Общая характеристика сборочных работ ремонта подвижного состава

Сборкой в ремонтной практике называют технологический процесс соединения окончательно обработанных и соответствующих техническим условиям ремонта деталей в изделие (машину, агрегат, экипаж) с соблюдением предусмотренных для данного вида ремонта норм точности. Сборка является завершающим этапом ремонта подвижного состава. На сборку работают все ремонтные цехи, ее обеспечивают заготовительные цехи, материальный склад и все службы РЗ и РМ. Поэтому на нее влияет и в ней находит отражение работа всего предприятия.

Последовательность комплектования агрегатов и сборки подвижного состава называют планом сборки. План сборки ремонтных объектов определяют в основном заложенные в их конструкциях принципы заводской сборки на заводах-изготовителях, принятые в ремонтной практике принципы восстановления деталей и узлов подвижного состава и программа ремонтных работ, определяющая не только эти принципы, но также технологическое оснащение сборки и ее организационные формы. Правильно построенный план сборки обеспечивает минимальную трудоемкость и необходимую точность сборочных работ при минимальных затратах производства. Технико-экономические расчеты, связанные с выбором оптимального плана сборки, оформляются в картах технологического процесса сборки. Соблюдение заданного технологического процесса сборки является законом производства.

Построение плана сборки ремонтных объектов облегчается тем, что он в основном уже предопределен конструкцией. Но могут быть и существенные отклонения, связанные с особенностями ремонтных работ. Большое влияние на построение сборочного процесса оказывает обеспечиваемая в процессе ремонта точность обработки сопрягающихся деталей. Если она ниже принятой на заводах-изготовителях, то заложенные в конструкции принципы сборки соблюдены быть не могут. Известно, что обработка деталей обходится тем дешевле, чем ниже ее точность. Повышение точности обработки связано с необходимостью введения дополнительных операций и использованием дорогостоящего оборудования.

С другой стороны, чем точнее обработка деталей, тем дешевле обходится сборка. Поэтому вопрос об экономически целесообразной точности обработки необходимо решать по критерию минимума общих затрат на ремонт подвижного состава. Общее правило здесь состоит в следующем. При небольших программах ремонта выгоднее изготовлять и ремонтировать детали с большими допусками, а необходимую точность сборки получать подгонкой деталей в сборочных цехах или другими способами. При больших программах ремонта целесообразнее повышать точность обработки и за счет этого уменьшать трудоемкость и упрощать процесс сборки.

Ввиду трудоемкости и сложности механизации сборочных работ всегда предпочтительнее формы сборки, обеспечивающие взаимозаменяемость. Сущность понятия взаимозаменяемости состоит в исключении трудоемкой пригонки деталей и узлов при сборке машин. Узлы и детали считаются взаимозаменяемыми, если при установке в машину обеспечивают необходимую функциональную точность ее работы без пригонки. Взаимозаменяемость осуществляется разными методами. Одним из методов взаимозаменяемости является обеспечение такой точности обработки деталей, при которой сумма Допусков на размеры деталей, составляющих размерную цепь конструкции, во всех случаях не превышает допуска, необходимого "Для обеспечения требуемой функциональной точности ее работы. Этот метод автоматически обеспечивает полную взаимозаменяемость, но связан с высокой точностью обработки деталей. Из основного уравнения размерной цепи

где а_к — допуск размерной цепи конструкции; а_і — допуски составляющих ее элементов и n — число этих элементов, вытекает, что увеличение числа элементов п при заданном а_к приводит к уменьшению допусков а_i, т. е. повышению необходимой точности обработки деталей. Поэтому в сложных конструкциях с многозвенными размерными цепями получение необходимой функциональной точности методом полной взаимозаменяемости технически затруднительно или исключается вовсе, а если и возможно, то связано с большим усложнением технологии и резким повышением стоимости ремонта. По этим причинам в ремонте подвижного состава сборку с полной взаимозаменяемостью применяют лишь в тех случаях, когда заданный допуск размерной цепи обеспечивается при обработке деталей с экономической точностью.

Для уменьшения допусков на размеры обрабатываемых деталей до экономических при одновременном обеспечении необходимой точности сопряжения замыкающего звена в многозвенных размерных сборочных цепях часто применяют сборку по методу неполной (частичной) взаимозаменяемости. Сущность ее состоит в том, что необходимую точность сборки конструкции достигают дополнительной обработкой (пригонкой) в процессе сборки одной или нескольких (но всегда небольшого количества) деталей, замыкающих сборочную размерную цепь. Такой метод используют, в частности, при сборке групповых аппаратов: контроллеров, реверсоров и пр. Кулачковые шайбы этих аппаратов изготовляют с экономическими допусками, а при сборке и регулировке развертки подгоняют с припиловкой. В принципе такая форма сборки целесообразна, так как сокращает объем пригоночных работ, но она не ликвидирует их полностью и поэтому более трудоемка, чем сборка с полной взаимозаменяемостью.

