DIAGNOSTYKA POJAZDÓW SZYNOWYCH

Transkrypt

1 DIAGNOSTYKA POJAZDÓW SZYNOWYCH WYKŁAD Diagnostyka powierzchni tocznej zestawu kołowego Adam Mańka

2 Zestawy kołowe Zestawem kołowym wagonu nazywa się trwale połączoną oś z dwoma kołami przystosowanymi do toczenia się po szynach. Zestawy kołowe są podstawowymi elementami biegowymi wagonu towarowego. Przenoszą one na szyny wszystkie obciążenia pochodzące od ramy wagonu, jak i na odwrót wszelkie impulsy od szyny na ramę. Od ich konstrukcji i stanu technicznego w dużej mierze zależy spokojność biegu wagonu, bezpieczeństwo jazdy, jak również przebieg wagonu miedzy jego kolejnymi naprawami okresowymi.

3 Zestawy kołowe Są to elementy, które umożliwiają ruch wagonu po torze, złożone z obracającej się osi i osadzonych na niej nieprzesuwnie dwóch kół. Rozstaw kół na osi odpowiada szerokości toru, przy czym odległość między obrzeżami kół jest nieco mniejsza od szerokości toru, co umożliwia toczenie się zestawu bez zakleszczenia. Łożyskowanie osi umożliwiające jej obrót jest w zestawach kołowych wagonowych umieszczane z reguły na zewnątrz kół

4 Rys. 1 Zestaw kołowy 1- oś zestawu 2- koło, 3- nakładka oporowa 4- podkładka zabezpieczająca, 5- śruba mocująca

5 Zestaw kołowy - podział

6 Zestaw kołowy - podział Równomierne zużywanie się koła na całym obwodzie jest warunkiem spokojnej jazdy. Dla swobodnej zaś jazdy po torze konieczny jest luz między szyną a obrzeżem koła, który wynosi: e min = = 7 mm e min = =35 mm Luz między szyną a kołem zestawu kołowego

7 Zestaw kołowy - podział Wpływ podciętego obrzeża koła na grubość warstwy skrawanej oraz wpływ napawania obrzeża na tę grubość.

8 Wtłaczanie Najczęściej stosuje się jedną prasę do wtłaczania i wytłaczania kół z osi. Samo wytłaczanie przebiega podobnie jak wtłaczanie, ale w odwrotnym układzie. W czasie wtłaczania niedopuszczalne jest wykonywanie jakichkolwiek ubocznych zabiegów na powierzchni osadczych w celu zwiększenia lub zmniejszenia nacisku. Należy zakończyć, gdy czoło piast koła od strony wewnętrznej dojdzie do oznaczenia na przedpiaściu osi

9 10 Rys. 16 Normalny wykres wtłaczania koła na oś.

10 Kryteria kasacji osi zestawów Pęknięcia środkowej części osi Pęknięcia czopów Pęknięcia przedpiaścia osi Pęknięcia i wady materiałowe wykryte defektoskopem Wytarcia lub karby na środkowej częsci osi > 2,5 mm Zgięcia osi > 3 mm Wytarcie wzdłużne czopa w stronę przedpiaścia

11 Zestaw kołowy - podział Każdy zestaw kołowy musi być poddany następującym badaniom i próbom: oględzinom zewnętrznym sprawdzeniu wymiarów sprawdzeniu wyważenia statycznego próbie trwałości połączenia koła z osią badaniu defektoskopowemu Ze względu na bezpieczeństwo ruchu zestawy kołowe podlegają badaniom defektoskopowym. Jego celem jest wykrycie ewentualnych wad w osi zestawu kołowego, jak rozwarstwienie czy wtrącenia niemetaliczne.

12 Zestaw kołowy - podział W zależności od szerokości toru, na jakim są eksploatowane, zestawy kołowe mogą być: wąskotorowe, normalnotorowe i szerokotorowe. Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje zestawów kołowych, różniących się między sobą kształtem zakończenia osi, to jest czopami, a mianowicie: zestawy kołowe do łożysk ślizgowych, zestawy kołowe do łożysk tocznych. Zestaw kołowy składa się z osi wraz z nasadzonymi na niej dwoma kołami. Koła zestawu mogą być: obręczowane, składające się z koła bosego, obręczy i pierścienia zaciskowego zabezpieczającego obręcz na kole bosym; bezobręczowe, wykonane w całości w kształcie monobloku.

