УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ ДИСКООБРАЗНЫХ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ОПОРНЫМИ ОСЯМИ Российский патент 2001 года по МПК B23K9/04 B23K37/02 

Изобретение относится к сварочно-наплавочной технике и может быть использовано, преимущественно, для автоматической электродуговой наплавки (сварки) дискообразных или цилиндрических изделий, в частности колес железнодорожного подвижного состава.

Известно устройство для автоматической сварки и наплавки дискообразных и цилиндрических изделий с опорными осями, содержащее по меньшей мере одну, основную, ходовую тележку с по меньшей мере двумя колесами для взаимодействия с торцевой поверхностью горизонтально расположенного изделия, соединенное с ходовой тележкой средство для центрирования устройства относительно изделия, закрепленные на указанной тележке по меньшей мере одна сварочная горелка с механизмом регулирования ее положения, по меньшей мере одна катушка с электродной проволокой, средство для подачи электродной проволоки к горелке, электромеханический привод перемещения упомянутой тележки, связанный с одним из ее колес и соединенный с подводящими проводами для его соединения с источником тока (см. Шляпин В. В., Емельянов Н.П., Крайчик М.Н. Ремонт сваркой узлов и деталей железнодорожного подвижного состава., М., "Транспорт", 1975 г., с.256.).

Недостатком конструкции известного устройства является то, что одну из опорных точек устройства образует центр поводка (средство для центрирования устройства относительно изделия), который устанавливают в центровое отверстие опорной оси наплавляемого изделия, которое не всегда доступно.

Опорные точки устройства недостаточно разнесены друг относительно друга и центра изделия, и для смещения центра тяжести конструкции внутрь треугольника, образованного опорными точками, во избежание опрокидывания устройства во время работы, центральная опора упомянутого средства имеет массу, превышающую массу остальной части устройства. Кроме того, ось подвеса катушек со сварочной электродной проволокой расположена за пределами треугольника опорных точек. Таким образом, запас сварочной проволоки, находящийся на устройстве, невелик, что приводит к частым остановкам сварочного или наплавочного процесса для смены катушек с упомянутой проволокой и дополнительному расходу сварочных материалов за счет утилизации остатков сварочной проволоки.

Кроме того, наличие несимметрично относительно устройства расположенного жгута подводящих проводов часто приводит к опрокидыванию устройства во время его работы.

Недостатком устройства является и то, что оно обеспечивает лишь радиальное перемещение горелок при помощи регулировочных винтов. Таким образом, конструкция известного устройства не позволяет оптимизировать настроечные перемещения сварочных (наплавочных) горелок, то есть не обеспечивает необходимое качество наплавки, наплавляемого покрытия.

Изобретение направлено на достижение технического результата - повышение качества наплавляемого покрытия (сварки) за счет обеспечения стабильного удержания сварочных горелок на заданной траектории, а также за счет обеспечения возможности всех необходимых настроечных перемещений горелок, увеличения запаса сварочной проволоки и сокращения ее расхода.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматической сварки и наплавки дискообразных и цилиндрических изделий с опорными осями, содержащем, по меньшей мере, одну, основную, ходовую тележку с по меньшей мере двумя колесами для взаимодействия с торцевой поверхностью горизонтально расположенного изделия, закрепленные на ней по меньшей мере одну горелку с механизмом регулирования ее положения, по меньшей мере одну катушку с электродной проволокой, средство для подачи электродной проволоки к горелке, соединенный с токоподводящими проводами привод перемещения тележки, связанный с одним из ее колес, а также оно снабжено средством для центрирования устройства относительно изделия и выполнено в виде кольца с внутренним диаметром, большим диаметра опорной оси изделия, выполненного из двух полуколец, одними концами соединенных шарнирно одно с другим, а другими - при помощи разъемного соединения, на кольце установлены упоры с возможностью фиксированного радиального перемещения и взаимодействия с боковой поверхностью опорной оси изделия, устройство снабжено дополнительной ходовой тележкой с по меньшей мере одним колесом, а одно из полуколец одним концом неподвижно соединено с основной ходовой тележкой, а другим - с дополнительной ходовой тележкой.

