Ресурсосберегающие технологии обточки колесных пар

Обточка бандажей колесных пар определяет периодичность технического обслуживания ТО – 4 и является важнейшей технологической операцией при ремонте тягового подвижного состава (ТПС), на котором производится восстановление геометрических параметров профиля катания. За последние 10 лет на сети железных дорог РФ наблюдается повышенный износ гребней бандажей, и как следствие, в локомотивных депо возросли объемы работ ТО – 4 и затраты на его проведение. Кроме того, при повышенном износе гребней бандажей для восстановления номинальных геометрических параметров профиля катания приходится стачивать с поверхности бандажа большую часть его рабочего слоя, образуя при этом технологический износ. В настоящий момент величина технологического износа бандажей для грузовых локомотивов достигает 60 ÷ 80% от общего износа, что приводит к преждевременному снижению пробега до смены.

На практике часто возникает необходимость выполнить обточку в промежутках между этими ремонтами, т.е. обточить колесные пары без выкатки из-под подвижного состава. Такую обточку выполняют на специальных станках, например, на широко распространённом станке А41 Ишимского завода МГТС России (рис. 3.1).

Колёсная пара 1 приводится во вращение через зубчатую передачу 2 от своего тягового двигателя 3. Двигатель 3 питается от специального мотор-генератора или статического преобразователя постоянным током напряжением 6-12 В. Резание осуществляется двумя резцами, каждый из которых установлен перемещаемом суппорте 5. Для того, чтобы колёсная пара могла вращаться, её вместе с двигателем приподнимают домкратом 4 на 5-10 мм над уровнем головки рельса. Обработку профиля бандажа ведут по шаблону установленного образца.

В локомотивном Муромское локомотивное депо Горьковской ЖД для обточки бандажей без выкатки колёсных пар используют станок КЖ-20М Крамоторского станкостроительного производственного объединения. Колёсную пару вращают опорно-приводные ролики этих станков, а резание производят профильные фрезы (рис. 3.2.), имеющие собственный привод. На 10 спиральных гранях такой фрезы в шахматном порядке расположены 12 цилиндрических твердосплавных резцов, образующих профиль бандажа. Прижимное устройство дает также возможность обрабатывать бандажи одиночных колёсных пар выкаченных из-под локомотива.

Рис. 3.1. Схема обточки бандажей колёсной пары без выкатки на станке А41

Перед обработкой колесных пар на станке необходимо очистить локомотив от грязи и пыли, а в зимнее время — также от снега и льда.

Нельзя допускать попадание смазки на гребни бандажей и ручьи приводных роликов. Для ввода центров станка в центровые отверстия оси колесной пары демонтируют буксовые крышки.

При установке локомотива или вагона электропоезда на станке, которая производится маневровым локомотивом, для первой колесной пары допускается неточность расположения ±50 мм. Эту неточность устраняют домкратами станка, с помощью которых перемещают локомотив до совмещения оси колесной пары с осью станка, после чего локомотив или вагон зачаливают тросом лебедки станка для возможности последующего перемещения и обработки остальных колесных пар.

Ролики домкратов совмещают с гребнями обрабатываемой колесной пары и отрывают ее на 2—3 мм от рельсов. Рельсы отводят, а колесную пару зажимают пинолями, которые вводят в центровые отверстия оси колесной пары. При этом несовпадение центров станка с центровыми отверстиями оси допускается не более 8 мм.

Рис. 3.2. Общий вид фрезы

1 - корпус; 2 - резцы

Убедившись, что центры станка плотно вставлены в центровые отверстия оси колесной пары (щуп толщиной 0, 04 мм не должен " закусывать"), зажимают пиноли центровых бабок гидрозажимом. После этого сближают фрезы с бандажами колесной пары до зазора 10—15 мм. Направление вращения роликов принимают таким, чтобы колесная пара вращалась обрабатываемой поверхностью к рабочему. Положение фрез устанавливают с помощью измерительного устройства по внутренним граням бандажей колесной пары. Затем приводят во вращение шпиндели фрез и ролики подачи. Фрезы подводят к бандажам и врезают на нужную глубину на участке окружности 350—400 мм. Максимальная глубина резания 8 мм. Процесс полной обработки бандажей осуществляется за один оборот колесной пары с момента полного врезания фрез.