13 Stal St5P Zestaw kołowy oś typu A

14 Zestaw kołowy podział cd Ze względu na szerokość rozstawu toru zestawy kołowe można podzielić na: - wąskotorowe rozstaw 750 [mm], - wąskotorowe rozstaw 1000 [mm], - normalnotorowe rozstaw 1435 [mm], - szerokotorowe rozstaw 1520 [mm]. Ze względu na proces wytwarzania kół zestawy kołowe dzielą się na: - odlewane, - kute, - kuto odlewane.

15 Zestaw kołowy podział cd Ze względu na rodzaj materiału zastosowanego do produkcji kół zestawy kołowe można podzielić na zestawy o kołach: - stalowych, - staliwnych, - żeliwnych, - z nowych materiałów niekonwencjonalnych. Ze względu na zastosowanie zestawy kołowe można podzielić na: a) do lokomotyw: - napędne, - nie napędne, b) do wagonów: - towarowych, - osobowych.

16 Zestaw kołowy podział cd Ze względu na wymiary średnicy tocznej kół zestawy kołowe dzielą się na: -zestawy kołowe o normalnej średnicy: 920 [mm], 960 [mm], 1000[mm], 1600[mm], - zestawy kołowe o małej średnicy: 840 [mm], 630 [mm]. W pojazdach doczepnych oraz wagonach średnice toczne kół mogą zaczynać się już od średnicy 320 [mm]. Ze względu na wielkość obciążenia osi zestawu, zestawy można podzielić na: - zestawy o normalnym obciążeniu osi, - zestawy o zwiększonym obciążeniu osi. Ze względu na typ stosowanych kół, zestawy kołowe dzielą się na: -obręczowane, -monoblokowe,

17 Typy zarysów obręczy i wieńców kół bezobręczowych Z obrzeżem o wysokości 28 mm (28 UIC) Z obrzeżem o wysokości 32 mm (32 UIC) 28 UIC z obrzeżami zwężonymi o 10 mm (28AC10) 28 UIC z obrzeżami zwężonymi o 15 mm (28AC15) Obręcze bez obrzeża BAC

18 Przekrój koła obręczowego 1- tarcza koła, 2 - obręcz, 3 pierścień zabezpieczający, 4 - kołnierz obręczy

19 Przekrój koła obręczowego Wymiar charakterystyczny q r

20 1-płaszczyzna czołowa wewnętrzna obręczy lub wieńca, 2- bok wewnętrzny obrzeża. 3-wierzchołek obrzeża, 4-bok zewnętrzny obrzeża, 5-łuk przejściowy obrzeża. 6-powierzchnia toczna, 7-pochylenie odcinka zewnętrznego powierzchni tocznej. 8- skos zewnętrzny profilu tocznego, 9-płaszczyzna czołowa zewnętrzna obręczy lub wieńca, b- szerokość obręczy lub wieńca, 0w- wysokość obrzeża. 0g- szerokość (grubość) obrzeża, r1, r2. r3-promienie wyoblenia obrzeża, r4-prornień łuku przejściowego. 6-kąt zewnętrznego zarysu obrzeża, D-średnica okręgu tocznego.

21 q r

22 Zarys 28 ACO

23 Podczas przeglądów okresowych pojazdów trakcyjnych w lokomotywowni należy dokonać następujących pomiarów: Grubość obręczy Grubość obrzeża Wysokość obrzeża Stromość obrzeża Wysokość nawisu materiału na krawędzi tocznej Obliczyć sumę grubości dwóch obrzeży w zestawie Odległości między wewnętrznymi powierzchniami obręczy (co szósty PO)

24 Pomiar wysokości nawisu materiału na krawędzi powierzchni tocznej

25 Zarys obręczy po toczeniu oszczędnościowym

26 Pomiar symetrii kół względem pionowej osi zestawu kołowego Pomiar ten polega na zmierzeniu różnicy odległości między płaszczyzną czołową przedpiaścia osi i wewnętrzną, boczną powierzchnią obręczy lub wieńca koła bezobręczowego jednej i drugiej strony zestawu kołowego. Symetria jest zachowana, gdy różnica tych pomiarów nie przekracza 1 mm. C C < 1 mm.