Кроме того:
- содержит закрепленные на неподвижно соединенной с основанием устройства стойке направляющие кольца для токоподводящих проводов, расположенные концентрично кольцу заявленного устройства,
- тележки выполнены в виде траверс, расположенных симметрично оси симметрии устройства, а полукольцо соединено с дополнительной тележкой посредством стержня, одним концом неподвижно связанного с концом полукольца, а другим - шарнирно с дополнительной тележкой, причем колеса дополнительной тележки установлены по обеим сторонам шарнирного соединения,
- механизм регулирования положения горелок включает в себя поворотное основание, основание-направляющую горелки, суппорт и ползун снабженные винтовыми приводами перемещения, при этом суппорт установлен с возможностью перемещения в направляющих поворотного основания, закрепленного с возможностью фиксированного поворота на ползуне, установленном с возможностью радиального перемещения относительно изделия в основании-направляющей горелки, неподвижно соединенном с ходовой тележкой, и планку с неподвижно закрепленными на ней горелками, установленную с возможностью поворота на суппорте.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (вид сверху); на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг.3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг.3; на фиг. 5 - вид Е на фиг.3; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 1.

Устройство содержит основную ходовую тележку 1, выполненную в виде траверзы с двумя колесами 2 и 3 для взаимодействия с торцевой поверхностью 4 горизонтально расположенного наплавляемого изделия (железнодорожного колеса). При указанном положении изделия его опорная ось занимает вертикальное положение. С ходовой тележкой неподвижно соединено средство для центрирования устройства относительно изделия, выполненное в виде кольца 5 с внутренним диаметром D, большим диаметра d опорной оси 6 изделия. Кольцо 5 выполнено из двух полуколец 7 и 8. Одними концами полукольца 7 и 8 соединены при помощи шарнира 9, а другими - при помощи разъемного неподвижного соединения, образованного шарнирно закрепленной на полукольце 7 поворотной скобой 10 с пазом для размещения выступа 11 полукольца 8 и указанным выступом. В скобе 10 установлен зажимной болт 10', предназначенный для взаимодействия с выступом 11.

На полукольцах 7 и 8 закреплены радиальные направляющие 12. На полукольцах 7 и 8 кольца 5 с возможностью радиального фиксированного перемещения по направляющим 12 установлены упоры 13. Через прорези 14 упоров пропущены болты 15, ввернутые в указанные направляющие и предназначенные для фиксирования упоров 13 от перемещения в направляющих 12.

Упоры 13 предназначены для взаимодействия их концами, на которых установлены ролики 16, с боковой цилиндрической поверхностью 6' опорной оси 6 изделия. Устройство снабжено дополнительной ходовой тележкой 17. Полукольцо 7 одним концом неподвижно соединено с основной, а другим концом соединено с дополнительной ходовой тележкой.

На ходовой тележке 1 установлен манипулятор - механизм регулирования положения горелок (фиг. 3), на котором размещены сварочные горелки 18 и 19 с механизмом регулирования их положения. Механизм регулирования положения горелок (манипулятор) относительно наплавляемой поверхности изделия выполнен в виде суппорта - ползуна 20, установленного с возможностью продольного перемещения в направляющих поворотного основания 21, закрепленного с возможностью фиксированного поворота в вертикальной плоскости на основании - ползуне 22, установленном с возможностью радиального перемещения относительно опорной оси 6 изделия на основании-направляющей 23, неподвижно соединенным с ходовой тележкой 1 и полукольцом 7. Суппорт - ползун 20 снабжен винтовым приводом его перемещения, выполненным в виде ходового винта 24, установленного с возможностью вращения в поворотном основании 21 и соединенного с суппортом - ползуном 20 известным образом посредством подшипника 25.

