CC BY
49
УДК 629.4.027.5:658.52.011.56
О. М. ТЕЛЕГИН А. В. ТРУБИЦЫН
Центр внедрения новой техники и технологии «Транспорт» МПС РФ,
г. Омск
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЗАПРЕССОВКИ КОЛЕСНЫХ ПАР
В статье описан способ автоматизации контроля параметров технологического процесса запрессовки колесных пар. Представленная структура и решения наглядно отображают качественные изменения после внедрения системы в технологический процесс.
На железнодорожном транспорте большую роль играет взаимодействие колес (вагоны, локомотивы) и рельсов. Во время движения подвижных единиц возникают сложные динамические нагрузки, приводящие к износам обоих элементов взаимодействия. Железнодорожный транспорт оперирует названием «колесная пара». Это металлическая ось, на которую напрессовывается два колеса, а на каждое колесо, в свою очередь, напрессовывается бандаж, т.е. внешняя часть. Сечение бандажа (рис. 1) имеет сложную форму: с внутренней его части существует так называемый гребень, препятствующий выходу колесной пары из железнодорожной колеи.
Сложная конструкция колесной пары объясняется требованиями ремонта: при неисправности возможен ремонт «по частям»: обточка бандажа на специальном станке, замена бандажа при невозможности дальнейшей обточки, замена одного из колес при наличии дефектов на нем и т.д. Количество способов восстановления колесных пар достаточно велико, так как это удлиняет их срок службы. Нововведения и модернизации технологий восстановления при положительном результате тиражируются по всей сети железных дороги могут давать очень высокий экономический эффект. Достаточно сказать, что на железных дорогах России находится в эксплуатации около миллиона вагонов различных типов, несколько десятков тысяч локомотивов и примерно столько же единиц прочей подвижной техники. Каждый вагон имеет минимум восемь колесных пар, поэтому экономия по любой позиции в масштабах сети дорог приводит к существенному эффекту.
После длительной эксплуатации отработавшие свой ресурс и имеющие неисправности колесные пары поступают в ремонтные депо. Здесь происходит процесс их восстановления. Этот процесс включает в себя много этапов. На одном из этапов происходит процесс расспрессовки колесных пар. Далее оси проходят этапы обработки и контроля с целью обеспечения заданных геометрических параметров. Перед процессом запрессовки колесных пар происходит подбор колес для осей, которые выбираются по принципу обеспечения заданных геометрических параметров.
Процесс запрессовки осуществляется на прессе (например, ПА6738 [4]). Здесь необходимо отметить, что важной составляющей этого этапа является формирование паспорта колесной пары [2]. Без паспорта колесная пара не имеет права эксплуатироваться на железной дороге. В паспорте указываются индиви-
СКОБА
Рис. 1. Движение измерительной скобы.
дуальные номера колес и оси, присвоенные заводом-изготовителем, а также параметры процесса запрессовки. Эти данные обязательно запрашиваются при анализе железнодорожных аварий.
Управляет процессом запрессовки один рабочий, второй рабочий оформляет паспорт.
В обязанности первого рабочего входит установка с помощью подъемных механизмов колес и оси на станке, запуск и остановка процесса запрессовки. Этот рабочий с помощью измерительной скобы (рис. 1) определяет момент остановки пресса. Когда конец измерительной скобы достигает отметки, сделанной на оси с помощью керна, рабочий нажимает кнопку СТОП. Пропуск момента останова означает брак, и далее колесная пара подлежит повторной распрес-совке и запрессовке. Такой подход к технологии является неразумным.
Вторым недостатком является постоянное присутствие второго рабочего у станка для оформления паспорта. Диаграмма запрессовки формируется с помощью самописца, К самописцу поступают измерительные сигналы отдатчика давления и датчика перемещения. В результате на бумаге формируется диаграмма, позволяющая оценить процесс с целью выявления брака. Бумага самописца специальная и имеет перфорацию для подачи и клеточную разметку. Рабочий определяет параметры запрессовки с помощью линейки, измеряя на диаграмме определенные интервалы. После определения этих параметров выносится решение о прохождении колесной пары процесса запрессовки. Браковать или не браковать? Ответ на этот важный вопрос зависит от человека.
к датчику давления] к д«1чику перемещения
802.11
ПРИНТЕР
СКАНЕР ШТРИХ КОДА
КОД
Рис. 2. Реконструкция технологии запрессовки.
В депо, несмотря очень низкую степень автоматизации, все же удается выпускать колесные пары, отвечающие требованиям технологического процесса. К этому необходимо еще добавить постоянный выход из строя самописца и датчика перемещения. В результате такого подхода назрела необходимость изменить действующий технологический процесс с целью улучшить уровень автоматизации, повысить надежность и уменьшить количество брака.
Авторами рассматривается только способ, позволяющий заменить контролера и оформителя паспорта на автоматизированную систему контроля брака, печати отчетов и хранения данных процесса запрессовки. Проблема обеспечения геометрических параметров колесной пары здесь не освещается.
Существо реконструкции описанного технологического процесса иллюстрируется на рис. 2.В предлагаемой конструкции отсутствует самописец и появляются новые элементы: терминал, сканер штрихко-дов, датчик перемещения, датчик давления, принтер, сервер, адаптеры беспроводной связи стандарта 802. И [ 11. Эта система работает следующим образом.