27 Oznaczenia i wartości odchyłek kształtu i bicia zestawu kołowego

28 Suwmiarka do pomiaru parametrów geometrycznych zarysu obręczy kół

29 Suwmiarka do pomiaru parametrów geometrycznych zarysu obręczy kół

30 Pomiary zarysu Szablon graniczny Szablon do sprawdzenia wymiaru q R - sposób pomiaru a) obrzeże koła dopuszczalne do przyjęcia, b) obrzeże koła nie może być przyjęte Szablon graniczny do sprawdzenia wysokości i grubości obrzeża kół kolejowych zestawów kołowych

31 Szablon graniczny Sprawdzanie zarysu tocznego

32 Podstawowe dane geometryczne obręczy kół kolejowych zestawów kołowych. Opis: Ow wysokość obrzeża, Og grubość obrzeża, qr stromość obrzeża, O grubość obręczy, b- szerokość obręczy, D średnica toczna obręczy, D1 średnica wewnętrzna obręczy.

33

34

35

36

37 WEARING ANALYSIS OF TRAM WHEELS AND RAILS Wheel A-B Profile Measurement Gauge Wear of rolling profile Tram type 105 black colors New rolling profile red colors worn rolling profile Silesian University of Technology Faculty of Transport Railway Engineering Department

38 WEARING ANALYSIS OF TRAM WHEELS AND RAILS New rolling profile Wore rolling profile Thin rim Stairs` wear Example of wear of rolling profile Tram Silesian University of Technology Faculty of Transport Railway Engineering Department

39 WEARING ANALYSIS OF TRAM WHEELS AND RAILS Rail XY Profile Measurement Gauge Silesian University of Technology Faculty of Transport Railway Engineering Department

40 WEARING ANALYSIS OF TRAM WHEELS AND RAILS Crack of rail Wear of groove Example of wear rail profile Crack of switch blade Silesian University of Technology Faculty of Transport Railway Engineering Department

41 WEARING ANALYSIS OF TRAM WHEELS AND RAILS Wear of rail profile black colors New rail profile red colors worn rail profile Silesian University of Technology Faculty of Transport Railway Engineering Department

42 10 Ow 2 Pomiary zarysu - profilomierz Średnica toczna qr Og 70 b - szerokość powierzchni tocznej Wzorzec: 28UIC135.RYS Przykład wymiarowania powierzchni tocznej kolejowego zestawu kołowego

43 Pomiary zestawów kołowych Pomiary należy wykonywać przewidzianymi do tego celu, sprawnymi i zalegalizowanymi przyrządami pomiarowymi. 1) Podczas przeglądów okresowych pojazdów trakcyjnych w lokomotywowni (zakładzie taboru) należy wykonać następujące pomiary i obliczenia parametrów geometrycznych zestawów kołowych: a) grubość obręczy b) grubość obrzeża c) wysokość obrzeża d) stromość obrzeża e) wysokość nawisu materiału na krawędzi tocznej, f) obliczyć sumę grubości dwóch obrzeży w zestawie g) na każdym szóstym (przeglądzie okresowym) lokomotywy dokonać pomiarów odległości między wewnętrznymi powierzchniami obręczy w zestawie kołowym

44 Pomiary zestawów kołowych (wykonywane na lokomotywowni) 2) Jeśli wyniki pomiarów powyższych parametrów będą zbliżone do wartości kresowych to następne pomiary należy wykonywać również między przeglądami okresowymi, aby nie dopuścić do przekroczenia wartości kresowych. Jeśli choć jeden z parametrów osiągnął wartość kresową, to pojazd trakcyjny z takim zestawem kołowym nie może być dalej eksploatowany. 3) Po przetoczeniu zarysu zewnętrznego obręczy, oprócz wymienionych wyżej pomiarów, wykonawca operacji toczenia zobowiązany jest do dokonania pomiarów: a) średnic kół w okręgu tocznym b) odległości między wewnętrznymi powierzchniami obręczy w zestawie kołowym A 4) Po zamontowaniu przetoczonego zestawu kołowego w pojeździe trakcyjnym należy obliczyć odległość między zarysami obrzeży obręczy (przy ponownym pomiarze odległości między wewnętrznymi powierzchniami obręczy ale pod obciążeniem i na wysokości główki szyny.