Одновременное снижение до минимума и трудоемкости сборки, и трудоемкости обработки при полном исключении пригонки без повышения точности ремонта и изготовления деталей обеспечивает сборка по методу подбора (селективная сборка) и сборка с применением компенсаторов (методом регулировки). При селективной сборке детали в процессе ремонта обрабатывают с увеличенными допусками на размеры, а на сборку поступают подобранными по группам размеров так, что внутри каждой группы обеспечивается полная взаимозаменяемость. Эта форма сборки требует дополнительной работы по промерам и подбору деталей по группам размеров. При малых выпусках подбор может быть затруднен вследствие недостатка деталей, а при больших программах ремонта требует технологического запаса деталей, больших площадей комплектовочных участков и специального штата контролеров. Применяется сборка по принципу подбора и без группировки ремонтных деталей.

Примером такой сборки является сборка колесных пар, при которой подбирают по натягам бандажи к колесным центрам и колесные центры к оси.

Сборка методом регулировки возможна в тех случаях, когда в конструкции предусмотрены специальные детали — компенсаторы на замыкающем звене размерной цепи или функции компенсатора приданы одному из звеньев этой цепи. При сборке методом регулировки (компенсационной сборке) допуск конструкции определяется уже не допусками на размеры деталей, входящих в ее размерную цепь, а возможной величиной (пределами) компенсации ошибок изготовления, допускаемой конструкцией компенсатора. Применение компенсаторов обеспечивает высокую точность сборки при экономической точности изготовления деталей без всякой пригонки. Чем выше требуемая функциональная точность и чем труднее осуществить взаимозаменяемость, тем выше и эффективность компенсационной сборки.

Применяются два класса компенсаторов:
1) самоустанавливающиеся, обеспечивающие автоматическую компенсацию погрешностей размерной цепи без регулировки и подбора. Такими компенсаторами являются карданы, которые обеспечивают компенсацию угловых отклонений, зубчатые и шлицевые муфты, обеспечивающие компенсацию угловых и линейных смещений, пружинные компенсаторы и др.;

2) регулируемые, обеспечивающие компенсацию погрешностей размерных цепей регулировкой. Такими компенсаторами являются: многодырчатые головки и резьбовые муфты в тягах тормозной рычажной передачи, наборы прокладок для регулирования зацепления тяговых редукторов и т. д.

Регулируемые компенсаторы находят широкое применение в конструкциях подвижного состава не только потому, что обеспечивают точную сборку при экономической точности изготовления деталей, но еще и потому, что значительно повышают ремонтопригодность конструкций, так как позволяют производить регулировку различных размерных цепей по мере износа деталей сопряжений в эксплуатации.

Наряду с методами сборки, основанными на обеспечении взаимозаменяемости, при ремонте подвижного состава применяют и сборку по принципу пригонки. В этом случае одна или обе детали, входящие в сопряжение, изготовляют с небольшой точностью. После предварительной сборки или по результатам обмера определяют величину припуска на пригонку, который затем снимают вручную (опиловкой, шабрением, шкуркой), или дополнительной механической обработкой сопрягающихся поверхностей (хонингованием, шлифованием и другими методами). После пригонки производят повторную сборку соединения и, если при этом отклонения его размеров укладываются в пределы допусков, сборку считают законченной. Однако обычно допуск снимают не сразу, а за несколько приемов с промежуточными контрольными сборками и разборками соединения.

Пригонка требует труда квалифицированных рабочих и отличается обычно высокой трудоемкостью, т. е. малопроизводительна. Необходимость в сборке с пригонкой связана обычно или с дефектами технологии ремонта (неправильным выбором обработки и недостаточной точности изготовления деталей, нарушениями технологической дисциплины) или с дефектами конструкции. Сборку с пригонкой (притиркой) требуют все клапанные узлы пневматических и электропневматических приводов и аппаратов. Вторым примером конструкций, требующих сборки с пригонкой, можно назвать колесно-моторный блок, при сборке которого необходимо шабрить вкладыши моторно-осевых подшипников. Сборку с пригонкой в этом случае можно объяснить дефектами конструкции тягового привода с рамно-осевой подвеской: размерную цепь централи редуктора, требующую точной регулировки зацепления, в этой конструкции замыкают вкладыши моторно-осевых подшипников и регулировка зацепления возможна только за счет изменения толщины вкладышей.

Основным принципом сборочных работ является принцип узловой сборки, при котором сборку подвижного состава и его агрегатов разделяют на узловую и общую. Узловая сборка позволяет расчленить сборочный процесс и организовать его методом параллельной сборки, обеспечивающим резкое снижение длительности технологического цикла сборки. Узловая сборка объектов ремонта на специально оборудованных и территориально независимых сборочных местах при достаточной программе ремонтов дает возможность максимально механизировать сборочные работы и четко их организовать.

