Ремонт вагонов на заводах - Кузнечные цехи

Кузнечный цех предназначается для изготовления поковок деталей, требующихся при ремонте вагонов на заводе, и для линейных предприятий железных дорог.
Значительная часть поковок подвергается механической обработке, поэтому кузнечные цехи обычно располагаются вблизи механических цехов.
Производственная программа цеха определяется исходя из следующих данных:
производственного задания по ремонту вагонов и норм расхода поковки на единицу ремонта;
задания по изготовлению запасных частей для линии;
объема поковки для изготовления штампов, нестандартного инструмента, ремонта оборудования и других хозяйственных нужд завода.
Программа цеха устанавливается в количественном и весовом выражении (тоннаже).
Ориентировочные средние расходы поковки на ремонт вагонов приведены в табл. 50.
Объем поковки для изготовления штампов, нестандартного и специального инструмента, ремонта оборудования и других хозяйственных нужд завода принимается в процентах к основному заданию: на изготовление поковки для штампов, нестандартного инструмента и приспособлений в размере 4% и на поковки для ремонта оборудования, зданий и сооружений 3%.

Таблица 50
Ориентировочные средние расходы поковок на заводской ремонт четырехосных вагонов

В состав кузнечного цеха входят следующие отделения: заготовительное, поковочное (молотовое), прессовое или метизное, электросварочное, вспомогательные, а также кладовые.
В заготовительном отделении производятся раскрой и резка металла на мерные длины, необходимые для изготовления деталей. Отделение имеет следующее оборудование: гильотинные ножницы для резки листового металла толщиной от 4 до 20 мм; пресс-ножницы для резки крупных заготовок круглого или квадратного сечения до 150 мм; универсальные пресс-ножницы для резки полосового, круглого и профильного металла; пресс-ножницы для резки круглого металла; дисковую пилу для резки забракованных осей и крупных заготовок; газогенераторные автогенные аппараты или бензорезы для предварительного раскроя металла и вырезки деталей сложных профилей.
К заготовительному отделению примыкает склад металла, расположенный на площадке у цеха или в крытом помещении и оборудованный эстакадой с мостовым краном для разгрузки металла с вагонов, укладки его и подачи в цех.
В поковочном или молотовом отделении ведутся основные работы по поковке и штамповке деталей. Оно оснащено паровыми или паровоздушными молотами для свободной ковки с весом падающих частей от 0,5 до 2 т; пневматическими молотами мощностью от 0,25 до 0,5 т; эксцентриковыми или кривошипными прессами мощностью 0,2 —  0,3 т для обрезки заусенцев; бульдозерами для гибочных работ. В последнее время в связи с более широким внедрением штамповки вместо свободной ковки количество молотов сокращается, а прессов увеличивается.
В прессовом или метизном отделении сосредоточено изготовление деталей путем холодной и горячей вырезки, высадки и штамповки. Оно оснащается горизонтальноковочными машинами, эксцентриковыми прессами мощностью от 50 до 350 т, гайкоковочными машинами для штамповки гаек и фрикционными прессами мощностью от 50 до 500 т.
Электросварочное отделение предназначено для производства сварочных работ при изготовлении сварных деталей и узлов: тормозных триангелей, буксовых лап, подвесок тормозного башмака, тормозных тяг и др. Для выполнения этих работ электросварочное отделение имеет контактносварочные машины мощностью до 250 кВт и электросварочные аппараты.

В состав вспомогательных отделений и кладовых входят:
отделение по ремонту штампов с кладовой; ремонтное отделение для слесарных работ по текущему ремонту оборудования; склад заготовок в заготовительном отделении, оборудованный стеллажами для хранения запаса заготовок по каждой детали; оборотная межцеховая кладовая полуфабрикатов, предназначенная главным образом для хранения необходимого запаса поковок; кладовая для хранения и выдачи смазочных, обтирочных материалов и мелких запасных частей для ремонта оборудования; кладовая для хранения огнеопасных материалов (керосина, бензина и т. д.).
В качестве нагревательных устройств в кузнечных цехах вагоноремонтных заводов применяются нагревательные печи и кузнечные горны. Применяемые печи работают преимущественно на жидком или газовом топливе и имеют неподвижный под, иногда встречаются печи на твердом топливе.
Основные характеристики и габаритные размеры некоторых кузнечных печей приведены в табл. 51.