45 Pomiary po naprawie zestawu 1) Po przeobręczowaniu i przetoczeniu lub tylko przetoczeniu zarysu zewnętrznego obręczy pomiarom podlegają następujące parametry: a) grubość obręczy b) szerokość obręczy c) średnice kół w okręgach tocznych (dla doboru zestawów pod względem dopuszczalnych różnic średnic kół między kołami w zestawie, w wózku i między wózkami), d) symetria kół względem pionowej osi zestawu e) tolerancja zarysu powierzchni tocznej, f) chropowatość powierzchni obrzeża i powierzchni tocznej, g) bicie boczne powierzchni wewnętrznych obręczy w zestawie. h) bicie promieniowe powierzchni tocznej (w płaszczyźnie okręgu tocznego), l) odległość między wewnętrznymi powierzchniami obręczy j) strzałka ugięcia osi (w zestawie nieobciążonym), k) rezystancja zestawu kołowego (mierzona między dwiema obręczami nie powinna przekraczać 0,01 Ohma),

46 Pomiary po naprawie zestawu 1) położenie rowka kontrolnego zużycia kresowego grubości obręczy) obliczenie odległości między zarysami obrzeży obręczy 2) Podczas przeobręczowywania zestawów kołowych należy pomierzyć dodatkowo: a) średnice kół bosych, b) rozstaw kół bosych. c) szerokość wieńców kół bosych. 3. Parametry geometryczne zestawów kołowych w pojazdach trakcyjnych wychodzących z napraw nie mogą być niższe od wymiarów naprawczych, podanych w tabeli 1 (z uwzględnieniem uwagi nr 11), stanowiącej załącznik nr 1 do instrukcji. W przypadku dokonania przeobręczowania zestawów kołowych parametry te nie mogą być niższe od wymiarów konstrukcyjnych (w odniesieniu dc obręczy). 4. Wymagania zawarte w ust. 2 odnoszą się również do lokomotywowni i zakładów taboru dokonujących przeobręczowywania zestawów kołowych.

47 Technologia wytwarzania obręczy kół kolejowych zestawów kołowych Huta Bankowa

48 Diagnostyka PROCESU TECHNOLOGICZNEGO KÓŁ KOLEJOWYCH

49 1.Przegląd i kontrola wsadu. Czynności te obejmują: - Sprawdzenie zgodności dostawy z zamówieniem - Cechowanie - Sprawdzenie ilości - Sprawdzenie stanu powierzchni - Sprawdzenie wymiarów. Badany jest każdy wlewek, pręt wg Karty Badań Jakości Dostaw. Sprawdzenie następuje wzrokowo z zastosowaniem przymiaru długości.

50 2. Cięcie wsadu. Cięcie odbywa się na pile taśmowej typu HBP 530 Behringer. Maksymalna średnica cięcia wynosi 530 mm.

51 3. Transport bloczka wsadowego. Transport międzyoperacyjny przeprowadza się za pomocą wózków widłowych, manipulatorów, suwnic oraz zawiesi specjalistycznych.

52 4. Obsadzanie pieca obrotowego. Zgodnie z wytycznymi dla każdego gatunku stali stopowych odbywa się nagrzewanie wsadu w piecu obrotowym. Czas wygrzewania to około 1,5-2 min/mm przekroju. Piec jest opalany gazem ziemnym. Wydajność 9Mg/h.

53 Temperatury przeróbki plastycznej dla poszczególnych gatunków stali. Gatunek stali. Temperatura przeróbki plastycznej C P54, P55A, P60, P B1, B2, B3, B4, B5, B , 25, 30, 35, 40, 45, C22.8, C , 55, , 50HF St3S, St4S, St5, St6, St7, St41K G2A, St52-3, A P265GH, 16Mo S355JO, S355JR, S355K2G3, S355NL H, 40 HM, 42CrMo4, 36HNM HN, 45HNM HM, St460TS HG, 16HGM HMJ ŁH15SG, ŁH20M, 100Cr H2N4A

54 5.Wyciąganie wsadu z pieca za pomocą wysadzarki.

