Разработка технологического процесса ремонта наклонных поверхностей надрессорной балки

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

Курсовой проект по дисциплине

«Технология производства и ремонта вагонов»

РАзработка технологического процесса ремонта наклонных поверхностей надрессорной балки

Выполнил:

Девятов А.Е.

Екатеринбург 2014

Содержание

Введение

. Конструктивно-технологическая характеристика узла, условия на ремонт

. Анализ технологичности узла и разработка мероприятий по обеспечению технологичности узла

. Анализ причин и характеристика неисправности узла, назначение периодичности ТО и Р

. Разработка технологического процесса ремонта узла

. Расчет и проектирование приспособления

. Техника безопасности

. Комплект технологической документации

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Технология вагоностроения и ремонта вагонов является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных и разнообразных технологических процессов, используемых при изготовлении и ремонте вагонов в целом, их сборочных единиц и деталей. Сложны и многообразны процессы изготовления и ремонта вагонов. Для их осуществления требуются значительные затраты труда и времени, необходимы различное технологическое оборудование и оснастка.

Вагоностроительные и вагоноремонтные предприятия представляют собой производственно-хозяйственные организации, состоящие из основных и вспомогательных производственных участков и обслуживающих хозяйств, в которых одновременно протекает множество разнородных, но в то же время тесно взаимосвязанных процессов производства. Ведущее место среди них занимают технологические процессы, в результате осуществления которых предприятие выпускает новые или отремонтированные вагоны.

Развитие технического уровня конструкций новых вагонов осуществляется в направлении повышения их прочности и надежности, соответствующем условиям современной эксплуатации.

На основе проведения технической политики во всех отраслях народного хозяйства намечено ускорить техническое перевооружение производства, широко внедрять прогрессивную технику и технологию, обеспечивающие повышение производительности труда и качества вагоностроительной продукции. При изготовлении новых этапов будут использованы наиболее экономичные материалы, легкие сплавы, прогрессивные методы литья и ковки, сварные конструкции, принципы унификации и стандартизации сборочных едини и деталей вагонов и их взаимозаменяемости.

Для повышения качества ремонта и надежности вагонов большое значение имеет уровень технологии вагоноремонтного производства. Поэтому предусмотрены внедрение на вагоноремонтных предприятиях прогрессивных технологических процессов восстановления деталей и сборочных единиц вагонов, повышение уровня требований к соблюдению технологической дисциплины.

Главное направление развития современного вагоноремонтного производства состоит в его дальнейшей индустриализации, основой которой служит система машин, обеспечивающая комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов ремонта вагонов и производства запасных частей.

Основной путь повышения уровня механизации и автоматизации вагоноремонтного производства - применение методов и технических средств программного управления. На предприятиях начали использовать металлорежущие станки и сварочное оборудование с числовым программным управлением, создаются промышленные роботы для ремонтно-сварочных и ремонтно-сборочных процессов.

Намечаются перспективные направления дальнейшего развития технологии вагоностроения и ремонта вагонов: составление математического описания всех звеньев технологического процесса для получения их точных аналитических соотношений и взаимосвязи; использование цифровой вычислительной и аналоговой техники на всех этапах проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта вагонов, что позволит быстрее и эффективнее решать задачи рационального построения, внедрения и выполнения технологических процессов.

В связи с этим большое значение имеет типизация технологических процессов на основе унификации объектов производства и дальнейшего внедрения стандартизации в вагоностроении и вагоноремонтном производстве.

автоматизация ремонт вагон программный

1. Конструктивно-технологическая характеристика узла, условия на ремонт

Надрессорная балка относится к основным и ответственным частям вагона. Она предназначена для передачи нагрузки от кузова вагона на рессорные комплекты.

Надрессорной балка состоит из следующих основных элементов: подпятник 4, двух скользунов 2, двух технологических отверстий 3, четырёх наклонных плоскостей 5 и четырёх ограничительных буртов 1.

Рисунок 1 - Надрессорная балка

Надрессорная балка отливается из низколегированных сталей марок 15Л, 20Л, 20ГЛ, по ГОСТ 977-88 или из стали 20Г1ФЛ, по ГОСТ 22703-91.

Выбираем сталь 15Л. Химический состав стали 15Л приведен в таблице 1. Основные механические характеристики стали 15Л приведены в таблице 2.

Таблица 1 - Химический состав стали 15Л

Таблица 2 - Основные механические характеристики стали 15Л

По заданию необходимо произвести ремонт дефектов И и К наклонных поверхностей (рисунок 2).

Рисунок 2 - Дефекты надрессорной балки

При ремонте надрессорных балок разрешается:

) заварка любых трещин А (рисунок 2) опорной поверхности подпятникового места, не переходящих через наружный бурт на плоскость верхнего пояса и боковой стены, при условии, что суммарная длина их не превышает 250 мм;

) наплавка отколов Б наружного и внутреннего буртов подпятникового места. Если длина отколовшейся части внутреннего бурта более половины периметра или бурт отсутствует, или отверстие под шкворень имеет износ более 2 мм на сторону, бурт восстанавливают путем вварки точеной втулки высотой над опорной поверхностью подпятника 15 мм;

) наплавка изношенных мест внутренней поверхности В наружного и наружной поверхности Г внутреннего буртов подпятникового места, если толщина наружного бурта не менее 15 мм на глубине 10 мм от верхней кромки бурта;

) наплавка поверхности Д наружного бурта;

) наплавка выработки опорной поверхности Е подпятникового места, если толщина поверхности в месте износа не менее 18 мм;