Основание - ползун 22 также имеет винтовой привод перемещения, выполненный в виде ходового винта 26, вращающегося в резьбовом отверстии основания-ползуна 22 и соединенного посредством подшипника 27 с основанием-направляющей 23. Механизм регулирования положения горелок включает в себя также основание - сменную планку 28. На планке 28 неподвижно закреплены горелки 18 и 19. Планка 28 установлена с возможностью фиксированного поворота на суппорте - ползуне 20 вокруг оси болта 29, на который навернута гайка 30. Для изменения (регулирования) расстояния между осями горелок 18 и 19 устройство снабжено набором сменных планок 28, имеющих различное расстояние H между осями отверстий, в которые вставлены и известным образом закреплены горелки 18 и 19. Поворотное основание 21 установлено с возможностью фиксированного поворота вокруг оси резьбового соединения, соединяющего указанное основание с основанием - ползуном 22 и образованного болтом 31 и гайкой 32.

Основная 1 и дополнительная ходовые тележки выполнены в виде траверз, расположенных симметрично относительно оси симметрии кольца 5 (продольной оси O₁O>₂ устройства). Упомянутое соединение дополнительной ходовой тележки 17 ("велосипедная" тележка) образовано стержнем 33, одним концом неподвижно соединенным с концом полукольца 7, а другим, при помощи цилиндрического шарнира 34 - с дополнительной ходовой тележкой 17.

Колеса 2, 3 тележки 1 и колеса 35 тележки 17 расположены по обе стороны оси O₁O>₂. На тележке 1 закреплен кронштейн 36 для транспортирования устройства. Колеса 3, 35 (ролики) ходовых тележек известным образом выполнены в виде самоустанавливающихся свободно катящихся колес и установлены известным образом с возможностью вращения вокруг горизонтальных 37 и вертикальных 38 осей. На известной сварочной головке 39, закрепленной на ходовой тележке 1 известным образом, установлено ходовое колесо 2, связанное с электродвигателем (не показан) сварочной головки (электромеханическим приводом перемещения тележки). Указанный электродвигатель соединен с подводящими проводами 40 (кабелями), предназначенными для соединения с источником тока (не показан). Жгут подводящих проводов пропущен через направляющие кольца 41, установленные на стойке 42, неподвижно закрепленной на полукольце 7. Кольцо 41 расположено концентрично кольцу 5 упомянутого средства для центрирования. Кронштейн 36 предназначен для транспортировки устройства с места его парковки на изделие и обратно, неподвижно закреплен известным образом на основании устройства.

Катушки 43 с электродной проволокой известным образом установлены на ходовой тележке 1, выше сварочной головки 39, и расположены таким образом, чтобы центр тяжести устройства находился внутри треугольника 44, образованного опорными точками устройства M1, M2 и M3, для обеспечения его устойчивости во время работы. Подающий механизм сварочной головки (механизм для подачи электродной проволоки к горелкам), не показан, соединен со сварочными горелками 18 и 19 известными гибкими направляющими каналами 45. На стойке 42 неподвижно установлен пульт управления 46.

Устройство работает следующим образом. Наплавка покрытия (ремонтного и/или износостойкого) производится при горизонтальном положении изделия (например, железнодорожного колеса), когда его опорная ось занимает вертикальное положение.

Устройство устанавливают колесами 2, 3, 35 на торцевую поверхность 4 изделия. Затем запирают (соединяют) полукольца 7 и 8, вводя выступ 11 в паз поворотной скобы 10 и зажимая (фиксируя) указанный выступ при помощи зажимного болта 10'. Центрирование устройства производят путем радиального перемещения упоров 13 и фиксирования их при помощи болтов 15. Затем включают электродвигатель привода перемещения и начинают процесс наплавки покрытия.

Во время наплавки горелки 18, 19 перемещаются по круговой траектории вокруг опорной оси 6 изделия. Колеса 2, 3, 35, также по круговой траектории, катятся по торцевой поверхности 4 изделия, а ролики 16 упоров - по боковой поверхности 6' опорной оси изделия, обеспечивая надежное фиксирование устройства от опрокидывания, его устойчивость движения во время наплавки, и повышая тем самым качество наплавляемого покрытия. Указанный положительный эффект обеспечивает и то, что центр тяжести устройства расположен внутри треугольника 44, вершинами которого являются опорные точки устройства M1, M2 и M3, то, что проходящие через центр устройства через направляющее кольцо 41 подводящие провода не создают значительного опрокидывающего момента, а также то, что конструкция предлагаемого устройства позволяет максимально разнести друг относительно друга его опорные точки.

