Ремонт надрессотной балки тележки 18-100 с разработкой технологического процесса восстановления подпятника

Ремонт надрессотной балки тележки 18-100 с разработкой технологического процесса восстановления подпятника

Введение

Технология вагоностроения и ремонта вагонов является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных разнообразных технологических процессов, которые используются при изготовлении и ремонте вагонов.

При ремонте вагонов, отдельных деталей, сборочных единиц широко используются: теория пластических деформаций, резания металлов, сварочного производства и другие теоретические и технические дисциплины.

Основой вагоностроительного и вагоноремонтного производства составляют специализированные предприятия, оснащённые высокопроизводительными станками, автоматическими и механизированными поточными линиями для изготовления и ремонта деталей и узлов вагона.

В вагоноремонтном производстве главная задача состоит в значительном повышении качестве ремонта вагонов, повышении их надёжности и долговечности, увеличении послеремонтного ресурса вагонов всех типов и их отдельных частей.

Для повышения качества ремонта, надёжности и долговечности вагонов большое значение имеет уровень техники, организации и технологии вагоноремонтного производства. Поэтому широко внедряются последние достижения науки и техники, новые технологические процессы для восстановления узлов и деталей вагонов и повышение уровня требований к соблюдению технологической и трудовой 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 автоматизации и механизации 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.

В данном курсовом проекте приведено назначение подпятника, характеристика материала изготовления, проанализирован характер его износа и статистика его отказа.

1. Характеристика конструкции

.1 Назначение узла

Узел пятник-подпятник предназначен для обеспечения поворота тележки вагона относительно кузова при прохождении кривых. Необходимо, чтобы при повороте тележки, вокруг её центра имелись зазоры между деталями тележки и кузова, достаточные для компенсации других возможных относительных смещений (за счёт забегания боковин тележек с нежёсткой рамой, смещений кузова в центральном подвешивании и в зазорах пятника).

Рисунок 1 - подпятник надрессорной балки

Характеристика материала подпятника.

Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Это важнейший материал, который применяется в большинстве отраслей промышленности. Существует большое число марок сталей, различающихся по структуре, химическому составу, механическим и физическим свойствам. По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%). Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы - несвязанный азот и кислород). Фосфор при низких температурах придает ей хрупкость (хладноломкость), а при нагревании уменьшает пластичность. Сера приводит к образованию мелких трещин при высоких температурах (красноломкость).

Чтобы придать стали какие-либо специальные свойства (коррозионной устойчивости, электрические, механические, магнитные, и т.д.), в нее вводят легирующие элементы.

Свойства стали можно изменять путем применения различных видов обработки: термической (закалка, отжиг), химико-термической (цементизация, азотирование), термо-механической (прокатка, ковка). При обработке для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основе - железу. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

Сталь, из которой изготавливают подпятник, должна быть достаточно износоустойчивой, обладать достаточной твёрдостью и пластичностью.

Подпятник изготавливают из стали марки Ст3 ГОСТ 380-71.

Таблица 1 - Основные характеристики Ст3 (Нормированный химический состав):

Таблица 2 - Коэффициент линейного расширения Ст3 11.9 1/град.

Силовые факторы, действующие на деталь и вызывающие повреждения.

В эксплуатации на подпятник действуют: сила тяжести кузова брутто, горизонтальные поперечные силы, продольные силы и вертикальные динамические силы.

Неравномерный износ подпятника в эксплуатации связан с частотой прохождения вагонов кривых малого радиуса действия и приводит к неравномерному увеличению нагрузок в тележке (разгрузка одного буксового узла, чрезмерное увеличение нагрузки на противоположный буксовый узел).

2. Анализ повреждений и неисправности детали

.1 Виды повреждений

К повреждаемостям надрессорных балок можно отнести:

трещины опорной колонки;

кольцевые трещины;

трещины наружного борта;

износ опорных поверхностей подпятников;

износ упорных поверхностей наружных и внутренних бортов;

износ отверстия для шкворня;

продольные трещины верхнего пояса;

износ наклонных поверхностей.

В настоящее время эксплуатация вагонного парка происходит в условиях повышенного использования грузоподъемности вагона и высоких скоростей движения. В результате даже при движении по прямолинейным участкам с V=11 м/с сила инерции достигает значений, достаточных для отрыва пятников от плоской поверхности подпятника.

Рисунок 2 - Износы и повреждения надрессорных балок.

В результате возможно краевое опирание пятника и перераспределение нагрузок по подпятнику и, как следствие, повышенная повреждаемость в зоне подпятников. На рис. представлены наиболее характерные усталостные повреждения подпятника.