) заварка продольных трещин Ж верхнего пояса, идущих от технологического отверстия, но не переходящих на наружный бурт подпятникового места при суммарной длине их не более 250 мм;

) заварка трещин З боковых опор скользуна длиной до 100 мм. При трещинах длиной более 100 мм или при наличии деформации опоры опору срезать и заменить новой;

) наплавка наклонных плоскостей И надрессорных балок при толщине стенки не менее 7 мм. При этом следует производить наплавку обеих плоскостей с обязательной проверкой симметричности балки. Наплавку выполнять в нижнем положении с последующей механической обработкой;

9) выполнение ремонта наклонных плоскостей в соответствии с Инструктивными указаниями № 453 ПКБ ЦВ, Технологической инструкцией № 542 ПКБ ЦВ и другой технической документацией, утвержденной ЦВ МПС;

10) заварка продольных трещин К наклонной плоскости, не выходящих на ограничительные бурты;

) наплавка упорных ребер Л, ограничивающих смещение пружины, при износе до 8 мм;

) заварка трещин М в углах между ограничительными буртами и наклонной плоскостью, выходящих на поверхность овального углубления и не распространяющихся на верхний пояс балки (при этом заваривают все четыре углубления);

) наплавка отколов между ограничительными буртами наклонной плоскости и овальным углублением с заваркой углублений;

) наплавка направляющих Н при толщине не менее 10 мм;

) заварка отверстий О кронштейна державки мертвой точки с последующей рассверловкой их.

. Анализ технологичности узла и разработка мероприятий по обеспечению технологичности узла

Качество конструкции любого изделия, в том числе и вагона, определяется не только ее эксплуатационными показателями, но и рядом производственно-технологических свойств, учитывающих возможность организации наиболее рационального процесса изготовления или ремонта при заданном плане выпуска в конкретных производственных условиях, т. е. технологичностью конструкции.

Технологичной называется такая конструкция изделия или составляющих его элементов (деталей, сборочных единиц и др.), которая обеспечивает заданные эксплуатационные качества продукции и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами труда, материалов.

Технологичная конструкция характеризуется простотой компоновки, совершенством форм. Расположение отдельных элементов обеспечивает удобство и наименьшую трудоемкость в процессе сборки и при выполнении ремонтных работ. Важным средством для достижения технологичности является широкое применение в новых конструкциях деталей, сборочных единиц, составных частей, входящих в ранее изготовленные изделия, а также нормализованных и стандартизованных деталей и сборочных единиц.

Стандартами единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) перед разработкой технологических процессов предусмотрена обязательная отработка конструкций на технологичность, которая должна осуществляться на всех стадиях проектирования и изготовления изделия. Технологичность конструкции необходимо рассматривать применительно ко всему изделию в целом и по всем его составным частям. При проектировании необходимо: выбирать оптимальную схему и компоновку вагона, рационально расчленять его на сборочные единицы, выбирать наиболее простые конструктивные решения.

Согласно стандартам ЕСТПП, различают производственную и эксплуатационную технологичность конструкции. Производственная технологичность конструкции изделия обеспечивается сокращением затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и процессы изготовления изделия. Эксплуатационная - проявляется в сокращении затрат средств и времени на технологическое обслуживание и ремонт изделия.

Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной. Качественная оценка определяет в основном конструкторно-технологическое достоинство составных частей конструкции (деталей, сборочных единиц) и выражает технологичность, обобщенную на основе производственного опыта исполнителя. Количественная оценка технологичности конструкции осуществляется с помощью системы показателей, которые используются для сравнительной оценки вариантов конструкции в процессе проектирования изделия, определения уровня технологичности разработанного изделия, накопления статистических данных и прогнозирования технического совершенствования конструкции изделия.

При оценке технологичности конструкции вагона могут быть использованы как абсолютные, так и относительные показатели. Наиболее распространены для сравнительной оценки относительные показатели. Значения всех относительных показателей технологичности К принимаются в пределах 0<K<1. Рост значения показателя К соответствует более высокой технологичности изделия. К основным показателям технологичности конструкции относятся:

1)  Абсолютный технико-экономический показатель - трудоемкость изготовления изделия Т_И, определяется по формуле:

, (1)

где T_i - трудоемкость изготовления и испытания i-й составной части изделия; n - количество со ставных частей изделия.

2)  Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления K_ут, определяется по формуле:

, (2)

где T_БИ - базовый показатель трудоемкости.

3)  Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости K_УС, определяется по формуле:

, (3)

где  - достигнутая себестоимость изделия;

C_БТ - базовый показатель технологической себестоимости изделия;

4)  технологическая себестоимость изделия С_т, определяется по формуле:

С_т=С_м+С_з+С_цр, (4)

где С_м, - стоимость материалов;

С_з - заработная плата;

С_цр - цеховые расходы.

К дополнительным показателям относятся: относительные трудоемкости заготовительных работ, ремонтов, относительные и удельные себестоимости отдельных видов работ, а также коэффициенты унификации, стандартизации, применяемости материала, точности обработки шероховатости поверхности (технические показатели).

Коэффициент унификации изделия характеризует преемственность проектируемой конструкции и определяется по формуле:

, (5)

где Е_У - число унифицированных сборочных единиц в изделии;

E_У=E_УЗ+E_УП+E_СТ (E_УЗ, E_УП, E_СТ - заимствованные, покупные и стандартные единицы);

Д_У - число унифицированных деталей, являющихся составными частями изделия и не вошедших в унифицированные (стандартные крепежные детали не учитываются);

Е - количество сборочных единиц, в изделии, E=E_У+E_ОР (E_ОР - количество оригинальных сборочных единиц);

Д=Д_У+Д_ОР - количество деталей, являющихся составными частями изделия, (Д_ОР - количество оригинальных деталей).

