Автосцепные устройства при работе испытывают значительные динамические нагрузки, действующие в различных плоскостях, большие перепады температур. Кроме того, на их работу отрицательно влияет незащищенность сопряженных деталей от попадания в зоны трения абразивных частиц.

Сложное конструктивное исполнение деталей и их геометрических форм требует повышения уровня технологии изготовления, ремонта, системы контроля и испытаний.

Значительные продольные и поперечные нагрузки на автосцепку появляются при входе состава в кривые участки пути или выходе из них, при переломах профиля железнодорожного полотна, на сортировочных станциях и горках, при трогании с места и торможениях. Перегрузки в материале деталей автосцепки также возникают от несинхронности колебаний сочлененных вагонов. При этом особенно сильно и часто этот эффект возрастает, когда неисправны гасители колебаний как гидравлического, так и фрикционного типа. Тогда все основные детали не только перегружаются, но и интенсивно изнашиваются. Возможны даже саморасцепы вагонов, появление деформаций в отдельных деталях устройства, отколов, трещин и других повреждений, включая разрушения.

Возникновение знакопеременных нагрузок приводит к развитию трещин, изломам. В отдельных случаях встречаются хрупкие разрушения, что определяется как неблагоприятным сочетанием действующих сил, климатических и других факторов, так и внутренними отклонениями и пороками кристаллической структуры.

Сложный профиль многих деталей также является естественным источником концентрации внутренних напряжений, особенно в переходных поверхностях.

Основной причиной ремонта и замены деталей при плановых и текущих ремонтах является износ.

В отдельных случаях, например при появлении местных, односторонних износов деталей, при существенных изменениях в высотах расположения головок смежных автосцепок по отношению к уровню рельса, а также при резких изменениях силовых эксплуатационных факторов возможны заклинивание, излом или иное повреждение рабочих элементов. При этом трущиеся поверхности могут получить задиры в локальных областях, значительно увеличивающих в дальнейшем интенсивность изнашивания сопряжений.

Повреждения механизма автосцепки и поглощающего аппарата увеличиваются при вождении сверхтяжелых поездов, а также на сортировочных горках в случае низкой эффективности работы вагонных замедлителей.

Дефекты и повреждения деталей автосцепного устройства выявляются как визуально, так и с использованием вспомогательных средств контроля, например лупы, дефектоскопа, шаблонов и др.

По характерным внешним признакам, например, таким, как развитие местной коррозии, скопление в виде тонкой полоски валика из пыли, грязи, инея, уже до очистки и обмывки деталей можно определить места возможного расположения трещин, которые должны быть впоследствии тщательно осмотрены и всесторонне проверены.

Так, после расчистки зон повреждения головы корпуса автосцепки их обследуют с использованием лупы. Выявленные трещины вырубают на всю глубину залегания и на 15-20 мм далее видимых границ начала и конца. Разделка кромок трещины может производиться с помощью ручного или пневматического зубила, строганием на станке, электродуговой или газокислородной резкой.

К основным неисправностям корпуса автосцепки (рис.6) относятся: трещины 1 в углах, образованных ударной стенкой зева и боковой стенкой большого зуба, а также между этой стенкой и тяговой стороной большого зуба; трещины в углах проемов для замка и замкодержателя. Эти трещины образуются в результате влияния концентрации напряжений в зонах перехода от одной поверхности к другой, так как при изготовлении часто уменьшаются радиусы сопряжений стенок контура изделия против установленных. Эксплуатация показывает, что 42,5% корпусов автосцепки бракуют из-за наличия трещин в этих зонах;

Рис.6 Места повреждений и износов корпуса автосцепки трещины 4 в месте перехода головы к хвостовику и трещины 6 в стенке отверстия для клина тягового хомута.

