Результат интеллектуальной деятельности: Стенд для испытания колес и осей колесных пар и способ восстановления внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора стенда

Изобретение относится к области восстановления или ремонта изделий из металла, в частности к восстановлению внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора стенда для испытаний осей и колес колесных пар.

Известен стенд [1] для проведения усталостных испытаний колес и осей колесных пар методом их кругового изгиба. Он включает в себя опорную плиту, нагружающее устройство с неуравновешенной массой, приводимое электродвигателем во вращение, шаровый шарнир, посредством которого исследуемый фрагмент колесной пары опирается на опорную плиту стенда, кольцо рельсоимитатора, закрепленное соосно с испытываемым фрагментом колесной пары в держателе посредством крышки держателя и горизонтально и вертикально расположенных крепежных элементов. Внутренней диаметр кольца рельсоимитатора больше диаметра круга катания колеса, а форма поперечного сечения его внутренней поверхности выполнена подобной форме поверхности катания рельса. При проведении испытаний колесо исследуемого фрагмента колесной пары под действием сил инерции, создаваемых вращающимся нагружающим устройством с неуравновешенной массой, перекатывается по внутренней поверхности кольца рельсоимитатора, которое является одной из наиболее ответственных, дорогих и интенсивно изнашиваемых деталей стенда.

В процессе проведения испытаний за счет истирания внутренней поверхности кольца рельсоимитатора, а также периодически осуществляемого восстановления формы профиля его поперечного сечения путем обточки на станке поверхности его катания, происходит увеличение внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора. При подготовке к проведению новых испытаний или на определенной стадии продолжения уже начатых испытаний становится актуальной задача восстановления начального диаметра внутренней поверхности кольца рельсоимитатора.

Известны способы восстановления формы и размеров различных деталей, в частности способ восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна [2] и способ восстановления внутренних цилиндрических поверхностей деталей [3]. Однако указанные способы основаны на предварительной наплавке слоя металла в зоне восстановления деталей с последующей механической обработкой наплавленной поверхности, что является энергозатратной и дорогостоящей операцией.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является восстановление внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора с целью увеличения срока его службы, выполняемое менее энергозатратным и более экономичным способом.

Технический результат достигается тем, что в стенде для испытания колес и осей колесных пар, включающем опорную плиту, нагружающее устройство с неуравновешенной массой, приводимое электродвигателем во вращение, шаровый шарнир, кольцо рельсоимитатора, закрепленное в держателе крышкой держателя и горизонтально и вертикально расположенными крепежными элементами, в держателе и крышке держателя выполнен паз, обеспечивающий доступ режущего инструмента и сварочного оборудования к кольцу рельсоимитатора, а на боковой поверхности держателя между горизонтально расположенными крепежными элементами установлены дополнительные горизонтально расположенные стягивающие элементы, предназначенные для увеличения силы сжатия кольца рельсоимитатора при восстановлении его внутреннего диаметра.

Также технический результат достигается тем, что в способе восстановления внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора стенда для испытания колес и осей колесных пар, заключающемся в восстановлении его изношенной поверхности, при увеличении внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора выше допустимого значения вырезают сектор кольца рельсоимитатора, сжимают кольцо рельсоимитатора посредством затяжки горизонтальных крепежных элементов и дополнительных горизонтально расположенных стягивающих элементов, установленных на боковой поверхности держателя между горизонтально расположенными крепежными элементами, до величины зазора А между его кромками, необходимого для заварки стыка, при этом контролируют форму кольца рельсоимитатора по шаблону круглой формы, затем прихватывают стык короткими сварными швами, извлекают кольцо рельсоимитатора из стенда, осуществляют полную заварку стыка, производят механическую обработку и термообработку кольца рельсоимитатора, вновь устанавливают его в стенд и закрепляют в нем. Если прочностные характеристики материала кольца рельсоимитатора не позволяют стянуть разрезанное кольцо рельсоимитатора до необходимого зазора А в зоне разреза между его кромками, кольцо рельсоимитатора вынимают из стенда для испытания колес и осей колесных пар, производят его отжиг, вновь устанавливают в стенд и продолжают работы по восстановлению кольца рельсоимитатора.

Изобретение поясняется чертежами.