Выражение коэффициента унификации является исходным для получения его отдельных составляющих: коэффициентов унификации сборочных единиц и деталей, стандартизации конструкции изделия и его составных частей, характеризующих преемственность конструкции.

Технологичной с точки зрения сборки является конструкция изделия: допускающая параллельную и независимую сборку, контроль и испытание отдельных ее сборочных единиц; позволяющая осуществлять сборку без пригонки

с полной взаимозаменяемостью деталей и сборочных единиц; обеспечивающая простоту сборки, доступность к местам монтажа и возможность применения высоко производительных методов сборки. При этом число деталей в сборочной единице должно быть наименьшим. Сокращение количества деталей должно быть произведено вследствие выбора наиболее простой и рациональной схемы сборочной единицы, а также объединения нескольких деталей в одну, отвечающую требованиям технологичности. Сборка сборочных единиц изделия должна производиться независимо и параллельно. При конструировании изделия необходимо предусматривать четкую разбивку его на самостоятельные, законченные и взаимозаменяемые сборочные единицы, чтобы трудоемкость сборки этих элементов была одинаковой. Это облегчает установленный ритм сборки и улучшает условия работы, так как можно специализировать и оборудовать надлежащим образом рабочее место; создает условия для использования на сборке рабочих с низкой квалификацией; сокращает трудоемкость сборки. Места сборки и установки деталей и сборочных единиц должны быть открытыми и доступными для ремонтно-сборочных и контрольных работ.

Оценку технологичности сборки изделия производят по коэффициенту технологичности сборочного состава изделия К_ТСС:

, (6)

где С_СТ - количество стандартизованных сборок;

С_З - количество заимствованных сборок;

С_ПС - количество сборок, представляющих простое сопряжение деталей;

С - общее количество сборок (из отдельных групп),

С = С_СТ+С_З+С_ПС+ С_С+С_Р+С_П+С_К, (7)

где С_С - количество селекционных сборок;

С_Р - количество сборок, выполняемых с регулировкой;

С_П - количество сборок с подбором;

С_К - количество сборок с комбинацией методов.

Понятие «Технологичность конструкции» охватывает как техническую, так и экономическую сторону производства, которые взаимосвязаны. Проблема создания технологичных конструкций вагонов имеет важное народнохозяйственное значение. Правильное ее решение позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления, эксплуатации и ремонта вагонов, лучше использовать основные средства предприятий, снизить затраты на подготовку производства, уменьшить сроки освоения при новом изготовлении и ремонте.

Технологичность конструкции вагона определяется совокупностью кинематических, конструктивных и технологических решений, осуществляемых в процессе проектирования вагона на основе сравнительного технологического анализа.

Технологичность конструкции должна рассматриваться применительно ко всему изделию в целом и по всем составным частям производственного процесса его изготовления. Основным критерием оценки технологичности конструкции вагона является себестоимость его изготовления и наиболее эффективное использование капиталовложений при равноценных эксплуатационных характеристиках.

Чтобы конструкция была технологичной при проектировании необходимо:

1)      выбирать наиболее рациональную схему и компоновку вагона, рационально расчленять его на сборочные узлы, выбирать наиболее простые конструктивные решения и уменьшать общее количество деталей;

2)      максимально использовать стандартные нормализованные и унифицированные узлы, агрегаты и детали.

Характеристики технологичности можно выразить числовыми показателями - коэффициентами. Коэффициент конструктивной стандартизации и унификации К_С, определяют по формуле:

, (8)

где n_СТ - количество стандартизованных деталей в изделии;

n_У - количество унифицированных деталей;

N₀ - общее количество деталей.

Коэффициент использования материала К_М характеризует технологичность, связанную с выбором способа получения заготовок и размерами припусков, определяют по формуле:

, (9)

где G_ДЕТ - масса детали;

G_ЗАГ - масса заготовки.

Коэффициент конструктивной преемственности определяют по формуле:

, (10)

где n_З - количество деталей, заимствованных из других механизмов, освоенных производством;

 - общее количество деталей.

Коэффициент точности рассчитывается по формуле

, (11)

где n_Т - количество деталей обрабатываемых с высокой точностью.

При сравнении однотипных конструкций можно убедиться, что технологичность выше у того механизма, у которого коэффициенты К_М и К_П больше, а коэффициент К_Т меньше.

. Анализ причин и характеристика неисправности узла, назначение периодичности ТО и Р

Надрессорная балка при работе испытывает значительные динамические нагрузки, действующие в различных плоскостях, большие перепады температур. Кроме того, на её работу отрицательно влияет незащищенность сопряженных деталей от попадания в зоны трения абразивных частиц.

Наиболее часто встречающимися литейными дефектами являются раковины, газовые поры, горячие трещины, а также тонкостенность отдельных частей изделия.

Для предотвращения таких дефектов необходимо: предусматривать в соответствующих местах газоотводящие каналы; устраивать прибыли, в которых собираются газы и неметаллические включения; создавать требуемую газопроницаемость стержневой и формовочной смеси; применять холодильники в виде металлических вкладышей, гвоздей или шпилек в формах для регулирования скорости охлаждения отдельных участков отливки; закреплять недостаточно прочные места формы и стержни специальными металлическими шпильками.

Существенное влияние на качество отливок оказывают также состав, влажность и технология приготовления формовочных и стержневых смесей.

