Область техники

Изобретение относится к области содержания, ремонта и переоборудования транспортных средств, преимущественно для ремонта грузовых железнодорожных вагонов.

Предшествующий уровень техники

Известен «Способ изготовления или ремонта железнодорожных колесных пар» по патенту RU2165834, который предназначен преимущественно для изготовления железнодорожных колесных пар.

Известно изобретение «Способ ремонта кузова вагона» по патенту

RU2357881, заключающийся в том, что подготавливают ремонтируемую поверхность. Вырезают место, пораженное коррозией, с образованием отверстия. Изнутри кузова по периметру вырезанного отверстия внахлест приклеивают стальные подкладки в виде планок. Один край планки приклеивают к кузову, другой край оставляют свободным. Изготавливают вставку (8), размер которой соответствует размеру вырезанного отверстия. Наносят клей на участки вставки, сопрягаемые со свободными краями планок. Вставляют вставку в отверстие и приклеивают ее к свободным краям планок.

В_ качестве наиболее близкого аналога по назначению выбирают «Способ сборки фрикционного комплекта тележки модели 18-100 при выпуске вагонов из планового ремонта» по патенту RU2287441, который включает измерение расстояния между фрикционными планками боковых рам, определение полноты надрессорных балок и установку фрикционных клиньев, которые разбивают на 6 размерных групп и при сборке тележки после измерений расстояния между фрикционными планками вверху и полноты надрессорной балки, определив разность этих величин, находят и устанавливают клинья из соответствующей размерной группы для получения нормированного положения клиньев для данного фрикционного комплекта. Однако известные способы ремонта описывают ремонт отдельных узлов вагона и не рассматривают технологию ремонта вагона в целом.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии ремонта вагонов, которая способствует обеспечению безопасности движения на железнодорожном транспорте и своевременному выпуску вагонов из ремонта.

Поставленная задача решается с помощью технического результата, заключающегося в повышения качества и надежности железнодорожных вагонов после осуществления ремонтных работ, проводимых при минимальных затратах времени.

В предлагаемом способе для определения дефектной детали используется система диагностики, которая обеспечивает измерения износа деталей, измерение геометрических параметров, измерение нарушений целостности деталей в узлах и составных частях вагона. Система диагностики построена таким образом, что измерения износа деталей учитываются в измерениях геометрических параметров деталей и узлов, в которые детали входят, с последующим уточнением выполнения измерений нарушений целостности (нарушение целостности деталей является аварийным износом). Система диагностики последовательно выполняемых измерений с уточнением результатов диагностики на основе данных предшествующей ступени измерений называется трёхступенчатой системой диагностики (ЗСТД), в которой измерение износа детали - начальная ступень системы диагностики, измерение геометрических параметров - последующая ступень системы диагностики, измерения нарушений целостности - окончательная ступень системы диагностики.

1СТД - одноступенчатая система диагностики измерения геометрических параметров деталей, расположения деталей относительно друг друга в узле, геометрических параметров узла.

2СТД - двухступенчатая система диагностики, которая включает две ступени диагностики: измерение геометрических параметров деталей (узлов, расположения деталей относительно друг друга в узле), измерение нарушений целостности. В данном способе ремонта вагонов диагностика построена циклически: базовой является ЗСТД, результаты первой ЗСТД являются определяющими техническое состояние диагностируемого объекта (вагона, узла), последующие ЗСТД, 1СТД, 2СТД используют данные проведённых ранее ЗСТД и в свою очередь уточняют их. 1СТД используется в операциях сборки, 2СТД используется в операциях выходного контроля узлов вагона.

