Ремонт электроподвижного состава

Ремонт электроподвижного состава

Введение

Железнодорожный транспорт является основной транспортной инфраструктуры, от которой в полной мере зависит выполнение поставленных задач по развитию экономики страны. Важная роль железных дорог подтверждается тем, что они выполняют почти 2/3 внутреннего грузооборота транспорта общего пользования и около 90% перевозок массовых грузов.

Подсчитано, что из-за неполного обеспечения потребностей предприятий страны в своевременных и регулярных перевозок сырья, топлива и готовой продукции и потери государства достигают примерно 12- 14 миллиардов рублей в год.

Научные исследования намечены программой в области создания новых материалов, в том числе композиционных колодок для подвижного состава; материалов, для особо тяжелых условий эксплуатации тяговой техники и элементов верхнего строения пути, в недалеком будущем предполагается получить новые виды топлива, энергоустановки, аккомуляторные, адиабатные двигатели, разработанные ресурсосберегающие технологии - сокращающие потребление электроэнергии.

Намечена научная разработка проблем скоростей пассажирских магистралей, создание для этого опытно - экспериментальных участков, а также подвижного состава, способного двигаться со скоростью 300км.час.

Для надежной работы и устойчивой эксплуатации локомотивов в стране принято система технических обслуживаний и текущий ремонтов, целью которых являются, кроме того, поддержание ТПС в первоначальном состоянии.

На основании приказа № 3Р от 17.01.2005г. установлена система планово- предупредительных ремонтов и осмотров.

Для поддержания электровозов в работоспособном состоянии, предусмотрен комплекс мероприятий, важнейшим из которых является ремонт.

Ремонт - это технические мероприятия восстанавливающие первоначальные характеристики технического устройства, утраченные вследствие износа или нештатных ситуаций.

Под нештатной ситуацией следует понимать отклонение от требуемой по эксплуатации, которые приводят к значительному увеличению износа и неработоспособности технического устройства. Так, несвоевременная замена масла в месте контакта трущихся поверхностей увеличивает износ вплоть до разрушения. Внешнее механическое воздействие, например, вследствие аварии, может привести к разрушению отдельных элементов технической системы, без которых она просто неработоспособна. По этим причинам ремонт может быть плановым, то есть предусмотренным техническими требованиями по эксплуатации, и неплановым или аварийным из-за нештатных ситуаций.

Железнодорожный подвижной состав представляет собой сложную многоэлементную техническую систему, в которой отдельные элементы, в свою очередь, объединены в многочисленные узлы и агрегаты. Износ такой системы в многочисленные узлы и агрегаты. Износ такой системы характеризуется суммарным наложением всех единичных износов отдельных элементов, составляющих узел или агрегат. Такие суммарные износы, имеющие различные продолжительности нормальной эксплуатации, определяют ресурс работы каждого отдельного узла или агрегата по минимальной продолжительности входящих элементов.

Оценка экономической целесообразности ремонта заключается в соотношении суммарной остаточной потребительной стоимости отдельных элементов всей системы с затратами на восстановление требуемых потребительских свойств технической системы.

При оценке экономической целесообразности необходимо учитывать изменение требований, происходящее в период эксплуатации к потребительским свойствам исследуемой технической системы. Изменения определяются уровнем потребления и темпами научно-технического прогресса.

Допустим, что ремонт восстанавливаемой технической системы требует меньших затрат по сравнению с изготовлением новой. Но при этом ее потребительские свойства не отвечают современным достижениям научно-технического прогресса и достигнутому уровню потребления. Поэтому целесообразно при более высоких затратах выпускать новый тип технической системы, отвечающей уровню развития техники и потребления. Реализация новых потребительских свойств, предлагаемых научно-техническим прогрессом, в полной мере зависит от достигнутого уровня экономического развития отрасли и страны.

Исследования показывают, что отсутствие достаточных темпов роста экономики, даже при наличии различных видов спроса на обновление (технический, социальный спрос и др.),как правило, не подкрепляется достаточным уровнем платежеспособного спроса. Это обстоятельство становится определяющим при оценках экономической целесообразности ремонта или обновления. В период экономических затруднений, даже при наличии спроса на результаты научно-технического прогресса, целесообразней ремонтировать.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос, что лучше - ремонтировать или строить новое, нужно последовательно рассмотреть все перечисленные условия и принимать решение по совокупности положительных результатов.

В оценках экономической эффективности использования однородных технических систем учитывается стоимость единицы периода жизненного цикла. В стоимость жизненного цикла весомой составляющей являются затраты на ремонт и техническое обслуживание в период всего срока эксплуатации. Стоимость единицы периода жизненного цикла определяется отношением всех совокупных затрат на изготовление и поддержание полезности технической системы в течении всего срока эксплуатации на период жизненного цикла. Жизненный цикл технической системы - это период от изготовления и начала эксплуатации до полного износа элементов, определяющих работоспособность технической системы.

На локомотивах и вагонах сосредоточены узлы и агрегаты, имеющие различные конструкционные исполнения и большой разброс по техническому ресурсу. Поэтому для обеспечения их работоспособности необходимо систематически проводить мероприятия по восстановлению ресурса.

Эти мероприятия проводятся как на этапе эксплуатации в виде технического обслуживания (ТО) или текущего ремонта (ТР), так и при проведении средних и капитальных ремонтов (СР, КР).

Имеются три основных системных подхода при определении необходимости проведения технических мероприятий по восстановлению ресурса. Все три системы применяются в различных сочетаниях на всех стадиях ТО, ТР и КР.

Ремонт по отказу предусматривает восстановление только в случае перехода технической системы или ее элемента из работоспособного состояния в неработоспособное. Ремонт или замена назначаются при повреждении или выходе из строя узла, т.е. тогда, когда он стал неработоспособным. Это, как правило, применяется к узлам и элементам, состояние которых оценивается визуально или с помощью простых линейных измерений, а ремонт выполняется только в случае повреждений (например, опоры дизелей, лобовые и боковые стекла, внутренняя внешняя обшивка кузова, крыши, водоотвода, двери, лестницы, конструкционные элементы кузова, фундаменты силовых агрегатов, воздуховоды, трубопроводы и т.д.).

Преимущества такой системы ремонта заключается в оптимизации затрат. Он осуществляет только в случаен надобности, а также при отсутствии необходимости в специальном оборудовании для дефектовки и измерений. Такая система не требует обязательной разработки и дефектовки узлов, находящихся в работоспособном состоянии на текущий ремонт.

Однако данная система имеет существенный недостаток. Она не обеспечивает высокую надежность и не дает гарантию безаварийной работы. Такую систему целесообразно применять там, где заложена высокая конструктивная надежность и гарантия безаварийной работы, а выход из строя не повлечет за собой катастрофических последствий для всей технической системы.

Планово-предупредительная система заключается в том, что ремонт выполняют в строго регламентированном порядке в зависимости от календарного срока службы, моточасов или линейного пробега. В данном случае обязательна разборка всех элементов независимо от их работоспособности с регламентированной заменой или восстановлением отдельных, наиболее ответственных деталей, узлов и агрегатов.

По этой системе ремонтируются узлы и агрегаты, связанные с обеспечением безопасности движения.. Она применяется также, если выход из строя в эксплуатации повлечет значительные повреждения остальных элементов технической системы, что потребует значительных затрат на восстановительный ремонт. Планово-предупредительного подхода к ремонту требуют, например, подшипники качания ходовых частей; ответственные детали дизеля и силовых агрегатов; пары трения дизеля; поршни, цилиндровые гильзы и кольца, подшипники коленчатого вала; изоляция якорной обмотки электрических машин; электропроводка цепей управления; силовые кабели; автотормоза; автосцепное устройство; АЛСН и т.д.

Преимущества системы заключаются в возможности гарантировать ресурс и безопасную эксплуатацию наиболее ответственных элементов технической системы. Основной недостаток - высокий уровень затрат на регламентированный объем работ, необходимость полной разборки и принудительной заменой деталей независимо от их работоспособности. Применение такой дорогостоящей системы целесообразно для обеспечения высокого уровня безопасности на строго определенный период эксплуатации.

Ремонт по техническому состоянию предполагает определение объемов восстановления на основе данных технической диагностики, проводимой с установленной периодичностью. По результатам диагностики принимают решения об исправном и неисправном состоянии, определяют остаточный ресурс работоспособности, обеспечивающей должную надежность и безопасность в эксплуатации. Если остаточный ресурс не удовлетворяет требованиям надежности и безопасности, то принимают решение о замене или ремонте, но только в строго требуемых объемах.

Такая система обслуживания охватывает узлы и агрегаты, конструкция которых, а также возможности технических средств неразрушающего контроля позволяют обеспечить ресурс до следующего регламентирующего диагностирования или ремонта. К ней можно отнести электрические аппараты, коллекторы электрических машин, остовы тяговых электродвигателей и т.д.

Преимущества данной системы состоят в адресности ремонта. Он выполняется только тогда, когда необходим по техническому заключению. Это позволяет существенно снизить затраты на поддержание работоспособности, т.е. на техническое обслуживание и ремонт. Система обеспечивает возможность прогнозирования ресурса без разработки узлов и агрегатов, гарантированную надежность при повторном использовании деталей с узлов и агрегатов, выработавших ресурс по другим элементам.

