Способ ремонта буксовых подшипников Российский патент 2024 года по МПК F16C43/00 

Способ относится к машиностроению и вагоноремонту, а именно к ремонту роликовых подшипников с цилиндрическими и коническими роликами, применяемых на железнодорожном транспорте. Способ может быть использован на ремонтных предприятиях для автоматизации технологического процесса ремонта и для повышения качества и долговечности отремонтированных подшипников.

Известен способ (RU 2818374 С1) ремонта буксовых двухрядных конических роликовых подшипников кассетного типа, содержащий следующие стадии: входной контроль подшипника в сборе, разборку подшипника, очистку разобранных деталей, визуальный и геометрический контроль очищенных деталей, сортировку и сборку подшипника с заменой необходимых деталей подшипника.

Недостаток способа в том, что работоспособность ремонтируемых подшипников поддерживается только заменой наиболее изношенных деталей.

Известен способ ремонта буксовых подшипников (РД ВНИИЖТ 27.05.01-2017 «Руководящий документ по ремонту и техническому обслуживанию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524) мм»), состоящий в разборке подшипников, очистке деталей, абразивной обработке деталей шлифовальной шкуркой на глубину 1-2 мкм для удаления следов коррозии, неразрушающем контроле рабочих поверхностей колец и роликов. В случае, если на поверхностях деталей визуально, вихретоковым или магнитно-порошковым контролем обнаруживаются дефекты, одно из колец, отдельные ролики или комплекты роликов подлежат замене. Размеры заменяющих колец и роликов должны обеспечивать выходные размерные характеристики подшипников. В Руководящем документе указаны требования к допускаемым отклонениям размеров деталей и подшипника в сборе.

Недостаток способа в том, что ремонт не увеличивает остаточный ресурс подшипников, поскольку с рабочих поверхностей колец и роликов не удаляется часть слоя с накопившимися усталостными изменениями структуры металла, которые продолжают увеличиваться при дальнейшей эксплуатации подшипника и могут вызывать образование очагов разрушения рабочих поверхностей в местах локальной неоднородности физико-механических свойств металла.

Задачей изобретения является восстановление работоспособности ремонтируемых подшипников не только заменой деталей, износившихся раньше других, но и удалением существенной части напряженно-деформированного слоя с рабочих поверхностей деталей.

Задача решается на современном уровне техники и предполагает применение специальных шлифовальных и суперфинишных станков, а также автоматизированной системы управления технологическим процессом, включающей объединенные в сеть компьютер, лазерное маркирование деталей и сканеры маркировки, электронные измерители размеров и геометрической формы, автоматизированные средства неразрушающего контроля, автоматический склад.

Сущность изобретения состоит в том, что на этапе входного визуального контроля все кольца разбираемых для ремонта подшипников маркируют уникальным кодом, которым шифруют их принадлежность конкретному поступающему в ремонт подшипнику. Маркируют также кассеты для транспортирования и хранения подобранных комплектов роликов. Маркировку осуществляют лазерным гравером или любым другим способом, допускающим последующее сканирование кода. Задают и контролируют уровни допускаемой остаточной неоднородности свойств рабочих поверхностей по операциям технологического процесса. На специальном станочном оборудовании производят шлифовальную обработку рабочих поверхностей колец и суперфинишную обработку роликов для достижения заданных показателей точности формы и однородности поверхностного слоя рабочих поверхностей. Показатели точности размеров и формы подшипников с цилиндрическими роликами устанавливаются в соответствие ТУ 28.15.10-001-25521740-2022 «Подшипники роликовые цилиндрические в габаритных размерах 130×250×80 мм, для буксовых узлов железнодорожных грузовых вагонов (после ремонта). Технические условия». Удаляемый слой металла с рабочих поверхностей составляет 10-20 мкм на кольцах и 5-10 мкм на роликах. В случае, если обработкой не достигнуто заданное значение остаточной неоднородности, осуществляют повторную обработку при условии соблюдения геометрических параметров деталей, установленных в ТУ 28.15.10-001-25521740-2022. Информацию о размерах деталей, отсутствию поверхностных дефектов и величине остаточной неоднородности, полученных на каждой операции, сохраняют в базе данных посредством сетевых электронных измерителей размеров и приборов неразрушающего контроля. Передача показаний приборов осуществляется последовательным сканированием штрих-кода прибора и штрих-кода кольца или кассеты, в которой находятся комплекты обработанных, проверенных на однородность поверхностного слоя и рассортированных по размерам роликов. Обработанные кольца и кассеты с комплектами роликов размещают в нумерованных ячейках автоматизированного склада для последующего комплектования подшипников.

