расплавляет его и флюс. После расплавления горизонтальной части электрода процесс продолжается на его отогнутом конце 1. В комплект технологической оснастки входит флюсоудерживающее приспособление 4для создана стабильной прослойки флюса 3.

Процесс наплавки этим методом автоматизирован полностью. Вручную выполняют только вспомогательные операции. Производительность наплавки увеличивается примерно на 22 % по сравнению с ручной наплавкой. Можно изношенные поверхности наплав­лять металлом с повышенной износостойкостью, с хорошим фор­мированием наплавленного металла и незначительным припуском на механическую обработку, что позволяет заменить операции ста­ночной обработки зачисткой шлифовальным кругом.

Поверхности корпуса автосцепки, наплавленные другими спосо­бами требуют механической обработки. Для этого на заводах и в де­по применяют универсальные фрезерные, строгальные, долбежные станки с соответствующей оснасткой.

Станок-полуавтомат (рис. 8) позволяет с одной установ­ки корпуса обрабатывать поверхности контура зацепления, отверстие для валика подъемника, стенки отверстия под клин, перемычку и торец хвостовика. На таком станке можно обработать 14 поверхностей.

Станок имеет станину 12; устройства: 21для обработки поверхностей контура зацепления,19— отверстий валика подъемника,14—отверстия под клин тягового хомута и торцовую часть хвостовика; насосные станции для подачи охлаждающей эмульсии и масла в системе станка при его работе. Станина станка является одновременно и установочным кондуктором для корпуса автосцепки. На горизонтальной поверхнос­ти станины размещена двухопорная жесткая рама являющаяся технологической базой, определяющей

 

 

 

 

Рис.8 Станок-полуавтомат для обработки корпуса автосцепки

правильную установку корпуса автосцепки относительно режущих головок устройств.

С помощью подвижной шаровой опоры 16, рычагов 7, приводимых в действие винтовыми парами 11 и силовым пневмоцилиндром 13, корпус автосцепки надежно закрепляется на станине в необходи­мом для обработки положении.

Устройство для обработки рабочих поверхностей контура за­цепления представляет собой агрегат, имеющий привод от электро­двигателя. Коробка скоростей 10приводит во вращение верти­кальный раздаточный вал 8, закрепленный одним концом (нижним) на плите-опоре 9, а вторым (верхним)— в кронштейне 1. Раздаточ­ный вал2 имеет четыре раздельные режущие головки 3, 4, 5 и 6,необходимые для обработки рабочих поверхностей контура зацеп­ления. Режущие головки выполнены в виде ригеля, один конец которого оснащен фрезой, а второй находится в зацеплении с шестерней раздаточного вала.

Устройство для обработки отверстий под валик подъемника состоит из специального блока, закрепленного на стойке 17,ко­торый может поворачиваться из нерабочего в рабочее положение. В шпиндель блока вставляется оправка с двумя фрезами 18. Уст­ройство для обработки поверхности отверстия перемычки и тор­цовой части хвостовика состоит из кольцеобразного незамкну­того люнета 15, шарнирно закрепленного на станине по центру торцовой части хвостовика. Режущая головка с фрезой может пе­ремещаться по отверстию хвостовика корпуса как в продольном направлении, так и по радиусу торца хвостовика.

В последние годы значительно увеличивается количество корпусов автосцепки, имеющих уширение зева головы и деформа­ции хвостовика. Уширение зева определяется соответствующим шаблоном. Проверку производят по всей высоте носка большого зуба. Для этого шаблон прикладывают одним концом к углу ма­лого зуба, а другой подводят к носку большого зуба. Если кром­ка шаблона пройдет мимо носка большого зуба в зев, значит зев расширен.

При обнаружении уширения зева или изгиба хвостовика ав­тосцепки в вертикальной или горизонтальной плоскости, превы­шающего 3 мм от продольной оси, корпус необходимо править с предварительным подогревом до температуры 800—850 °С с выдерж­кой в печи в течение 1 ч для равномерного прогрева корпуса по сечению. Если на корпусе автосцепки в зонах деформаций об­наружены незаваренные или ранее заваренные трещины, то такой корпус бракуется.

Корпусы автосцепки необходимо нагревать в печах с восста­новительной или нейтральной атмосферой для того, чтобы избежать выгорание углерода и легирующих присадок в процессе нагрева, а правку заканчивать при температуре выправляемой зоны не ме­нее 650 °С для предотвращения образования остаточных терми­ческих напряжений и трещин.

Правка деформированного зева и хвостовиков на многих предприятиях производится под обычными прессами. Эта правка малоэффективна и недостаточна. Разработана и внедрена более совершенная конструкция пресса, который состоит из станины, уста­новочных кондукторов и нажимных копиров, имеющих конфигура­цию корпуса автосцепки, гидронасосной станции с приводом и приборами управления.