Широкому распространению и внедрению системы ремонта по техническому состоянию препятствует отсутствие необходимой базы данных, средств контроля и диагностики с высокой достоверностью технических прогнозов. Уже сложившиеся конструктивные особенности подвижного состава, которые базируются на устаревших технических решениях, также препятствуют широкому применению данной системы ремонта.

Такая система отличается высокой капитальностью. Необходимы новые технические решения при изготовлении подвижного состава, которые обеспечат ее применение. Надо создавать такие конструкции подвижного состава, которые обеспечивают применение надежных способов диагностики и ее доступ к ответственным узлам.

Эта система требует значительных капиталовложений на разработку способов диагностики, создание, изготовление и приобретение соответствующих технических средств. Также необходимо специальное оборудование рабочих мест и ремонтных цехов, разработка и внедрение системы определения объемов ремонтных работ. Важно также создать банк данных о техническом состоянии практически всех ответственных узлов и деталей подвижного состава для соответствующей корректировки оценок в целях повышения надежности и безопасности движения.

Существующие на железнодорожном транспорте способы поддержания подвижного состава в исправном состоянии используют все рассмотренные системы ремонта. Для повышения эффективности работы ведется постоянный поиск оптимального сочетания этих систем ремонта. Решающие факторы при выборе конкретных объемов работ по каждой сист - обеспечение требуемой надежности, безопасности движения, уменьшение расходов на ремонт, окупаемость капиталовложений.

Ввиду неоднородности износа в эксплуатации узлов и агрегатов подвижного состава и достаточно высокой величины остаточной потребительной стоимости ее работоспособной части становится очевидной целесообразность восстановления ресурса за счет капитального ремонта.

Многолетний опыт показывает, что в среднем ресурс тягового подвижного состава до капитального ремонта первого объема (КР-1) составляет 3 - 4года, второго объема (КР-2) 5 - 6 лет. Разброс по пробегу в зависимости от интенсивности эксплуатации, качества текущего ремонта и обслуживания составляет от 60 - 80 - 2000 тыс.км.

У различных типов и серий тягового подвижного состава срок службы установлен в пределах 20 - 30 лет. За это время выполняется 4 - 8 капитальных ремонтов, из них КР-1 от двух до шести раз и КР-2 от двух до трех раз.

Требуемый уровень обновления инвентарного парка подвижного состава определяется на основании соотношений между стоимостью изготовления и нормами амортизационных отчислений. Нормальное развитие экономики транспорта и повышение уровня технического состояния подвижного состава требуют увеличения норм амортизационных отчислений и доли нового подвижного состава в эксплуатационном парке.

Почти прекратившиеся в период с 1990 по 2002 гг. поставки на железные дороги нового подвижного состава привели к увеличению темпов старения эксплуатируемого парка. Ограниченность финансовых возможностей железных дорог и недостаток мощностей отечественного локомотиво-вагоностроения не позволяют обеспечить опережение темпов обновления подвижного состава над темпами его выбытия по сроку. Ситуация может стать критической, когда все имеющиеся излишки инвентарного парка подвижного состава будут исчерпаны за счет естественного выбытия и вовлечения в эксплуатацию при росте объемов перевозок.

В такой ситуации становится актуальным продление срока службы подвижного состава проведением специального вида ремонта (капитального ремонта с продлением срока службы - КРП), увеличивающего общий ресурс работоспособности. Одновременно улучшение тяговых и эксплуатационных характеристик при этом повышает экономическую целесообразность таких видов ремонта в сложившихся экономических и технических условиях.

1. Периодичность, сроки ремонта и осмотр технического состояния локомотива

Система технического обслуживания и ремонта локомотивов ОАО «РЖД» предусматривает следующие виды планового технического обслуживания и ремонта:

·  техническое обслуживание ТО-1;

·        техническое обслуживание ТО-2;

·        техническое обслуживание ТО-3;

·        техническое обслуживание ТО-4;

·        техническое обслуживание ТО-5а;

·        техническое обслуживание ТО-5б;

·        техническое обслуживание ТО-5в;

·        техническое обслуживание ТО-5г;

·        текущий ремонт ТР-1;

·        текущий ремонт ТР- 2;

·        текущий ремонт ТР -3;

·        средний ремонт СР;

·        капитальный ремонт КР.

Техническое облуживание - комплекс операций по поддержанию работоспособности и исправности локомотива.

Техническое облуживание ТО-1, ТО-2 и ТО-3 является периодическим и предназначено для контроля технического состояния узлов и систем локомотива в целях предупреждения отказов в эксплуатации. Постановка локомотивов на техническое обслуживание ТО-4, ТО-5а, ТО-5б, ТО-5в, ТО-5г планируется по необходимости.

При производстве технического обслуживания ТО-1, а также при производстве технического обслуживания ТО-2 (в пределах установленных норм продолжительности) локомотивы учитываются в эксплуатируемом парке. Локомотивы, поставленные на остальные виды технического обслуживания и на ремонт, исключая из эксплуатируемого парка и учитываются как неисправные.

Техническое обслуживание ТО-1 выполняется локомотивной бригадой при приемке-сдаче и экипировке локомотива, при остановках на железнодорожных станциях. Техническое обслуживание ТО-2 выполняется, как правило, работниками пунктов технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ). Основные требования к организации и проведению технического обслуживания ТО-1 и ТО-2 локомотивов установлены Инструкцией по техническому обслуживанию электровозов и тепловозов в эксплуатации, утвержденной МПС России 27 сентября 1999г. № ЦТ-685.

Техническое обслуживание ТО-3 выполняется, как правило, в локомотивном депо приписки локомотива.

Техническое обслуживание ТО-4 выполняется с целью поддержания профиля бандажей колесных пар в пределах, установленных Инструкцией по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорого колеи 1520мм, утвержденной МПС России 14 июня 1995г. №ЦТ-329. При техническом обслуживании ТО-4 выполняется обточка бандажей колесных пар без выкатки из-под локомотива. На техническое обслуживание ТО-4 локомотив зачисляется в случае, если не производится иных операций по техническому обслуживанию и ремонту локомотива, кроме обточки бандажей колесных пар.

Если обточка бандажей колесных пар совмещается с операциями по техническому обслуживанию ТО-3, текущему ремонту ТР-1 или ТР-2, локомотив на техническое обслуживание ТО-4 не зачисляется, а учитывается как находящийся на техническом обслуживании ТО-3 (текущем ремонте ТР-1, ТР-2) с обточкой.

Техническое обслуживание ТО-5а проводится с целью подготовки локомотива к постановке в запас или резерв железной дороги. Техническое обслуживание ТО-5б проводится с целью подготовки локомотива к отправке в недействующем состоянии. Техническое обслуживание ТО-5в проводится с целью подготовки к эксплуатации локомотива, прибывшего в недействующем состоянии, после постройки, после ремонта вне локомотивного депо приписки или после передислокации. Техническое обслуживание ТО-5г проводится с целью подготовки локомотива к эксплуатации после содержания в запасе (резерв железной дороги).

Ремонт - комплекс операций по восстановлению исправности, работоспособности и ресурса локомотива.

Текущий ремонт локомотива - ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности локомотива и состоящий в замене и восстановлении отдельных узлов и систем.

Текущий ремонт ТР-1 выполняется, как правило, в локомотивном депо приписки локомотивов. Текущий ремонт ТР-2 выполняется, как правило, в специализированных локомотивных депо железных дорог приписки локомотивов. Текущий ремонт ТР-3 выполняется в специализированных локомотивных депо железных дорого (базовых локомотивных депо).

Средний ремонт локомотива (СР) - ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса локомотива.

Средний ремонт локомотивов выполняется в базовых локомотивных депо, на локомотивных заводах ОАО «РЖД» или в сторонних организациях, осуществляемых ремонт локомотивов.

Капитальный ремонт локомотива (КР) - ремонт, выполняемый для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности локомотива и его ресурса, близкого к полному. Капитальный ремонт локомотивов выполняется на локомотиворемонтных заводах ОАО «РЖД» или в сторонних организациях, осуществляющих ремонт локомотивов.

Объемы и порядок выполнения обязательных работ при плановом техническом обслуживании и ремонте, браковочные признаки и допускаемые методы восстановления деталей и сборочных единиц определяются действующей эксплутационной и ремонтной документацией, согласованной и утвержденной в установленном порядке.

Электровозы магистральные грузовые

Техническое обслуживание

Текущий ремонт, тыс,км

Средний ремонт СР, тыс.км

Капитальный ремонт КР, тыс. км

ТО-2, час.  (не более)

ТО-3, тыс.км

ТР-1

ТР-2

ТР-3

ВЛ80с

72

-

25

200

400

800

2400

Периодичность технического обслуживания ТО-2 исчисляется временем нахождения локомотива в эксплуатируемом парке.

Периодичность технического обслуживания ТО-3 и планового ремонта для локомотивов, указанных в таблице, исчисляется временем нахождения локомотива в эксплуатируемом парке. Периодичность капитального ремонта для локомотивов, указанных в таблице, исчисляется полным календарным временем от постройки или предыдущего ремонта, при котором заменяется электрическая проводка и изоляция электрических машин.

Дифференцированные нормы периодичности ремонта для отдельных локомотивных депо или групп локомотивов с учетом местных условий (профиля, протяженности участка обращения, среднесуточного пробега локомотивов и др.) устанавливаются с отклонением не более 20% от средних для ОАО «РЖД» норм.