Трещина 1 опорной колонки является следствием дефектов литейного происхождения. Эти трещины в соответствии с инструкцией разрешается заваривать при условии, что трещина расположена в нижней части колонки (h < 250 мм), доступна для разделки и длина ее составляет не более половины длины периметра сечения колонки в данном месте. Выявляют эти трещины через технологические окна верхнего и нижнего поясов с подсветкой. Кольцевые трещины 2 являются следствием краевого опирания пятника на подпятник особенно при дополнительном воздействии центробежных и ветровых нагрузок на кузов вагона. Как правило, эти трещины зарождаются в зонах подпятников, расположенных по поперечной оси вагона. Заваривать кольцевые трещины разрешается при условии, что длина ее не превышает 250 мм и не переходит через наружный борт на плоскость верхнего пояса.

На образование кольцевой трещины вблизи прилива для шкворня влияет также действие крутящего момента, образующегося при продольном смещении пятника по подпятнику, особенно при наличии значительных износов борта подпятника и упорных поверхностей пятника. В этом случае возможно образование трещин вокруг всего прилива для шкворня с последующим выламыванием этого прилива и падением его внутрь объема надрессорной балки.

Трещины наружного борта 3 образуются чаще в сечениях борта по продольной оси вагона при значительных износах внутренних поверхностей от взаимодействия с пятником. При деповском ремонте разрешается эти трещины заваривать при условии, что длина двух трещин не превышает 120 мм. При капитальном ремонте заварка трещин не допускается.

При обследованиях надрессорных балок установлено, что глубина износов опорных поверхностей подпятников 4, упорных поверхностей наружных 5 и внутренних 6 буртов резко возросли. Это происходит из-за увеличения интенсивности перемещений пятника по подпятнику

Перемещение пятника по подпятнику при дополнительном воздействии кромочного опирания пятника на подпятник и поворот пятника относительно подпятника при прохождении кривых приводят к износам опорной поверхности подпятника с максимальной глубиной износа возле наружного борта по поперечной оси вагона. Интенсивность этого износа составляет примерно 0,3...0,4 мм в год.

Наплавка изношенной опорной поверхности 4 разрешается электродами с повышенной износоустойчивостью металла, при условии, что глубина износа лежит в пределах от 3 до 7 мм.

Так как в последние годы эти износы имеют тенденцию к повышению интенсивности, ВНИИЖТом предлагались методы повышения износостойкости и технологичности устранения этих износов с помощью сменных вставок, устанавливаемых в подпятник, или по методу ГПИН.

Износы наружного 5 и внутреннего борта 6 имеют ярко выраженную ориентацию по продольной оси вагона и серповидную форму.

Разрешается устранять износы бортов, если оставшаяся толщина стенки наружного борта не менее 15 мм, а внутреннего не менее 7 мм.

Отколы борта также имеют ориентацию по продольной оси вагона и образуются под действием продольных сил при условии существенного износа борта.

Продольные трещины 5 верхнего пояса, идущие от технологического окна, разрешается устранять при суммарной длине их не более 250 мм и не переходящих на наружный борт подпятника.

Надрессорная балка опирается наклонными поверхностями, расположенными под углом 45°, на фрикционные клинья. В процессе движения вагона надрессорные балки и клинья взаимно перемещаются вдоль и поперек вагона, что приводит к износу их наклонных поверхностей. Поэтому при всех видах ремонта производится измерение износов наклонных поверхностей с помощью шаблона.

Наклонные поверхности 9 восстанавливаются при износе более 3 мм на сторону при деповском ремонте и не допускаются при капитальном ремонте. Восстановление наклонных поверхностей производится наплавкой.

Установка стальных накладок допускается после механической обработки наклонной поверхности. Оставшаяся толщина металла наклонной поверхности перед наплавкой должна быть не менее 7 мм.

После наплавки или установки износостойких накладок должна обеспечиваться симметричность надрессорной балки.

Существенное влияние на динамику вагона и на напряженное состояние деталей имеют зазоры в горизонтальных скользунах. При уменьшении суммарных зазоров между скользунами с 20 до 6 мм коэффициент динамики уменьшается примерно в 2...3 раза. Но одновременно увеличиваются горизонтальные поперечные силы при движении по кривым участкам, т.е. происходит рост направляющих усилий на 0,5... 1 т, что ухудшает вписывание в кривые и может привести к сходу вагонов с рельсов.

В соответствии с действующими инструкциями, зазоры в скользунах при выпуске из деповского ремонта должны быть в пределах 6... 16 мм, а в эксплуатации 2...20 мм. Увеличение зазора происходит за счет износа плоскости трения съемного колпака скользуна 10.

Эти износы восстанавливают при величине более 3 мм обычной наплавкой с последующей механической обработкой до чертежных размеров или постановкой накладки с обваркой по всему периметру.

