RU2133287C1

RU2133287C1 - Semiautomatic line for surface plasma strengthening of railway wheel pair

Info

Publication number: RU2133287C1
Application number: RU97121834A
Authority: RU
Inventors: Вадим Валентинович Давиденко; Юрий Николаевич Масловец; Юрий Николаевич Коваленко; Владимир Дмитриевич Дворак; Владимир Иванович Приходько; Анатолий Дмитриевич Лашко; Александр Герасимович Сааков; Станислав Владимирович Петров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Крюковский вагоностроительный завод"
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering, in particular, surface plasma strengthening of wheel bands and rims. SUBSTANCE: semiautomatic line has stand equipped with device for stacking wheel pair on conveyor intersecting stand, plasmotron with nozzles and wheel pair rotating mechanism, and drive roller for wheel pair rotating mechanism. Drive roller is joined to wheel roller section to form friction pair. Stand is equipped with three restricting rollers positioned in plane of drive roller and with two pressing rollers which define together with drive and restricting rollers triangular prism. Modules with plasmotrons are mounted on stand between drive and restricting rollers. Gas and air are supplied to nozzles for providing operation of plasmotron. Modules have spring-loaded thrust rollers resting upon wheel flange of wheel pair. Analysis of failure of wheel pair, in particular of wheel rolling surface, has shown that upon expiration of guaranteed operating time, defects such as ridge and chip wear are prevailing. EFFECT: increased contact-aging strength of metal and, as a result, increased service life of wheel pair, minimized manual work and elimination of equipment readjustment works. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к полуавтоматическим линиям для плазменного поверхностного упрочнения бандажей и ободьев колес, и может быть использовано при проектировании и изготовлении оборудования для ремонтных предприятий железнодорожного транспорта, оборудованных станочным парком для механической обработки колес без демонтажа их с колпар. The invention relates to the field of engineering, in particular to semi-automatic lines for plasma surface hardening of bandages and wheel rims, and can be used in the design and manufacture of equipment for repair enterprises of railway transport, equipped with a machine park for machining wheels without dismantling them from the capar.

Известен "Автомат для закалки валов", патент RU 2081183, 10.06.97, МПК C 21 D 1/10, 9/28, относящийся к области индукционного нагрева изделий. Он содержит ряд механизмов, предназначенных для загрузки заготовок, их последовательного перемещения, поштучной подачи в рабочую зону, индуктор-спрейер, механизм охлаждения заготовок, поштучной подачи их в зону выгрузки и механизм выгрузки заготовок. The well-known "Machine for hardening shafts", patent RU 2081183, 06/10/97, IPC C 21 D 1/10, 9/28, relating to the field of induction heating of products. It contains a number of mechanisms for loading workpieces, their sequential movement, piece feeding into the working area, inductor-sprayer, cooling mechanism for workpieces, piece feeding them into the unloading zone and the workpiece unloading mechanism.

Использовать автомат для повторной термообработки переточенных колес без демонтажа их с колесной пары не представляется возможным, а демонтаж колес производить нецелесообразно, так как термообработке подвергаются только поверхности катания колес, а не вся колесная пара. It is not possible to use an automatic machine for repeated heat treatment of regrind wheels without disassembling them from the wheelset, and it is not practical to dismantle the wheels, since only the rolling surfaces of the wheels, and not the entire wheelset, are subjected to heat treatment.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в усовершенствовании технологии плазменного поверхностного упрочнения колесных пар путем автоматизации /механизации/ работ по погрузке, установке, термообработке и разгрузке колесных пар, что значительно снижает трудоемкость работ и травматизм. The technical result obtained by using the invention is to improve the technology of plasma surface hardening of wheelsets by automating / mechanizing / loading, installing, heat treating and unloading wheelsets, which significantly reduces the complexity of work and injuries.