В процессе эксплуатации надрессорная балка подвергается значительным повреждениям, таким как, трещины, износы, изломы, величина которых зависит от прочности, износостойкости и времени эксплуатации детали. Как правило, такие повреждения появляются в результате возникновения знакопеременных нагрузок, при движении поезда в кривых участках пути, динамических нагрузок, продольных и поперечных нагрузок.

При появлении трещин в сварном соединении заделки технологического отверстия на боковом поясе надрессорная балка ремонту не подлежит.

При заварке трещин и наплавке изношенных поверхностей надрессорной балки следует производить местный предварительный подогрев до температуры 250-300 ⁰C. При продолжительных перерывах в работе нагрев необходимо повторить. Допускается восстановление наплавкой отдельных элементов надрессорной балки без предварительного подогрева по согласованной с ЦВ МПС технологии.

При деповском ремонте допускается восстановление сваркой и наплавкой наклонных поверхностей надрессорных балок без последующей механической обработки по технологии ВНИИЖТ, утвержденной ЦВ МПС 6.06.94 г.

При деповском ремонте наклонных поверхностей надрессорных балок тележки, изготовленных из сталей марок 15Л, 20Л, 20ФЛ, 20ГЛ, 20Г1ФЛ, с износом стенки свыше 9 мм, включая сквозные провалы и протертости, допускается постановка вставок в виде пластин или, при оставшейся толщине наклонной плоскости 6-9 мм, приварка планок. Вставки (пластины) толщиной 18 мм и планки следует изготавливать из сталей указанных выше марок. Допускается применять вставки, вырезанные из полос списанных тяговых хомутов, предварительно проверенных дефектоскопированием, и обработанные механическим способом, а также изготовленные из листовой стали марок Ст3сп и 20.

Не подлежат ремонту надрессорные балки, имеющие трещины, переходящие на ограничительный бурт для фрикционного клина, и поперечные трещины, выходящие за пределы наклонной плоскости.

Технологический процесс ремонта сваркой наклонных плоскостей надрессорной балки (ТИ № 542 ПКБ ЦВ) утвержден ЦВ МПС. Основные положения технологии включают следующие:

) в стенке наклонной плоскости вырезается окно. При вырезке поврежденной или изношенной наклонной плоскости следует использовать ручную кислородную резку. В процессе резки мундштук резака опирается на внутреннюю кромку отверстия соответствующей стороны кондуктора. Положения резака, последовательность выполнения резки и размеры вырезаемого окна по наружным кромкам реза приведены на рисунке 3. Резка осуществляется за два прохода по контурам 1-2-3-4 и 5-6-7. В процессе резки, не прекращая её в местах поворота, изменяют положение резака на 90⁰ на середине участков I и III;

) подготовленная вставка доводится до размеров вырезанного окна с учетом зазоров под сварку 2⁺¹ мм и ставится на прихватках. Некачественные прихватки (сечением менее 1/3 полного шва, укороченные, имеющие свищи, неметаллические включения и др.) должны быть удалены и выполнены вновь. Для точной установки пластины (вставки) рекомендуется применять центрирующее приспособление конструкции ПКБ ЦВ;

Рисунок 3 - Ремонт сваркой наклонных поверхностей надрессорной балки

) при ремонте постановкой планки необходимо устранить дефекты поверхности и обработать фрезерованием наклонные плоскости до толщины 8 или 6 мм для последующей прихватки ремонтной планки толщиной соответственно 10 или 12 мм;

) перед сваркой производится предварительный подогрев наклонной плоскости до температуры 200-250 ⁰С газовыми горелками или резаками. Контроль температуры может производиться тепловизорами любого типа или термокарандашами;

) ручную дуговую сварку следует выполнять электродами марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55. Механизированную сварку в среде углекислого газа выполнять сварочными проволоками Св-08Г2С или Св-09Г2СЦ. Положение сварки - нижнее. Корневой шов при ручной дуговой сварке выполняется электродами диаметром 3 мм, последующие - диаметром 4-5 мм. Начало и окончание каждого прохода при сварке не должны находиться на углах ввариваемой вставки. Полная зачистка от шлака каждого слоя обязательна. Требования к форме и конструктивным размерам швов приведены на рисунке 4;

Рисунок 4 - Форма и конструктивные размеры сварных швов при ремонте наклонных плоскостей

) для снижения сварочных напряжений все швы (слои), кроме первого, должны проковываться в процессе охлаждения металла шва при температурах 450 ⁰С и выше либо ниже 150 ⁰С. В интервале температур 150-450 ⁰С проковка не допускается. Проковку рекомендуется выполнять пневмомолотком или вручную молотком массой 0,6-1,2 кг;

) наплавка нижней изношенной части наклонной плоскости, примыкающей к вставке или планке, должна производиться заподлицо с восстановленной поверхностью (рисунок 5);

Рисунок 5 - Наплавка нижней части наклонной плоскости

) после сварки сварные швы должны быть проверены магнитно-порошковым методом в соответствии с рекомендациями Технологической инструкции 637-96 ПКБ ЦВ. В случае обнаружения дефектов в сварных швах последние удаляют и производят повторную заварку, которая допускается не более двух раз.

К выполнению сварочных работ допускаются аттестованные сварщики пятого разряда, прошедшие соответствующую подготовку по технологии ремонта сваркой надрессорных балок.

Причинами данных дефектов может быть неправильная эксплуатация вагонов, а именно процессы выгрузки и погрузки грузов. Это эксплуатационные причины. К конструктивным причинам относятся неисправности, внесенные в деталь, заведомо на заводе изготовителе.

К технологическим причинам можно отнести на выдержанную технологию изготовления детали. Например, низкое качество стали, несоблюдение технологического процесса изготовления.