Регулирование зазора между скользунами тележки и рамы производится путем постановки под колпак сменных прокладок 11 различной толщины.

При обследованиях надрессорных балок установлено, что глубина износов опорных поверхностей подпятников, упорных поверхностей наружных и внутренних буртов резко возросла. Это происходит из-за увеличения интенсивности перемещений пятника по подпятнику. Перемещение пятника по подпятнику при дополнительном воздействии кромочного опирания пятника на подпятник и поворот пятника относительно подпятника припрохождении кривых приводят к износам опорной поверхности подпятника с максимальной глубиной износа возле наружного борта по поперечной оси вагона. Интенсивность этого износа составляет примерно 0.3-0.4 мм в год.

Износы наружнего и внутреннего борта имеют ярко выраженную ориентацию по продольной оси вагона и серповидную форму.

.2 Допускаемые значения величин повреждений.

Таблица 3 - Перечень операций и рекомендуемых средств измерений.

                                  высота внутреннего бурта подпятника у подпятника глубиной (25) мм или

высота внутреннего бурта подпятника расточенного на глубину (36±1 ) мм

11+1,0

6

Контроль длины и ширины основания скользунов

Штангенциркуль ШЦ-III-250-0,1 ГОСТ 166-89

длина скользуна L согласно КД

225

ширина скользуна В согласно КД

100

7

Измерение высоты пятника

Линейки металлические 150 мм и 500 мм ГОСТ 427-75

при изготовлении высота пятника согласно ОСТ 24.052.05 - 90

110

8

Измерение износа опорной поверхности пятника

Шаблон Т1367.001, Набор щупов Т914.21.000

износ опорной поверхности пятника

не более 4,0

 9

Измерение износа упорной поверхности пятника

Шаблон Т1367.001, Набор щупов Т914.21.000

при изготовлении диаметр пятника

 300-1,3

диаметр пятника, не требующий восстановления при выпуске из деповского ремонта

296

износ упорной поверх. пятника

4,0

10

Измерение износа диаметра отверстия под шкворень

Шаблон Т1367.002 Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89   

диаметр отверстия под шкворень Л при изготовлении пятника

54

максимально допустимый диаметр отверстия под шкворень, не требующий восстановления при выпуске из деповского ремонта

не более 60,0

11

Контроль износа колпака скользуна

Линейка металлическая 300 мм ГОСТ 427-75; Набор щупов Т 914.21.000

максимально допустимый износ колпаков скользунов, не требующий восстановления при выпуске из деповского ремонта

не более 2,0

12

Измерение положения скользунов по отношению к пятнику

Линейка металлическая 1000 мм ГОСТ 427-75 Линейка металлическая 150 мм ГОСТ 427-75

допустимый размер z между скользунами и пятником по высоте при изготовлении и деповском ремонте

определен конструкцией вагона типом и моделью

Неравномерный износ подпятника в эксплуатации связан с частотой прохождения вагонов кривых малого радиуса действия и приводит к неравномерному увеличению нагрузок в тележке (разгрузка одного буксового узла, чрезмерное увеличение нагрузки на противоположный буксовый узел). Для восстановления подпятника в условиях вагоноремонтных предприятий используют метод полуавтоматической наплавки.

.3 Контроль подпятника

Согласно приложения № 7 «Изменения нормативов на ходовые части вагонов» размер диаметра подпятника при изготовлении составляет (302+1,4 ) мм.

Контроль выработки подпятника по диаметру производить (согласно п. 9.4.1 РД 32 ЦВ 052-2005) на глубине 10 мм от верхней горизонтальной поверхности штангенциркулем ШЦ-III-400-0,1 ГОСТ 166-89, как показано на рисунке 3.

Контрольный размер диаметра подпятника при изготовлении на глубине 10 мм с учетом конусности 1:12,5 (4 градуса 36 минут) составляет:

Ø подпятника = 302+1,4 +1,6 = 303,6+1,4 мм.

При выпуске из деповского ремонта размер диаметра подпятника не должен превышать 305,8 мм (307,4 мм для надрессорных балок, изготовленных до 1986 г.).

При деповском ремонте на глубине 10 мм предельно допустимый размер диаметра подпятника с учетом конусности 1:12,5 не должен превышать соответственно 307,4 мм (309 мм).

Измерения произвести в двух взаимноперпендикулярных плоскостях. За действительный размер принимается наибольший.

Рисунок 3 - Контроль выработки подпятника по диаметру

Контроль износа опорной поверхности подпятника:

Согласно РД 32 ЦВ 052 - 2005 табл. 7.1, п. 9.4.4:

- глубина подпятника для балок, изготовленных до 1986г. при деповском ремонте с установкой износостойких элементов не должна превышать М = 25 мм.