Если требуются повышенная точность и чистота обрабатываемой поверхности, обработка колесной пары производится за два прохода. При этом второй проход осуществляют без врезания. Скорость резания выбирается в зависимости от состояния поверхности катания бандажей колесной пары. При наличии ползунов с целью увеличения стойкости чашек фрез обработку ведут на 1-й скорости при минимальной частоте вращения фрез 70 об/мин.

После остановки станка перемещают локомотив лебедкой для обработки следующей колесной пары, и цикл повторяется. По окончании обработки бандажей всех колесных пар бандажным штангенциркулем-скобой замеряют диаметры колес, после чего локомотив или вагон выводят из цеха.

При обточке колесных пар без выкатки из-под локомотива необходимо соблюдать общие правила техники безопасности при работе на металлорежущих станках.

Обслуживающий персонал должен знать и выполнять эти правила, а также руководство по эксплуатации станка. Необходимо следить за тем, чтобы станина, электрошкаф, гидростанция и лебедка были надежно заземлены.

Перед установкой локомотива на станок необходимо убедиться, что участки убирающихся рельсов имеют надежное крепление, станок находится в исходном (нерабочем) положении, а в канаве нет людей. При постановке локомотива на станок рельсы должны быть подведены, ролики отпущены, пиноли отведены. При перемещении локомотива лебедкой зачаливание должно производиться таким образом, чтобы тянущий участок троса был натянут, а ненагруженный — ослаблен. При этом перед перемещением для обточки, следующей колесной пары, станок необходимо привести в исходное положение и установить участки убираемых рельсов. После установки тягового подвижного состава на станок, необтачиваемые колесные пары подклинивают деревянными клиньями.

В период нахождения подвижного состава на станке все ремонтные работы должны быть прекращены.

Не разрешается работать на станке со снятым ограждением фрез, замена фрез должна производиться при полностью остановленном станке. Запрещается выполнять регулировку и подналадку станка, а также обмеры колесной пары до полной остановки.

Ресурс бандажей колесных пар можно существенно повысить, если применить рациональные способы обточки:

1. Обточка с оставлением остаточного проката на поверхности катания;

2. Исправление опасной форы гребня путем обработки его вершины;

3. Исправление опасной форы гребня созданием предварительного искусственного проката;

4. Обточка за счет снятия металла с поверхности катания и вершины гребня, оставляя при этом необработанную поверхность рабочей грани гребня;

5. Обточка, при которой обеспечивается максимальное использование ресурса бандажа и минимум их технологического износа;

6. Подбор оптимального профиля для местных условий эксплуатации;

7. Выпуск с обточки гребней толщиной в пределах 27—29 мм как имеющих наименьшую интенсивность износа;

8. Сочетание обточек с одиночной подменой колесных пар для сбережения ресурса бандажа в целом;

9. Выдачу токарю-бандажнику задания на обточку на основании анализа и прогноза износов гребней обтачиваемого локомотива. [10]

Обточку бандажей по первому способу эффективно использовать для тех участков железных дорог и ТПС, где лимитирующим контролируемым параметром является прокат бандажа по кругу катания. При этом оптимальная величина остаточного проката составляет 0, 5 мм. Все другие методики используют для обточки, где лимитирующим параметром является толщина или крутизна гребня. Второй, третий, четвертый способы обточки обеспечивают минимум технологического износа, но при этом обточка производится по техническому состоянию. Обточка бандажей по вариантам 5 и 6 обеспечивает не только планово-предупредительный принцип ремонта бандажей, но и при этом выбирается экономически обоснованный вариант между максимальным использованием ресурса бандажей колесных пар и минимизацией потерь от технологического износа при обточках.

Анализ состояния колесных пар приписного парка электровозов ВЛ10, ВЛ10у Муромское локомотивное депо Горьковской ЖД подтверждает справедливость пунктов 5 и 6.

За 2015 г. было обточено 540 колесных пар. Средний пробег между обточками в общем по парку составил 73, 6 тыс. км, у кп профиль ДМеТИ ЛР – 71, 2 тыс. км, у кп профиль ДМеТИ ЛР с упрочненными гребнями 99, 7 тыс. км, у кп профиль ГОСТ 11018-87 – 56 тыс. км, у кп профиль ГОСТ 11018-87 с упрочненными гребнями – 74, 5 тыс.км.