55 6. Zbijanie zgorzeliny (komorowy zbijacz zgorzeliny). Zbijanie zgorzeliny odbywa się przy pomocy wody pod ciśnieniem 130 atm i zawieszonych łańcuchów.

56 7.Wsad umieszczony na prasie.

57 8.Spęczanie. Spęczanie przygotowuje przedkuwkę do kolejnej operacji jaką jest dziurowanie.

58 9.Dziurowanie na prasie. Celem dziurowania jest otrzymanie przedkuwki o kształcie i parametrach optymalnych dla procesu walcowania.

59 Spęczanie i dziurowanie na prasie obejmuje następujące czynności: 1.Wprowadzenie danych i parametrów przedkuwki i pracy prasy. 2. Kalibracja prasy. 3. Realizacja procesu spęczania i dziurowania wg zadanych kroków programowych. 4. Przeniesienie przedkuwki na walcarkę za pomocą manipulatora pośredniego.

60 10. Walcowanie na walcarce. Walcarka promieniowo-osiowa czterowalcowa. Walcowanie na walcarce obejmuje następujące czynność: 1. Wprowadzenie danych i kalibrowanie walcarki. 2. Walcowanie obręczy.

61 11. Walcowanie powierzchni bocznych obręczy.

62 12. Przygotowanie do znakowania.

63 13. Znakowanie. Znakowanie obręczy wykonuje się na znakownicy hydraulicznej. Obręcze przeznaczone na rynek krajowy znakuje się na głębokość mm. Pomiaru głębokości dokonuje się głębokościomierzem prostopadle do powierzchni bocznej w kierunku średnicy.

64 14.Obróbka cieplna w piecach szybowych. Piec szybowy opalany gazem ziemnym wyposażony w 24 lub 36 palników.

65 Obróbka cieplna obręczy obejmuje: 1. Normalizację. 2. Ulepszanie cieplne a) hartowanie b) odpuszczanie 3. Wyżarzanie odprężające. Ciągła kontrola temperatury odbywa się za pomocą termopar. Do nagrzewania wykorzystuje się piece szybowe o różnych średnicach (np , 3100 mm itp..). Po obróbce cieplnej wykonuje się pomiary twardości i badania defektoskopowe.

66 15.Przygotowanie do transportu.

67 16. Hartowanie. Wanna hartownicza o pojemności 80 m³.

68 17. Wyżarzanie.

69 18. Transport obręczy suwnicą do dołów chłodniczych.

70 19. Doły chłodnicze. Chłodzenie wyrobu w temperaturze otoczenia.

71 20. Kontrola jakości obręczy. Miejsce składowania. Laboratorium

72 21. Badania defektoskopowe.

73 Wyposażenie automatycznego stanowiska do kontroli obręczy: - defektoskop ultradźwiękowy UMT 40 sterowany komputerem - pięć głowic o częstotliwości 2 4 MHz - komputer przemysłowy IBM PC, - program pomiarowy, program edycyjny, program baz wyników - zestaw obręczy wzorcowych.

74 22. Gotowe obręcze pakowanie do wysyłki.

75 23. Składowanie gotowych wyrobów.

76 Błędy kształtu. Dopuszcza się błędy kształtu w granicach odchyłek wymiarowych. Dla wymiarów nominalnych dopuszcza się: - Mimośrodowość okręgu tocznego w stosunku do wewnętrznego 2mm - Wichrowatość 2mm; - Stożkowatość wewnętrznej powierzchni 2mm - Odchylenie powierzchni bocznej od płaszczyzny prostopadłej do osi obręczy 2 mm - Odchylenie na szerokości obręczy w miejscu cechowania 5mm.

77 Wady powierzchniowe. Dopuszcza się pęcherze, łuski, zawalcowania oraz inne wady nie obniżające wartości użytkowej obręczy, tj. takie, których głębokość nie przekracza 80% naddatku na obróbkę skrawaniem. Wady te mogą być usunięte za pomocą dłutowania lub szlifowania.