глубина подпятника для балок, изготовленных после 1986г. при деповском ремонте с установкой износостойких элементов не должна превышать М = 30 мм.

глубина подпятника для балок, изготовленных после 1986г., расточенных под размер М=(36±1 мм) используют с последующей постановкой прокладок (дисков) - чертеж М 1698.01.005.

Для измерения глубины опорной поверхности подпятника использовать штанген подпятника Т914.06.000 или штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89.

Для измерения глубины опорной поверхности подпятника штанген подпятника Т914.06.000 устанавливается на наружные борта подпятника, и вертикальный движок перемещается на место проведения измерения, как показано на рисунке 4. Планка движка опускается до соприкосновения с опорной поверхностью подпятника. Глубина опорной поверхности подпятника будет равна показанию движка.

Рисунок 4 - Контроль износа опорной поверхности подпятника.

При измерении глубины опорной поверхности штангенциркулем:

Глубина опорной поверхности равна величине показаний штангенциркуля за вычетом размера линейки поверочной, используемой при измерении.

Измерения производить у основания наружного бурта в двух взаимноперпендикулярных плоскостях по осям симметрии надрессорной балки. За действительный размер принимается максимальный.

Контроль конусности упорной поверхности подпятника 1:12,5 (4˚ 36΄)

Контроль конусности 1:12,5 произвести методом контроля угла наклона упорной поверхности подпятника - с углами наклона min 1:22 (2° 36΄±5΄) и max 1:28 (2°±5΄).

Контроль износа наружного диаметра и высоты внутреннего бурта подпятника по КД 100.00.001- 0

Для измерения наружного диаметра внутреннего бурта используется штангенциркуль ШЦЦ-I-125-0,01 ГОСТ 166-89. Измерения провести в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

За действительное значение принимается минимальное.

Наружный диаметр внутреннего бурта К согласно КД 100.00.001-0 должен быть равен (77-0,74 ) мм.

Согласно РД 32 ЦВ 052-2005 стр. 39 таблица 9.9 наружный диаметр внутреннего бурта К при деповском ремонте должен быть не менее 72,0 мм.

Согласно РД 32 ЦВ 052-2005 стр. 30 п.9.4.8 верхняя кромка внутреннего бурта или втулки должна располагаться от плоской опорной поверхности на высоте:

5+1,0 мм у подпятника глубиной (25 ) мм или (30) мм;

11+1,0 мм у подпятника расточенного на глубину (36±1) мм.

Измерения высоты внутреннего бурта подпятника производить штангенциркулем ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89

.4 Мероприятия, направленные на повышение работоспособности узла

Прочность и долговечность подпятника можно повысить за счет применения сталей с улучшенными механическими свойствами. Анализ условий работы и результатов эксплуатации надрессорных балок тележки, пятника и автосцепки грузового вагона из низколегированных сталей марок 20ГЛ, 20ФЛ и 20ГФЛ, относящихся к феррито-перлитному классу, показал, что эти детали при работе в условиях сухого трения и наличии высоких контактных и ударных нагрузок обладают низкой износостойкостью при интенсивности износа рабочих поверхностей 1,2-2,0 мм на 100 тыс. км пробега.

Количество основных литых деталей грузовых вагонов, находящихся в настоящее время в эксплуатации превышает 1,8 млн. единиц каждого наименования. В связи с большой их металлоемкостью, трудоемкостью в изготовлении, высокой стоимостью и дефицитностью значительное количество деталей по достижении предельно допустимого износа (в среднем после 3-х лет эксплуатации или 210 тыс. км пробега) подвергаются ремонту дуговыми методами наплавки с последующей станочной обработкой до чертежных размеров.

Однако применявшиеся до настоящего времени на железнодорожном транспорте в течение десятилетий малоуглеродистые и низколегированные сварочные материалы, обеспечивали межремонтный пробег отремонтированных деталей всего 160 тыс. км, как правило за 2 года эксплуатации. Деталь за весь срок службы подвергалась ремонту наплавкой до 10 раз. При ежегодной сетевой потребности в ремонте грузовых вагонов в 250 тыс. единиц, затраты железнодорожного транспорта на восстановление литых деталей грузовых вагонов исчисляется миллиардами рублей.Уменьшить износ рабочих поверхностей литых деталей вагонов пытались в последние 10-15 лет за счет применения различных способов поверхностного упрочнения и установки прокладок из износостойкой стали. Опыт применения объемно-поверхностной закалки, электро-импульсной обработки, индукционно-металлургической наплавки, плазменно-порошковой наплавки, дуговой наплавки высоколегированной проволокой феррито-мартенситного класса литых деталей вагонов и установки на них износостойких элементов из стали ЗОХГСА, показал, что на сегодняшний день не существует универсальной, эффективной и надежной защиты от износа их трущихся поверхностей. Наличие ударных нагрузок в зоне контакта деталей не позволило применить материалы высокой твердости, обладающие, как правило, повышенной хрупкостью.