Повышение долговечности и вероятности безотказной работы подшипников достигается удалением с рабочих поверхностей существенной части напряженно-деформированного слоя с контролем остаточной неоднородности рабочих поверхностей. Толщина удаляемого слоя выбирается достаточной для большинства колец и роликов. Если остаточная неоднородность превышает заданную, то производится повторная обработка.

Техническим результатом является увеличение ресурса подшипников или повышение вероятности безотказной работы отремонтированных подшипников за счет удаления существенной части дефектного слоя и восстановления геометрической точности, а также оптимизация глубины удаляемого слоя для обеспечения возможности последующего ремонта.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна». Существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Маркирование колец ремонтируемых подшипников служит для сбора и хранения информации о геометрических размерах и остаточной неоднородности каждого кольца по операциям техпроцесса. Маркирование и адресное хранение колец и подобранных комплектов роликов позволяет на этапе сборки подшипников увеличивать количество вариантов сборок, удовлетворяющих требованиям к зазорам (РД ВНИИЖТ 27.05.01-2017), а также находить предпочтительные комбинации наружного и внутреннего колец, например, по принадлежности к одному поступившему в ремонт подшипнику и/или по принадлежности к одному производителю и/или по году выпуска и т.д. с целью повышения вероятности безотказной работы отремонтированного подшипника.

Нормирование и контроль допускаемой остаточной неоднородности свойств поверхностей по операциям технологического процесса позволяют назначать рациональную глубину удаляемой части неоднородного слоя, стабилизировать на более высоком уровне качество поверхностного слоя после обработки.

Шлифовальная и суперфинишная обработка на соответствующих специальных станках, выполняемая для части деталей в два этапа с контролем остаточной неоднородности, обеспечивает необходимую глубину удаляемого слоя металла, сохраняя припуск на обработку для последующих ремонтов. Глубину первого шлифования или суперфиниширования выбирают так, чтобы необходимая неоднородность поверхностного слоя достигалась на большинстве деталей после первого шлифования.

Размещение комплектов обработанных, проверенных на однородность поверхностного слоя и рассортированных по размерам роликов в маркированных кассетах обеспечивает автоматизацию подбора деталей для сборки подшипников с заданными значениями радиального и осевого зазоров.

Реализация способа включает назначение для деталей перед началом работы уровня сигнала вихретокового преобразователя, превышение которого является признаком дефекта, и уровня, превышение которого средним квадратическим значением сигнала говорит о не допускаемой неоднородности поверхностного слоя. Задают и сохраняют на сервере допускаемые отклонения размеров и формы. После разборки ремонтируемого подшипника лазерным маркером на необрабатываемые поверхности колец наносят индивидуальные штрих-коды, также маркируются кассеты для комплектов роликов. Производят станочную шлифовальную обработку поверхностей по техпроцессу. Сохраняют данные о размерах, поступивших в ремонт и обработанных поверхностей путем сканирования штрих-кодов измерительного прибора и кольца во время измерения. Выполняют вихретоковый контроль обработанных поверхностей на отсутствие дефектов и не превышение допускаемого уровня неоднородности и передают результаты контроля на сервер путем последовательного сканирования штрих-кодов прибора и детали. Классифицируют кольца на пригодные к сборке, на нуждающиеся в дополнительной обработке для снижения неоднородности или на брак и помещают в соответствующую секцию склада адресного хранения или в изолятор брака. Ролики проверяют на отсутствие дефектов и допускаемую остаточную неоднородность и сортируют на комплекты с заданной разноразмерностью по диаметру и длине. Подбирают в системе адресного хранения кольца и комплекты роликов для селективной сборки подшипника с размерами, обеспечивающими выходные параметры - радиальный и осевой зазоры, которые проверяют после сборки подшипника.