Разработанная полуавтоматическая линия для плазменного поверхностного упрочнения колесных пар железнодорожного транспорта методом нагрева профилей катания колес плазменной струей, направленной к вращающейся поверхности колеса, включает стенд, жестко закрепленные на нем направляющие и стержни, на которых установлены модули с плазмотронами и насадками, имеющими возможность осевого перемещения по ним, оборудованные упорными роликами, обеспечивающими поджим модуля и постоянный зазор между плазмотронами и профилем катания колес разных типоразмеров с заданным углом наклона к углам пересечения реборд колес с профилем их катания, размещенный на нем механизм вращения колесной пары относительно плазмотрона, имеющий приводной ролик, образующий в сопряжении с профилем катания колес фрикционную пару, три ограничительных ролика, расположенных в одной плоскости с приводным роликом, два подвижных ролика, образующих с приводным и ограничительными роликами равнобокую треугольную призму, ролики которой сопряжены с поверхностями профилей катания колес, при этом модули с плазмотронами и насадками расположены между приводным и ограничительным роликами по оси поджимных роликов. The developed semi-automatic line for plasma surface hardening of railway wheelsets by heating the wheel rolling profiles with a plasma jet directed to the rotating surface of the wheel, includes a stand, guides and rods rigidly mounted on it, on which modules with plasma torches and nozzles are installed, which have axial movement along equipped with thrust rollers, providing clamping of the module and a constant gap between the plasma torches and the profile of the wheels are different x sizes with a given angle of inclination to the angles of intersection of the flanges of the wheels with the profile of their rolling, the mechanism of rotation of the wheelset relative to the plasma torch placed on it, having a drive roller, forming a friction pair in conjunction with the profile of the wheels, three restrictive rollers located in the same plane with the drive roller, two movable rollers, forming with the drive and restrictive rollers an equilateral triangular prism, the rollers of which are interfaced with the surfaces of the wheel rolling profiles, while the modules with plasma ronami and nozzles are arranged between the drive rollers and restrictive for biasing the roller axles.

Линия содержит теплозвукоизоляционную камеру, выполненную со сквозными герметично закрывающимися дверными проемами для подачи и выгрузки колесной пары, размещенные в камере модули с плазмотронами и насадками, ролики, сопряженные с поверхностями катания колесной пары, транспортер с погрузочно-разгрузочными площадками и установленные перед площадками укладчики с пневмоприводами, выполненные в виде поворотных рычагов. The line contains a heat and sound insulating chamber made with through hermetically sealed doorways for feeding and unloading a pair of wheels, modules with plasmatrons and nozzles placed in the chamber, rollers coupled to the rolling surfaces of a pair of wheels, a conveyor with loading and unloading platforms and stackers with pneumatic drives installed in front of the platforms made in the form of rotary levers.

Транспортер внутри камеры оборудования убирающимся упором, обеспечивающим установку колесной пары под плазмотроны. The conveyor inside the equipment chamber is a retractable emphasis, ensuring the installation of a wheelset under the plasma torches.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид полуавтоматической линии; на фиг. 2 - общий вид /план/ полуавтоматической линии; на фиг. 3 - установка колесной пары на транспортере до упора; на фиг. 4 - поджатие колесной пары; на фиг. 5 - расположение на колесе плазмотрона с насадкой; на фиг. 6 - изображение механизмов в аксонометрии; на фиг. 7 - расположение плазмотрона с насадкой относительно колеса. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a semi-automatic line; in FIG. 2 - general view / plan / semi-automatic line; in FIG. 3 - installation of the wheelset on the conveyor to the stop; in FIG. 4 - preloading the wheelset; in FIG. 5 - location on the wheel of the plasma torch with a nozzle; in FIG. 6 - image of mechanisms in a perspective view; in FIG. 7 - the location of the plasma torch with a nozzle relative to the wheel.

Полуавтоматическая линия для плазменного поверхностного упрочнения колесной пары железнодорожного транспорта выполнена в виде стенда 1 /фиг. 1/, на котором закреплен транспортер 2, оборудованный роликами 3 для передвижения колесной пары 4. Для подъема колесной пары 4 на транспортер 2 стенд 1 оснащен укладчиком 5, выполненным в виде поворотного рычага, сочлененного с пневмоприводом. The semi-automatic line for plasma surface hardening of a railway wheel pair is made in the form of a stand 1 / Fig. 1 /, on which a conveyor 2 is mounted, equipped with rollers 3 for moving the pair of wheels 4. To raise the pair of wheels 4 on the conveyor 2, stand 1 is equipped with a stacker 5 made in the form of a pivot arm articulated with a pneumatic actuator.