Текущий ремонт ТР-1 магистральных локомотивов, использующих в грузовом и пассажирском движении, необходимо производить не реже одного раза в шесть месяцев (если техническое обслуживание ТО-3 не производится - не реже одного раза в три месяца), текущий ремонт ТР-2 - не реже одного раза в два года, текущий ремонт ТР-3 - не реже одного раза в четыре года, средний ремонт - не реже одного раза в 8 лет, капитальный ремонт - не реже одного раза в 16 лет.

Локомотивы, на которые распространяются гарантийные обязательства изготовителя после постройки или капительного ремонта (модернизации) с продлением срока службы, должны проходить техническое обслуживание и ремонт в соответствии с эксплуатационной документацией, сопровождающей конкретный локомотив.

Независимо от периодичности технического обслуживания и ремонта параметры бандажей колесных пар должны измеряться не реже одного раза в 30 суток.

Техническое обслуживание и ремонт магистральных локомотивов, использующих в грузовом и пассажирском движении со среднесуточным пробегом менее 300км, допускается производить в соответствии с нормами периодичности, указанными в таблице для магистральных локомотивов, использующихся на маневровой работе, в хозяйственном, вывозном и передаточном движении.

Средние для ОАО «РЖД» нормы продолжительности технического обслуживания ТО-3 и планового ремонта локомотивов в условиях локомотивных депо приведены в таблице.

Среднее для ОАО «РЖД» нормы продолжительности технического обслуживания и ремонта электровозов

Средняя для ОАО «РЖД» норма продолжительности технического обслуживания ТО-4 для станков А-41 составляет 1,2ч на каждую обтачиваемую колесную пару, для станков типа КЖ-20 - 2,0ч на каждую колесную пару. Для станков других типов норма продолжительности технического обслуживания ТО-4 устанавливается в соответствии с документацией на станок.

Если с техническим обслуживанием ТО-3, текущем ремонте ТР-1 или ТР-2 совмещается обточка бандажей колесных пар, необходимо норму продолжительности технического обслуживания (текущего ремонта), увеличить с учетом нормы продолжительности технического обслуживания ТО-4.

При проведении вибродиагностики подшипников качения колесно-моторных блоков норма продолжительности технического обслуживания или ремонта увеличивается до 0,5ч на каждый колесно-моторный блок. При проведении операций по диагностике других узлов норма продолжительности технического обслуживания или ремонта локомотивов увеличивается в соответствии с документацией на применяемое диагностическое оборудование.

2. Основные элементы узла, их назначение, работа

Колесная пара направляет электровоз по рельсовому пути, реализует развиваемую электровозом силу тяги и тормозную силу (при торможении), воспринимает статические и динамические нагрузки, возникающие между рельсами и колесами, и преобразовывает вращающий момент тягового двигателя в поступательное движение электровоза. Технические данные колесной пары следующие:

Диаметр колеса по кругу катания, мм....... 1250

Расстояние между внутренними торцами бандажей, мм   1440

Ширина бандажа, мм.................................. 140

Толщина нового бандажа по кругу катания, мм      90

Колесная пара (рис.1) состоит из оси 5, колесных центров 4, бандажей 2, бандажных колец 1, зубчатых колес 3.

Рис. 1. Колесная пара

Ось колесной пары унифицированной механической части кованная из специальной осевой стали марки ОсЛ. Степень укова или обжатия металла от слитка при изготовлении составляет не менее 3-х. После формообразования черновые оси подвергают нормализации с отдельного нагрева или нормализации с отпуском. Все термические операции осуществляются при автоматическом регулировании и регистрации фактически выполненных режимов.

После термической обработки и правки, черновую ось подвергают механической обработке на токарном станке, где формирую ось в соответствии с чертежами. Ось обтачивается, как правило, в два этапа - черновой и чистовой. После чистовой обработки должны быть соблюдены все геометрические размеры оси, а поверхности должны иметь шероховатость согласно нормативно-технической документации.

После механической обработке на токарном станке (черновой или чистовой) каждая ось подвергается ультразвуковому контролю на отсутствие в оси флокен, ярко выраженных ликвации, расслоений, трещин, плен, заковок, рванин, инородных металлических и неметаллических включений, а также других дефектов литья, ковки и механической обработки. Кроме того, не допускается полное непрозвучивание оси ультразвуком. Непрозвучиваемые оси подвергают термической обработке и повторной проверке.

После ковки и обработки на токарном станке буксовые, предподступичные, подступичные, моторно-осевые шейки, среднюю часть оси и галтели подвергают специальной обработке - упрочняющей накатке роликом с усилием 30-40 кН, при этом предел выносливости стали, увеличивается примерно в 1,5 - 2 раза. После накатки шейки шлифуют. Для исключения задиров накатываемые поверхности предварительно смазывают маслом индустриальным И-40А.

Ось изготавливается в соответствии с ГОСТами и чертежами. Все длины измеряются мерительным инструментом с ценой деления - 0,1 мм. Диаметр подступичной части измеряется с точностью - 0,01 мм. Диаметры шеек и предподступичной части измеряется с точностью - 0,002 мм (т.к. в буксовом узле применены подшипники качения).

Ось соединяет движущие колеса в единую конструкцию - колесную пару. Прессовая посадка позволяет удерживать колеса на определенном расстоянии друг от друга. Через ось передаются все нагрузки, возникающие как в кузове, так и при движении колес по рельсам, поэтому она должна обладать значительными механическими свойствами.

Все части оси работают со знакопеременными нагрузками (при приложении сил к оси -верхние слои металла растягиваются, а нижние сжимаются; потом ось поворачивается, и слои меняются местами - верхние становятся нижними, а нижние верхними).

Рис.2. Основные элементы оси и их назначение.

железнодорожный транспорт ремонт локомотив

Ось колесной пары имеет несколько отдельных элементов, имеющих свое название. Название отдельных элементов зависит от функции, которую этот элемент выполняет. Каждый элемент имеет свой размер, который зависит от технологии изготовления, сборки, условий эксплуатации и ремонта.

Самый большой диаметр на оси предназначен для крепления ступицы колесного центра. Данная часть оси называется - ПОДСТУПИЧНАЯ (1).

Часть оси, предназначенная для расположения буксового узла, называется - ШЕЙКОЙ (2). Между шейкой оси и подступичной частью располагается ПРЕДПОДСТУПИЧНАЯ часть оси (3). Данная часть имеет двойное назначение - во-первых, предподступичная часть необходима для уменьшения напряжений в оси при изменении диаметра от шейки к подступичной части. Во-вторых, на предподступичной части крепится лабиринтное кольцо буксового узла.

Одним из элементов крепление буксового узла на шейке оси является корончатая гайка. Корончатая гайка наворачивается на специальную резьбовую часть оси (4)

На электровозах с унифицированной механической частью применяется опорно-осевое подвешивание тягового двигателя. Опорно-осевое подвешивание тягового двигателя заключается в том, что тяговый двигатель имеет две точки опоры. С одной стороны двигатель опирается на раму тележки, а с другой стороны двигатель опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники (МОП), обеспечивающие смазку трущихся поверхностей.

Часть оси, на которую опирается тяговый двигатель, называется ШЕЙКОЙ под моторно-осевые подшипники (5).

Между шейками под моторно-осевые подшипники располагается средняя часть оси (6). Ось колесной пары имеет несколько элементов разного диаметра. Как известно из сопротивления материалов наиболее вероятные места возникновения опасных напряжений находятся там, где резко изменяется диаметр детали. Для того, чтобы уменьшить вероятность возникновения таких напряжений, переход от одного диаметра к другому осуществляется плавным.

Места перехода называются - ГАЛТЕЛЯМИ (7).

Кроме основных элементов разного диаметра на оси имеется ряд элементов расположенных на торце. Наличие этих элементов обусловлено конструкцией крепления буксового узла локомотива на оси колесной пары.

В целях обеспечения безопасности движения корончатая гайка фиксируется стопорной планкой, которая укладывается в паз на торце оси (8).

Стопорная планка фиксируется с помощью двух болтов, которые вкручиваются в торец оси (9).

На торце оси имеется центровое технологическое отверстие (10).

В связи с тем, что от состояния колесной пары зависит безопасность движения, каждая колесная пара подлежит клеймению. По клеймению можно установить принадлежность колесной пары, дату и место изготовления, а также те виды крупного ремонта, которые ей проводились. Такие клейма наносятся на торце оси (11).

Галтели.

При сопряжении частей оси с разными диаметрами для уменьшения концентрации напряжений выполняют плавные переходы (галтели) с достаточно большими радиусам. Ось электровозов ВЛ80С, ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ10У, ВЛП, ВЛ15 отличается от оси ранее выпускаемых электровозов ВЛ60, ВЛ80, ВЛ10 геометрией перехода от подступичной части к шейкам под моторно-осевой подшипник.

Диаметр средней части оси при таком переходе уменьшают до 199 мм, а радиус галтели увеличивают до 45 мм. В таком состоянии галтель перехода доступна для упрочнения накаткой роликом.

Применение упрочняющей накатки по всей длине оси обеспечивает рост сопротивления усталости и дает возможность устанавливать ось в колесные пары электровозов с нагрузкой от колесной пары на рельс до 245 кН (24,5 т).