Износ деталей используется тот, который был получен при базовой при выполнении ЗСТД, если деталь не заменяли, или установленным при размещении детали на складе, если деталь выбрана на складе. Склад для выборки располагает восстановленными деталями с известным износом и новыми деталями, у которых нет износа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе, включающем устранение дефектов в отдельных деталях вагона, сначала осуществляют термостатирование вагона и очистку его в моечной камере, после чего осуществляют входной осмотр вагона и доступных его частей с помощью трёхступенчатой системы диагностики (ЗСТД), которая включает: измерение износа, измерение геометрических параметров деталей (узлов, составных частей), измерение нарушений целостности деталей, при этом профиль поверхности детали, полученный при измерениях износа, учитывают в измерениях геометрических параметров узлов по контрольным точкам, и этот же профиль износа детали учитывают в качестве граничных условий в выявлении трещин и определении нарушений целостности деталей. По результатам ЗСТД выявляют составные части вагона и детали, в которых выявлены нарушения. Разбирают вагон только до той степени, в какой необходимо, чтобы освободить составные части вагона и детали, в которых выявлены нарушения. При этом детали, в которых выявлены нарушения, заменяют, а составные части вагона, которые остались после разборки вагона, подвергают опять ЗСТД. И если подтверждается, что эти составные части вагона проходят в допуске по ЗСТД, то их отправляют на сборку, если же ЗСТД выявляет в этих составных частях вагона детали с нарушениями, то их подвергают дальнейшей разборки для высвобождения этих деталей с нарушениями. При этом разбор составных частей вагона для выборки деталей с нарушениями осуществляют до тех пор, пока оставшиеся после выборки деталей с нарушениями составные части вагона не будут соответствовать допускам по ЗСТД. Тогда эти составные части вагона отправляют на сборку вагона. При осуществлении сборки вагона или его составных частей каждую сборочную операцию сопровождают проверкой качества сборки с помощью одноступенчатой системы диагностики (1СТД) - контроля соответствия геометрического расположения деталей при каждой сборочной операции. Собранные составные части вагона подвергают двухступенчатой системе диагностики (2СТД), которая включает: измерение геометрических параметров деталей (узлов, расположения деталей относительно друг друга в узле), измерение нарушений целостности деталей. Составные части вагона, которые при эксплуатации вагона испытывают динамические нагрузки, подвергают испытаниям на динамические нагружения. И в случае, если испытания составной части вагона на нагружения проходят не в допуске, то эту составную часть вагона подвергают ЗСТД и разборки до тех пор, пока составная часть вагона после применения ЗСТД, разборки, сборки с применением 1СТД или 2СТД не пройдет испытания на нагружения. Окончательную сборку вагона проводят с 2СТД.

Представленный способ обеспечивает:

- надёжность операций диагностики и вырабатываемых решений за счёт единой для всех составных частей вагона системы ЗСТД;

- минимальное количество операций демонтажа и разборки вагона и его узлов за счёт ликвидации из технического процесса не востребованных операций для замены деталей;

- сберегающую технологию не разбираемых узлов и соответствующих допускам деталей;

- упорядочение поступления деталей при монтаже;

- пошаговый контроль сборки при доукомплектовании узлов деталями замены;

- многократный повторяющийся контроль, дефектов, нарушений сборки, при монтаже;

- контроль времени окончания ремонта вагона.

Таким образом, способ позволяет качественно и количественно оптимизировать процесс ремонта. Оптимизация качества ремонта заключается в выстраивании процесса разборки и сборки вагона и его узлов по необходимым и достаточным операциям для замены деталей с износом или дефектом и обеспечении соответствующего упорядоченного поступления деталей при сборке и монтаже узлов вагона.

Оптимизация количественных показателей ремонтов вагонов выражается в повышении точности измерений износов, геометрических параметров, нарушений целостности деталей, обеспечении точности сборочных операций за счёт пошаговой диагностики 1СТД, сокращении времени простоя вагона. Качественные и количественные показатели оптимизации ремонтов повышают надежность вагонов после выполнения ремонтных работ.

Кроме этого, проведение ремонтов вагонов данным способом сохраняет ресурс работоспособности годных узлов вагона, так как повторные операции разборки, демонтажа, сборки и монтажа дают дополнительный фактор износа деталей. В данном способе выбраковка узлов, и, в свою очередь деталей, с дефектами по износу, с нарушениями допусков геометрических параметров, с обнаруженными нарушениями целостности, не затрагивает годных узлов.

Лучший вариант осуществления изобретения

С помощью указанного способа производился ремонт грузового 4-осного цельнометаллического полувагона с глухими торцевыми стенами модели 12-119.

При поступлении вагона на входные пути депо произвели осмотр вагона, его составных частей и деталей с помощью ЗСТД, время осмотра составило 5 мин.

При осмотре вагона с помощью аппаратуры оптико-электронных лазерных измерений (ОЭЛИ) провели контроль износа деталей доступных для осмотра составных частей вагона, в ходе которого получили реальный профиль поверхностей этих деталей.