Повреждения в этой зоне характеризуются хрупким разрушением и в большинстве своем происходят в результате" износа перемычки. Уменьшение толщины перемычки происходит в результате износа 7 упорной поверхности хвостовика от взаимодействия с упорной плитой и за счет износа и смятия 5 стенки отверстия от взаимодействия с клином хомута. Основной причиной износа этого отверстия является существенное увеличение продольных сил, действующих в большегрузных поездах, наибольшие значения которых превышают предел текучести используемого металла. Поэтому клиновое соединение в усиленных автосцепках заменяют более прочным - шарнирным; износы 2 тяговых и ударных поверхностей большого и малого зубьев существенно ухудшают продольную динамику вагонов и могут явиться причиной саморасцепов, износы 8 поверхностей корпуса в месте соприкосновения с поверхностями проема ударной розетки происходят в случае отклонения оси корпуса автосцепки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При проходе вагонов в кривых малого радиуса и особенно при сцеплении вагонов с разной длиной консольной части рамы оси автосцепки отклоняются и на первом этапе подвергаются износу вертикальные стенки корпуса автосцепки. При достижении определенного значения износа прочность стенок становится недостаточной, хвостовик начинает изгибаться в горизонтальной плоскости, и в этом месте появляются трещины. Аналогичное явление наблюдается в вертикальной плоскости, когда поезд проходит различные переломы профиля пути - возникает заклинивание автосцепок в контуре зацепления. В результате этого хвостовик автосцепки одного из вагонов упирается через тяговый хомут в верхнее перекрытие хребтовой балки и начинает поднимать вагон. Это приводит к изгибу хвостовика или изломам маятниковых подвесок смежной автосцепки.

Как показывает обследование корпусов автосцепок с трещинами и изломами хвостовика, у 60% корпусов автосцепок, кроме того, имели место дефекты технологического происхождения (разностенность хвостовика).

Износ поверхности 3 упора головы автосцепки в выступ ударной розетки происходит из-за недостаточной эффективности поглощающих аппаратов в определенных поездных ситуациях. После полного использования их энергоемкости избыточная часть кинетической энергии остается непогашенной поглощающим аппаратом и передается непосредственно от головы корпуса автосцепки на выступ розетки и раму вагона. Такая передача сил отрицательно влияет и на техническое состояние рамы вагона.

Вертикальные трещины в зеве со стороны большого зуба в углах разрешается заваривать при условии, что после разделки они не будут выходить на горизонтальные плоскости наружных ребер большого зуба. Трещины в углах проемов для замка и замкодержателя можно заваривать, если разделка трещин в верхних углах проема для замка не выходит на горизонтальную поверхность головы, в верхнем углу проема для замкодержателя не выходит за положение верхнего ребра со стороны большого зуба, а длина разделанной трещины в нижних углах проемов для замка и замкодержателя не превышает 20 мм.

Трещины в месте перехода головы к хвостовику можно заваривать, если при глубине их более 5 мм поперечное сечение стенок хвостовика после разделки не уменьшается более чем на 25%.

Заварка трещин в корпусах автосцепок из низколегированных сталей 20ГЛ-Б, 20ГФЛ должна производиться с использованием электродов типов Э42А, Э46А, Э50А, Для повышения качества заварки трещин целесообразно перед заваркой корпус автосцепки нагревать до температуры 250-300°С, что улучшит адгезию наплавленного металла и снизит остаточные термические напряжения.

Износы ударных и тяговых поверхностей большого и малого зубьев и ударной поверхности зева восстанавливают наплавкой при условии, что наплавляемый металл не должен доходить ближе 15 мм к закруглениям в углах и иметь твердость не менее НВ 250. Для получения твердости металла НВ 450 рекомендуется использовать электроды ОЗН-400, порошковую проволоку ПП-ТН500, пластинчатые электроды с легирующими присадками.

Поверхность перемычки хвостовика со стороны прилегания клина тягового хомута и с торца хвостовика можно наплавлять, если толщина изношенной перемычки составляет не менее 40 мм для автосцепок СА-3 и не менее 44 мм для СА-ЗМ. Для восстановления этих поверхностей рекомендуется использовать электроды марки УОНИ 13/85.

Разработана технология восстановления перемычки хвостовика автосцепки СА-3 электрошлаковой сваркой на установке Т 682. Такая технология позволяет восстанавливать хвостовики корпуса автосцепки с любыми трещинами, разрывами и износами при толщине перемычки менее 40 мм. Ремонт состоит в полной вырезке перемычки термическим или механическим способом, в заплавке проема и в последующей термической обработке корпуса автосцепки.