В дальнейшем при очередных плановых ремонтах шейки моторно-осевых подшипников оси могут протачиваться под очередной ремонтный размер и упрочняться накаткой роликами без расформирования колесной пары. В эксплуатации ось с переходом, упрочненным накаткой, устанавливают на любой грузовой магистральный электровоз. Ранее выпускаемая ось колесной пары, выполненная без проточки радиусом 45 мм и соответственно без упрочняющей накатки, может применяться только на электровозах с нагрузкой от колесной пары на рельсы 225 кН (ВЛ60, ВЛ10, ВЛ80К).

Геометрические параметры оси.

Длина оси, мм.                       2520

Диаметр, мм.:

средняя часть                                 200 (199)

шейка под МОП                                 205

подступичная часть                            235

предподступичная часть                    210

шейка под буксовый узел (БУ)          180

Резьба                          Ml 70x3 Радиусы галтелей, мм.:

шейка БУ - предподступичная           40

предподступичная - подступичная     40

подступичная - шейка под МОП-   40 (45)

шейка под МОП - средняя часть       100

Масса оси, кг.                                     670.

Колесные центры коробчатого сечения отлиты из стали 25Л1П. Каждый колесный центр подвергнут статической балансировке путем приварки накладок.

Колесный центр - это часть колесной пары, на котором крепят бандаж и зубчатое колесо. На колесный центр действуют силы от посадки бандажа, зубчатого колеса и запрессовки оси колесной пары; он также передает вертикальные и горизонтальные силы продольные и поперечные силы, действующие между бандажом, осью и зубчатым колесом колесной пары.

Отливают из стали 25Л-1П или 20Л-Ш. Для снятия внутренних напряжений и получения однородной и мелкозернистой структуры колесные центры подвергают отжигу. После термической обработки механические характеристики стали должны быть не менее указанных:

Сталь                                                         20Л-Ш       25Л-1П

Предел текучести, МПа                           245            265

Временное сопротивление разрыву, МПа                440   470

Относительное удлинение, %                  22              20

Относительное сужение, %                      32              30

Ударная вязкость при температуре 20С, Дж/см2     49,0  49,0

Колесные центры подвергают статической балансировке; при этом небаланс не должен превышать 280 грамм на плече 435 мм от оси вращения центра. Колесный центр должен соответствовать требованиям ГОСТ. Масса центра 366 кг.

Колесный центр унифицированной колесной пары двухдисковый. Основное преимущество двухдискового колесного центра перед спицевыми является меньшая масса при равной прочности.

Для повышения прочности и жесткости колесного центра диски соединены простенками, играющими роль спиц.

В ступице имеется канал для подачи масла под давлением для уменьшения усилия распрессовки.

Бандажное кольцо.

Бандажное кольцо предназначено для закрепления бандажа на колесном центре. Бандажное кольцо изготавливается из проката по ГОСТ. Предварительно кольцо сгибается из стального профиля на специальном станке из цельного или составного куска, состоящего не более чем из четырех частей, сваренных на контактной машине, газовой или электросваркой с зачисткой швов заподлицо. Запрещается сваривать встык бандажное кольцо, заведенное в паз или приваривать его к бандажу. В поперечном сечении бандажное кольцо представляет собой профиль V образного сечения, в котором наружная часть по ширине больше чем внутренняя.

Бандаж 2 изготовлен из специальной стали (ГОСТ 398-81). Размеры его выполнены в соответствии с ГОСТ 3225-80, профиль бандажа ГОСТ 11018-87. Правильность профиля проверяют специальным шаблоном. Бандаж посажен на обод колесного центра в горячем состоянии при температуре 250-320 С. Для предупреждения сползания с колесного центра бандаж застопорен кольцом 1 из стали специального профиля (ГОСТ 5267.10-78).

На бандаж действуют нагрузки от вертикальных и горизонтальных сил взаимодействия колес и рельсов. Напряжения, связанные с действием этих сил в зоне контакта колеса и рельса бывают достаточно большими. При прохождении неровностей пути эти силы часто имеют ударный характер. В процессе эксплуатации происходит проскальзывание колес относительно рельсов.

Материал бандажа должен обладать высокой прочностью при растяжении и сжатии, быть достаточно износостойким и вязким, чтобы сопротивляться ударным нагрузкам. Бандажи изготавливают из спокойной стали выплавленной в мартеновской, электрической печах или конверторным способом. Для грузовых локомотивов бандажи изготавливают из марти стали Ст2.

Изготовление бандажа.

Технологический процесс изготовления бандажной заготовке состоит из следующих основных операций: нагрева заготовки, обжатия и прошития отверстия на прессе, термообработке и испытания металла. Нагрев подготовленных по весу заготовок осуществляют в специальных печах до температуры 1220 - 1250оС. Нагретую заготовку подают на гидравлический пресс для предварительного обжатия усилием до 3000 тс, которое должно быть на 20 мм больше высоты профиля. Затем при помощи пуансонов прошивают отверстие по центру заготовки, при этом температура должна быть не менее 1160 ^оС.

Предварительно обжатую и прошитую заготовку подают на стан для раскатки в горизонтальном положении по диаметру за счет ширины и толщины. При этом толщина бандажа должна быть на 20 - 30 мм больше чистового профиля. Этот припуск металла в процессе раскатки контролируют по калибру. Затем проводят окончательную раскатку профиля бандажной заготовки. При этом температура в конце раскатки должна быть не менее 850оС, которую контролирует самопишущий прибор.

Обеспечение одновременно высокой твердости и вязкости достигается введение легирующих добавок в металл и специальной термической обработке: закалке с отдельного нагрева и отпуск. Термическую обработку производят в шахтных печах нагревом до температуры 820 - 850оС с последующей закалкой в подогретой воде до температуры 40-50 С в течении 140 -180 с, после чего производят отпуск в специальных печах.

В бандажах не допускаются флокены, трещины, расслоения и завернувшиеся корочки. Газовые пузыри, рыхлость, пористость и неметаллические макровключения допускаются в пределах макроструктур, установленной технической документацией. На поверхности бандажа не допускаются прокатные плены, закаты, трещины, раскатанные загрязнения, вдавленная окалина. Данные дефекты удаляются по всему периметру вырубкой или обточкой на станке на глубину, не превышающую 75% припуска на механическую обработку. Если на бандаже имеется неплоскостность, то удаление ее производится перед термической обработкой.

После изготовления заготовок и комплектования партии их подвергают испытанию. Для этого отбирают одну заготовку. Заготовку подвергают химическому анализу, испытанию на удар (копровые испытания), контроль макроструктуры, проводят испытания образцов на растяжение, ударную вязкость, твердость (если испытания образцов неудовлетворительны, то проводят повторно термическую обработку всей партии). При положительных результатах испытаний все бандажи партии подвергают клеймению на наружной грани.

Назначение бандажа

Профиль вновь изготовленного бандажа определяется ГОСТом. Средняя часть поверхности катания имеет коничность, что способствует центрированию колесной пары в рельсовой колее и обеспечивает прохождение кривых. Внешняя часть поверхности катания имеет большую коничность и фаску, которые обеспечивают облегченное прохождение стрелочных переводов.

Гребень, угол наклона которого к горизонтали составляет 70 градусов, ограничивает поперечные перемещения колесной пары относительно рельсовой колеи. Параметры стали 2 Бандаж унифицированной колесной пары изготавливается из стали 2 с параметрами:

·временные сопротивления разрыву, МПа     950-1130

·относительное удлинение, %, не менее   10,0

·относительное сужение, %, не менее      14,0

·твердость НВ, не менее                 269

·ударная вязкость, МДж/м2 при 20оС, не менее 0,25

Конструкция бандажа

Бандаж является элементом, который непосредственно контактирует с рельсами. От состояния бандажа зависит качество движения локомотива в рельсовой колее. Для описания неисправностей бандажа и мест где они возникают, применяются определенные

названия и термины, которые позволяют однозначно определять, к чему относится то или

иное высказывание.

Данные термины можно разделить на три группы:

1. Первая группа - термины, определяющие название элементов бандажа;

2. Вторая группа-термины, определяющие название поверхностей бандажа;

3. Третья группа - термины, определяющие название геометрических размеров отдельных элементов бандажа.

Элементы бандажа

К первой группе относятся названия отдельных элементов бандажа, из которых формируется основная форма бандажа. К формирующим форму элементам бандажа относятся:

· ГРЕБЕНЬ - предназначенный для удержания колесной пары в рельсовой колее -УПОРНЫЙ БУРТ - предотвращающий сползание бандажа при ослаблении его крепления на колесном центре

· ПАЗ под бандажное кольцо - предназначенный для установки бандажного кольца.

· ОБЖИМНОЙ БУРТ - предназначенный для фиксации бандажного кольца в пазу после завальцовки его при сборке колесной пары.

Ко второй группе относятся термины, определяющие название отдельных поверхностей и линий на бандаже.

Вертикальная поверхность расположенная снаружи колесной пары - называется НАРУЖНЯЯ ГРАНЬ бандажа;

Поверхность, по которой осуществляется контакт колеса с рельсом, называется -ПОВЕРХНОСТЬ КАТАНИЯ;

Для лучшего вписывания в стрелочные переводы и для предотвращения преждевременного выдавливания металла с поверхности катания за наружную грань бандажа на бандаже делается ФАСКА;

Поверхность, по которой осуществляется закрепление бандажа на колесном центре, называется - ПОСАДОЧНОЙ, довольно часто встречается термин - внутренняя поверхность.

