Проектирование технологического процесса ремонта тормозного башмака грузового вагона

• ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов (ММА) штучными покрытыми электродами;
• механизированной сварке плавящимся электродом в среде защитных инертных или активных газов (МИГ/МАГ) газов, либо с использованием самозащитной порошковой проволоки при комплектации агрегата соответствующим полуавтоматом;
• ручной сварке плавящимся электродом в среде инертных (ТИГ) газов.

ВДУ-500 Урал от выпрямителей серии ВДУ-306МТ (506МТ) отличается упрощенным интерфейсом панели управления. Использование надежных силовых тиристоров, управляемых микроконтроллером, обеспечивает формирование внешних характеристик для различных видов сварки.

При ручной дуговой сварке покрытым электродом ВДУ-500 Урал обеспечивает:

• комбинированную внешнюю вольтамперную характеристику;
• плавное регулирование сварочного тока в диапазоне от 30 до 500А без промежуточных переключений;
• дистанционное регулирование сварочного тока на расстоянии до 30м;
• режим форсирования тока короткого замыкания. В зависимости от типа покрытия электрода и пространственного положения сварного шва обеспечивается с одной стороны, малое разбрызгивание, а с другой - энергичный перенос капли без прилипания электрода к ванне, что особенно важно при сварке вертикальных и потолочных швов;
• функцию защиты от прилипания, которая ограничивает ток длительного короткого замыкания, благодаря чему снижается прочность прилипания электрода к детали, предупреждается отслоение покрытия электрода и облегчается повторное зажигание;
• ограничение напряжения холостого хода безопасной величиной 12В;

Таблица1 -Технические характеристики ВДУ-500:

Технические характеристики:	ММА	МИГ/МАГ	ТИГ
Номинальный сварочный ток, А (при  ПН-100%)	500
Номинальное напряжение дуги, В	40	39	30
Пределы регулирования сварочного тока, А	30 - 510	50 - 510	30 - 510
Пределы регулирования рабочего напряжения, В	21 - 40	15 - 40	11 - 30
Напряжение холостого хода, В	12	85
Номинальное напряжение питающей сети, В	380
Номинальная частота, Гц	50
Число фаз питающей сети	3
Потребляемая мощность, кВА	33
Габаритные размеры, мм	840 х 530 х 850
Масса, кг	230

 

2.3.2 Расчет режима механической обработки

 

В качестве вида обработки следует принять  фрезерование на вертикально- фрезерном  станке торцевой  фрезой. На рисунке 2.1 приведена схема обработки опорных (для колодки) поверхностей башмака. По приведенной схеме видно, что концевая фреза работает как цилиндрическая. Рассчитаем режимы резания при фрезеровании.

1. Выбор глубины резания.

Глубина резания при фрезеровании выбирается в зависимости от припуска и вида фрезерования. Так как выгоднее работать с большей глубиной, то нужно стремиться весь припуск снимать  за один проход, т.е.

 

(2.8)

 

где h- припуск на обработку, мм;

t –глубина резания, мм.

Принимаем t=1мм - с целью исправлений погрешностей установки пластин.

2. Подача на один зуб выбирается из справочника.

3. Определение скорости резания.

Скорость резания, допускаемая фрезой определяется по формуле (2.9)

(2.9)

 

где С_v- коэффициент, учитывающий прочность обрабатываемого материала , выбирается из справочника;

D - диаметр фрезы, мм;

K_v - поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания;

T - период стойкости фрезы, мм;

t - глубина резания, мм;

s_z- подача на один зуб, мм;

z- число зубьев фрезы;

B - ширина фрезерования, мм;

q,m,x,y,n,z- показатели степеней выбирается из справочника.

Поправочный коэффициент  K_v определяется по формуле:

(2.10)

 

где  К_mv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, выбирается из справочника;

К_пv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки выбирается из справочника;

К_иv- коэффициент, учитывающий материал инструмента;

По полученной скорости резания определяется число  оборотов фрезы по формуле, об/мин.:

(2.11)

 

С целью установления точного  взаимного положения конструкторской базы (окна в зоне контакта башмака с цапфой триангеля) и исполнительной (посадочной для колодки) поверхности необходимо обрабатывать последнюю с одного установа  при точном базировании по окну. Это возможно сделать  при использовании  специального приспособления. Принимая во внимание конструкцию рабочей (исполнительной) поверхности башмака, имеющую четыре опорные поверхности и две перемычки, определим режимы резания. Причем, лимитирующей будет поверхность пермычек, имеющих наибольшую ширину. Схема расположения опорных точек (площадок) для колодки показана на рисунке 8.

Опорные поверхности восстанавливаются наплавкой. Наплавленный слой обладает неравномерной толщиной, пятнистой твердостью, нестабильностью размеров по ширине и длине.

 

Рисунок 8 - Схема обработки опорных поверхностей

Рационально будет схему  обработки исполнительной поверхности  выбрать с учетом  ее формы - кривая с радиусом кривизны 560 мм. В своей основе это цилиндрическая поверхность. Следовательно, приспособление для механической обработки должно обеспечивать такое перемещение поверхности с указанным радиусом кривизны. Принимая  во внимание наличие в депо соответствующего оборудования (вертикально-фрезерного станка), в качестве инструмента будем использовать концевую фрезу  диаметром 50мм (ГОСТ 17026-71). Движение подачи будет выполнять башмак, закрепленный в приспособлении (рис.9).

В соответствии со схемой рисунка 9 ширина фрезерования будет определятся величиной 2b при обработке наплавленных поверхностей. Длиной обработки элементарной площадки будет l. Ширина  и длина фрезерования перемычек – B и 2L.