Техническое обслуживание вагонов производится для своевременного обнаружения дефектов и неисправностей, а также для обнаружения причин образования дефектов и их устранения.

Наряду с техническим обслуживанием вагонов производят ремонт вагонов, который делится на:

1)      Текущий ремонт первого рода (ТР-1) - ремонт порожних вагонов осуществляется при комплексной подготовке к перевозкам;

2)      Текущий ремонт второго рода (ТР-2) - ремонт с отцепкой вагонов от транзитных и прибывших поездов или от сформированных поездов;

Деповской ремонт - плановый ремонт вагонов для восстановления работоспособности вагонов с заменой или ремонтом отдельных узлов и деталей, выполняемый на специализированных предприятиях вагонного хозяйства дорог.

Сроки ремонта определяются приказом МПС №ЦВ-626, от 31.12.1998 «Правила эксплуатации грузовых вагонов при новой системе ремонта и технического обслуживания на основе подачи в ремонт с учетом фактически выполненного объема работ». Введено указание №К-2У от 11.01.1999 по установлению ремонта по пробегу:

1)  после постройки при пробеге 200000 км через 3 года;

2)      после капитального ремонта при пробеге 150000 км через 2 года;

)        после деповского ремонта при пробеге 100000 км через 2 года.

4. Разработка технологического процесса ремонта узла

Технологический процесс должен предусматривать повышение качества продукции и производительности труда, снижение себестоимости и улучшение условий труда, расширение объема механизации и автоматизации производственного цикла изготовления или ремонта изделия, быть безопасным для исполнителей.

Перед наплавкой надрессорную балку необходимо очистить от загрязнений с помощью дробеметного аппарата марки 2М392, техническая характеристика которого приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Техническая характеристика дробеметного аппарата 2М392

Наплавка изношенных наклонных поверхностей надрессорной балки производится с помощью полуавтомата А-765-У3, техническая характеристика которого приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Техническая характеристика полуавтомата А-765-У3

Все наплавочные операции производятся на постоянном токе обратной полярности с помощью выпрямителя ВДУ-506, техническая характеристика которого приведена в таблице 5.

Таблица 5 - Техническая характеристика выпрямителя ВДУ-506

Для получения необходимой твердости при сварке применяют порошковую проволоку Св-08Г2С диаметром 2 мм и при наплавке порошковую проволоку Св-08Г2С диаметром 3 мм.

В процессе ремонта корпуса автосцепки необходимо применение следующей технологической оснастки:

1)  Молоток слесарный 7850-0102 ГОСТ2310-77;

2)      Зубило 2810-0154 ГОСТ 7211-72;

) Щиток сварщика УН ГОСТ 12.4.035-78;

) Штангенциркуль ШЦ-I-0-125 ГОСТ 166-89.

5) Линейка 300 ГОСТ 427-75

) Очки защитные ГОСТ Р12.4.013-97

) Электрододержатель ЭД-300-2 ГОСТ 14651-78

) Термометр контактный ТК-2 ТУ Иа 2.287.001.

) Горелка ГЗУ-2-62-П ГОСТ 1077-79

) Дефектоскоп ВД-12НФ, или ДФ-1 или ДФ-103

) Резак "Ракета-2" ГОСТ 5191-79

Расчет режимов наплавки и мехобработки.

Дефект 1: износ наклонных плоскостей И надрессорной балки при толщине стенки не менее 7 мм (рисунок 2).

Силу наплавочного тока рассчитываем по формуле:

I_н = а·F_эп, (12)

где а - плотность тока в электродной проволоке А/мм²;

F_эп - площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Площадь поперечного сечения электродной проволоки F_эп, рассчитывается по формуле:

F_эп = , (13)

где d_эп - диаметр электродной проволоки.

По расчету

F_эп = мм

I_н = 60·7,065 = 424 А.

Так как наплавку производим на полуавтомате, то рассчитаем скорость подачи электродной проволоки по формуле:

, (14)

где α_р = 1,1· α_н - коэффициент расплавки проволоки;

α_н = 14,6 г/А·ч - коэффициент наплавки,;

γ = 7,85 - плотность наплавленного металла, г/см³.

По расчету

м/ч.

Число накладываемых слоев ориентировочно определяем по формуле:

, (15)

где S_м - толщина наплавляемого металла, мм;

S_с - толщина одного слоя, мм.

Толщина одного слоя определяется по формуле:

S_с=0,9·d_э (16)

По расчету

S_с=0,9·3=2,7 мм

слоя.

Принимаем количество наплавляемых слоев 2.

Дефект 2: продольные трещины К наклонной поверхности надрессорной балки, не выходящих на ограничительные бурты (рисунок 2)

Силу сварочного тока рассчитываем по формуле 12.

Площадь поперечного сечения электродной проволоки рассчитываем по формуле 13.

Так как заварку трещин производим на полуавтомате, то рассчитаем скорость подачи электродной проволоки по формуле 14.

Число накладываемых слоев ориентировочно определяем по формуле 15.

По расчету

F_эп = мм

I_н = 60·3,14 = 188 А.

м/ч.

S_с=0,9·2=1,8 мм

слоя.

Принимаем количество накладываемых слоев 3.

Дефект 3: износ стенки наклонной поверхности свыше 9 мм, сквозные провалы и протертости.

Рассчитаем режим сварки, при сварке вставки и наклонной поверхности надрессорной балки.

Силу сварочного тока рассчитываем по формуле 12.

Площадь поперечного сечения электродной проволоки рассчитываем по формуле 13.

Так как сварку производим на полуавтомате, то рассчитаем скорость подачи электродной проволоки по формуле 14.