В связи с тем, что профиль поверхности катания не имеет четкой плоской горизонтальной поверхности, а многие геометрические размеры весьма сложно контролировать, не имея четкой горизонтали, введено понятие - КРУГ КАТАНИЯ. Это окружность, которая проходит по поверхности катания и располагается на расстоянии 70 мм от внутренней грани бандажа. Геометрические параметры бандажа

В третьей группе термины, определяющие геометрические размеры бандажа и отдельных элементов.

Расстояние от наружной грани бандажа до внутренней грани - определяет ШИРИНУ БАНДАЖА. Для нового бандажа ширина составляет 140 мм. Отклонение по ширине одного бандажа допускается не более 3 мм (рис.8)

Расстояние от поверхности катания до посадочной поверхности, измеренное по кругу катания определяет ТОЛЩИНУ БАНДАЖА. Толщина нового бандажа составляет 90 мм. Минимально допустимая толщина бандажа в эксплуатации не должна быть менее 45 мм. Что составляет половину начальной толщины. Допускается по особому распоряжению начальника дороги минимальная толщина бандажей - 40 мм.

Высота гребня бандажа является изменяющейся в эксплуатации величиной. Это происходит в связи с принятой системой отсчета ВЫСОТЫ ГРЕБНЯ. Высота гребня устанавливается только на вновь обточенном профиле и берется, как величина, отсчитанная от круга катания до вершины гребня. Для профиля обточенного по ГОСТУ высота гребня составляет 30 мм. В процессе эксплуатации поверхность катания изнашивается, что вызывает увеличение высоты гребня.

В процессе эксплуатации также большую роль играет ТОЛЩИНА ГРЕБНЯ. Данная величина определяет толщину гребня на расстоянии 20 мм от вершины гребня. Для профиля обточенного по ГОСТУ толщина гребня составляет 33 мм. Допускаемая толщина гребня в эксплуатации до скорости 120 км/ч - 25 мм.

Для более точного определения характеристики вписывания колесной пары в стрелочные переводы и кривые введено понятие - КРУТИЗНА ГРЕБНЯ. Это расстояние, измеренное по горизонтали между двумя точками. Одна точка располагается на высоте 2 мм от вершины гребня на его внешней стороне, а вторая точка на расстоянии 13 мм от круга катания бандажа также на внешней стороне 1ребня.

Диаметр бандажа определяется по кругу катания.

Профили обточки поверхности катания и гребня.

Поверхность катания, фаска, гребень бандажа на вновь изготовленной колесной паре обтачиваются по ГОСТу. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм допускает обточку бандажа в процессе эксплуатации по трем профилям:

профиль по ГОСТ;

профиль Зинюка-Никитского;

профиль ДМеТИ;

Эти профили отличаются друг от друга разной крутизной поверхности катация и гребня. Каждый из этих профилей имеет свои характеристики (скорости нарастания) износа поверхности катания и гребня при эксплуатации. Поэтому применение того или иного профиля зависит от характеристик плеч эксплуатации (преобладание подъемов, кривых и т.д. и т. п.) и типа подвижного состава.

Собранное колесо с колесным центром, бандажом, зубчатым колесом и бандажным кольцом напрессовано на ось с усилием 1080-1470 кН (110-150 тс).

Формирование колесных пар произведено в соответствии с Инструкцией ЦТ/4351.

. Условия работы узла на локомотиве характерные повреждения и причины их возникновения

В процессе эксплуатации колесная пара подвержена действию весьма значительных знакопеременных нагрузок, часть которых имеет ударный характер. Элементы колесных пар подвергаются деформациям сжатия, растяжения, изгиба и кручения, у бандажей колесных пар возникает естественный износ в виде проката и уменьшения толщины гребня. Возможны случаи ослабления бандажа на центре, иногда с проворотом его, а также возникновения трещины, выщерблин, местных раздавливаний и ползунов на поверхности бандажа. Нарушение установленной технологии напрессовки может привести к ослаблению посадки колесного центра зубчатого колеса или вызвать разрыв ступицы.

В различных частях оси могут возникать продольные поперечные трещины, износы частей оси под моторно-осевые и буксовые подшипники, а у зубьев зубчатых колес - трещины и изломы.

1. Продольные и поперечные трещины на оси колесной пары

4. Выбор и обоснование способов устранения дефектов

Износ бандажей. Бандажи изнашиваются по кругу катания. Износ бандажей крайних колесных пар больше на 8-15%, чем у остальных. Интенсивность нарастания проката бандажей, т.е. радиального износа, при прочих равных условиях зависит от величины показателя использования мощности электровоза, атмосферных условий, состояния и профиля пути, типа рельсов. Подрезы гребней и уступы у основания гребней бандажей возникают из-за неправильного монтажа колесной пары в тележке. Появлению выщербин, отслаивания, выбоин и ползунов на поверхности катания бандажей способствуют нарушения технологических норм, допущенные при изготовлении и ремонте колесных пар, а также нарушения правил эксплуатации электровоза.

Повреждения с поверхности бандажей устраняют их обточкой на колесотокарных станках, снабженных гидрокопировальным устройством. Одновременно восстанавливают и нормальный профиль бандажей, который контролируют по шаблону. Обтачивать бандажи можно и без выкатки колесных пар из-под электровоза, используя специализированный станок КЖ-20 с наборной фрезой.

Ослабление посадки бандажа на колесном центре. Эту неисправность определяют по сдвигу контрольных рисок, нанесенных краской на бандаже и колесном центре, и путем обстукивания бандажа. Нормальную посадку восстанавливают перетяжкой бандажа.

Трещины на оси и бандаже. Трещины на поверхности бандажа определяют магнитным дефектоскопом и обстукиванием, а скрытые пороки - ультразвуковым дефектоскопом.

Магнитопорошковый метод.

Магнитный контроль чисто обработанных частей оси колесных пар разрешается производить только мокрым способом с применением в качестве указателя (индикатора) дефекта жидкой магнитной смеси из черного (неокрашенного) порошка.

Для лучшего выявления дефектов темные и грубо обработанные поверхности средней части оси при их проверке мокрым способом с применением жидкой магнитной смеси из неокрашенного порошка должны быть предварительно покрыты тонким слоем алюминиевого порошка.

При проверке разъемным дефектоскопом конструкции ЦНИИ МПС средней части осей колесных пар, имеющих темную необработанную поверхность, разрешается применять в качестве указателя дефекта светлый сухой магнитный порошок.

Для осмотра со всех сторон оси колесная пара после проверки в одном положении должна быть дважды повернута вокруг своей оси на 120.. Во избежание лишних поворотов колесных пар в каждом из этих положений должны быть сразу проверены все открытые части оси.

В депо с большим объемом работы, в дорожных колесных центрах и на ремонтных заводах, не имеющих стационарных дефектоскопов, проверку колесных пар должны производить на специальном стенде переносными или смонтированными на тележках дефектоскопами. Стенд должен обеспечивать удобство установки, поворота и проверки соответствующих типов колесных пар с соблюдением техники безопасности.

Проверку наружных шеек осей в переменном магнитном поле необходимо производить круглыми дефектоскопами.

Для проверки дефектоскоп сначала надевают на шейку на расстоянии 125-150 мм от ступицы колесного центра и магнитной смесью из неокрашенной окалины при включенном дефектоскопе поливают участок оси между дефектоскопом и колесным центром; при этом тщательно осматривают шейку, предподступичную часть оси, выступающие открытые участки подступичной части и переходные галтели к ним.

Рис.9 Круглый дефектоскоп.

После осмотра указанных участков оси дефектоскоп устанавливают у ступицы колесного центра и проверяют участок шейки между торцом оси и дефектоскопом.

Затем колесную пару дважды поворачивают на 120 и в каждом из положений проверяют указанным выше порядком.

При проверке шеек осей дефектоскопами переменного тока с плоскими сердечниками (типов ДГЭ и ДГЭ-М) необходимо обращать особое внимание на правильное расположение сердечника относительно проверяемого участка.

Проверку наружных шеек осей на остаточной намагниченности производят дефектоскопами типов ДКМ-I и ДКМ-2 в следующем порядке.

Подключенный к питающей сети постоянного тока (или через выпрямитель) дефектоскоп при включенном сетевом выключателе надевают на шейку оси и, медленно перемещая по всей длине, намагничивают ее; затем дефектоскоп быстро снимают с шейки и выключают во избежание излишнего нагрева. После снятия и выключения дефектоскопа намагниченную шейку обильно поливают хорошо размешанной магнитной смесью и тщательно осматривают.

Особое внимание должно быть обращено на галтели шеек, предподступичные части, выступающие из ступицы колесных центров, подступичные части осей, а также на места сопряжения галтелей в переходах от одного диаметра к другому.

По окончании магнитного контроля наружные шейки оси должны быть размагничены в постепенно убывающем переменном магнитном поле.

Проверку седлообразным дефектоскопом шеек под моторно-осевые подшипники колесных пар электровозов производят в следующем порядке.

Рис.10. Дефектоскопирование оси.

Дефектоскоп надевают на шейку оси на расстоянии 125-150 мм от ступицы колесного центра (зубчатого колеса) магнитной смесью из неокрашенной окалины при включенном дефектоскопе обильно поливают участок шейки между дефектоскопом и ступицей, при этом тщательно осматривают верхнюю часть проверяемого участка. Затем дефектоскоп перемещают к концу шейки и таким же образом проверяют остальную часть, которая не была проверена при первом положении дефектоскопа. При проверке внутренних шеек особое внимание должно быть обращено на состояние галтелей и сопряженных с ними цилиндрических частей шеек, а также на выступающие из ступиц подступичные части оси.

