Проектирование технологического процесса ремонта тормозного башмака грузового вагона

Недостатком пневматических тормозов является неодновременное  действие, вызываемое низкой скоростью  распространения воздушной тормозной  волны, что особо ощутимо в  длинных поездах. Этого недостатка лишены электропневматические тормоза, применяемые на электропоездах и  в пассажирских поездах. В электропневматическом  тормозе торможение осуществляется также сжатым воздухом, но благодаря  электрическому управлению оно происходит практически одновременно по всему  составу и значительно быстрее. Поэтому тормозной путь поезда с  электропневматическими тормозами  меньше, чем с обычными пневматическими, что особенно важно при высоких  скоростях движения.

Механическая  часть тормоза объединяет тормозную рычажную передачу, башмаки, автоматический регулятор и фрикционные элементы тормоза (тормозные колодки, накладки). Тормозная рычажная передача — это система рычагов, тяг, триангелей, передающих на фрикционные элементы усилие, развиваемое поршнем тормозного цилиндра или приводом ручного тормоза.

К механической части тормоза предъявляют следующие требования:

-  рычажная передача должна обеспечивать равномерное распределение усилий по всем тормозным колодкам (накладкам);

- рычажная передача должна быть оснащена автоматическим регулятором, поддерживающим зазор между колодками и колесами (накладками и дисками) в заданных пределах независимо от их износа;

- рычажная передача должна иметь достаточную прочность,  жесткость и при необходимости демпфирующие устройства (например, резиновые втулки в шарнирах  подвесок башмаков грузовых вагонов), исключающие изломы деталей рычажной передачи под действием вибраций;

Для компенсации  износа тормозных    колодок   рычажная    передача регулируется вручную, полуавтоматически или автоматически.

Ручную  регулировку производят перестановкой  валиков в запасные отверстия в головках тяг, затяжек, распорок, рычагов и стягиванием муфт, винтовых концевых тяг и стопорных болтов.

Все современные  тележки четырехосных грузовых вагонов  имеют одинаковые рычажные передачи, унифицированы рычажные передачи тележек  пассажирских и восьмиосных грузовых вагонов. Изменение передаточного  числа рычажной передачи достигается  соответствующим подбором плеч горизонтальных рычагов. При различной длине  базы вагонов используются тяги соответствующей  длины, которые должны применяться  в эксплуатации строго в соответствии с типом вагона.

Рычажные  передачи грузовых вагонов выполняются с односторонним нажатием тормозных колодок.

Рисунок 3 - Схема и конструкция рычажной передачи четырехосного грузового вагона

 

Тормозная рычажная передача грузовых вагонов приспособлена к использованию чугунных или композиционных колодок. Поскольку   коэффициенты   трения у таких колодок неодинаковые, при переходе с одного типа на другой требуется изменять передаточное число рычажной передачи. Эти изменения производят путем перестановки валиков затяжки горизонтальных рычагов.

Торможение  может быть служебным и экстренным. В обычных условиях машинист применяет  служебное торможение, при котором  давление в главной магистрали понижается ступенями. Такой режим обеспечивает плавное уменьшение скорости поезда и остановку его в заранее  предусмотренном месте. Для немедленной  остановки поезда применяют экстренное торможение, которое происходит в  результате быстрого и полного выпуска  воздуха из магистрали с помощью  крана машиниста или крана  экстренного торможения, устанавливаемого на всех пассажирских и части грузовых вагонов.

Помимо  автоматических, вагоны и локомотивы оборудуются ручными тормозами, которые необходимы для удержания  поезда на месте в случае остановки  его на уклоне при неисправности  автоматических тормозов. В ручных тормозах сила нажатия тормозных  колодок на колеса передается от тормозной рукоятки, помещаемой в тамбуре вагона.

1.2 Анализ  неисправностей в эксплуатации

 

Основными неисправностями тормозной системы  являются износы трущихся деталей и  трещины. На величину и интенсивность  износов и повреждений решающее влияние оказывают правильный выбор  материала деталей, соблюдение технологического процесса изготовления, ремонта и  сборки тележек, своевременное выявление  и устранение неисправностей.