Одним из наиболее перспективных и до настоящего времени не использованных путей повышения износостойкости литых деталей грузовых вагонов является дуговой метод наплавки комплекснолегированными сварочно-наплавочными материалами. Это послужило основанием для разработки нового комплекснолегированного наплавочного материала - порошковой проволоки для механизированной наплавки литых деталей грузовых вагонов в среде углекислого газа.

Технология наплавки порошковой проволокой имеет преимущество перед технологией наплавки сплошной проволокой под флюсом по производительности наплавки, маневренности процесса и другим сварочно-технологическим и технико-экономическим показателям.

На основании результатов исследования была разработана и внедрена на ремонтных предприятиях сети железных дорог России порошковая проволока марки ПП-АН180МН для высокопроизводительной наплавки в углекислом газе на рабочие поверхности литых деталей грузовых вагонов слоя стали, более чем в 5 раз превышающего по износостойкости основной металл, а также металл, наплавленный ранее применявшимися низколегированными сварочными материалами, при этом сочетающего высокую прочность, пластичность, ударную вязкость и сопротивляемость образованию холодных трещин.

3. Анализ существующих методов ремонта и обоснование выбранного метода

Осмотр и ремонт надрессорной балки двухосной тележки проводят на комплексно-механизированной линии после обмывки или тщательной очистки.

На позициях линии ремонта надрессорных балок выполняются следующие работы:

Надрессорные балки, по две на каждой позиции, мостовым краном (кран - балкой) подается на первые две позиции, где определяют объём ремонта. Надрессорные балки, прошедшие дефектоскопирование и дефектацию, перемещают на следующую ремонтную позицию, где очищают подпятниковое место от загрязнений, продуктов коррозии и удаления наплывов металла газопламенной горелкой и нагревают до температуры не ниже 2500 С индукционным нагревателем. Контроль температуры осуществляют термопарой или контактным термометром ТК-5 при нагреве газопламенной горелкой. балка тележка повреждение подпятник

Балки, не требующие ремонта, подаются мостовым краном на транспортер-накопитель.

Надрессорные балки с повышенным объёмом ремонта подаются на стенд разделки и сварки, где электрогазосварщик срезает деформированные части опоры скользуна и упорного ребра с подготовкой кромок. Подгоняет и приваривает новые части скользуна. Срезает и выбивает головки заклёпок державки «мёртвой точки». Производит вырезку наклонных плоскостей с вваркой вставки согласно "Технологической инструкции на ремонт сваркой наклонных плоскостей № 542 ПКБ ЦВ".

На следующей ремонтной позиции наплавляют опорную поверхность подпятникого места.

Наплавка опорной поверхности подпятника производится после нагрева индукционным нагревателем до температуры 250 оС и заварки трещин, обнаруженных на зеркале.

Наплавка производится полуавтоматической наплавкой порошковой проволокой под слоем флюса.

Далее надрессорная балка перемещается по конвейеру на следующую позицию остывания и контроля наплавки.

Осмотр надрессорной балки проводит бригадир участка ремонта надрессорных балок после проведения неразрушающего контроля.

При осмотре балки бригадир определяет целостность верхних, нижних, вертикальных поясов, опорной части подпятникого места, исправность приливов для колпака скользуна и износ трущихся поверхностей, состояние кронштейна державки «мертвой точки».

Надрессорные балки, прошедшие механическую обработку после наплавки опорной поверхности подпятникового места, устанавливаются на транспортер-накопитель где проверяются дефектоскопом ВД - 12 НФ. Наклонные поверхности надрессорной балки, отремонтированные вырезкой, дефектоскопируются на стенде укрупненного ремонта дефектоскопом МД-12ПС.

Ремонту подлежат балки, срок эксплуатации которых не превышает 28 лет. Инструкция по ремонту тележек грузовых вагонов РД 32 ЦВ 052-99. Допускается использовать надрессорные балки тележек после указанного срока в текущем отцепочном ремонте, если они отвечают требованиям действующей нормативной документации.

Ремонт допустимых трещин: в основании опоры скользуна, от технологических окон вдоль балки, на наклонных плоскостях, на опорной поверхности подпятника, в углах между ограничительными буртами и наклонной плоскостью продольных трещин наклонной плоскости -производится согласно «Инструкции по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов» ЦВ 201-98.

.1 Сварочные материалы

Сварочные работы должны выполняться аттестованным электросварщиком пятого разряда.

Для наплавки подпятника использовать полуавтоматическую наплавку электродной проволокой диаметром 2 мм в среде углекислого газа.