Этот реальный профиль износа деталей использовался в процессе разборки для уточненного контроля геометрических параметров составных частей и деталей, осуществляемого по контрольным точкам, и как граничное условие в обнаружении трещин и нарушений целостности составных частей и деталей вагона с помощью устройств акустической обработки сигналов. При входном осмотре вагона с использованием ОЭЛИ выявили нарушения в автосцепном устройстве по допуску геометрических параметров, износ колеса в колесной паре тележки, обнаружили нарушения целостности в кузове вагона.

Приняли решение о разборке вагона на составные части с обнаруженными нарушениями допусков: кузов, тележку, автосцепное устройство, колёсную пару.

Установили последовательность операций разборки для данного вагона с целью высвобождения деталей с выявленными нарушениями.

Разобрали вагон в соответствии с установленной последовательностью операций и высвободили составные части вагона: выкатили тележку, на что было затрачено времени - 2 мин., сняли корпус автосцепки - 5 мин., отделили кузов - 10 мин. Часть вагона, которая осталась после отделения от вагона кузова, автосцепного устройства, тележки подвергли ЗСТД, на что было затрачено времени - 5 мин., и установили, что эта часть вагона находится в допуске по ЗСТД. Поэтому было принято решение оставить ее для доукомплектования годными составными частями: кузовом, тележкой, сцепным устройством.

Высвобожденные составные части: тележку, автосцепное устройство, кузов подвергли обработке в камере термостатирования с целью выравнивания поверхностных и внутренних температур в течение 30 мин.

Подготовили составные части для диагностики, очистив поверхности от загрязнений в моечных камерах, затратив на очистку 10 мин.

Далее проводили ЗСТД для каждого из высвобожденной составной части вагона параллельно в течение 5 мин.

В ходе проведения ЗСТД обнаружили:

- износ колеса колёсной пары;

- нарушения в геометрических параметрах малого зуба и расстоянии между ударной стенкой зева и тяговой поверхностью большого зуба автосцепки;

- нарушения геометрических параметров корпуса буксы по направляющим для боковой рамы тележки;

- нарушения целостности кузова вагона. Установили последовательность операций разборки для тележки и автосцепки, с целью высвобождения колесной пары из тележки, корпуса автосцепки. В соответствии с установленными последовательностями разборки высвободили тележку, на что затратили 40 мин., и высвободили автосцепку, на что было затрачено 45 мин.

Для оставшейся после высвобождения колесной пары составной части тележки провели ЗСТД в течение 5 мин. и установили, что составная часть тележки проходит в допуске по ЗСТД. Поэтому приняли решение, что данный узел дальнейшей разборке не подлежит, а годен для доукомплектования.

Выбракованную колёсную пару подвергли ЗСТД, на что было затрачено 5 мин., и определили, что дополнительных нарушений относительно контроля колесной пары в составе тележки не выявлено, то есть определили износ в том же колесе, и в том же буксовом узле.

Установили последовательность операций разборки для колесной пары типа РУ1Ш-950 (Р — роликовая, т.е. для роликовых подшипников; У — унифицированная, Ш - торцевое крепление шайбой) с целью высвобождения колеса с износом и буксового узла с нарушениями по геометрическим параметрам корпуса.

После проведения в течение 20 мин. частичной разборки колесной пары в соответствии с установленной последовательностью операций, провели ЗСТД оставшегося после высвобождения колеса с износом узла колесной пары в течение 4 мин. Определили отсутствие нарушений в ней по ЗСТД.

Детали колеса и буксового узла подвергли ЗСТД, проведенной в течение 5 мин. и обнаружили подтверждение износа колеса, при этом выявили износ корпуса буксы по направляющим для боковой рамы тележки и дополнительно обнаружили износ посадочной цилиндрической части корпуса буксового узла.

Установили последовательность операций разборки буксового узла с целью проведения ЗСТД для корпуса буксового узла, а также оставшейся не подлежащей разборки части буксового узла. Провели разборку в течение 40 мин., очистку - в течение 40 мин., и выполнили ЗСТД корпуса буксового узла и внутренней части буксового узла в течение 4 мин. Подтвердили нарушения в корпусе буксового узла, связанные с износом посадочной цилиндрической части корпуса буксового узла и износом по направляющим для боковой рамы тележки. Выявили нарушения по износу в лабиринтном кольце и лабиринтной части корпуса буксового узла. Провели ЗСТД роликовых подшипников буксового узла в течение 4 мин., определили свободное перемещение роликов за счёт соответствия допускам по износу радиальных и осевых зазоров, осевого разбега, отсутствие нарушений в геометрических параметрах подшипников, их целостности.