Основными неисправностями тормозного башмака  являются (рис.1.4):

1 - трещины (20% от общего числа поступивших в ремонт башмаков);

2 - износ поверхности перемычки окна для чеки (75%);

3 - износ размеров окна для чеки по высоте и ширине (65%);

4 - износ в зоне контакта башмака с подвеской (65-70%);

5 - износ паза в зоне контакта башмака и ушка колодки (25%);

6 - износ поверхности в зоне контакта башмака с колодкой (45%);

7 - износ паза в месте контакта башмака с колодкой (30%);

8 - износ по ширине и высоте окна в зоне контакта башмака с цапфой (40%).

 

 

 

Рисунок 4 - Тормозной башмак

 

 

При обнаружении  хотя бы одной из перечисленных неисправностей, вагон направляется в текущий  отцепочный ремонт.

 

 

 

1.3 Анализ базового технологического процесса ремонта, обоснование способа ремонта узла.

 

Анализируемый технологический  процесс ремонта тормозного башмака  производится на трех участках: тележечном отделении, сварочном отделении  и в механическом цехе. 

В тележечном отделении слесарь 5 разряда  производит обмер башмака  мерительным инструментом. Контроль основных размеров башмака производится шаблонами №1 (Т 542.01.000), №2 (Т 542.02.000) и №5 (Т 542.00.002) –для проверки тормозных башмаков и шаблоном для проверки высоты окна и толщины перемычки окна тормозного башмака под чеку. Шаблоном № 1 контролируют величину износа башмака неповоротного в месте контакта его с подвеской. Шаблоном №2 контролируют: износ башмака в местах контакта его с колодкой; износ паза башмака. Шаблоном №5 контролируют: величину износа толщины перемычки под чеку; величину износа размеров окна под чеку.

Сварочно-наплавочные работы производятся в сварочном отделении  сварщиком 5 разряда.  Ремонт производится ручной дуговой сваркой и наплавкой, при этом используются электроды  марки УОНИ 13/45, пластины марки СТ 3.

В механическом цехе производится удаление изношенных перемычек башмаков на вертикально-фрезерном станке торцевой фрезой диаметром 260 мм. Режимы  обработки:  скорость обработки V = (24-40) м/мин, число оборотов шпинделя станка n= (300 – 400) об/мин.

По утвержденной технологии предусмотрена обработка поверхности  контакта с колодкой. Однако на практике процесс восстановления указанных  поверхностей завершается, после наплавки, абразивной обработкой  с контролем  шаблоном.

Абразивная обработка  фасонной посадочной поверхности ручной шлифовальной машинкой, при достаточной  точности формы, не дает требуемой точности положения этой поверхности относительно основной конструкторской базы - окна в зоне контакта башмака с цапфой триангеля. Вследствие этого исполнительная поверхность располагается таким  образом, что колодка изнашивается неравномерно в двух направлениях. Форма бывшей в употреблении колодки  имеет в большинстве случаев  клин в двух направлениях. В данном случае клинообразная форма- признак  неправильной  установки колодки  относительно поверхности катания  колеса из-за плохого качества ремонта.

Повысить качество ремонта  возможно чисто технологическими методами: созданием оснастки, которая позволит избежать отмеченных выше недостатков.

Таким образом  ставим задачи:

1. Обосновать способ восстановления  изношенных поверхностей тормозного  башмака.

2. Разработать технологический  процесс ремонта тормозного башмака.

3. Разработать комплект  технологической оснастки.

4. Дать оценку экономической  эффективности разработанной технологии.

 

 

2. Проектирование (совершенствование) технологического  процесса ремонта, обоснование  способа ремонта тормозного башмака.

 

2.1 Технологический  процесс сборки – разборки  узла

 

 

Рисунок 5- Схема сборки- разборки триангеля 

        Процесс разборки.

Удалить шплинты с правой и левой  стороны триангеля позиция 14.

Отвернуть и снять корончатую гайку  с цапфы триангеля позиция 13.

Снять левый и правый наконечники  позиция 9,10.

Снять правый и левый башмаки  позиция 11 и закладки позиция  12.