При полуавтоматической сварке и наплавке применять полуавтоматы типа: ПДГ-508 ГОСТ 18130-79 и выпрямители типа: ВДУ-506 ГОСТ 13821-77.

Рисунок 5 - Установка для наплавки подпятника надрессорной балки.

Расчет норм времени.

При крупносерийном производстве для операции восстановления подпятника наплавкой:

шт= tоп+ tпз+ tоб+ tп, (4.1)

оп - оперативное время;пз - время на подготовительные и заключительные операции;об - время на обслуживание рабочего места;п - время на отдых и личные надобности.

Время на техническое обслуживание, организационно-технические мероприятия, отдых и естественные надобности нормируется в процентах от оперативного времени.

Наплавку подпятника осуществляем полуавтоматом сварочной проволокой марки СВ-10ХГ2СМФ диаметром 2 мм в среде углекислого газа, исходя из этого производим все расчеты.

Коэффициент наплавкиαн определяется по формуле:

αн = αр (1-ψ), (4.2)

где ψ - коэффициент потерь металла сварочной проволоки на угар и разбрызгивание, ψ = 0,1÷0,15; αр - коэффициент расплавления, г/А-ч определяется по формуле:

αр = 3,0 + 0,08 I/d , (4.3)

где I - сила сварочного тока, А; d - диаметр электродной проволоки, мм.

.

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, определяется по формуле:

Vпр = 4 αн I/πd2Υ,  (4.4)

где Υ - плотность металла проволоки, г/см3.

Для данных, используемых в формулах (4.3) и (4.4) и полученных при расчётах результатов, основное время наплавки, мин, подсчитывается по формуле:

=0,004LhD/πd2 Vпр (4.5)

где L - длина наплавляемой поверхности, мм

Таблица 4 - Вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием, мин.

Таблица 5 - Вспомогательное время, связанное со сварным швом.

Длина наплавленного валика, м. Lш = V/100 f, где V - объем наплавки, см3, f = (0,25÷0,4) см2 - площадь поперечного сечения наплавляемого валика.

Объем наплавки определяется по формуле:

 (4.6)

 (4.7)

По результатам расчета основного и вспомогательного времени для сравниваемых способов наплавки определяется оперативное время по формуле:

оп = tо +tв1 +tв2 (4.8)

где tо - основное время; tв1 - вспомогательное время, связанное с выполнением сварного шва; tв2 - вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием.

оп = 0,96+4,7+0,1+0,0885+0,531+0,2655=6,645 мин.

В нашем случае наплавку необходимо производить за 3 раза, а также учитывать припуск на механическую обработку. Тогда оперативное время увеличится в 3 раза и будет составлять 20 минут. Таким образом:

шт= tоп + tоп ∙0,04+ tоп ∙0,08+ tоп ∙0,025= 20+0,8+1,6+0,5=22,9мин. = 0,23ч(4.9)

Принимаем Tшт=23 минуты.

Стоимость рабочей силы, исходя из затрат штучного времени

=tштQ∙К∙(1+(A+B)/100), (4.10)- тарифная ставка электросварщика 5-го разряда с доплатой за вредность 8% вместо 12% существующих (Q=64);

К=1,4 - коэффициент доплат для Забайкальского края.

А - доплата за выслугу лет, %, 0…30%;

В - доплата для территориального пояса, %, 20…60%.

=0,23∙64∙1,4∙(1+(20+50)/100)=30 руб.

Получаем, что R=30 рублей стоит наплавка.

Расчёт основных сварочных материалов

Количество основных сварочных материалов, израсходованных при различных способах наплавки, кг:

Q=, (4.11)

где V- объём наплавленного материала в см3,

- плотность наплавленного материала = 7,85,

К - коэффициент, учитывающий расход сварочного материала на 1 кг наплавленного металла

=1,12∙35,41∙7,85/1000=3,11(кг)

Стоимость расходуемых материалов определяем по формуле:

 (кг) (4.12)

где Q0 - расход основных сварочных материалов;- стоимость единицы измерения основных сварочных материалов.в - расход вспомогательных сварочных материалов ≈1000л;в - стоимость единицы измерения вспомогательных сварочных материалов.

Стоимость 1 кг сварочной проволоки - 33 руб.

Стоимость 1 тонны углекислоты - 14000 руб.

М = 3,11∙33+0,14∙1000=242,4 (руб)

Себестоимость наплавки подпятника составит:

С = R+M =30+242,4=272,4 (руб) (4.13)

4. Технико - экономическая оценка

Эффективность разработанного технологического процесса определяется технико-экономическим расчетом. В данном курсовом проекте ограничимся упрощенной методикой, а оценку экономической эффективности получим при составлении цеховой себестоимости восстановления детали со стоимостью нового изделия.