Число накладываемых слоев ориентировочно определяем по формуле 15.

По расчету

F_эп = мм

I_н = 60·3,14 = 188 А.

м/ч.

S_с=0,9·2=1,8 мм

слоя.

Принимаем количество накладываемых слоев 3.

Рассчитаем режим наплавки, при ремонте нижней иношенной части наклонной поверхности надрессорной балки (рисунок 5).

Силу наплавочного тока рассчитываем по формуле 12.

Площадь поперечного сечения электродной проволоки рассчитываем по формуле 13.

Так как наплавку производим на полуавтомате, то рассчитаем скорость подачи электродной проволоки по формуле 14.

Число накладываемых слоев ориентировочно определяем по формуле 15.

По расчету

F_эп = мм

I_н = 60·7,065 = 424 А.

м/ч.

S_с=0,9·3=2,7 мм

слоя.

Принимаем количество накладываемых слоев 2.

Расчет режимов мехобработки.

После наплавки изношенных наклонных поверхностей надрессорная балка обрабатывается на фрезерном станке.

Скорость резания фрезы V, определяется по формуле:

, (17)

где D = 30 мм - диаметр фрезы;

n = 110 об./мин. - частота вращения шпинделя.

По расчету

об./мин.

Подача на один оборот фрезы S₀, определяется по формуле:

S₀ = S_z·Z, (18)

где S_z = 0,02 мм - расстояние, проходимое зубом за один оборот фрезы;

Z = 7 - количество зубьев фрезы.

S₀ = 0,02·7 = 0,14 мм.

Минутная подача S_м, определяется по формуле:

S_м = S₀ ·n, (19)

По расчету

S_м=0,14·110=15,4 мм/мин.

Глубину резания фрезы принимаем 1 мм.

Расчет расхода материалов

Дефект 1: износ наклонных плоскостей И надрессорной балки при толщине стенки не менее 7 мм (рисунок 2).

Вес наплавляемого металла G_н, гр., определим по формуле:

G_н = V_н × g,(20)

где V_н - объем наплавляемого металла, см³.

Расход электродной проволоки G_эл, гр., определим по формуле:

G_эл = G_н × к_эл,(21)

где к_эл - коэффициент учитывающий разбрызгивание и выгорание металла.

Объём наплавляемого металла наклонной поверхности надрессорной балки определим как объем параллелепипеда (рисунок 6).

Рисунок 6 - Объем наплавленного металла при устранении дефекта 1

Объём наплавляемого металла наклонной поверхности надрессорной балки определим по формуле:

V_н=a·b·c, (22)

где а - ширина наплавляемого металла, см;

b - длинна наплавляемого металла, см;

с - высота наплавляемого металла, см.

По расчёту

V_н = 14·16·1,1 = 246,4 см³.

G_н=246,4·7,85=1934,24 г.

G_эп = 1329,7·1,25 = 2417,8 г.

Принимаем расход электродной проволоки 2420 г.

Дефект 2: продольные трещины К наклонной поверхности надрессорной балки, не выходящих на ограничительные бурты (рисунок 2)

Объём наплавляемого металла при заварке трещин наклонной поверхности надрессорной балки определим как объем треугольной призмы (рисунок 7).

Рисунок 7 - Объем наплавленного металла при устранении дефекта 2

Объем наплавленного металла определим по формуле:

 (23)

где а - высота наплавляемого металла, см;

b - ширина наплавляемого металла, см;

h - длина шва, см.

По расчёту

см³.

G_н=2,5·7,85=19,62 г.

G_эп = 19,62·1,25 = 24,53 г.

Принимаем расход электродной проволоки 25 г.

Дефект 3: износ стенки наклонной поверхности свыше 9 мм, сквозные провалы и протёртости.

Объём наплавляемого металла при сварке вставки и наклонной поверхности надрессорной балки определим по формуле:

V_н=2(V_в+V_г), (24)

где V_в - объём наплавляемого металла треугольной призмы вертикального шва, см³;

V_г - объём наплавляемого металла треугольной призмы горизонтального шва, см³;

Объём наплавляемого металла треугольной призмы вертикального и горизонтального швов можно рассчитать по формуле 23.

По расчёту

см³.

G_н=38,61·7,85=303,08 г.

G_эп = 303,08·1,25 = 378,86 г.

Принимаем расход электродной проволоки 380 г.

Объём наплавляемого металла при ремонте нижней изношенной части наклонной поверхности надрессорной балки определим по формуле 22.

По расчёту

V_н = 1,5·16·0,9 = 21,6 см³.

G_н=21,6·7,85=169,56 г.

G_эп = 169,56·1,25 = 211,95 г.

Принимаем расход электродной проволоки 210 г.

Нормирование и тарификация технологического процесса.

Проектирование технологического процесса завершается установлением тарифного разряда. Тарифный разряд устанавливается по единому тарифно-квалификационному справочнику.

Техническая норма времени определяется на основе расчета и характеризует время необходимое для выполнения определенной работы в условиях данного производства с учетом передового опыта и современных достижений науки и техники, технологии и организации производства.

Норма времени определяется мерой труда и получает свое измерение в естественных мерах времени (секундах, минутах, часах, днях).

Технические нормы времени являются исходными расчетными величинами для определения производственной мощности рабочего места, участка, цеха, а так же составления предварительной калькуляции себестоимости изготовления или ремонта изделия.