После проверки шеек и других частей оси в одном положении колесную пару надлежит дважды повернуть на 120 и в каждом положении проверить внутренние шейки оси.

Среднюю часть оси, имеющую чисто обработанную поверхность, проверяют так же, как внутренние шейки, применяя жидкую магнитную смесь из неокрашенного порошка по участкам длиной 150-200 мм.

Проверку седлообразным дефектоскопом средней части оси, имеющую темную поверхность, производят по участкам длиной 100-150 мм от боковин дефектоскопа с применением жидкой магнитной смеси из неокрашенного порошка, но с предварительным покрытием проверяемой поверхности тонким слоем алюминиевого порошка. Отработавшую магнитную смесь, стекающую с частей оси, не покрытых алюминиевым порошком, и с темных поверхностей, покрытых алюминиевым порошком, собирают в разные ванны.

При обработке необработанной средней части тендерных осей их участки, прилегающие к ступицам колесных центров на расстоянии 75-125 мм от ступицы, должны быть зачищены до металлического блеска.

Проверку этих участков производят порядком, установленным для внутренних шеек, имеющих чисто обработанную поверхность.

Проверка бандажей колесных пар.

Каждый бандаж, подлежащий магнитному контролю, устанавливают на специальном приспособлении, обеспечивающем удобство осмотра и поворота бандажей в процессе проверки с соблюдением всех требований техники безопасности.

Проверку внутренней поверхности бандажей и наружной поверхности в зоне наплавки гребней и проката производят седлообразным дефектоскопом с применением в качестве указателя дефекта жидкой магнитной смеси из неокрашенного магнитного порошка по участкам длиной 150-200 мм.

Для выявления в бандажах наряду с поперечными трещинами наклонных трещин с малым углом наклона, приближающихся к продольным трещинам, седлообразный дефектоскоп необходимо насколько возможно поворачивать относительно боковых граней бандажа, не удаляя при этом его от проверяемой поверхности. Бандаж или ось с трещиной бракуют. При браковке оси колесную пару списывают из инвентаря.

Износ моторно-осевых шеек. Кроме естественного износа, на поверхности шеек появляются задиры, термические трещины из-за нагрева моторно-осевых подшипников. Поверхностные повреждения, овальность и конусность шеек более 0,5 мм устраняют станочной обработкой - шлифованием с последующей полировкой.

5. Разработка инструкций по ремонту узла

Для колесных пар в зависимости от объема выполняемых работ установлены два вида ремонта - без смены и со сменой элементов.

Без смены элементов обтачивают и перетягивают бандажи, обтачивают, накатывают и шлифуют шейки осей, выполняют сварочные работы без распрессовки элементов, заменяют заклейки и пружины пакетов эластичных зубчатых колес, опрессовывают на прессе колесные пары с признаками ослабления. При ремонте со сменой элементов заменяют оси, колесные центры, бандажи, зубчатые колеса, венцы, зубчатые центры, а также перепрессовывают ослабшие колесные центры, центры зубчатых колес и проводят освидетельствование колесных пар с выпрессовкой оси.

При текущем ремонте ТР-3 колесные пары вначале тщательно осматривают. В соответствии с Инструкцией по магнитному контролю ответственных деталей локомотивов МПС России производят ультразвуковую и магнитную дефектоскопию колесных пар круглыми и седлообразными дефектоскопами постоянного и переменного тока.

Проверку зубчатых колес выполняют специальными дефектоскопами. Магнитной дефектоскопии подвергают шейки (буксовые и моторно-осевые), предподступичную и среднюю части оси, внутреннюю часть бандажа при перетяжке и наружную перед электронаплавкой и после механической ее обработки, зубья зубчатой передачи. Ультразвуковую дефектоскопию используют для проверки подступичных частей оси.

Чтобы не упустить каких-либо дефектов, колесную пару дважды за время магнитной дефектоскопии поворачивают на угол 120. Обнаруженные при осмотре дефекты отмечают мелом, а если они влекут за собой браковку, то на них делают крестообразные зарубки зубилом.

В случае ослабления бандажа на ободе колесного центра или бандажного кольца колесных пар локомотивов разрешается производить перетяжку бандажа с постановкой нового кольца. Трещины на боковых гранях бандажа или на гранях обода цельнокатаного колеса разрешается устранять вырубкой до полного их удаления с плавным переходом к основной поверхности.

Смену бандажа производят при предельном износе его по толщине и в случае необходимости. Для этого выбирают или вырезают на станке бандажное кольцо и нагревают бандаж в специальном газовом или электрическом горне до температуры 250-320 С. При этом ступица колесного центра, ось и зубчатое колесо должны быть от нагревания защищены. Температуру контролируют термопарами или специальными термическими карандашами. Негодный для дальнейшего использования бандаж можно снять, разрезав его газовой горелкой, но, не допуская какого-либо повреждения обода колесного центра.

Внутреннюю поверхность подготовленного к посадке бандажа тщательно очищают стальными щетками и подвергают се магнитной дефектоскопии. Зачищают и поверхность обода. Диаметры обода и бандажа измеряют специальным бандажным штангенциркулем и бандажным штихмасом. Посадочные поверхности обода и бандажа в осевом направлении должны быть прямыми и параллельными оси. Их конусность не должна превышать 0,2 мм, а овальность - 0,5 мм, при этом направления конусностей бандажа и обода должны совпадать. Натяг бандажа должен быть 1,0 - 1,5 мм на каждые 1000 мм диаметра обода.

Новый бандаж для напрессовки нагревают до температуры 250-320 С, вынимают из горна, укладывают на стеллаж и краном опускают внутрь его ось с колесным центром. Затем в выточку бандажа быстро заводят бандажное кольцо и развальцовывают его на специальном станке. На этом же станке обжимают бурт бандажа. После медленного остывания кольца ударами молотка проверяют плотность его посадки, при этом звук от удара должен быть звонким и четким.

Аналогично перетягивают ослабшие бандажи колесных пар. Ослабший бандаж с обода снимают и вновь насаживают на тот же колесный центр, установив между внутренней поверхностью бандажа и поверхностью обода стальные прокладки для достижения необходимого натяга. Число прокладок по кругу обода не должно превышать четырех, а расстояние между ними должно быть не более 10 мм.

Обточка бандажей позволяет восстановить их нормальный профиль. Бандаж обтачивают на колесотокарном станке. Профиль контролируют шаблоном, который прижимают к внутренней грани бандажа. Просвет между бандажом и шаблоном допускается на поверхности катания не более 0,55 мм, а по высоте гребня - не боле 1 мм. Внутренние грани бандажей должны быть строго перпендикулярны оси колесной пары. Расстояние между ними проверяют штангенциркулем. Наружные грани бандажей, как правило, не обтачивают, однако для устранения поверхностных дефектов такая обточка допускается, но при условии, что не будут срезаны клейма завода-изготовителя.

Вертикальный подрез гребня колесных пар локомотивов разрешается устранять электронаплавкой на полуавтомате с последующей обточкой наплавленной поверхности на станке. Однако обычно вертикальный подрез гребня устраняют обточкой на станке. Таким же образом устраняют остроконечный накат гребней колесных пар и местные наплывы металла на наружные поверхности бандажей или ободьев цельнокатаных колес.

Колесные центры. Их осматривают с помощью лупы. Убеждаются в отсутствии трещин в ступицах, спицах, дисках и ободьях и особенно протертых мест на ступице. Центр, имеющий две трещины в одном секторе обода или хотя бы одну трещину в ступице или спице, бракуют. Протертые места на ступице в месте сопряжения с кожухом редуктора наплавляют и обтачивают на станке.

Проверяют плотность посадки колесного центра на оси. Признаками его ослабления являются: выделение ржавчины или масла вокруг ступицы с внутренней стороны или нарушение краски в месте сопряжения оси со ступицей; изменение расстояния между внутренними гранями бандажей; сдвиг контрольной цветной полосы, нанесенной на торец ступицы и часть оси в месте их прилегания; уменьшение расстояния от переходной галтели подступичной части оси до наружного торца ступицы колеса. Колесную пару хотя бы с одним из этих признаков бракуют и перепрессовывают.

Трещины в спицах центра разрешается заваривать электросваркой. В одном центре разрешается заваривать не более трех трещин. У дисковых колесных пар, а также у цельнокатаных колес разрешается заварка нескольких трещин (надрывов), имеющих глубину не более 5 мм, а длину до 100 мм. В таких случаях трещину предварительно вырубают и разделывают. Заваривают ее электродами УОНИ-13/55 с подогревом подготовленного участка до температуры 200-250 С.

Оси колесных пар. Визуальным осмотром выявляют поперечные и продольные трещины, плены и протертые места. При наличии поперечной трещины или протертости глубиной более 2,5 мм у оси моторвагонного подвижного состава и 4 мм у локомотивов ось бракуют. Разрешается оставлять без исправления одну продольную трещину или плену длиной не более 25 мм в средней части оси. На обработанных поверхностях оси продольные трещины и плены не допускаются. При осмотре оси особое внимание обращают на галтели шеек, предподступичные части, а также на места сопряжения цилиндрических частей оси с галтелями. Об образовании трещин в подступичной части оси можно судить по налету ржавчины на торце ступицы, нарушению целости слоя краски или вздутию его бугорками в месте сопряжения оси со ступицей, по образованию зазора между осью и ступице, а также по результатам магнитной дефектоскопии. Резьбу на концах оси проверяют непроходным калибром. Если он на резьбу навинчивается, ось бракуют.