Себестоимость восстановления изделия складывается как сумма следующих слагаемых:

затрат на заработную плату исполнителя;

затрат на материалы и полуфабрикаты;

затрат на энергоносители для технологических нужд;

амортизационных отчислений с балансовой стоимости оборудования, занятого в техпроцессе;

затрат на обеспечение техпроцесса (освещение, отопление);

цеховые накладные расходы.

Расчет заработной платы производственных рабочих включает в себя определение основных и дополнительной зарплаты, а также определение социальных выплат. При этом основную зарплату находят как произведение часовой тарифной ставки на норму времени операций. Для электросварщика 5-ого разряда (вредные условия) тарифная ставка составляет руб/час.

Определим основную заработную плату:

, (4.14)

где tН = 1,05 часа - норма времени операций.

 руб.

Дополнительную заработную плату примем в размере 40% от основной:

 ; (4.15)

руб*час.

Размер социальных выплат составляет 39,5% от суммы основной и дополнительной зарплаты:

; (4.16)

руб*час.

Тогда полная зарплата будет:

; (4.17)

руб*час.

Расчет затрат на материалы и полуфабрикаты выполняют на основе данных о режиме сварки и наплавки или статистических данных о расходе материалов при сборочных операций и при деффектоскопировании.

Длина проволоки для наплавки:

, (4.18)

где - скорость подачи проволоки , 148,3 м/ч

см.

Определим массу проволоки:

 ; (4.19)

где - радиус проволки, см;

кг.

 (4.20)

где - стоимость одного кг проволоки ;

руб.

Расчет затрат на энергоносители производится по режимным параметрам техпроцесса:

Расход электроэнергии на наплавку,  :

, (4.21)

где I - сварочный ток, А I=300A;- напряжение, В U=26B;

 ;

Определим стоимость израсходованной электроэнергии:

, (4.22)

где - стоимость одного  4,68  

Расчет амортизационных отчислений на оборудования состоит в определении нормативных отчислений от балансовой стоимости задействованного в процессе оборудования.

Для определения амортизационных отчислений, приходящихся на одно изделие, следует взять часть полной суммы, пропорциональную норме времени, то есть умножить её на коэффициент:

; (4.23)

где t - норма времени на восстановление изделия t=0,157 час;

Т - годовой фонд рабочего времени оборудования, час;

Суммарная стоимость оборудования:

сварочный полуавтомат ПДГ-508 ,  

сварочный выпрямитель ВДУ-506, ;

шлифовальная машинка ;

Суммарная стоимость оборудования составит:

 (4.24)

.

Определим амортизационные отчисления:

 (4.25)

Расчет затрат на отопление и освещение.

Формула для определения затрат на отопления имеет вид:

, (4.26)

где q - удельный расход тепла на один кубический метр здания ;

Ф - продолжительность отопительного сезона, Ф=4320 час;- объем участка занимаемый операцией наплавки, V=90м3;

Ц - цена одной тонны пара для отопления, ;- норма времени на технологический процесс, t=0,157 час;- теплосодержание 1 кг пара, i=540;

Т - годовой фонд рабочего времени цеха, Т=4000 час;

.

Формула для определения затрат на освещение:

; (4.27)

где F - площадь производственного участка, F=30 м2 ; - норма расхода электроэнергии на освещение, ;

Ф - продолжительность осветительного участка, Ф=2400;

Ц - тариф на электроэнергию, Ц=4,68;

.

Расчет цеховых накладных расходов выполняют по сложившимся на предприятиях процентным отношениям их к основной и дополнительной зарплате производственных рабочих. В рамках данного проекта будем принимать, что накладные расходы составляют 140% от зарплаты:

 ; (4.28)

=> .

Стоимость одной восстановленной детали наплавкой составляет:

 (4.29)

5. Перечень рекомендуемого оборудования, оснастки и контрольно измерительного инструмента

6. Контроль качества наплавки

Для контроля качества наплавки изношенных поверхностей подпятника, необходимо проверить подпятник на наличие трещин, подрезов, пор и других дефектов наплавки. Особое внимание обратить на места перехода наплавленного металла к основному, а также на поверхность противоположной наплавке.

Проверить наличие шлака между валиками и при наличии их произвести зачистку. Проверить горизонтальность наплавки при помощи наложении линейки на ее поверхность. При наличии больших впадин между валиков более 5 мм последние подварить ручной дуговой сваркой. Затем проверить поверхности подпятника специальным шаблоном. Контроль производит электросварщик, производивший наплавку.