Норма времени на выполнение сварочных работ включает в себя следующие элементы:

а) основное время сварки, резки или другой операции, предусматривающее время, идущее только на сам процесс;

б) производительно - заключительное время, которое предусматривает затраты времени на получение задания, производственный инструктаж, настройку и наладку аппаратуры и оборудования, на приемку и сдачу работ;

в) вспомогательное время, необходимое для установки и закрепления детали на рабочем месте, ее поворота и перемещения в процессе сварки, резки, зачистки и т.д., в курсовом проекте принимается 1,5 минут.

г) дополнительное время, затрачиваемое на обслуживание рабочего места, на отдых и естественные надобности, в курсовом проекте принимается 30 минут.

Основное время наплавки Т_осн, ч, рассчитывается по формуле:

Т_осв = (25)

где I_н - сила сварочного тока, А;

 - коэффициент наплавки, г/А ч;

G_н - вес наплавленного металла, г.

По расчету

Дефект 1

Т_осн =ч.

Дефект 2

Т_осн =ч.

Дефект 3

Т_осн =ч, (при сварке).

Т_осн =ч, (при наплавке).

Подготовительно-заключительное, вспомогательное и дополнительное время Т_пз, ч принимается 30% от основного.

По расчету

Дефект 1: Т_пз=Т_всп=Т_д= 0,3·0,31 = 0,093 ч.

Дефект 2: Т_пз = Т_всп = Т_д = 0,3·0,007 = 0,0021 ч.

Дефект 3: Т_пз = Т_всп = Т_д = 0,3·0,11 = 0,033 ч, (при сварке).

Т_пз = Т_всп = Т_д = 0,3·0,27 = 0,081 ч, (при наплавке

5. Расчет и проектирование приспособления

Производственные предприятия являются основным звеном единого народнохозяйственного комплекса. Главной задачей предприятия является всемерное удовлетворение общественных потребностей народного хозяйства в его продукции с высокими потребительскими свойствами и качествами при минимальных затратах, увеличение вклада в ускорение социально-экономического развития страны и обеспечение на этой основе роста благосостояния своего коллектива и его членов.

Для решения указанных задач на предприятиях необходимо добиваться резкого уменьшения, а в перспективе ликвидации тяжелого физического, монотонного и малоквалифицированного труда, широко внедрять передовую технологию, автоматизацию и механизацию, повышать технический уровень и совершенствовать организацию производства, обеспечивая тем самым его всестороннюю интенсификацию, ускорение научно-технического прогресса, рост производительности труда и увеличение прибыли.

Приспособление - кантователь надрессорной балки (лист 1) - предназначено для кантовки надрессорной балки при проведении ремонта путем разделки дефектов с последующей их заваркой и наплавкой металла.

Приспособление для ремонта сваркой и наплавкой надрессорной балки представляет собой поворотное устройство - вращатель 1 - (лист 1), в котором закрепляется надрессорная балка, привод, установленный на раме 3 и включающий в себя червячную передачу, редуктор и электродвигатель. На раму кантователя устанавливается кронштейн 4 для закрепления электрооборудования 2, предназначенное для управления механизмом вращателя.

Надрессорную балку устанавливается в прямоугольный вырез поворотной обоймы и закрепляется в ней. После закрепления балки во вращателе, приводится в движение электродвигатель, и привод задает требуемое положение для обработки надрессорной балки.

Вращение балки может производится на угол в ±360 градусов.

Обработку начинают зачистки дефекта и разделки кромок завариваемых мест при помощи шлифовальной машинки и другого инструмента. Для обработки дефектов в другой плоскости балки, ее вращают на требуемый угол поворота, и производят обработку дефектов. После зачистки дефектов и разделки кромок производят заварку трещин и наплавку изношенных поверхностей, при помощи сварочного полуавтомата.

После исправления дефектов производится их обработка, очистка сварных швов.

По окончании работы обойму отводят в исходное положение, выключают электродвигатель привода и вынимают балку из вращателя и устанавливают на фрезерный станок для восстановления требуемых значений размеров для последующей эксплуатации.

Для нормальной работы кантователя надрессорной балки в курсовом проекте определены коэффициенты долговечности червячного колеса червячного редуктора. Червячное колесо изготовлено из высокооловянистой бронзы.

Машинное время работы определим по формуле:

t_S = L_год × 365К_год × 24 К_сут ×ПВ, (26)

где L_год=8лет - срок службы;

К_год=0,8 - коэффициент годового использования;

К_сут=0,33 - коэффициент суточного использования;

ПВ=0,63 - относительная продолжительность включения;

Наработку определим по формуле:

N = t_S ×60, (27)

где n_Б=1400 об/мин - частота вращения двигателя;

u=16 - передаточное отношение редуктора.

Коэффициент долговечности по контакту определим по формуле:

К_НД = К_НЕ , (28)

где К_НЕ = 0,63 - коэффициент эквивалентности по контакту.

Коэффициент долговечности по изгибу определим по формуле:

К_FД = К_FЕ , (29)

где К_FE=0,775 - коэффициент эквивалентности по изгибу.

По расчёту

t_S= 8×365×0,8×24×0,33×0,63 = 11680 ч.

N =11680 × 60= 61,32×10⁶.

. Техника безопасности

Участок, где постоянно производится дуговая и газовая сварка, должен иметь рабочую Инструкцию, знание и выполнение которой обязательно для сварщиков, а также должны быть вывешены плакаты, содержащие важнейшие указания по технике и пожарной безопасности.

Все виды систематически выполняемой дуговой и газовой сварки должны производиться в специально отведенных вентилируемых помещениях или кабинетах, площадь и кубатура которых удовлетворяют требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий и населенных мест. Санитарных правил при сварке, наплавке и резке металлов.

При производстве сварочных и газосварочные работ необходимо соблюдать требования Правил пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства.