Таким образом, разборка вагона завершилась.

Общее время операций разборки с диагностикой составило 4 часа 44 мин. (284 мин.).

При сборке детали тележки, входящие в состав колесной пары и выявленные как дефектные по износу, подлежали замене с параметрами диаметров, идентичными данным. Так, колесо, не прошедшее ЗСТД, и имеющее нарушения, заменялось на колесо с идентичными наружным и внутренним диаметрами, имеющееся на складе, на что было затрачено 15 мин.

Корпус буксового узла с нарушениями геометрических параметров корпуса буксы по направляющим для боковой рамы тележки заменили на годный, имеющийся на складе готовых изделий, в течение 15 мин.

Детали со склада выбирались в порядке, обратном принятию решений по ЗСТД в ходе произведенной разборке вагона.

Корпус автосцепного устройства с нарушениями заменили на годный со склада готовых изделий, на что было затрачено 15 мин.

Определили последовательность операций при сборке деталей механизма с корпусом автосцепного устройства. Сборка узлов осуществлялась при 1СТД, на которую было затрачено 3 мин., который определяет допуски в геометрических параметрах узлов и расположении деталей друг относительно друга. Для сборки автосцепного устройства подъемник плотно прижали к правой стенке корпуса автосцепного устройства. Затем замкодержатель противовесом вперед ввели в карман (полость) головы корпуса автосцепного устройства и навесили на шип, расположенный в кармане вверху справа. Собачку навесили на шип замка и обе эти детали ввели в карман корпуса автосцепного устройства так, чтобы замок встал на свою опору, а верхнее плечо собачки легло на полочку в корпусе автосцепного устройства. На это было потрачено 5 мин. В течение 5 мин. выполнили 1СТД и убедились в правильном расположении механизма. При установке замка сигнальный отросток и направляющий зуб замка попали в соответствующие отверстия в наклонном дне кармана корпуса автосцепного устройства. На установку замка было затрачено 10 мин. Провели 1СТД в течение 5 мин. и определили правильность стыковки замка с корпусом автосцепного устройства. После установки замка вставили валик подъемника через отверстие в голове корпуса (со стороны малого зуба) так, чтобы отверстие для цепи, имеющееся на его противовесе, находилось вверху. На это было затрачено 10 мин. При этом стержень валика прошёл через овальный вырез замка и своей квадратной частью вошёл в отверстие подъемника, а круглый конец стержня вошёл в отверстие корпуса со стороны большого зуба. Провели 1СТД сборки корпуса со стороны большого зуба в течение 4 мин. Определили правильное расположение стержня. Выполнили ЗСТД автосцепного устройства в сборе в течение 5 мин. и убедились в готовности данного узла вагона.

Выбрали колесо (на выбор с соответствующими перемещениями ячеек склада было затрачено 5 мин.) для замены выбракованного колеса по износу в колёсной паре, установили колесо на ось в течение 10 мин., а в течение 4 мин. выполнили диагностику 1СТД для контроля геометрических параметров колёсной пары и соотношений размеров расположения деталей друг к другу, определили правильность установки колеса и отсутствие нарушений по геометрии в данной колёсной паре.

Определили последовательность операций сборки буксового узла, произвели замену деталей со склада готовых изделий: лабиринтного кольца буксы за 15 мин., корпусы буксы с лабиринтной запрессованной частью за 15 мин. Произвели монтаж буксового узла с роликовыми подшипниками при прессовой посадке в течение 20 мин. Сборку буксы осуществили с проведением 1СТД в течение 4 мин. после установки внутреннего кольца подшипника на шейку оси колесной пары с натягом, который осуществлялся 35 мин. Для торцевого крепления подшипников применяли специальные шайбы. Определили точность монтажа внутреннего кольца подшипника на шейке оси колёсной пары, так как точность монтажа буксового узла на шейке оси колёсной пары определяет надёжность буксового узла.