Отправить детали на дефектацию.

 

Перед сборкой проверяют качество подготовки изделий – визуально. На деталях не должно быть пыли, ржавчины и т. д.

Процесс cборки.

Устанавливают закладки позиция 12 на цапфу триангеля.

Устанавливают башмаки позиция 11и  наконечники позиция 9,10.

Наворачивают на цапфу корончатую гайку - М30х2-g6 ГОСТ 2528-73 до упора. Совмещают отверстие под шплинт цапфы и паза гайки.

Устанавливают в совмещенные отверстия  шплинт 6х36.019 ГОСТ 397-79 – позиция 14.

 

2.2 Технологический процесс дефекации тормозного башмака

 

Дефектация — операция технологического процесса ремонта машины, заключающаяся в определении степени годности бывших в эксплуатации деталей и сборочных единиц к использованию на ремонтируемом объекте. Она необходима для выявления у деталей эксплуатационных дефектов, возникающих в результате изнашивания, коррозии, усталости материала и других процессов, а также из-за нарушений режимов эксплуатации и правил технического обслуживания.

В результате трения и изнашивания деталей  в конкретных условиях эксплуатации изменяются геометрические параметры, шероховатость рабочих поверхностей и физико-механические свойства поверхностных слоев материала, а также возникают и накапливаются усталостные повреждения.

Под изменением геометрических параметров деталей  понимают изменение их размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. К нарушениям формы относят: неплоскостность, непрямолинейность, овальность, конусность,  бочкообразность и т. д., а к отклонениям взаимного расположения поверхностей — непараллельность  плоскостей и осей вращения поверхностей, торцовое и радиальное биение, несносность и т. д.

Усталостные повреждения нарушают сплошность материала, способствуют возникновению микро и макротрещин, выкрашиванию металла рабочих поверхностей и излому деталей,

Изменение физико-механических свойств материала - нарушение структуры материала, а также уменьшение или увеличение твердости, прочности, коэрцитивной силы ферромагнитных материалов и т. д.

Нарушения режимов эксплуатации и правил ТО могут приводить к схватыванию  трущихся поверхностей, короблению деталей  в результате перегрева или деформации под действием механической нагрузки, возникновению трещин, облому фланцев крепления и др.

Степень годности деталей к повторному использованию  или восстановлению устанавливают  по технологическим картам на дефектацию. В них указаны: краткая техническая  характеристика детали (материал, вид термической обработки, твердость, нормальные размеры, отклонение формы и взаимного расположения поверхностей), возможные дефекты и способы их устранения, методы контроля, допустимые без ремонта и предельные размеры. Оценку проводят сравниванием фактических геометрических параметров деталей и других технологических характеристик с допустимыми значениями.

Нормальными называют размеры и другие технические характеристики деталей, соответствующие рабочим чертежам.

Допустимыми называют размеры и другие технические характеристики детали, при которых она может быть поставлена на машину без ремонта и будет удовлетворительно работать в течение предусмотренного межремонтного периода.

Предельными называют выбраковочные размеры и другие характеристики детали.

        -Внешний вид башмаков следует проверять визуально.  
        -Поверхность сопряжения башмака с тормозной колодкой проверяют шаблоном или аттестованной колодкой. Покачивание шаблона на башмаке или башмака на аттестованной колодке с чекой не допускается.  
Шаблон или аттестованная колодка должны контактировать с тремя крайними поверхностями башмака, на остальных поверхностях допускаются шоры не более 2 мм, местные зазоры — не более 2.5 мм. проверка трех контактируемых поверхностей башмака с аттестованной колодкой иди шаблоном производится щупом 0,5 мм. (Измененная редакция,Изм.№3).  
         - Размеры отверстий под чеку должны проверяться щупом при установленном на башмак шаблоне, имитирующем тормозную колодку. Конец щупа должен проходить через оба отверстия. Головка щупа не должна касаться башмака. (Измененная редакция, Изм. № 1» 2).

         - Размеры окна сопряжения башмак-триангель измеряют с помощью штангенциркуль ШЦ II 0-320-0,05 ГОСТ 166-80.