Установка получает питание от отдельного фидера для предотвращения перерыва подачи электроэнергии при заварке перемычки. При сварке используют легированную сварочную проволоку марки Св-08Г2С диаметром 4 мм и плавящийся мундштук - цельнотянутая труба из стали 20 длиной около 500 мм, наружным диаметром 15 мм, внутренним 5 мм. Сварку ведут под слоем флюса марки АК-8. Установка работает от сети напряжением 380 В с частотой 50 Гц. Напряжение дуги 50-52 В. Для облегчения возбуждения дуги вначале на дно основания кокиля укладывают отрезок стального прута диаметром 20-25 мм, длиной 20-30 мм и засыпающего дробленой стальной стружкой слоем около 15 мм. Плавящийся трубчатый мундштук располагают на расстоянии 40 - 50 мм от дна кармана, засыпав зазор флюсом. Процесс сварки при сварочном токе около 800 А длится 18-20 мин. Общее время на восстановление перемычки составляет около 45 мин.

Для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла хвостовик" автосцепки подвергают термообработке: нормализация с нагревом детали до температуры 920°С, выдержкой в течение 3 ч и охлаждением на воздухе до температуры 300°С; высокотемпературный отпуск с нагревом до температуры 640 - 650°С, выдержкой при этой температуре до 4 ч и охлаждением на воздухе.

Для восстановления изношенных поверхностей корпуса автосцепки применяют полуавтоматические и автоматические сварочные установки, а также метод наплавки лежачим пластинчатым электродом.

Технология наплавки деталей автосцепки лежачим пластинчатым электродом состоит в том, что на наплавляемую поверхность 9 (рис.7) насыпают слой гранулированного флюса 8, толщина которого определяет длину электрической дуги (примерно 4 мм).

Рис.7 Схема наплавки лежачим пластинчатым электродом

Наплавляемую поверхность располагают горизонтально или с уклоном 2-3° в сторону от начала наплавки для предотвращения короткого замыкания, когда расплавленный металл может подтечь под электрод.

На флюс укладывают электрод 7, представляющий стальную пластинку, форма и размеры которой соответствуют контуру наплавляемой поверхности. Один конец пластинчатого электрода с помощью держателя соединяют с проводом источника сварочного тока, а другой (обратный) провод этого источника через специальные сварочные столы или стенды - с наплавляемой деталью.

На пластинчатый электрод насыпают флюс 6 той же марки количестве, необходимом для создания в процессе наплавки шлаковой ванны, обеспечивающей нормальное протекание процесса наплавки и защиту расплавленного металла от окисления кислородом воздуха (примерная толщина слоя 12-мм).

С целью улучшения качества формирования наплавочного валика особенно при наплавке широких поверхностей, сверху флюса укладывают прижимную медную или графитовую пластину, которая давит на ванну расплавленного металла и флюса.

Дуга возбуждается от пластинчатого электрода, соприкасающегося с наплавляемой поверхностью детали в зоне 5 или с помощью металлических опилок или стружек, подсыпаемых при укладке электрода между наплавляемой деталью с пластинчатым электродом в этой зоне. При замыкании цепи сварочного тока опилки расплавляются, и электрическая дуга возбуждается. Перемещаясь по кромке электрода, дуга расплавляет его и флюс. После расплавления горизонтальной части электрода процесс продолжается на его отогнутом конце 1. В комплект технологической оснастки входит флюсоудерживающее приспособление 4 для создана стабильной прослойки флюса 3.

Процесс наплавки этим методом автоматизирован полностью. Вручную выполняют только вспомогательные операции. Производительность наплавки увеличивается примерно на 22% по сравнению с ручной наплавкой. Можно изношенные поверхности наплавлять металлом с повышенной износостойкостью, с хорошим формированием наплавленного металла и незначительным припуском на механическую обработку, что позволяет заменить операции станочной обработки зачисткой шлифовальным кругом.

Поверхности корпуса автосцепки, наплавленные другими способами требуют механической обработки. Для этого на заводах и в депо применяют универсальные фрезерные, строгальные, долбежные станки с соответствующей оснасткой.

