Устройство для распрессовки оси колеса

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕССОВКИ ОСИ КОЛЕСА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(72) Авторы Чернин Игорь Леонидович Сенько Вениамин Иванович Чернин Ростислав Игоревич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(57) 1. Устройство для распрессовки оси колеса, содержащее смонтированные на одном основании неподвижную опору с центральным отверстием для установки на ней колеса с распрессовываемой осью, расположенный соосно и оппозитно к отверстию этой опоры 13903 1 2010.12.30 силовой цилиндр с подвижной нажимной плитой, а также размещенный между подвижной нажимной плитой и неподвижной опорой рабочий гидроцилиндр, имеющий полый составной корпус, выполненный в виде двух соосно установленных втулок, внутри которых установлен с возможностью осевого перемещения поршень-шток с элементом торцового крепления к распрессовываемой оси и кольцевым уплотнением на наружной своей поверхности, отличающееся тем, что одна втулка содержит отдельно выделенную полость относительного аксиального сдвига, диаметр которой меньше диаметра второй втулки, содержащей полость высокого давления, при этом первая втулка снабжена гладким стаканообразным поршень-штоком, к днищу которого при помощи стяжного болта прикреплен элемент его торцового скрепления с распрессовываемой осью в виде удлиненного соединительного стакана, охватывающего распрессовываемую ось колеса в полости высокого давления, диаметр наружной поверхности которого меньше диаметра сопряженной с колесом части распрессовываемой оси, при этом наружная поверхность удлиненного соединительного стакана снабжена лабиринтным уплотнением. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент торцового скрепления поршень-штока имеет резьбу в донной части соединительного стакана на его внутренней поверхности, соответствующую резьбовой части распрессовываемой оси, при этом в днище удлиненного соединительного стакана выполнено центральное отверстие под стяжной болт для соосного торцового скрепления последнего с поршень-штоком. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что поршень-шток снабжен кольцевым уплотнением высокого давления в виде двух коаксиально размещенных на нем совмещенных конусных втулок с оппозитно расположенными вершинами конусов, при этом внутренняя из указанных втулок запрессована внутри содержащей отдельно выделенную полость относительного аксиального сдвига втулки, а наружная конусная втулка закреплена на резьбе с торца последней со стороны полости высокого давления. Устройство относится к механосборочному производству и может быть использовано,в частности, при ремонте подвижного состава железных дорог для выпрессовки осей из колес при демонтаже соединений с гарантированным натягом колесных пар вагонов при смене неисправных элементов. Известны устройства для осуществления распрессовки колесных пар с использованием гидрораспора под воздействием давления масла (маслосъем), нагнетаемого в зону сопряжения оси и колеса от внешнего или встроенного источника высокого давления гидросреды. Наиболее близким по своей сущности является устройство для распрессовки осей колес 1, которое представляет из себя дополнительную навесную технологическую оснастку к прессовому оборудованию, применяемому при механической запрессовке колесных пар вагонов (например, гидравлическому прессу П-447) для демонтажа соединений с натягом с использованием высокого давления масла. Указанное устройство содержит корпус составного гидроцилиндра, выполненный в виде двух толстостенных соосно скрепленных втулок с разными величинами внутренних диаметров, внутри которого размещен ступенчатый основной полый поршень-шток с кольцевым уплотнением на наружной поверхности большей ступени, а внутренняя поверхность большей ступени со стороны открытого ее торца имеет резьбовую часть, используемую для соосного скрепления поршень-штока с шейкой выпрессовываемой оси. При аксиальном перемещении поршень-штока осуществляется сдвиг запрессованной оси относительно ступицы колеса по масляной прослойке в зоне их сопряжения, создаваемой высоким давлением нагнетаемой в рабочую полость корпуса рабочей жидкости (РЖ). Торцевую часть большей ступени корпуса прижимают на прокладке к торцу ступицы колеса при помощи силового цилиндра используемого пресса с целью герметизации внутренней рабочей полости устройства. 2 13903 1 2010.12.30 В меньшей части корпуса, соосной с рабочей полостью, размещен дополнительный поршень (мультипликатора) с кольцевым уплотнением и штоком, размещенным во внутренней полости основного поршень-штока соосно продольной оси последнего. К недостаткам приведенного устройства 1 следует отнести трудности соосного скрепления шейки выпрессовываемой оси с поршень-штоком перед распрессовкой соединения повышенный объем внутренних полостей корпуса устройства, заполняемых маслом, что увеличивает продолжительность подготовки к распрессовке соединения и слива РЖ (снижается производительность процесса демонтажа) повышенная металлоемкость из-за усложненной конфигурации поршень-штока и встроенного в него мультипликатора повышения давления РЖ снижение надежности кольцевого уплотнения на большей ступени поршень-штока, непосредственно воспринимающего высокое давление подаваемой РЖ в рабочую полость корпуса для создания масляной прослойки между поверхностями сопряжения оси и колеса узкий функциональный диапазон конструкции для осуществления гадрораспрессовки соединений с различными диаметрами сопряжения при постоянной величине диаметра большей ступени поршень-штока в рабочей полости корпуса