При разделке трещин, удалении шлаковых включений, подготовке под сварку инструментом, а так же при производстве поверхностного наклепа сварных швов и околошовной зоны необходимо соблюдать требования Правил техники безопасности и производственной санитарии при холодной обработке металлов.

Электрифицированный ручной инструмент (Электродрели, шлифовальные машинки и т. п.) должен питаться напряжением не выше 36В.

Пневматические молотки должны быть снабжены приспособлениями, не допускающими вылета бойка.

Зубило должно быть длиной не менее 150 мм, а оттянутая часть зубила - 60-70 мм.

При работе зубилом, крейцмейселем и другим инструментом рабочий должен пользоваться защитными очками. Места, где проводятся работы, должны быть ограждены защитными ширмами высотой не менее 2м.

Ударный инструмент (зубила, крейцмейсели, бородки и т.п.) не должен иметь трещин, заусенцев и наклепа. Слесарные молотки и кувалды должны иметь слегка выпуклую без трещин и наклепа поверхность бойка и должны быть надежно укреплены на ручках путем расклинивания металлическими заершенными клиньями.

При всех видах сварки плавлением наиболее опасным видом травматизма является поражение электрическим током. Эксплуатация электросварочного оборудования должна отвечать требованиям Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил техники безопасности эксплуатации электроустановок потребителей, а также требованиям стандартов ССБТ ГОСТ 12.1.019-79 «Электробезопасность. Общие требования» и ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

При производстве электросварочных работ необходимо соблюдать требования действующих Правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах и требования стандарта ССБТ ГОСТ 12.3.003-86 Работы электросварочные. Общие требования безопасности».

Для защиты глаз и лица от излучения сварочной дуги сварщик должен пользоваться исправным шлемом-маской или щитком со светофильтрами различной прозрачности в зависимости от величины сварочного тока. Светофильтр Э-1 применяется при сварочном токе 30-75А, Э-2 - при токе 75-200А, Э-3 - при токе 200-400 А и Э-4 - при токе свыше 400А. Для предохранения тела от ожогов каплями расплавленного металла или воздействия лучей сварочной дуги руки сварщика должны быть защищены брезентовыми рукавицами, а сам сварщик должен быть одет в костюм с огнестойкой пропиткой.

Для предупреждения воздействия лучей дуги на других рабочих места выполнения сварки должны быть ограждены переносными ширмами, щитками или специальными занавесками высотой не менее 1,8 м, которые окрашиваются в светлые цвета (серый, голубой, желтый) с добавлением в краску окиси цинка с целью уменьшения отражения ультрафиолетовых лучей дуги.

Корпуса и кожуха сварочных машин, а также шкафы и аппаратные ящики сварочного оборудования должны быть заземлены, а все электросварочные установки с источниками переменного и постоянного тока оснащены устройствами автоматического отключения напряжения холостого хода или ограничения его в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил технической безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Сварочные посты в сварочном цехе должны оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей эффективное удаление сварочной пыли и газов, удобными столами и сиденьями для сварщиков, а также подъемными средствами для установки деталей, масса которых превышает 20 кг.

Сварочные провода должны иметь исправную изоляцию. Рукоятку электрододержателя нужно изготовлять изолирующего огнестойкого материала.

Запрещается производить сварку на сосудах, находящихся под давлением газа, пара, воздуха или жидкости.

Во всех случаях повреждения сварочного оборудования необходимо немедленно выключить ток и заявить мастеру или электромонтеру о повреждении.

Очистку сварного шва от шлака сварщик должен производить в защитных очках.

Минимальное расстояние до свежеокрашенных вагонов при производстве сварочных работ должно быть не менее 5 м.

Во всех случаях поражения током при оказании первой помощи необходимо изолировать пострадавшего от источника тока прервав цепь тока. При невозможности выключения тока следует освободить пострадавшего от тока, пользуясь материалами, не проводящими ток, и вызвать врача. До прихода врача пострадавшему необходимо оказать первую медицинскую помощь в виде искусственного дыхания и наружного массажа сердца выполнению которых должны быть обучены все работники.

Оказание неотложной медицинской помощи пострадавшим от электрического тока, заключающееся в непрямом (наружном) массаже сердца и искусственном дыхании (вдувании), производить в соответствии с требованиями раздела техники безопасности «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

Заключение

В данной работе был произведен анализ технологичности узла, условий работы и ремонта, причин неисправностей узла.

Был разработан технологический процесс ремонта надрессорной балки, где были приведены режимы обработки, выбрано оборудование, представлены его технологические характеристики, просчитан расход материала. Кроме этого были также рассмотрены условия, приводящие к неисправностям надрессорной балки в процессе эксплуатации. Также разработано приспособление для ремонта - кантователь надрессорной балки при ремонте и произведен ориентировочный расчет одного из его узлов, в курсовой работе было дано полное описание конструкции и принцип работы пресса, а также назначение приспособления.

Следовательно, задачи, поставленные в задании к курсовому проекту выполнены. По разработанному технологическому процессу рекомендую производить ремонт надрессорной балки.

Список использованных источников

1.  Шадур Л.А. и др. Вагоны, М.: Транспорт, 1980, - 440с.

2.  Технология вагоностроения и ремонта вагонов, Под ред. Герасимова В.С., М.: Транспорт, 1988, - 380с.

3.  Инструкция по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов ЦВ-201-98

4.  Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник - Л: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1983. - 464 с.

5.  Ивашов В.А., Козлов Н.А. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Технология вагоностроения и ремонта вагонов», Свердловск, УрГАПС, 54с.