Одним из «узких мест» в производстве водомасляных теплообменников локомотивов (см., например, конструкцию, показанную на рис. 177) является комплекс работ, связанных с обеспечением прочноплотного соединения охлаждающих трубок с трубными досками. Серийной технологией в настоящее время для этих целей предусмотрено развальцовывание концов трубок в трубных досках механическими роликовыми вальцовками с последующей пайкой. Данные операции требуют больших затрат ручного труда и значительного расхода припоя. Поэтому совершенствование технологии формирования соединений трубок с трубными досками водомасляных теплообменников с целью повышения производительности и автоматизации указанного процесса является актуальной задачей. Наиболее прогрессивной в этом отношении представляется технология, полностью исключающая операции пайки при максимальной механизации и автоматизации процесса запрессовки труб в трубных досках. В указанном направлении локомотивостроительными заводами совместно с научно-исследовательскими институтами ведутся соответствующие опытно-экспериментальные работы. Некоторые из этих работ рассмотрены ниже1.
1 См. также: Иванов В. В., Шитов И. К. Новое в сборке; теплообменных аппаратов.— Л.: ЛДНТП, 1966; Луковкин А. Новый способ закрепления труб в трубных досках.— ВДНХ СССР, 1967, № 2.
Рис. 177. Водомасляный теплообменник тепловоза 2ТЭ10В:
1, 5, 7 — нижний, средний и верхний корпуса; 2 — кронштейн крепления; 3 — перегородка; 4, 8, 13, 15 — резиновые уплотнители; 6 — рубашка; 9, 16 — верхняя и нижняя трубные доски; 10, 18 — верхняя и нижняя крышки; 11 — охлаждающая трубка; 12, 17 — штуцеры для выпуска паровоздушной смеси и слива воды; 14 — промежуточное кольцо
Закрепление труб в трубных досках тепловым электрическим взрывом1. Для запрессовки труб используется явление сублимации (сухой возгонки), или теплового электрического взрыва при прохождении по металлическому проводнику электрического разряда большой мгновенной мощности.
Рис. 178. Положение взрывного стержня в трубе перед запрессовкой:
1 — металлический сердечник; 2 — полиэтиленовое покрытие; 3 — трубная доска; 4 — графитокасторовая обмазка; 5 — труба
«Инструментом» является взрывной стержень (рис. 178) — металлическая проволока 1 с высоким электрическим сопротивлением с покрытием 2 из органического диэлектрика,— вставляемый в трубку 5, установленную в трубной доске 3. При мощном электрическом разряде проволочка и опрессованный вокруг нее диэлектрик возгоняются (мгновенно испаряются), при этом выделяется большое количество газов. В результате в зоне разряда создается очень высокое (до 1000 МПа) давление, которое и производит запрессовку трубы. Электрическим взрывом могут быть запрессованы трубы из самых различных, в том числе труднообрабатываемых, материалов. Соединения получаются прочноплотными, не требующими, в отличие от развальцовывания механическими вальцовками, дополнительной пайки.
Электровзрывная установка состоит из поворотного устройства для базирования и закрепления собранного охлаждающего элемента (трубного пучка) теплообменника, высоковольтного (напряжение до 11 кВ) генератора импульсных токов, координатного механизма для подвода выводного элемента разрядного контура к взрывным стержням, установленным в трубки трубного пучка, пульта управления и блокирующего устройства. С помощью координатного механизма осуществляется обход контактной головкой с токоподводом всех взрывных стержней в трубной доске с определенным шагом по горизонтали и вертикали. После «расстрела» всех труб одной доски каретка останавливается управляющим сигналом от счетчика импульсов.
Закрепление труб методом осевой гидроопрессовки2. Осевая опрессовка труб в трубных досках осуществляется гидравлическим пистолетом с помощью специальной установки. Опрессовка производится в результате полой высадки материала конца трубы в объем, ограниченный отверстием в трубной доске. При выполнении цикла опрессовки рабочий инструмент (рис. 179) сначала защемляет трубу 1 в отверстии доски 4 у ее внутреннего торца, а затем пуансоном 8 производит полую высадку конца трубы.
Процесс опрессовки протекает следующим образом. При подаче давления в гидрораспределитель установки поток масла по системе каналов и через шланги поступает в полость в инструмента и приводит его в исходное состояние: оба поршня (16, 18) занимают крайнее левое положение, полости а и б открыты на слив. Гидравлический пистолет вводят в трубу 1 до упора пуансоном 8 в ее торец и нажимают кнопку-курок 22.
1 Метод отработан НИИТМАШем (г. Ленинград) применительно к производству водомасляных теплообменников тепловозов на Ворошиловградском тепловозостроительном заводе.
2 Опытное внедрение технологии осуществлено Всесоюзным научно- исследовательским и проектно-технологическим институтом компрессорного машиностроения применительно к опрессовке алюминиевых труб в трубных досках водомасляных теплообменников тепловозов на Людиновском тепловозостроительном заводе.