Ремонт подпятника осуществляется при строгом соблюдении следующих условий:

механизации всех трудоёмких работ за счет применения специальной технологической оснастки;

выполнение требований, правил, руководств, технологических карт, технических указаний МПС на ремонт и изготовление вагонных деталей;

обеспечение ремонтных бригад полным комплектом необходимого инструмента, шаблонами и технологической оснасткой

Главным условием обеспечения высокого качества ремонта подпятников вагонов, является строгое соблюдение требований Инструкции по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов железных дорог РФ, колеи 1520мм ЦВ 4859,1992г.

7. Внедряемое оборудование

Рисунок 6 - Установка для наплавки подпятника- сварочный трактор с пневматическим приводом поперечной коррекции сварочной дуги ( 1-блок подвески сварочной головки;2- сварочная головка; 3-пневмопривод поперечной коррекции; 4- направляющий копирный ролик; 5-механизм подачи сварочной проволоки; 6- двустоечный контаватель для размещения надрессорной балки.)

8. Требования техники безопасности

Работы по наплавке должны производиться с соблюдением требований стандартов: ОСТ 32.15-81 «Техническое обслуживание и ремонт вагонов. Требования безопасности.» и ГОСТ 12.3.00-75 « Работы электросварочные, общие требования безопасности».

При выполнении работ по ремонту подпятника необходимо соблюдать следующие основные правила техники безопасности:

-оборудование, находящиеся под высоким напряжением, должно быть защищено кожухами, а провода, подходящие к ним, надежно заизолированы;

рабочее место сварщика должно быть оборудовано вентиляцией, обеспечивающей обмен воздуха по нормам предусмотренным для сварочных работ;

при производстве сварочных работ сварщик должен стоять на диэлектрическом коврике или на сухом деревянном настил.

К выполнению работ по наплавке подпятников в среде углекислого газа допускаются электросварщики не ниже 4-го разряда, обученные работе на тсварочных установках, сдавшие испытания по технике безопасности и имеющие допуск по форме ЯКУ-25, удостоверения на 2-ю группу допуска по электробезопасности.

Сварочное оборудование должно быть надежно заземлено, а именно:

сварочный выпрямитель (кожух и вторая обмотка);

сварочный автомат;

сварочный вращатель;

рабочее место (мет. подставка) сварщика.

Лица, допущенные к работе на сварочных установках должны уметь оказывать первую помощь пострадавшему от электрического шока и знать правила тушения пожара в электрических установках.

Электросварщик автоматических или полуавтоматических машин обязан полностью выполнять должностную инструкцию по своей квалификации.

Электросварщики, работающие по наплавке пятников, должны иметь допуск работы с резаками РВДм-500 при выполнении операций по разделке трещин, а также допуск на работу с грузоподъемными механизмами управления с пола. При наплавке и зачистке от шлака сварщик должен работать с предохранительными очками с бесцветными стеклами. Во избежание пореза рук уборку производить стальной щеткой. При работе на установке сварщик должен находиться на подставке, оборудованной резиновыми ковриками или деревянной решеткой.

Сварочное оборудование считается обесточенным, если отключен сетевой выключатель.

Для снятия напряжения с воронки (контакта) после наплавки на автомате АДФ-1202 необходимо тумблер поставить в нейтральное положение. Наплавочные работы должны выполняться с местной вытяжной вентиляцией.

Освещенность рабочего места должно быть не менее 75 люксов (при комбинированном освещении).

Во всех случаях повреждения (неисправности) сварочного оборудования необходимо немедленно выключить ток и заявить мастеру и наладчику сварочного оборудования.

Ответственность за технику безопасности на участке наплавочных работ возлагается на мастера участка и бригадира.

Заключение

В курсовом проекте была рассмотрена надрессорная балка грузовой тележки 18-00. Был изучен подпятник надрессорной балки, условия работы, характеристика материала. Так же были рассмотрены основные неисправности, причины их появления и допускаемые величины износов, исходя их технической документации.

На основе ВРД ст. Чита 1 была изучен комплекс работ по восстановлению подпятника. Наиболее частым износом является износ его поверхности, которую восстанавливают путем наплавки в среде углекислого газа. Для этого способа восстановления было рассчитано время, которое затрачивается на ремонт одной надрессорной балки.

Для улучшения качества наплавки и экономической эффективности мной был предложен метод восстановления путем применения сварочного трактора с пневматическим приводом поперечной коррекции сварочной дуги.

Список используемой литературы

Инструкция по сварке и наплавке при ремонте вагонов РТМ-32-201-98. Транспорт 1999 г.;

Грузовые вагоны железных дорог СССР колей 1520 мм. Руководство по деповскому ремонту 587 ЦВ/ МПС. Транспорт 1998 г.;

Инструкция по ремонту тележек грузовых вагонов РД 32 ЦВ 052-99. МПС 1999 г.;

К. В. Мотовилов «Технология производства и ремонта вагонов» 2003 г.;

М. П. Михалевич «Методическое пособие по выполнению КП».