Таблица 51
Основные характеристики кузнечных печей

Для защиты рабочих от воздействия лучистой теплоты печи оборудуются водяными, воздушно-водяными завесами или охлаждающими щитами, смонтированными на загрузочных окнах нагревательных печей.
Необходимая производительность печи рассчитывается по выпуску поковки тем агрегатом, для которого она предназначена (молот, пресс и др.), по следующему выражению:
(68)
где Б — годовая производительность агрегата в т;
К — коэффициент, учитывающий неравномерность работ, принимается равным 1,25;
Е — годовой фонд рабочего времени агрегата в ч.
Площадь пода печи определяется из уравнения
(69)
где .4 —  производительность печи в кг/ч;
а — коэффициент, учитывающий повторность нагрева при индивидуальном производстве (принимается от одного до двух нагревов, в среднем 1,5);
В—съем поковки с 1 м² площади пода печи в кг;
Н—коэффициент, учитывающий степень загрузки печи (принимается равным 0,75).

Продолжительность нагрева поковок в часах до 1200° в пламенных печах можно определить по формуле проф. Доброхотова:
(70) где К — коэффициент, принимаемый для мягкой стали 10 и для высоколегированной 20;
D — диаметр круглой или сторона квадратной заготовки в м.
На заводах промышленности широко внедряются более совершенные беспламенные способы нагрева при помощи электричества. Существуют три способа нагрева: сопротивлением, контактный и индукционный. Нагрев сопротивлением применяется в основном для мелких деталей в электропечах за счет излучения тепла от нагревательных элементов. При контактном способе металл нагревается в установках при непосредственном прохождении через него электрического тока, а при индукционном — электрическим током, наведенным посредством электромагнитной индукции.
Индукционный нагрев поковок наиболее эффективен. Производительность этого способа в 1,5 —  2 раза выше, чем при нагреве в пламенных печах.
Нагревание поковок в печах контролируется с помощью термопар или оптических пирометров. В последнее время все шире применяется автоматический контроль за температурным режимом нагревательных печей.
Определение мощности механизмов. Потребная мощность (вес падающих частей) молота при штамповке осадкой (деталей типа шестерен, колени близких к ним) на молотах двойного действия определяется следующей формулой Оргметалла:
(71)
где А — вес падающих частей молота в кг;
F — площадь проекции поковки на плоскость разъема (без заусенца) в см;
g— вес поковки в кг;
Q — вес заготовки в кг;
h— наибольшая толщина (высота) изделия в направлении удара в см;
а — числовой коэффициент пропорциональности, принимаемый равным 0,012 кг/см;
с—постоянная величина, равная 150 кг.
Потребное усилие горизонтальноковочных машин может быть определено по формуле
(72) где D— максимальный диаметр высаживаемой части поковки в мм, который следует определять с учетом усадки (1,5%);
δ—предел прочности при растяжении материала поковки в кг/мм² при температуре окончания процесса штамповки.
Для поковок некруглой формы величину D необходимо брать, ориентируясь на приведенный диаметр, из выражения
(73)
где F — площадь поковки в плоскости штамповки.
Определив потребное усилие Р, горизонтальноковочную машину следует подобрать по каталогу.
Давление пресса, необходимое для вырезки, можно определить по формуле Понкрадта
(74)
где R  — сопротивление металла разрыву в кг/мм²;
L — периметр обрезаемого контура в мм;
s — толщина листа или заусенца в мм.

Определение потребного количества оборудования кузнечного цеха по каждому типоразмеру производится на основании норм времени на изготовление одной штуки поковки (штамповки) и общего количества их по годовой программе по следующей формуле:
(75) где Т — время ковки одной детали в мин;
D — количество деталей по годовой программе, изготовляемых на данном оборудовании;
k — коэффициент, учитывающий время, необходимое для ремонта оборудования;
F — номинальный годовой фонд времени единицы оборудования для одной смены в ч;
Fд — действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования для одной смены в ч;
m — количество смен работы оборудования.
При установлении программы в весовом выражении (тоннаже) укрупненный подсчет потребного оборудования можно произвести по формуле
(76)
где Р — вес поковки по плану в м;
П — производительность данного типа оборудования в т/год.
Для этого подсчета вся заданная номенклатура поковки разбивается на группы по весу деталей, изготовляемых на соответствующем оборудовании согласно табл. 52, после чего делится на среднюю производительность каждого типа оборудования, принимаемую по табл. 53.