На фигуре 1 изображено кольцо рельсоимитатора, закрепленное в держателе посредством крышки держателя, в которых паз выполнен на полную толщину держателя и крышки держателя;

На фигуре 2 изображено кольцо рельсоимитатора, закрепленное в держателе посредством крышки держателя, в которых паз выполнен не на полную толщину держателя и крышки держателя.

Стенд для испытания колес и осей колесных пар включает опорную плиту, нагружающее устройство с неуравновешенной массой, шаровый шарнир (на фиг. не показаны), кольцо рельсоимитатора 1, закрепленное в держателе 2 посредством крышки 3 держателя 2, а также горизонтально и вертикально расположенных крепежных элементов (на фиг. не показаны). В держателе 2 и крышке 3 держателя 2 выполнен паз 4, обеспечивающий доступ режущего инструмента и сварочного оборудования к кольцу рельсоимитатора 1, а на боковой поверхности 5 держателя 2 между горизонтально расположенными крепежными элементами установлены дополнительные горизонтально расположенные стягивающие элементы 6, позволяющие увеличить силу сжатия кольца рельсоимитатора 1 с целью восстановления его внутреннего диаметра.

Для выполнения работ по восстановлению внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора 1 в конструкцию держателя 2 и крышки 3 держателя 2 вносят изменения: в держателе 2 и крышке 3 держателя 2 выполняют паз 4, обеспечивающий доступ режущего инструмента и сварочного оборудования к кольцу рельсоимитатора 1, а на боковой поверхности 5 держателя 2 между горизонтально расположенными крепежными элементами устанавливают дополнительные горизонтально расположенные стягивающие элементы 6, позволяющие увеличить силу сжатия кольца рельсоимитатора 1 при восстановлении его внутреннего диаметра. Паз 4 может быть выполнен как на полную, так и на неполную толщину держателя 2 и крышки 3 держателя 2. Преимуществом паза 4, выполненного на полную толщину держателя 2 и крышки 3 держателя 2 (фиг. 1), является удобный подход режущего и сварочного инструмента к кольцу рельсоимитатора 1, а преимуществом паза 4, выполненного на неполную толщину (фиг. 2), является сохранение прочности и жесткости держателя 2 и крышки 3 держателя 2.

Восстановление внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора 1 в стенде для испытания колес и осей колесных пар производят следующим образом.

В зоне паза 4 вырезают фрагмент кольца рельсоимитатора 1. Если в процессе проведения испытаний кольцо рельсоимитатора 1 было плотно зажато между держателем 2 и его крышкой 3 посредством стягивающих вертикальных крепежных элементов (на фиг. не показаны), то ослабляют затяжку вертикальных крепежных элементов. Путем затяжки горизонтальных крепежных элементов (на фиг. не показаны) и дополнительных горизонтально расположенных стягивающих элементов 6 кольцо рельсоимитатора 1 стягивают до зазора Δ между его кромками, необходимого для заварки стыка. Прихватывают стык короткими сварными швами. Кольцо рельсоимитатора 1 извлекают из стенда и осуществляют полную заварку стыка. Производят необходимую механическую обработку и термообработку кольца рельсоимитатора 1, затем вновь устанавливают в стенд и закрепляют в нем.

Из-за прочностных характеристик материала кольца рельсоимитатора иногда его не удается стянуть до необходимого зазора А между его кромками в зоне разреза. В этом случае кольцо рельсоимитатора вынимают из стенда для испытания колес и осей колесных пар, производят его отжиг, вновь устанавливают в стенд и продолжают указанные выше работы по восстановлению внутреннего диаметра кольца рельсоимитатора.

Предложенный способ восстановления кольца рельсоимитатора, по сравнению со способами, рассмотренными в патентах [2, 3], является менее дорогим и энергоемким. Восстановление кольца рельсоимитатора позволит увеличить срок его службы, а образование на кольце рельсоимитатора сварного стыка позволит проводить в стенде испытания, имитирующие движение колесной пары в зоне сварного стыка.

Список используемых источников:

1. Патент на изобретение №RU 2665358 С1, МПК G01M 17/10, опубл. 29.08.2018.

2. Патент на изобретение №RU 2421309 С1, МПК В23К 5/18, опубл. 20.06.2011.

3. Патент на изобретение №RU 2262432 С1 МПК В23Р 6/00, опубл. 20.10.2005.