При поступлении оси и колес на позицию запрессовки рабочий с помощью сканера штрихкодов вводит в терминал данные. Терминал по беспроводной сети связывается с сервером, на котором хранится заводской номер и геометрические параметры, соответствующие штрихкоду на наклейке. В терминал также вводятся данные о рабочем, осуществляющем процесс запрессовки. Далее этот рабочий запускает процесс. С помощью датчиков давления и перемещения, подключенных к терминалу, осуществляется формирование диаграммы запрессовки. Рабочий останавливает процесс. Отчет выводится на принтер. Все необходимые данные и диаграмма передаются серверу для последующего хранения.
Терминал удобен для пользователя, поскольку имеет сенсорную панель и позволяет оперативно отслеживать процесс и контролировать параметры. В нем происходит определение брака (полностью исключено участие человека). Рабочий только выбирает необходимые данные из предложенных, поступающих с сервера. Исчезает также потребность в ведении журнала учета в бумажном виде, поскольку в любое время можно будет запросить любую информацию с сервера. Важно отметить, что этот сервер не закреплен конкретно только за станком запрес-
совки, он предназначен для хранения данных со всех этапов технологического процесса ремонта колесных пар (рис. 3). Для связи сервера с различными устройствами используется беспроводная технологическая сеть стандарта 802.11 [3]. Это позволяет в депо не проводить кабель в цехах, где производственные условия не предназначены для этого, а также значительно упростить структуру сети и возможности вхождения в нее.
В результате работы над проектом разработан новый датчик перемещения. Датчик перемещения, изначально заложенный в конструкцию станка, ненадежен. Он представляет собой оптический датчик с зубчатым колесом, которое приводилось во вращение с помощью рейки с зубьями. Рейка перемещается в процессе запрессовки и с ее помощью определяется величина запрессовки. Большая вибрация и наличие примесей в смазке приводятк поломке датчика.
Новый датчик позволил обеспечить большую надежность в процессе эксплуатации. Он представляет собой измерительную головку, закрепленную на рейке и перемещающуюся вдоль стальной линейки с отверстиями. Внутри головки с помощью оптических излучателей и приемников определяется величина перемещения. Эта простая конструкция обеспечивает дискретность отчета 0,5 мм, что достаточно для технологического процесса. Данные отдатчика передаются по интерфейсу 1*5-232 в терминал.
Замена используемого датчика давления на датчик модели МЕТРАН-55, имеющего лучшие технические характеристики, также позволяет обеспечить высокую стабильность в работе системы.
Представленная выше структура и ее элементы внедряются в технологический процесс ремонта колесных пар в грузовом вагонном депо Омск-Сортировочный. Это позволит в условиях большого объема ремонта сократить количество времени, повысить качество ремонта, упростить отдельные этапы технологического процесса, что, в свою очередь, приведет к высокой экономической эффективности.
Библиографический список
1. 802.1 lb- 1999/Сог 1 -200 !, IEEE Standard for Information technology—Telecommunications and information exchange between
systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements—Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications—Amendment 2: Higher-speed Physical Layer (PHY) extension in the 2.4 GHz band—Corrigendum 1
2. Инструкция по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар ЦВ/3429
3. Как построить сеть на оборудовании D-LINK. Реальные решения http://www.dl ink. ш/technical/network.php
4. Черпаков Б.И., Аверьянов О.И., Адоян Г. А. и др. Машиностроение: Энциклопедия. Изд. 2-е, испр., М.: Машиностроение, 2002 г.
ТЕЛЕГИН Олег Михайлович,
ТРУБИЦЫН Александр Владимирович, инженеры Центра внедрения новой техники и технологий «Транспорт», г.Омск.
В мире книг
П. Елютин, В. Кривченков. Квантовая механика с задачами. М.: Физмат -лит, 2000. - 304 с. ISBN 5-9221-0077-7.
Изложены физические основы и математический аппарат нерелятивистской квантовой механики. Большое внимание уделено методам вычислений, в особенности приближенным, Кроме большого числа примеров в тексте, в книгу включено свыше 200 задач, предназначенных для самостоятельного решения. Для студентов физических факультетов университетов.
В.В. Пикулин. Практический курс по уравнениям математической физики. - М.: МЦНМО, 2004. - 208 с. ISBN 5-94057-148-4.
Книга представляет собой изложение (демонстрацию) основных методов решения некоторых задач классической математической физики. Рассматриваются метод Фурье, метод конформных отображений, метод функции Грина для уравнений Лапласа и Пуассона на плоскости и в пространстве, способы решения краевых задач для уравнений Гельмгольца, метод возмущений, методы интегральных преобразований (Фурье, Лапласа, Ханкеля) при решении нестационарных краевых задач, а также другие методы для решения эллиптических, гиперболических и параболических задач. В конце каждой главы приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним. Для студентов высших учебных заведений, научных работников и инженеров. Первое издание книги опубликовано в 1995 г. издательством "ФИЗМАТЛИТ".
Э.М. Карташов. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 2001. - 550 с. ISBN 5-06-004091-7.
В пособии систематически изложены аналитические методы решения краевых задач теплопроводности твердых тел. Даны характеристика метода, его особенности, область приложения, направления обобщения. Сформулирован ряд проблемных вопросов аналитической теории. В настоящем издании (2-е 1985 г.) расширены таблицы интегральных преобразований, дуальных интегральных уравнений и парных сумматерных рядов; рассмотрена проблема теплового удара, уравнения переноса в средах с тепловой памятью и с конечной скоростью распространения тепла. Для студентов втузов. Может быть полезна специалистам в области теплотехники, прикладной математики и физики.