Таблица 52
Вес поковок, обрабатываемых на молотах

Таблица 53

Средняя производительность оборудования при двусменной работе

При планировке оборудования кузнечного цеха соблюдаются следующие условия: крупное оборудование (молоты и прессы) располагают вдоль оси здания в непосредственной близости от вводов магистралей пара, электроэнергии и воздуха, преследуя цель создания максимальных удобств в обслуживании каждого рабочего места, при которых кузнец, молотобоец и подсобные рабочие затрачивали бы при выполнении каждой операции минимум усилий и времени. Нагревательные печи относительно молота или пресса располагаются таким образом, чтобы рабочие на данном рабочем месте не подвергались действию лучистой теплоты от печи. У каждого молота и пресса должны быть площадки для складирования заготовок и поковок, связанные с общим транспортным проходом.
Оборудование располагается двумя способами:
группами, когда одноименное оборудование сосредоточивается на определенном месте;
по технологическому процессу изготовления деталей в порядке последовательности операций обработки.
Групповое расположение оборудования применяется при мелкосерийном производстве, а по технологическому процессу при крупносерийном и массовом производстве.

Рис. 274. План кузнечного цеха:
I— склад металла; II—заготовительное отделение; III—кладовая штампов, IV — мастерская по ремонту штампов, V —мастерская по ремонту оборудования; VI — бытовые помещения; VII — служебные помещения; VIII —кладовая полуфабрикатов; IX —электросварочные кабины; 1 —  эстакада, 2        мостовой кран; 3 — рольганги; 4 —  пресс-ножницы для резки заготовок; 5 —  универсальные пресс-ножницы; 6 —  гильотинные ножницы; 7 — дисковая пила; 8 — пресс-ножницы для резки круглого металла, 9 —  печь; 10 — молот мощностью м; 11 —   поворотный кран; 12 —   молот мощностью 1м; 13 — молот мощностью 0,75 т; 14 —  молот мощностью 1,5 т; 15 — резервная печь; 16 — молот мощностью 0,35 м; 17 — молот мощностью 0,5 т; 18 — эксцентриковый пресс мощностью 250 т; 19 — кран-балка; 20— щелевая нагревательная лечь; 21 — круглые нагревательные печи; 22 —  горизонтальноковочная машина; 23 —  фрикционный пресс мощностью 50 т; 24 —  фрикционный пресс мощностью 100 т; 25 —  фрикционный пресс мощностью 250 т; 26 —  кузнечные двухогневые горны; 2           7 —  бульдозер; 28 —  нагревательная печь; 29 — печь для отжига поковок; 30— контактносварочная машина

Здание кузнечного цеха может быть двух- или однопролетным. Наиболее целесообразным является однопролетное здание прямоугольного типа, хорошо освещаемое естественным светом через боковые окна и обладающее хорошей естественной вентиляцией (аэрацией). Ширина здания принимается 18 — 24 м с расположением оборудования в два параллельных ряда.
В середине на всей длине цеха устраивается бетонная транспортная дорожка шириной 3 —  4 м, от которой к рабочим местам прокладываются дорожки и подъезды шириной 2 —  2,5 м, предназначенные для подачи заготовок и вывозки готовых поковок электрокарами. Кузнечные пролеты оборудуются мостовым краном грузоподъемностью 3 —  5 т, кран-балками и индивидуальными поворотными кранами, необходимыми для подачи тяжелых поковок и ремонта оборудования. Кузнечные цехи должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию и местные душирующие установки.
Примерная планировка кузнечного цеха показана на рис. 274.
Производственная площадь цеха определяется нанесением на план габаритов оборудования с соблюдением установленных разрывов, проходов и проездов.
Укрупненный и контрольный подсчет площади производится на основании средних норм съема годной поковки с 1 м² общей площади цеха, которая принимается равной 2 т в год, а также на основе средних размеров площади на один агрегат, приведенных в табл. 54.

Таблица 54
Средние размеры площади на один агрегат кузнечного цеха

1. В агрегат входят молот и нагревательная печь.
2. В агрегат входят машина или пресс и нагревательная печь.