На 1.01.2014 года – из колесных пар находящихся в эксплуатации 46, 6% к.п. – профиль ДМеТИ ЛР; 26, 9% к.п. – профиль ДМеТИ ЛР с упрочненными гребнями; 21, 8% к.п. – профиль ГОСТ 11018-87; 4, 7% к.п. – профиль ГОСТ 11018-87 с упрочненными гребнями (рис. 3.3 а, б)

Рис. 3.3. Профиль бандажа локомотива по рис. 3 ГОСТ 11018-87 с гребнем толщиной 33 мм.

Рис. 3.3. Профиль бандажа ДМеТИ ЛР с гребнем толщиной 30 мм

На 123 колесные пары профиля ГОСТ 11018-87 с толщиной гребня 33 мм приходится 129 обточек, т.е. обтачивалась каждая колесная пара данного профиля. На 341 колесную пару с профилем ДМеТИ ЛР приходится 410 обточек, т.е. подверглась обточке практически каждая колесная пара. Основными причинами обточек колесных пар с локомотивным профилем является износ гребня, неправильная форма гребня, остроконечный накат; основными причинами обточек колесных пар с профилем ДМеТИ ЛР является износ гребня, неправильная форма гребня (рис.3.4).

Рис. 3.4. Диаграмма обточек колесных пар по причинам

Рис. 3.5. Диаграмма обточек по причинам колесных пар профиля ГОСТ 11018-87

Рис. 3.6. Диаграмма обточек по причинам колесных пар профиля ДМеТИ ЛР

В связи с увеличением количества колесных пар, имеющих профиль ГОСТ 11018-87, в 2015 году имело место перераспределение причин обточек по сравнению с 2014 годом. По сравнению с 2014 годом резко возросло количество обточек по причине неправильной форы гребня (с 115 колесных пар при парке 118 локомотивов в 2014 году до 169 колесных пар в 2015 году при парке 69 локомотивов).

Средний износ гребней колесных пар за 2015 год составил 0, 25 мм. Среднее значение износа гребней колесных пар составляет: профиль ДмеТИ ЛР - 0, 27 мм, ДмеТИ ЛР с упрочненным гребнем - 0, 14 мм, локомотивный профиль - 0, 33 мм, локомотивный профиль с упрочненным гребнем - 0, 28 мм. Т.е. очевидно, что наименьший износ на 10 тыс. км пробега стабильно имеют колесные пары с профилем ДМеТИ ЛР упрочненным.

За 2015 г было отремонтировано20 электровозов капитальным ремонтом на Челябинском ЭРЗ. На все электровозы были подкачены колесные пары локомотивного профиля не упрочненные. За 2015 год для производства среднего ремонта электровозам из ремонта получено 470 колесных пар: 190 колесных пар с профилем ДМеТИ ЛР (ТЧ – 49 Унеча), 280 колесных пар локомотивного профиля (ЧЭРЗ, ЕЭРЗ), что привело к увеличению на приписном парке колесных пар локомотивного профиля, и, соответственно, среднего износа по парку. Очевидно, что для локомотивного Муромское локомотивное депо Горьковской ЖД оптимальным является профиль ДМеТИ ЛР.

В процессе эксплуатации электровозов происходит изменение параметров гребней колесных пар. Обточка колесных пар электровозов производится на станке КЖ–20. Для уменьшения объема работ на станке КЖ–20, для уменьшения простоя тягового подвижного состава рационализаторами локомотивного Муромское локомотивное депо Горьковской ЖД было изготовлено приспособление для снятия остроконечного наката на колесной паре электровоза. Данное приспособление может использоваться на любой ремонтной позиции, имеющей смотровые канавы и оборудованной домкратами.

Технологический процесс обточки при помощи данного приспособления не представляет особой сложности:

· Электровоз закрепляется с использованием ручного тормоза и подкладыванием тормозных башмаков.

· Колесная пара, требующая снятия остроконечного наката, вывешивается с помощью гидравлических домкратов.

· Приспособление закрепляется на рельсе в упор к требующей обточки колесной паре.

· К гребню колесной пары подводятся резец.

· Колесная пара обтачивается.

Обточенные согласно данной технологии колесные пары отвечают всем требованиям к параметрам колесных пар согласно инструкции ЦТ/ 329.Годовой экономический эффект от применения приспособления для снятия остроконечного наката на колесной паре электровоза в условиях локомотивного Муромское локомотивное депо Горьковской ЖД составил 88, 67 тыс. руб.