Способ ремонта буксовых подшипников реализован на участке ремонта железнодорожных подшипников Вологодской ремонтной компании (ООО «ВРК» г. Вологда). Благодаря этому повысилось качество отремонтированных подшипников. Их ресурс соответствует ресурсу нового подшипника, что подтверждено эксплуатацией вагонов с отремонтированными подшипниками и «Заключением НЦ «РСТМ» АО «ВНИИЖТ» о результатах подконтрольной эксплуатации грузовых вагонов с колесными парами, укомплектованными опытными подшипниками цилиндрическими роликовыми, отремонтированными по технологии ООО «Реновация».

Таким образом использование предложенного способа обеспечивает достижение поставленной цели изобретения и может быть рекомендовано для широкого использования при ремонте железнодорожных подшипников.

Способ относится к области машиностроения. Кольца разобранных подшипников и кассеты для транспортирования и хранения комплектов роликов маркируют штрихкодами. Осуществляют станочное шлифование колец и роликов на постоянную глубину. После шлифования выполняют вихретоковый контроль одновременно для выявления дефектов и для оценки остаточной неоднородности колец и роликов с сохранением результатов на сервере. Выполняют повторное станочное шлифование и повторный контроль деталей, не отвечающих требованиям к геометрической точности и остаточной неоднородности. Изолируют физически и в информационной системе детали, не соответствующие требованиям к размерам и неоднородности поверхностного слоя. Кольца и кассеты с комплектами роликов размещают в нумерованных ячейках автоматизированного склада для последующей селективной сборки. Достигается восстановление работоспособности ремонтируемых подшипников не только заменой деталей, износившихся раньше других, но и удалением существенной части напряженно-деформированного слоя с рабочих поверхностей деталей. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ ремонта буксовых подшипников, состоящий в разборке подшипника, абразивной обработке рабочих поверхностей деталей, размерном и неразрушающем контроле обработанных деталей, формировании комплектов роликов и селективной сборке подшипников, отличающийся тем, что кольца разбираемых подшипников и предназначенные для хранения и транспортирования подобранных комплектов роликов кассеты маркируют, назначают уровни допускаемой остаточной неоднородности свойств поверхностного слоя колец и роликов, осуществляют станочное шлифование колец и роликов на постоянную глубину, обеспечивающую заданную геометрическую точность и допускаемую неоднородность для большинства деталей, сохраняют полученные размеры колец на сервере, выполняют неразрушающий контроль одновременно для выявления дефектов и для оценки остаточной неоднородности колец и роликов с сохранением результатов на сервере, повторно шлифуют детали с высокой неоднородностью и проверяют достигнутый уровень остаточной неоднородности с сохранением результатов на сервере, изолируют кольца и ролики, не соответствующие требованиям к размерам и к величине остаточной неоднородности, комплекты обработанных, проверенных на однородность поверхностного слоя и рассортированных по размерам роликов размещают в маркированных кассетах, кольца и кассеты с комплектами роликов размещают в нумерованных ячейках автоматизированного склада для последующего автоматического селективного комплектования подшипников.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удаляемый с рабочих поверхностей колец слой металла составляет 10-20 мкм, роликов - 5-10 мкм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что неразрушающий контроль производят вихретоковым методом, а остаточную неоднородность свойств поверхностного слоя задают и измеряют как величину среднеквадратического значения сигналов вихретокового преобразователя.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что передача показаний приборов на сервер осуществляется последовательным сканированием штрихкода прибора и штрихкода кольца или транспортной кассеты с подобранным комплектом роликов.