Ремонт осей колесных пар без замены элементов сводится к обточке, накатке и шлифовке их шеек. Эти работы выполняют квалифицированные специалисты на специальных станках. Разрешается восстановление электронаплавкой центровых отверстий, а также изношенной резьбы и наружных буртов шеек под буксы с последующей механической обработкой на станках по чертежным размерам и допускам.

Если колесные пары распрессовывают, то при необходимости шейки оси под роликовые подшипники упрочняют накаткой.

Накатку выполняют на специальных станках или на токарно-винторезных с применением приспособлений, разработанных ВНИИЖТом, с пневматическим или гидравлическим нажатием на ролики.

Зубчатые колеса с трещинами, износами зубьев более допустимого, вмятинами, раковинами, отколами более чем на 10% площади поверхности зуба бракуют. Зубья, боковую поверхность зубчатых колес и пазы под пружинные пакеты подвергают магнитной дефектоскопии. Износ зубьев колес и венцов измеряют универсальным зубомером. Венцы колесных пар с эластичной прямозубой передачей, не требующие замены, но имеющие ослабление или излом пружинных пакетов, люфт венца более

Допускаемого по нормам, а также при торцовом или радиальном биении венцов, превышающем допускаемое значение, подлежаг ремонту со съемом боковых шайб и переборкой пакетов. Ослабшие заклепки боковых шайб зубчатых колес электровозов заменяют новыми. После осмотра и магнитной дефектоскопии зубьев измеряют их износ универсальным зубомером на высоте 13,89 мм от вершины зуба. Толщина зуба на этой высоте должна быть 15,30-18,45 мм. После измерения упругое зубчатое колесо разбирают со снятием венца колеса со ступицы. При этом проверяют наличие меток взаимного положения ступицы и тарелок, при отсутствии меток наносят их. Свободные поверхности ступицы зубчатого колеса и тарелок с отверстиями под посадку втулок упругих элементов тщательно осматривают с помощью лупы и убеждаются в отсутствии трещин, изломов, сколов и износов сверх допустимых. В случаях ослабления посадки ступицы зубчатого колеса на оси колесной пары или наличия трещин в упомянутых деталях зубчатого колеса их заменяют со снятием колесных центров с оси либо заменяют колесную пару. При ослаблении посадки одной из призонных втулок крепления тарелок в ступице зубчатого колеса отверстия под втулки проверяют разверткой в предварительно собранных со ступицей колеса тарелках. При необходимости разрешается увеличивать диаметр этих отверстий до 26 мм и запрессовывать новую втулку с увеличенным наружным диаметром, обеспечивая натяг 0,005-0,015 мм

Ролики зубчатого колеса осматривают и при обнаружении трещин, сколов, ползунов (лысок), граней на поверхности качения шириной более 3 мм комплектно заменяют. Диаметры роликов в комплекте не должны отличатся более чем на 0.05 мм. Диск венца тщательно осматривают и при обнаружении трещин в любом месте заменяют. Радиальный зазор между венцом и ступицей более 1 мм не допускается.

Торцовую выработку на внутренних поверхностях ограничительных колец, превышающую 1,5 мм, устраняют наплавкой с последующей обработкой, местный изгиб выправляют.

При необходимости заменяют амортизаторы жестких (двухвтулочных) и мягких (трех втулочных) элементов. Амортизаторы мягких элементов заменяют при выкрашивании, трещинах и кольцевых подрезах резины более 2 мм, полной или частичной распрессовке элементов, перекосе металлических втулок 2 мм, повороте втулок от руки относительно валика, повреждениях и износах более 1 мм канавок металлических втулок под стопорные кольца.

6. Методы ремонта и повышение надежности

Поточная линия представляет собой комплекс технологического контрольного и транспортного оборудования, при этом оборудование расположено по ходу сборки или разборки, а ремонтные операции подразделяются по позициям. Несколько поточных линий, расположенных по ходу технологического процесса образуют поточное производство.

Рис.13. Поточная линия.

Спецификация.

1. Позиция разборки колесных пар.

2. Стенд для магнитной дефектоскопии.

3. Манипулятор для поворота колесной пары.

4. Лоток для подачи роликоподшипников.

5. Место для просмотра шеек и зачистки зубьев.

6. Запрессовка закрепительных втулок, надевание подшипников вместе с корпусом буксы.

7. Тележка для подачи и нагревания подшипников.

8. Поворотный круг.

9. Тележка с винтовым подъемником для надевания букс на колесную пару.

10.Конвейер подачи корпусов букс.

11.Поворотный стенд для сварки наличников.

12.Строгальный станок.

13.Стол для срезки наличников.

14.Шеечный станок для шлифовки шеек колесной пары и накатки их роликом.

15.Станок для обточки колесных пар.

16.Станок для зачистки букс.

17.Индукционный нагреватель букс.

Для повышения надежности применяются упрочнения поверхностных слоев деталей -накатка роликами, дробеструйный наклеп. Упрочнение - токами высокой частоты. Применение новых высокопрочных материалов, новых видов смазки, покрытий хромом, цинком, медью, сталью; лаками и лакокрасочными материалами. Применение высоких классов изоляции электрических аппаратов и т. д.

Схема поточной линии по ремонту колесных пар без смены элементов.

Спецификация.

1. Выкатка колесных пар.

2. Демонтаж редукторов.

3. Мойка колесных пар в моечной машине.

4. Демонтаж букс с помощью манипулятора.

5. Колесная пара устанавливается на тележку для подачи в колесный цех.

6. Колесная пара осматривается, обмеряется.

7. Обточка бандажей на колесотокарном станке.

8. Дефектация колесной пары.

9. Ремонт редуктора.

10.Монтаж редуктора на колесную пару.

11.Монтаж букс.

7. Испытание узла после ремонта

Собранную колесную пару подвергают обкаточным испытаниям на специальном стенде. Общее время испытаний составляет 1 ч (по 30 мин в каждую сторону вращения). Во время обкатки проверяют температуру моторно-осевых подшипников. Местный нагрев деталей не должен превышать 60 С. Если при испытаниях резко повышается температура моторно-осевых подшипников, обкатку приостанавливают, определяют и устраняют причину нагрева.

Рис. 14. Стенд для обкатки колесных пар после ремонта.

8. Оборудование, применяемое при ремонте узла

9. Организация рабочего места

Организация рабочего места - система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и их размещению в определенном порядке. Целью организации рабочего места является обеспечение рабочего или группы рабочих всем необходимым для высокопроизводительного труда при возможно меньших физических нагрузках и оптимальном нервнопсихологическом напряжении. Под оснащением рабочего места понимают - набор основного технологического и вспомогательного оборудования, технологической и организационной оснастки.

Типовые элементы оснащения рабочего места.

10. Техника безопасности при ремонте узла

Техника безопасности при обточке колесных пар без выкатки из-под локомотива. Необходимо соблюдать общие правила техники безопасности при работе на металлорежущих станках. Обслуживающий персонал должен знать и выполнять эти правила, а также Заводское руководство по эксплуатации станка. Необходимо следить за тем, чтобы станина, электрошкаф, гидростанция и лебедка были надежно заземлены. Перед установкой локомотива на станок необходимо убедиться, что участки убирающихся рельсов имеют надежное крепление, станок находится в исходном (нерабочем) положении, а в канаве нет людей. При постановке локомотива на станок рельсы должны быть подведены, ролики отпущены, пиноли отведены. При перемещении локомотива лебедкой его зачаливают так, чтобы тянущий участок троса был натянут, а ненагруженный - ослаблен. При этом при перемещении для обточки следующей колесной пары станок приводят в исходное положение и устанавливают участки убираемых рельсов. После установки э.п.с. на станок необтачиваемые колесные пары закрепляют деревянными клиньями.

На период нахождения э.п.с. на станке все ремонтные работы прекращаются.

Не разрешается работать на станке со снятым ограждением фрез. Заменять фрезы можно только при полностью остановленном станке. Недопустимо выполнять регулировку и подналадку станка, а также обмеры колесной пары до полной остановки.

11. Обеспечение безопасности движения поездов

В соответствии с ПТЭ 12.4. запрещается выдавать под поезд локомотив со следующими неисправностями:

·        неисправность прибора для подачи звукового сигнала;

·        неисправность пневматического, электропневматического, ручного тормозов или компрессора;

·        неисправность или отключение хотя бы одного тягового электродвигателя, неисправность привода передвижения;

·        неисправность вентилятора холодильника дизеля, тягового электродвигателя или выпрямительной установки;

·        неисправность автостопа, автоматической локомотивной сигнализации или устройства проверки бдительности машиниста;

·        неисправность скоростемера и регистрирующего устройства;

·        неисправность устройств поездной или маневровой радиосвязи, а на моторвагонном подвижном составе - неисправность связи «пассажир-машинист»;

·        неисправность автосцепных устройств;

·        неисправность прожектора, буферного фонаря, освещения, контрольного или измерительного прибора;

·        трещина в хомуте, рессорной подвеске или коренном листе рессоры, излом рессорного листа;

·        трещина в корпусе буксы;

·        неисправность буксового или моторно-осевого подшипника;

·        отсутствие или неисправность предусмотренного конструкцией предохранительного устройства от падения деталей на путь;

·        трещина или излом хотя бы одного зуба тяговой зубчатой передачи;

·        неисправность кожуха зубчатой передачи, вызывающая вытекание смазки;

·        неисправность защитной блокировки высоковольтной камеры;

·        неисправность токоприемника;

·        неисправность средств пожаротушения;

·        неисправность устройств защиты от токов короткого замыкания, перегрузки и перенапряжения, аварийной остановки дизеля;

·        появление стука, постороннего шума в дизеле;

·        неисправность питательного прибора, предохранительного клапана, водоуказательного прибора, течь контрольной пробки огневой коробки котла паровоза;

·        отсутствие защитных кожухов электрооборудования.