Станок-полуавтомат (рис.8) позволяет с одной установки корпуса обрабатывать поверхности контура зацепления, отверстие для валика подъемника, стенки отверстия под клин, перемычку и торец хвостовика. На таком станке можно обработать 14 поверхностей.

Станок имеет станину 12; устройства: 21 для обработки поверхностей контура зацепления,19 - отверстий валика подъемника,14-отверстия под клин тягового хомута и торцовую часть хвостовика; насосные станции для подачи охлаждающей эмульсии и масла в системе станка при его работе. Станина станка является одновременно и установочным кондуктором для корпуса автосцепки.

Рис.8 Станок-полуавтомат для обработки корпуса автосцепки

На горизонтальной поверхности станины размещена двухопорная жесткая рама являющаяся технологической базой, определяющей правильную установку корпуса автосцепки относительно режущих головок устройств.

С помощью подвижной шаровой опоры 16, рычагов 7, приводимых в действие винтовыми парами 11 и силовым пневмоцилиндром 13, корпус автосцепки надежно закрепляется на станине в необходимом для обработки положении.

Устройство для обработки рабочих поверхностей контура зацепления представляет собой агрегат, имеющий привод от электродвигателя. Коробка скоростей 10 приводит во вращение вертикальный раздаточный вал 8, закрепленный одним концом (нижним) на плите-опоре 9, а вторым (верхним) - в кронштейне 1. Раздаточный вал 2 имеет четыре раздельные режущие головки 3, 4, 5 и 6, необходимые для обработки рабочих поверхностей контура зацепления. Режущие головки выполнены в виде ригеля, один конец которого оснащен фрезой, а второй находится в зацеплении с шестерней раздаточного вала.

Устройство для обработки отверстий под валик подъемника состоит из специального блока, закрепленного на стойке 17, который может поворачиваться из нерабочего в рабочее положение. В шпиндель блока вставляется оправка с двумя фрезами 18. Устройство для обработки поверхности отверстия перемычки и торцовой части хвостовика состоит из кольцеобразного незамкнутого люнета 15, шарнирно закрепленного на станине по центру торцовой части хвостовика. Режущая головка с фрезой может перемещаться по отверстию хвостовика корпуса как в продольном направлении, так и по радиусу торца хвостовика.

В последние годы значительно увеличивается количество корпусов автосцепки, имеющих уширение зева головы и деформации хвостовика. Уширение зева определяется соответствующим шаблоном. Проверку производят по всей высоте носка большого зуба. Для этого шаблон прикладывают одним концом к углу малого зуба, а другой подводят к носку большого зуба. Если кромка шаблона пройдет мимо носка большого зуба в зев, значит зев расширен.

При обнаружении уширения зева или изгиба хвостовика автосцепки в вертикальной или горизонтальной плоскости, превышающего 3 мм от продольной оси, корпус необходимо править с предварительным подогревом до температуры 800-850°С с выдержкой в печи в течение 1 ч для равномерного прогрева корпуса по сечению. Если на корпусе автосцепки в зонах деформаций обнаружены незаваренные или ранее заваренные трещины, то такой корпус бракуется.

Корпусы автосцепки необходимо нагревать в печах с восстановительной или нейтральной атмосферой для того, чтобы избежать выгорание углерода и легирующих присадок в процессе нагрева, а правку заканчивать при температуре выправляемой зоны не менее 650°С для предотвращения образования остаточных термических напряжений и трещин.

Правка деформированного зева и хвостовиков на многих предприятиях производится под обычными прессами. Эта правка малоэффективна и недостаточна. Разработана и внедрена более совершенная конструкция пресса, который состоит из станины, установочных кондукторов и нажимных копиров, имеющих конфигурацию корпуса автосцепки, гидронасосной станции с приводом и приборами управления.

После закрепления нагретого корпуса включают гидравлическую систему и штоки цилиндров с закрепленными на них нажимными копирами одновременно перемещаются по направлению к установочным кондукторам. При движении копиры встречаются с поверхностями корпуса, самоустанавливаются соответственно их поверхностям и производят правку. Предварительно в зев корпуса автосцепки вставляют планку-ограничитель, исключающую сужение зева больше нормы.