После закрепления нагретого корпуса включают гидравли­ческую систему и штоки цилиндров с закрепленными на них на­жимными копирами одновременно перемещаются по направлению к установочным кондукторам. При движении копиры встречаются с поверхностями корпуса, самоустанавливаются соответственно их поверхностям и производят правку. Предварительно в зев корпу­са автосцепки вставляют планку-ограничитель, исключающую су­жение зева больше нормы.

После разборки механизма сцепления автосцепки все его детали измеряют проходными и непроходными шаблонами. По ре­зультатам измерений устанавливают объем ремонта. Повреждения деталей механизма сцепления и износы поверхностей устраняют сваркой и наплавкой. Для повышения износостойкости и твердо­сти наплавляемого слоя рекомендуется использовать полуавто­матическую наплавку порошковой проволокой ПП-ТН350 и ПП-ТН500, а также наплавку лежачим пластинчатым электродом.

Этот метод целесообразно использовать при восстановлении замыкающей поверхности 1 замка (рис.9, а). Остальные изно­шенные поверхности 3, 5, 6 замка, имеющие небольшие площади и достаточно сложную форму, наплавляют обычно вручную. При изломе сигнального отростка 4 приваривают встык новый, заранее отштампованный, а при изломе шипа 2 для предохранителя рас­сверливают отверстие в замке и в него вставляют новый шип. По скошенным кромкам отверстия с обеих сторон замка обварива­ют новый шип.

 

Рис. 9 Зоны износов и повреждений на деталях механизма сцепления

Наплавленную поверхность замыкающей части замка обраба­тывают в основном на вертикально-фрезерных станках, так как они наиболее производительны, или с помощью шлифовально-пнев­матической машинки. Обработка поверхности замыкающей части замка представляет определенную сложность, так как эта поверх­ность имеет уклон 5° (от кромки к середине замка). Поэтому для обработки таких поверхностей разработано специальное приспособ­ление, устанавливаемое на столе фрезерного станка.

Погнутые замкодержатели выправляют нагретыми до темпе­ратуры 820—900°С в специальном штампе, позволяющем значи­тельно снизить трудоемкость правки при высоком качестве вы­полнения операции.

Заварку трещин 7, 11 (рис. 9, б) и наплавку изношенных поверхностей 8, 9, 10и 12замкодержателя выполняют вручную из-за сложной формы поверхностей. При этом применяют приспо­собления для расположения замкодержателей в удобном для свароч­ных работ положении. Механическую обработку осуществляют в приспособлениях, устанавливаемых на вертикально-фрезерном станке. Предохранители замка, имеющие деформации плеч, правят в нагретом состоянии под прессами с использованием специальных штампов. Поверхности 13(рис. 9.6, в) и под шип 2восстанавли­вают электронаплавкой после правки. При механической обра­ботке особое внимание обращают на качество обработки тор­ца верхнего плеча, так как от этого будет зависеть надежность действия предохранителя замка от саморасцепа.

Ремонт наплавкой изношенных поверхностей 14, 15, 16 подъ­емника (рис. 9, г) и поверхности 17 валика подъемника (рис. 9, д) производится в основном с помощью ручной сварки с ис­пользованием специальных приспособлений, а механическая об­работка — на вертикально-фрезерных и других станках.

После ремонта детали механизма сцепления проверяют шаблонами и передают для сборки на сборочный стенд и уста­новки в корпус автосцепки. На опору в нижней части кармана, расположенную на стенке со стороны большого зуба, укладывают подъемник большим пальцем кверху. В окно, предусмотренное для замкодержателя, вводят замкодержатель противовесом вперед и овальным отверстием навешивают на шип. В окно, предназначен­ное для замка, вкладывают замок с предварительно надетым на его шип предохранителем так, чтобы замок встал на свою опору, а верхнее плечо предохранителя легло на полочку на внутренней стенке со стороны малого зуба. В отверстие на этой стенке снаружи вставляют валик подъемника, который проходит через овальное отверстие в замке и входит в квадратное отверстие в подъемнике замка. В выемку валика подъемника вставляют за­порный болт через отверстие в приливе на стенке корпуса и за­крепляют гайкой. Предварительно под головку болта и под гайку устанавливают фасонные шайбы, которые загибают на грани голов­ки болта и гайки.

Правильность сборки механизма проверяют вдавливанием зам­ка рукой внутрь кармана заподлицо с ударной стенкой зева и при отпускании замок должен свободно возвращаться в исходное положение. Также проверяют подвижность замкодержателя. Отсут­ствие заедания в механизме при расцеплении проверяют поворо­том валика подъемника.