Стенд 1 оборудован убирающимся упором 6 для установки колесной пары 4 под приводным роликом 7 и ограничительными роликами 8, между которыми над каждым колесом закреплен модуль 9 с плазмотроном и насадкой, к которым подведен газ и воздух для работы плазмотрона. Stand 1 is equipped with a retractable stop 6 for mounting a pair of wheels 4 under the drive roller 7 and restrictive rollers 8, between which a module 9 with a plasma torch and nozzle is fixed above each wheel, to which gas and air are connected for operation of the plasma torch.

Под колесной парой 4 на стенде 1 закреплены поджимные ролики 10, соединенные рычажным механизмом 11 с пневмоприводом. На стенде 1 жестко закреплена теплозвукоизоляционная камера 12, оборудованная сквозными дверными проемами 13, которые закрываются при помощи механизма открывания дверей 14. Under the wheelset 4 on the stand 1 are fixed pinch rollers 10 connected by a lever mechanism 11 with a pneumatic actuator. A heat and sound insulating chamber 12, equipped with through doorways 13, which are closed by a door opening mechanism 14, is rigidly fixed on stand 1.

Кроме укладчиков 5 и концевых площадок транспортера 2 все оборудование размещено внутри теплозвукоизоляционной камеры 12, оборудованной окнами для визуального наблюдения за процессом плазменного поверхностного упрочнения колесной пары 4. In addition to the stackers 5 and the end platforms of the conveyor 2, all equipment is located inside the heat and sound insulation chamber 12, equipped with windows for visual observation of the plasma surface hardening process of the wheelset 4.

К стенду 1 с двух сторон подсоединено полотно железной дороги 15 /фиг. 2/, по которому колесные пары 4 подаются на стенд 1 и убираются с него на полотно железной дороги 15, уложенное на грунт вместе с шпалами 16. Место оператора 17 за пультом управления 18 оборудовано ограждением 19, находится с левой стороны стенда 1, куда выведены все трассы систем движения и управления процессом плазменного поверхностного упрощения колесной пары. To the stand 1 on both sides is connected the canvas of the railway 15 / Fig. 2 /, in which the wheelsets 4 are fed to stand 1 and removed from it on a railroad track 15 laid on the ground together with sleepers 16. The operator’s place 17 behind the control panel 18 is equipped with a guard 19, located on the left side of stand 1, where all routes of the systems of movement and process control of plasma surface simplification of the wheelset.

Работа полуавтоматической линии осуществляется следующим образом. The work of the semi-automatic line is as follows.

Колесная пара 4 /фиг. 3/, размещенная на полотне железной дороги 15 перед стендом 1, при помощи укладчика 5 устанавливается на площадку транспортера 2 перед теплозвукоизоляционной камерой 12, у которой при помощи механизма открывания дверей 14 открывается дверь перед колесной парой 4. Затем включается механизм убирающегося упора 6 для установки его в рабочее положение. Включением транспортера 2 колесная пара 4 подается в камеру до упора 6, после чего дверь закрывается, обеспечивая герметичность камеры 12. Рычажным механизмом 11 через два подвижных ролика 10 колесная пара 4 поджимается до упора в приводной ролик 7 и к трем ограничительным роликам 8 /фиг. 4/. Wheel pair 4 / Fig. 3 /, placed on the canvas of the railway 15 in front of the stand 1, with the help of the stacker 5 is installed on the platform of the conveyor 2 in front of the heat and sound insulation chamber 12, in which, using the door opening mechanism 14, the door opens in front of the wheelset 4. Then the retractable stop mechanism 6 for installation him to working position. By turning on the conveyor 2, the wheel pair 4 is fed into the chamber until it stops 6, after which the door is closed, ensuring the tightness of the chamber 12. By means of the lever mechanism 11, through the two movable rollers 10, the wheel pair 4 is pressed against the stop in the drive roller 7 and to the three limit rollers 8 / Fig. 4/.

При этом каждый плазмотрон с насадкой, размещенный в каждом модуле 9, своим упорным роликом 20 /фиг. 7/, опирающимся на реборду колеса колесной пары, поджимается пружиной 21 к ней. За счет деформации пружины 21, надетой на стержень 22, жестко закрепленный на стенде 1, и размещенной, с одной стороны, в направляющих 23, с другой стороны которых в них укреплен упорный ролик 20, обеспечивается осевое перемещение модуля 9 с плазмотроном и насадкой, а также определенный зазор от сопла плазмотрона до профилей катания колес колесной пары 4 разных диаметров колес. Moreover, each plasmatron with a nozzle located in each module 9, with its thrust roller 20 / Fig. 7 /, resting on the flange of the wheel of the wheelset, is pressed by the spring 21 to it. Due to the deformation of the spring 21, worn on the rod 22, rigidly mounted on the stand 1, and placed, on the one hand, in the rails 23, on the other hand of which the thrust roller 20 is fixed in them, the axial movement of the module 9 with the plasmatron and nozzle is ensured, and there is also a certain clearance from the nozzle of the plasma torch to the profiles of the wheels of the wheelset of 4 different wheel diameters.