Рис. 179. Гидравлический пистолет:
1 — трубка; 2 — шток; 3 — цанга; 4 — трубная доска; 5 — наконечник; 6, 9 — гайки; 7 — пружина; 8 — пуансон; 10, 23 — крышки; 11 — кольцо; 12 — серьга; 13, 17 — фланцы; 14, 24 — штуцеры; 15 — прокладка; 16, 18 — поршни; 19 — корпус; 20 — основание; 21 — чехол; 22 — кнопка
Очередность приемов в цикле опрессовки трубы обеспечивается автоматически с помощью реле времени. Сначала напор масла сообщается в полость б, поршень 18 движется вправо, затягивая шток 2 в цангу 3 и тем самым защемляет трубу в отверстии трубной доски. Затем напор масла подается в полость а (слив из полости б перекрыт, из полости в — открыт). Корпус 19 пистолета по зафиксированным в трубе поршням перемещается влево и, нажимая торцом крышки 10 на пуансон, производит опрессовку трубы (поршень 18 в процессе опрессовки создает, таким образом, постоянное натяжение штока, исключающее освобождение цанги в месте защемления трубы; излишки масла из полости б уходят на слив через редукционный клапан). После этого шток выходит из цанги, поршни возвращаются в исходное положение. Цикл опрессовки трубы заканчивается. Пистолет вставляют в следующую трубу.
С помощью описанной установки можно опрессовывать трубы из деформируемых алюминиевых и медных сплавов, а также низкоуглеродистой стали диаметром свыше 6 мм.
Рис. 180. Схема автоматической установки для сборки колесных пар: 1 — собранная колесная пара; 2 — упор; 3 — ловитель; 4 — направляющие; 5 — гидроамортизатор; 6 — подъемник; 7 — холодильная камера; 8 — накопитель осей; 9(9О) — предназначенная для охлаждения (охлажденная) ось колесной пары; 10 — привод центровика; 11 — центровик; 12 — колесо; 13 — привод подъемника; 14 — накопитель колес
При этом исключаются, как и при использовании теплового электрического взрыва, операции пайки, значительно повышается производительность труда. Установка может быть снабжена несколькими гидравлическими пистолетами для одновременного обслуживания нескольких рабочих постов.
Задания для самостоятельной работы
97. На кафедре технологии машиностроения Киевского технологического института легкой промышленности изготовлена и прошла лабораторные испытания установка для автоматической сборки с применением искусственного холода масштабных (1:5) моделей колесных пар железнодорожного подвижного состава. Воспользовавшись предложенной схемой (рис. 180), проанализируйте основные организационно-технические и технологические особенности автоматизации сборки колесных пар локомотивов, обусловленные спецификой их конструкции и объемом выпуска.
Принцип работы установки КТИЛП состоит в следующем. Оси 9 колесных пар загружают в накопитель 8 холодильной камеры 7. С помощью подъемника 6 охлажденные оси поштучно подаются на направляющие 4, по которым выкатываются на ловитель 3. Требуемое положение ловителя с осью фиксируется упорами 2. Колеса 12 поступают на сборочную позицию из накопителей 14. Насадка колес осуществляется центровиками 11, имеющими конусные хвостовики для центрирования колес и внутренние конусные гнезда для направления оси во время сборки колесной пары. При этом упоры 2, сдвигаясь, освобождают ловитель 3 и собранная колесная пара выкатывается за пределы сборочной позиции. Автоматический цикл сборки обеспечивается конечными выключателями и реле времени.
98. Назовите, в дополнение к рассмотренным в п. 51.1, операции процессов производства локомотивов, где могут быть успешно использованы промышленные роботы.
РЕЗЮМЕ РАЗДЕЛА
Производственно-технологическое своеобразие локомотивостроения характеризуется большим объемом и сложностью процессов узловой и общей сборки, изготовления большегабаритных сварных металлических конструкций, а также спецификой обработки многих ответственных деталей локомотивов. Проектирование технологических процессов локомотивостроения — сложная комплексная задача.
Проектируемый технологический процесс должен обеспечить выполнение всех требований рабочей конструкторской документации. При этом затраты труда, стоимостных средств, материалов и времени должны быть минимальными, а использование технических возможностей орудий и средств производства — наиболее полным. Поэтому работы, связанные с проектированием технологических процессов, сопровождаются соответствующими технико-экономическими расчетами и обоснованиями; из нескольких возможных вариантов процесса выбирают наиболее производительный и рентабельный. Для организации и выполнения спроектированных технологических процессов составляются необходимые документы, оформленные в соответствии со стандартами ЕСТД.
Одним из основных направлений совершенствования современного локомотивостроительного производства является осуществление принципов конструктивной и технологической унификации и автоматизация производственных процессов, в том числе с использованием станков с ЧПУ и промышленных роботов. Автоматизация технологического проектирования с помощью современных ЭВМ позволяет резко ускорить и оптимизировать технологические разработки, снизить себестоимость ТПП, автоматизировать управление процессами изготовления изделий.
Разработка разнообразных технологических процессов локомотивостроения осуществляется в технологическом курсовом и дипломном проектах на базе соответствующих производственных практик. В результате теоретической и практической технологической подготовки специалист должен уметь проектировать основные технологические процессы изготовления локомотивов с разработкой специальных средств технологического оснащения. Это предусмотрено квалификационной характеристикой инженера-локомотивостроителя.