После разборки механизма сцепления автосцепки все его детали измеряют проходными и непроходными шаблонами. По результатам измерений устанавливают объем ремонта. Повреждения деталей механизма сцепления и износы поверхностей устраняют сваркой и наплавкой. Для повышения износостойкости и твердости наплавляемого слоя рекомендуется использовать полуавтоматическую наплавку порошковой проволокой ПП-ТН350 и ПП-ТН500, а также наплавку лежачим пластинчатым электродом.

Этот метод целесообразно использовать при восстановлении замыкающей поверхности 1 замка (рис.9, а). Остальные изношенные поверхности 3, 5, 6 замка, имеющие небольшие площади и достаточно сложную форму, наплавляют обычно вручную. При изломе сигнального отростка 4 приваривают встык новый, заранее отштампованный, а при изломе шипа 2 для предохранителя рассверливают отверстие в замке и в него вставляют новый шип. По скошенным кромкам отверстия с обеих сторон замка обваривают новый шип.

Рис.9 Зоны износов и повреждений на деталях механизма сцепления

Наплавленную поверхность замыкающей части замка обрабатывают в основном на вертикально-фрезерных станках, так как они наиболее производительны, или с помощью шлифовально-пневматической машинки. Обработка поверхности замыкающей части замка представляет определенную сложность, так как эта поверхность имеет уклон 5° (от кромки к середине замка). Поэтому для обработки таких поверхностей разработано специальное приспособление, устанавливаемое на столе фрезерного станка.

Погнутые замкодержатели выправляют нагретыми до температуры 820-900°С в специальном штампе, позволяющем значительно снизить трудоемкость правки при высоком качестве выполнения операции.

Заварку трещин 7, 11 (рис.9, б) и наплавку изношенных поверхностей 8, 9, 10 и 12 замкодержателя выполняют вручную из-за сложной формы поверхностей. При этом применяют приспособления для расположения замкодержателей в удобном для сварочных работ положении. Механическую обработку осуществляют в приспособлениях, устанавливаемых на вертикально-фрезерном станке. Предохранители замка, имеющие деформации плеч, правят в нагретом состоянии под прессами с использованием специальных штампов. Поверхности 13 (рис.9.6, в) и под шип 2 восстанавливают электронаплавкой после правки. При механической обработке особое внимание обращают на качество обработки торца верхнего плеча, так как от этого будет зависеть надежность действия предохранителя замка от саморасцепа.

Ремонт наплавкой изношенных поверхностей 14, 15, 16 подъемника (рис.9, г) и поверхности 17 валика подъемника (рис.9, д) производится в основном с помощью ручной сварки с использованием специальных приспособлений, а механическая обработка - на вертикально-фрезерных и других станках.

После ремонта детали механизма сцепления проверяют шаблонами и передают для сборки на сборочный стенд и установки в корпус автосцепки. На опору в нижней части кармана, расположенную на стенке со стороны большого зуба, укладывают подъемник большим пальцем кверху. В окно, предусмотренное для замкодержателя, вводят замкодержатель противовесом вперед и овальным отверстием навешивают на шип. В окно, предназначенное для замка, вкладывают замок с предварительно надетым на его шип предохранителем так, чтобы замок встал на свою опору, а верхнее плечо предохранителя легло на полочку на внутренней стенке со стороны малого зуба. В отверстие на этой стенке снаружи вставляют валик подъемника, который проходит через овальное отверстие в замке и входит в квадратное отверстие в подъемнике замка. В выемку валика подъемника вставляют запорный болт через отверстие в приливе на стенке корпуса и закрепляют гайкой. Предварительно под головку болта и под гайку устанавливают фасонные шайбы, которые загибают на грани головки болта и гайки.

Правильность сборки механизма проверяют вдавливанием замка рукой внутрь кармана заподлицо с ударной стенкой зева и при отпускании замок должен свободно возвращаться в исходное положение. Также проверяют подвижность замкодержателя. Отсутствие заедания в механизме при расцеплении проверяют поворотом валика подъемника.

Ремонт поглощающих аппаратов и деталей упряжного устройства