Ролики 7, 8, 10 опираются на площади профиля катания колес /фиг. 5, 6/. При этом вращение колесной пары 4 в заданном режиме осуществляется приводным роликом 7, создающим с поверхностью катания одного из колес фрикционную пару. The rollers 7, 8, 10 are based on the area of the profile of the wheels / Fig. 5, 6 /. In this case, the rotation of the wheelset 4 in a given mode is carried out by a drive roller 7, which creates a friction pair with the rolling surface of one of the wheels.

Параметры процесса нагрева поверхностей катания колес зависят от скорости вращения колпары, обеспечивающей относительное перемещения - 1,5 м/с, среднемассовой температурой плазменной струи - 6000 K и коэффициента избытка окислителя в плазмообразующей смеси = 0,9. Параметры определяются технологическим процессом для каждого типа колесной пары 4, при этом учитывается, что закалка осуществляется на воздухе и за счет температуры тела колесной пары 4. The parameters of the heating process of the rolling surfaces of the wheels depend on the speed of rotation of the hub, which provides a relative displacement of 1.5 m / s, the mass-average temperature of the plasma jet is 6000 K and the coefficient of excess oxidizer in the plasma-forming mixture = 0.9. The parameters are determined by the technological process for each type of wheelset 4, while it is taken into account that quenching is carried out in air and due to the body temperature of the wheelset 4.

Анализ повреждаемости колесных пар, в частности поверхностей катания колес, показал, что после проведения гарантийной наработки преобладают повреждения в виде износа гребней и выщербин. An analysis of the damage to the wheelsets, in particular the surfaces of the wheels, showed that after the warranty hours, damage in the form of wear on the flanges and cracks prevails.

Разработка полуавтоматической линии для плазменного поверхостного упрочнения переточенных колесных пар обеспечивает повышение контактно-усталостной прочности металла и, как следствие, увеличение ресурса работы колесных пар. The development of a semi-automatic line for plasma surface hardening of wheeled wheelsets provides an increase in the contact and fatigue strength of the metal and, as a result, an increase in the life of the wheelsets.

Выполнение этой работы на полуавтоматической линии позволяет свести до минимума объем ручных работ и исключить переналадку оборудования. Performing this work on a semi-automatic line allows you to minimize the amount of manual work and eliminate the readjustment of equipment.

Claims

1. Semi-automatic line for plasma surface hardening of wheelsets of railway transport, characterized in that the line contains a stand, guides and rods rigidly fixed on it, on which modules with plasmatrons and nozzles having the possibility of axial movement along them, equipped with thrust rollers, are installed, providing thrust rollers that provide module clamping and constant clearance between the plasma torches and the profile of the wheels of different sizes with a given angle to the angles of intersection of the flanges of the wheels with their cat profiles The device is equipped with a mechanism for rotating a pair of wheels relative to a plasma torch, having a drive roller, forming a friction pair in conjunction with the wheel profile, three restriction rollers located in the plane of the drive roller, two pinch rollers forming an equilateral triangular prism with the drive and restriction rollers, the rollers of which are mated to the surfaces of the wheel rolling profiles, while the modules with plasmatrons and nozzles are located between the drive and limit rollers along the axis of the pinch rollers Cove.

2. The semi-automatic line according to claim 1, characterized in that it comprises a heat and sound insulating chamber made with through hermetically sealed doorways for supplying and discharging a wheel pair, modules placed in the chamber with plasma torches and nozzles, rollers associated with the rolling surfaces of the wheel pair, conveyor with loading and unloading platforms and stackers with pneumatic drives installed in front of the platforms, made in the form of rotary levers.

3. The semi-automatic line according to claim 2, characterized in that the conveyor inside the chamber is equipped with a retractable stop providing for the installation of a wheelset under the plasma torches.