Для обеспечения непрерывности  процесса фрезерования всей опорной  поверхности тормозного башмака, обработку  следует вести на постоянных режимах, соответствующих обработке перемычек.

1. Выбор глубины резания и ширины фрезерования.

Глубина резания компенсирует наличие дефектных  структур в наплавленном слое, микронеровности, пространственные отклонения положений  наплавленных поверхностей, погрешности  базирования. При этом следует учесть необходимость обработки перемычек, восстанавливаемых постановкой  дополнительных деталей. Перемычки  следует изготавливать с толщиной, превышающей необходимую на величину припуска на механическую обработку. Таким  образом, выбираем: t=1 мм, В=80 мм.

2.Подача  на один зуб выбирается из справочника

Выбираем подачу на один зуб:   s_z=0.15 мм.

3. Определение скорости резания.

Показатели степеней для  определения скоростей выбираем из справочник

C_v=49,5;

q=0,45;

х=0,3;

y=0,4;

u=0,1;

p=0,1;

m=0,33.

Поправочный коэффициент K_v определяется по формуле 2.8:

Принимаем: диаметр фрезы D=50мм, стойкость фрезы Т=180мин, число зубьев z=6, ширина фрезерования В=80мм.

 

По полученной скорости резания определяется число  оборотов фрезы по формуле 2.9:

Полученное число оборотов сравниваем с данными паспорта станка. Принимаем ближайшее меньшее  число по паспорту n_ф=300 об/мин и определяем фактическую скорость резания по формуле:

		(2.12)

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила, Н:

(2.13)

где  z – число зубьев фрезы;

n – частота вращения фрезы, об/мин.

 

2.4. Выбор технологического оборудования  и оснастки

 

На основании выбранного в предыдущем разделе вида обработки  исполнительных поверхностей башмака  определяются основные параметры приспособления.

Во-первых, приспособление должно обеспечивать обработку опорных  поверхностей  и поверхностей перемычек  по кривой радиусом R=560мм и, во-вторых, ось цилиндрической поверхности должна быть взаимосвязанной с основной базой башмака - окном, с помощью которого башмак устанавливается на триангель. Таким образом, приспособление должно быть специальным, то есть предназначенным для выполнения одной операции.

В депо разработано приспособление конструкция которого позволяет обработать башмак  на вертикально-фрезерном станке. Приспособление имеет основание 1, на котором с помощью пальца 2 крепится поворотная платформа – маятник 3. Опорой являются подшипники. Маятник 3 приварен к корпусу подшипников. На маятник 3 устанавливается обрабатываемый башмак, который базируется на сухарь 9. Это позволяет башмаку определится относительно установочных элементов приспособления. Фиксируется башмак с помощью болта 7 и пластины 10. Для повышения жесткости системы приспособление оснащено двумя подводимыми опорами 21. В вертикальной плоскости жесткость обеспечивается направляющими – подвижным 5 и неподвижным 6 замками. Поворот башмака в горизонтальной плоскости, с целью обеспечения радиуса R=560мм обеспечивается  червячной парой (червячное колесо 28 и вал-червяк 27).Червячное колесо 28 жестко закреплено на корпусе подшипников. Вал-червяк 27 имеет опоры 13 с подшипниками 25. Поворот платформы осуществляется за счет вращения червяка вручную.

Тормозной башмак 33 фиксируется с помощью  болта 7, прижимной пластины 10 и гайки  шестигранной формы 12. Гайка затягивается ключом. Направление силы и момента  показаны на рисунке 2.3.

 

 

Рисунок 9  - Приспособление для фрезерования

 

 

Совершенствование технологического приспособления

 

Совершенствование  приспособления для механической обработки  наплавленных поверхностей башмака.

Конструкция приспособления, представленного на рисунке, является усовершенствованной  версией деповской конструкции. С целью обеспечения работоспособности  приспособления выполнен ряд конструкторских  работ.

Во-первых, изменена конструкция было убрано червячного зацепление заменено на винтовую пару. В деповском варианте червячное колесо имеет составную конструкцию. Причем венец, изготовленный из стали, приварен к отдельно изготовленной ступице. Недостатком является возможное отклонение от точности кинематики и появление недопустимых зазоров. А в нашем приспособлении будут возникать как мы, предпологаем меньшие зазоры в следствии чего у нас изменится кинематика обработки и будет наилучшая точность при обработке.

Изменена  конструкция подводимых опор.

Точность  взаимного положения деталей  и сборочных единиц обеспечивается настройкой при сборке. Фиксация обеспечивается штифтованием и винтовым креплением.

 

 

Рисунок 10  - Приспособление для фрезерования после модернизации.

 

Заключение

 

Повышение качества ремонта и технологических  процессов ремонта деталей и  узлов подвижного состава позволяет  увеличить количество восстанавливаемых  деталей.

Тормозной башмак  является ответственным  узлом тележки грузового вагона. От его исправного состояния зависит  работа тормозной системы, безопасное движение поездов.

В проекте  разработан технологический процесс  ремонта тормозного башмака тележки  грузового вагона, с целью повышения  качества ремонта. Проведен анализ существующего  базового технологического процесса ремонта, анализ неисправностей в эксплуатации. Для внедрения новой технологии ремонта тормозного башмака разработан комплект технологической оснастки, позволяющий обработать рабочую  поверхность башмака (четыре опорные  поверхности и две перемычки) при точном взаимном положении конструкторской  базы (окна в зоне контакта башмака  с цапфой триангеля) и исполнительной (посадочной для колодки).