Для контроля монтажа колёсной пары выполнили 2СТД, на который было затрачено 5 мин. 2СТД включает измерение геометрических параметров и обнаружение нарушений целостности узлов и деталей, с помощью оптических электронных лазерных измерений (ОЭЛИ), и убедились в точности монтажа и сборки деталей колёсной пары, отсутствии нарушений целостности деталей.

Провели измерение нагружений для данной колесной пары, на которое было затрачено 7 мин. Выяснили, что данная колёсная пара соответствует требуемым показателям динамических нагружений, относительно области допустимых значений нагружений получили ресурс прочности колёсной пары.

Выполнили 2СТД для колёсной пары, затратив на проведение 5 мин. Колёсная пара оказалась в допуске по 2СТД и была признана годной для монтажа в тележку вагона.

На сборку тележки поступили колёсные пары, время доставки колёсных пар транспортным технологическим оборудованием не превысило 10 мин.

Установка колёсной пары в тележку заняла 15 мин.

В течение 5 мин. выполнили 1СТД по кругу катания колёс в колёсных парах тележки. Определили, что разница диаметров колес в колёсной паре по кругу катания не превысила 2,0 мм, что соответствует допуску.

Выполнили в течение 5 мин. 1СТД суммарного зазора между направляющими боковой рамы тележки и корпусом одной буксы. Вдоль тележки зазор не превышал 13 мм, поперёк тележки данный зазор не превышал 12 мм.

В течение 5 мин. выполнили 2СТД тележки в сборе. Тележка соответствовала по допускам и не имела нарушений по геометрическим параметрам и нарушениям целостности. Тележку проверили на соответствие нагружениям относительно области допустимых нагружений, затратив 7 мин. Определили, что тележка соответствует требуемым показателям динамических нагружений. Провели ЗСТД кузова вагона в течение 5 мин. Провели измерения геометрических размеров кузова, на что было затрачено 5 мин. Определили, что кузов вагона по износу в допуске. Провели контроль целостности кузова вагона, определили наличие сквозных и наружных деформаций в кузове вагона. Выполнили сварные работы по восстановлению целостности кузова. Выполнили 2СТД в течение 5 мин. Определили кузов вагона годным для эксплуатации. Выполнили сборку вагона за 35 мин. Провели 2СТД вагона в сборе, затратив на него 15 мин. Так как вагон оказался в допуске по 2СТД, то его отправили в эксплуатацию.

Общее время выполнения операций сборки составило 6 часов 13 мин. (329 мин.).

Таким образом, общее время ремонта вагона составило 10 часов 13 мин. (613 мин.).

Промышленная применимость

Среднее время операций разборки и сборки узлов полностью при стандартной технологии приведены в Таблице 1.

Таблица 1 Время выполнения сборочных / разборочных работ основных узлов вагона.

Наименование узла Разборка демонтаж Сборка монтаж

человек /час Человек/ час

Тележка с триангелем ремонт Общее время

полный 2,99

Тележка без триангеля 2,33

Буксовый узел , колесная пара 0.412 1,35

Тип РУ1

Буксовый узел , колесная пара 0.392 1,29

РУ1Ш

Автосцепка с разборкой 0,745

поглощающего аппарата

Автосцепка без разборки 0.664

поглощающего аппарата Общее максимальное время полной разборки и сборки основных узлов вагона автосцепки с разборкой поглощающего аппарата, колёсной пары с буксовым узлом типа РУ1, тележки с триангелем составляет 2,99+1,35+0, 745= 5,497 часов.

Время диагностики после выполнения полной разборки составляет в среднем

6,5 часов

Время доставки новых деталей 30 мин.

Время восстановительных работ 1,5 - 8 час.

Время диагностики результатов восстановительных работ 3 час.

Время диагностики узлов в сборе 1,5 час.

Время сборки вагона 35 мин.

Время выходного контроля узлов в сборе 1,5 час.

Максимальное время выполнения ремонта составляет 26,997 час.

Минимальное время выполнения ремонта составляет 20,084 час.

Таким образом, сравнительный анализ времени, затрачиваемого при заявляемом способе ремонта вагонов, и времени, затрачиваемого при стандартной технологии ремонта, показывает, что заявляемый способ ремонта вагонов обеспечивает сокращение времени ремонта ~ в 2 - 2,5 раза.