Возможности узловой сборки зависят от принятых методов взаимозаменяемости и предопределяются предусмотренным расчленением конструкции на конструктивные и технологические сборочные единицы. Конструктивное расчленение на сборочные единицы учитывает требования производства подвижного состава на заводах- изготовителях (удобства и минимальной трудоемкости блочного монтажа) и требования эксплуатации (удобства и минимальной трудоемкости смены сборочных единиц при ремонте). Поэтому конструктивные сборочные единицы сопрягаются, как правило, разъемными соединениями: болтами, шпильками, муфтами и т. д. Технологическое расчленение связано с удобствами изготовления заготовок и обработки деталей машин.

При сборке технологические сборочные единицы сопрягаются обычно неразъемными соединениями: сварными, паяными, клееными и т. д. Металлический кузов, например, представляет собой единую конструкцию, а в производстве разделяется на технологические сборочные единицы разных порядков. Сборочными единицами первого порядка являются боковые и торцевые стенки, крыша, рама; второго порядка — узлы и детали крыши, боковых и торцевых стен, рамы; технологические сборочные единицы второго порядка собираются из деталей и сборочных единиц третьего порядка и т. д.

Основными работами сборки являются: комплектование сборочных единиц подвижного состава перед передачей на сборку; выполнение собственно сборки, т. е. различных соединений деталей в сборочные единицы; слесарно-пригоночные работы, выполняемые в процессе сборки; регулировочные работы; балансировка деталей и узлов; электромонтажные работы; промежуточная станочная или другие виды обработки узлов между сборочными операциями (термообработка, пропитка изоляции и пр.), промежуточная и окончательная отделка (окраска) сборочных единиц в процессе сборки; обкатка; промежуточный и окончательный контроль и испытания собранных сборочных единиц.

Основу сборки составляет выполнение различных соединений. В сборочных единицах подвижного состава находят применение вое известные виды соединений: неподвижные неразъемные (сварные, прессовые и тепловые соединения с гарантированным натягом, заклепочные, паяные, клееные) и разъемные (болтовые, винтовые, шпоночные), а также подвижные разъемные (шлицевые, пары вал — подшипник, поршень — цилиндр и др.) и неразъемные (некоторые подшипники качения). Неподвижными называют соединения, обеспечивающие неизменность взаимного положения входящих в них деталей и сборочных единиц, подвижными — соединения, обеспечивающие возможность заданного взаимного перемещения сопряженных деталей по траекториям, определяемым кинематической схемой соединения. Разъемные соединения характеризуются тем, что их можно разбирать без повреждения и самих сопрягающихся деталей и деталей их крепежа, в то время как неразъемные не разбираются без повреждения деталей.

В отношении технологичности лучшими из неподвижных соединений являются сварные, паяные, клееные и соединения с гарантированным натягом в противовес заклепочным и болтовым. Заклепочные соединения ввиду присущих им недостатков (ослабление деталей отверстиями, шум при клепке, большая трудоемкость) применяют сравнительно редко. Болтовые и винтовые используют только для крепления съемных крышек и соединения конструктивных узлов при блочном монтаже. Для соединений технологических узлов в механических конструкциях подвижного состава используют обычно сварку. Из подвижных соединений применяют карданные, подшипниковые, шлицевые и др.

Сложность и трудоемкость сборки разных узлов оборудования подвижного состава различна. Наибольшую сложность при сборке узлов механического оборудования представляют: сборка зубчатых соединений тягового привода, сборка тягового двигателя с колесной парой в колесно-моторный блок при рамно-осевой подвеске двигателя, сборка и регулировка рессорного подвешивания. Тяговые аппараты, в частности контроллеры, реверсоры и другие групповые аппараты, характеризуются многозвенностью и сложностью кинематических цепей, осложняющей их регулировку. Большим разнообразием работ отличается сборка коллекторов, обмотка якорей и сборка тяговых электрических машин.

Сборочные работы, в особенности сборка тяговых электрических машин и аппаратов, отличаются высокими требованиями к культуре производства на всех операциях, включая вспомогательные (транспортные и др.) операции. Высокая культура производства и организация труда исключает брак как следствие задиров, царапин и других повреждений сопрягающихся поверхностей деталей и изоляции обмоток машин и аппаратов. Особой осторожности в обращении требует изоляция, так как ее пробой определяется не общим состоянием, а местными повреждениями изоляционного слоя в результате проколов, ударов и т. д.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Е.А. Астафьева, Ф.М. Носков.

Источник: Технология конструкционных материалов.

Данные публикации будут полезны студентам бакалавриата по направлению «Машиностроение», а также всем, кто изучает дисциплину «Технология конструкционных материалов» в рамках укрупненной группы специальностей «Материаловедение, металлургия и машиностроение».