При наплавке двумя последовательно расположенными горелками 18 и 19, расстояние H между ними может быть изменено за счет установки другой планки 28 (фиг.3), у которой это расстояние - иное. Относительное радиальное смещение K горелок (электродов) осуществляют путем поворота планки 28 и последующей ее фиксации гайкой 30 (фиг. 3, 5). Кроме того, для выбора необходимого угла наклона горелок (электродов) поворотное основание 21 может быть повернуто вокруг оси болта 31 и зафиксировано гайкой 32. Вертикальную регулировку горелок (электродов) осуществляют путем вращения ходового винта 24.

Таким образом использование предлагаемого устройства позволяет повысить качество наплавляемого покрытия за счет обеспечения устойчивого движения устройства во время наплавки, а также обеспечения необходимого числа регулировочных (настроечных) перемещений электродов при использовании простого по конструкции механизма (манипулятора).

Изобретение относится к сварочно-наплавочной технике и может быть использовано для автоматической электродуговой наплавки дискообразных или цилиндрических изделий, в частности колес железнодорожного подвижного состава. Устройство снабжено средством для центрирования относительно изделия и выполнено в виде кольца с внутренним диаметром, большим диаметра опорной оси изделия (4), выполненного из двух полуколец (7) и (8), одними концами соединенных шарнирно одно с другим, а другими - при помощи разъемного соединения. На кольце установлены упоры (13) с возможностью фиксированного радиального перемещения и взаимодействия с боковой поверхностью опорной оси изделия (4). Устройство снабжено дополнительной ходовой тележкой (17) с по меньшей мере одним колесом, а одно из полуколец одним концом неподвижно соединено с основной ходовой тележкой (1), а другим - с дополнительной ходовой тележкой (17). Такое выполнение устройства позволяет повысить качество наплавляемого покрытия за счет обеспечения устойчивого движения устройства во время наплавки, а также обеспечение необходимого числа настроечных перемещений электродов при использовании простого по конструкции механизма. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для автоматической сварки и наплавки дискообразных и цилиндрических изделий с опорными осями, содержащее, по меньшей мере, одну, основную ходовую тележку с, по меньшей мере, двумя колесами для взаимодействия с торцевой поверхностью горизонтально расположенного изделия, закрепленные на ней по меньшей мере одну горелку с механизмом регулирования ее положения, по меньшей мере одну катушку с электродной проволокой, средство для подачи электродной проволоки к горелке, соединенный с токопроводящими проводами привод перемещения тележки, связанный с одним из ее колес, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной ходовой тележкой с по меньшей мере одним колесом и средством для центрирования устройства относительно изделия, выполненным в виде кольца с внутренним диаметром, большим диаметра опорной оси изделия, и состоящего из двух полуколец, одними концами соединенных шарнирно одно с другим, а другими - при помощи разъемного соединения, на кольце установлены упоры с возможностью фиксированного радиального перемещения и взаимодействия с боковой поверхностью опорной оси изделия, при этом одно из полуколец одним концом неподвижно соединено с основной ходовой тележкой, а другим - с дополнительной ходовой тележкой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит закрепленные на неподвижно соединенной с основанием устройства стойке направляющие кольца для токоподводящих проводов, расположенные концентрично кольцу устройства. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тележки выполнены в виде траверс, расположенных симметрично оси симметрии устройства, а полукольцо соединено с дополнительной тележкой посредством стержня, одним концом неподвижно связанного с концом полукольца, а другим - шарнирно с дополнительной тележкой, причем колеса дополнительной тележки установлены по обеим сторонам шарнирного соединения. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм регулирования положения горелок включает в себя поворотное основание, основание-направляющую горелки, суппорт и ползун, снабженные винтовыми приводами перемещения, при этом суппорт установлен с возможностью перемещения в направляющих поворотного основания, закрепленного с возможностью фиксированного поворота на ползуне, установленном с возможностью радиального перемещения относительно изделия в основании-направляющей горелки, неподвижно соединенном с основной ходовой тележкой, и планку с неподвижно закрепленными на ней горелками, установленную с возможностью поворота на суппорте.