Одним из элементов локомотива, от которого напрямую зависит безопасность движения, является колесная пара.

Требования к колесным парам устанавливаются не только в Правилах технической эксплуатации железных дорог Российской федерации (ПТЭ), но также и в инструкции по Формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм.

Колесные пары являются одним из наиболее ответственных элементом локомотива, так как от ее состояния непосредственно зависит безопасность движения локомотива по следующим основным причинам определенным ее назначением. Первая причина:

. Колесные пары передают нагрузки от веса локомотива на рельсы, т.е. являются опорой локомотива.

Средний вес локомотива с 2/3 запасами песка 180 тонн вес одной секции составит 90 тонн. Давление на одну колесную пару составит 22,5 тонны. Соответственно на одно колесо примерно 11 тонн. Данное давление приходится на небольшую площадку в зоне контакта колеса с рельсом, которая теоретически представляет собой точку, а практически цилиндрическую или плоскую поверхность довольно маленьких размеров (меньше торца спичечного коробка). Напряжение материала в зоне контакта колеса с рельсом достигает 1000 МПа, что сравнимо с давлением воды на глубине 100 км (в 10 раз глубже, чем самая глубокая расщелина в океане). При этом допустимое давление железнодорожного полотна на землю допускается не более 0,1 МПа.

Данные примерные расчеты относятся к неподвижному электровозу. Помимо указанных нагрузок, колесная пара воспринимает дополнительные динамические силы, связанные с колебаниями локомотива и ударами при движении по рельсовому пути, имеющему неровности (например, стыки), и при наличии неровностей на поверхности колес. При колодочном торможении рабочая поверхность колеса взаимодействует с тормозной колодкой.

.Второй причиной, от которой зависит безопасность движения локомотива, заключается в том, что колесная пара направляет движение локомотива вдоль рельсовой колеи.

Профиль, по которому колесная пара катится по поверхности рельсовой колеи, имеет специальную форму, которая позволяет колесной паре самоустанавливаться в колее при прохождении кривой (наружный рельс имеет большую длину). При этом меньший диаметр колеса катится по внутреннему рельсу, а больший диаметр по внешнему рельсу. Кроме этого новые профили колеса и рельса выполнены таким образом, что контакт колеса с рельсом осуществляется в одной точке профилей.

На внутренней грани колеса имеется гребень, не позволяющий колесу выйти из колеи.

При движении качении колеса по рельсу, возникают значительные механические силы, которые влияют на износ контактируемых поверхностей. В результате износа поверхностей их профиль меняется, что приводит к ухудшению условий качения колеса по рельсу и создает предпосылки к сходу колесной пары из рельсовой колеи.

3. При приложении вращающих моментов от двигателей, колесная пара обеспечивает реализацию силы тяги.

Контакт колеса с рельсом осуществляется через небольшую цилиндрическую поверхность. Через эту поверхность вертикально передается вес локомотива и динамические усилия при движении локомотива, но в зоне этой же площадки также возникает и сила тяги локомотива, которую сообщает колесу через зубчатое колесо тяговый электродвигатель. Сила тяги локомотива располагается горизонтально вдоль оси пути.

Сила тяги локомотива также весьма значительна для такой маленькой зоны контакта колеса с рельсом.

Из вышесказанного следует, что при значительных напряжениях в зоне контакта колеса с рельсом для обеспечения условий безопасного движения колесной пары по рельсовой колее необходимо постоянно следить за состоянием колесной пары. Измерять основные геометрические размеры профиля катания и следить за исправностью отдельных элементов колесной пары тягового электродвигателя. Сила тяги локомотива располагается горизонтально вдоль оси пути.

Сила тяги локомотива также весьма значительна для такой маленькой зоны контакта колеса с рельсом.

Из вышесказанного следует, что при значительных напряжениях в зоне контакта колеса с рельсом для обеспечения условий безопасного движения колесной пары по рельсовой колее необходимо постоянно следить за состоянием колесной пары. Измерять основные геометрические размеры профиля катания и следить за исправностью отдельных элементов колесной пары.

Запрещается выдавать в поезда ТПС с колесными парами, имеющими хотя бы один из следующих дефектов или отступлений:

·        выщерблину, раковину или вмятину на поверхности катания глубиной более 3,0 мм и длиной: у локомотива и моторного вагона более 10,0 мм, а у прицепного вагона более 25,0 мм;

·        выщерблину или вмятину на вершине гребня длиной более 4,0 мм;

·        разницу прокатов у левой и правой стороны колесной пары более 2 мм;

·        ослабление бандажа на колесном центре, зубчатого колеса на оси или ступице колесного центра, пальцев тягового привода в отверстиях приливов колесного центра, цельнокатаного колеса или колесного центра на оси;

·        опасную форму гребня (параметр крутизны - менее 6,0 мм для профилей с чертежной высотой гребня 30 мм и более; и менее 5,5 мм - для профилей с чертежной высотой гребня 28,0), измеряемую универсальным шаблоном УТ-1;

·        остроконечный накат гребня в зоне поверхности на расстоянии 2 мм от вершины гребня и до 13 мм от круга катания;

·        толщину гребня более 23 мм и менее 21 мм у 2-й и 5-й колесных пар электровозов ЧС2,

·        ЧС2т, ЧС4, ЧС4т (до № 263) при измерении на расстоянии 16,25 мм от вершины гребня и более 24 мм и менее 19,5 мм при измерении шаблоном УТ-1;

·        острые поперечные риски и задиры на шейках и предподступичных частях осей;

·        протертое место на средней части оси локомотива глубиной более 4,0 мм, а на оси мотор-вагонного подвижного состава - более 2,5 мм;

·        местное или общее увеличение ширины бандажа или обода цельнокатаного колеса более 6,0 мм;

·        ослабление бандажного кольца более, чем в 3-х местах: по его окружности суммарной длиной ослабленного места более 30 % общей длины окружности кольца - для локомотивов и более 20 % для МВПС, а также ближе 100 мм от замка кольца;

·        толщину бандажей колесных пар менее (мм):

·        электровозов, кроме ВЛ22 в/и, ВЛ23, ВЛ8, ВЛ60 в/и - 45 (на ВЛ10, ВЛ11 в/и, ВЛ15, ВЛ80 в/и, ВЛ85 в бесснежное время по разрешению начальника дороги допускается - 40);

·        электровозов В Л 22 в/и, В Л 23, ВЛ8, В Л 60 в/и и тепловозов с нагрузкой на ось 23 т и выше- 40;

·        тепловозов с нагрузкой на ось менее 23 т - 36;

·        моторных вагонов мотор-вагонного подвижного состава - 35;

·        толщиной ободьев цельнокатаных колес менее (мм):

·        тепловозов ТГМ (ТГМ-3, ТГМ-4, ТГМ-6) - 30;

·        прицепных вагонов мотор-вагонного подвижного состава - 25;

·        трещины в ободе, диске, ступице и бандаже колеса ТПС;

·        кольцевые выработки на поверхности катания у основания гребня глубиной более 1,0 мм, на конусности 1:3,5 более 2,0 мм и шириной более 15,0 мм.

При наличии кольцевых выработок на других участках поверхности катания бандажа нормы браковки - как для кольцевых выработок, расположенных у гребня.

Заключение

В данном курсовом проекте мною использован передовой опыт работы локомотивного депо Медгоры Октябрьской железной дороги по проекту ПКП ЦТ МПС. При разработке курсового проекта я использовал типовые нормативные документы - ПТЭ ЦРБ-757, правила текущего ремонта и инструкции о порядке ремонта колесных пар электроподвижного состава при различных условиях эксплуатации.

В заключение своей работы описал требования правил технической эксплуатации железных дорог российской федерации относительно обеспечения безопасности движения поездов.

Список использованной литературы

1. «Ремонт электроподвижного состава». Под редакцией В.М. Находкина. М: Транспорт, 1989.

. «Поточные линии ремонта локомотивов в депо. Н.И. Фильков. М: Транспорт, 1983.

. «Локомотивное хозяйство: Пособие по дипломному проектированию. С.И. Папченков. М: Транспорт, 1988.

. «Электровоз ВЛ80с: Руководство по эксплуатации. Н.М. Васько. М: Транспорт, 2001.

. «Охрана труда в локомотивном хозяйстве». А.Л. Левицкий. М: Транспорт, 1989.

. «Экономика, организация и управление локомотивным хозяйством». Л.Ф. Хасин. М: Маршрут, 2002.

. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. № ЦТ-329