низкая эффективность мультипликатора повышения давления, встроенного внутрь меньшей ступени поршень-штока (более целесообразно использование применяемых в промышленности внешних источников высокого давления РЖ объемных гидронасосов плунжерного типа ГНП-0,1/2500, УНГР-2000 мультипликаторов ТРВ-3000 и др.) недостаточная надежность конструкции (повышенная опасность разгерметизации внутренних полостей корпуса при наличии четырех кольцевых уплотнений поз. 18, 19, 21 и 21 а) использование общих для втулок (поз. 4 и поз. 5) корпуса стяжных удлиненных элементов поз. 24 (неравномерное прижатие по площадям кольцевых прокладок обусловливает возможность просачивания РЖ в торцовых уплотнениях, нарушение герметизации внутренних полостей). Задачей заявляемого технического решения является обеспечение более удобного соосного скрепления поршень-штока с выпрессовываемой осью, повышение производительности труда, снижение металлоемкости конструкции, улучшение защиты рабочей полости от возможных утечек РЖ, расширение диапазона функциональных возможностей конструкции, использование более эффективных внешних источников высокого давления РЖ при гидрораспрессовке соединений, повышение степени герметизации внутренних полостей устройства (использование меньшего количества уплотнений и повышение их надежности). Поставленная задача решается за счет того, что устройство для распрессовки оси колеса содержит смонтированные на одном основании неподвижную опору с центральным отверстием для установки на ней колеса с распрессовываемой осью, расположенный соосно и оппозитно к отверстию этой опоры силовой цилиндр с подвижной нажимной плитой, а также размещенный между подвижной нажимной плитой и неподвижной опорой рабочий гидроцилиндр, имеющий полый составной корпус, выполненный в виде двух соосно установленных втулок, внутри которых установлен с возможностью осевого перемещения поршень-шток с элементом торцового крепления к распрессовываемой оси и кольцевым уплотнением на наружной своей поверхности, одна втулка содержит отдельно выделенную от рабочей части корпуса полость относительного аксиального сдвига, диаметр которой меньше диаметра его рабочей полости, снабженную гладким стаканообразным поршень-штоком, к днищу которого соосно присоединен при помощи стяжного болта элемент скрепления поршень-штока с шейкой оси. Упомянутый элемент выполнен в виде удлиненного соединительного стакана, установленного коаксиально относительно шейки оси в полости высокого давления рабочего гидроцилиндра. При этом наружный диаметр этого резьбового стакана меньше диаметра подступичной части выпрессовываемой оси и имеет на наружной поверхности лабиринтное уплотнение, а внутренний его диаметр превышает допустимую величину диаметра шейки оси. В донной части соедини 3 13903 1 2010.12.30 тельного стакана на его внутренней поверхности выполнена резьба, соответствующая резьбовой части шейки оси, при этом в днище этого стакана имеется соосное его резьбовой части центральное отверстие под стяжной болт для соосного скрепления последнего с осью колесной пары. Поршень-шток снабжен кольцевым уплотнением высокого давления в виде двух совмещенных и коаксиально размещенных на нем конусных втулок с оппозитно расположенными вершинами конусов, при этом внутренняя из этих втулок запрессована в корпус полости относительного сдвига, а наружная втулка заворачивается в резьбовую часть последнего со стороны полости высокого давления. Такая конструкция кольцевого уплотнения используется в технике для герметизации подвижных соединений при высоких давлениях гидросреды. Кроме того, повышается надежность уплотнения внутренних полостей устройства по гладкому поршень-штоку, так как со стороны рабочей камеры высокого давления РЖ воздействие последней на кольцевое уплотнение ослабляется из-за наличия лабиринтного уплотнения на наружной поверхности соединительного стакана, а со стороны полости относительного сдвига осуществляется противодавление гидросреды при распрессовке соединения. На чертеже показано устройство для распрессовки оси колеса, продольный разрез. На основании оппозитно смонтированы силовой цилиндр 1 с подвижной нажимной плитой 2 и неподвижная нажимная опора 3 с центральным отверстием. К наружному торцу ступицы колеса 4, напрессованного на ось 5, через уплотнительную прокладку 6 прижат открытым торцом составной рабочий гидроцилиндр, состоящий из полой толстостенной втулки 7 с полостью А высокого давления, снабженной проточками по своей внутренней поверхности с двух ее торцов, каналом 8 для подачи РЖ, сливными каналами 9, а также из закрепленной соосно с упомянутой выше толстостенной втулкой 7 на прокладке 10 втулки 11 с внутренней полостью В относительного аксиального сдвига. Внутри втулки 11 установлен с возможностью аксиального перемещения относительно составного рабочего гидроцилиндра гладкий стаканообразный поршень-шток 12 под воздействием давления подаваемого через канал 13 минерального масла. Уплотнение поршень-штока выполнено в виде запрессованного внутри полости В конусной втулки 14 и конусной втулки 15 в виде нажимной гайки. Стяжной болт 16 соединяет поршень-шток с удлиненным соединительным стаканом 17, который скреплен на резьбе с прокладкой 18 с осью 5 колесной пары и снабжен лабиринтным уплотнением 19. Полость В изолирована от внешней среды при помощи прокладки 20 и снабжена сливным каналом 21. Устройство работает следующим образом. При распрессовке колесных пар подвижного состава, каждая из которых состоит из двух напрессованных на одну ось цельнокатаных колес, одно колесо 4, закрепленное на оси 5, размещают на неподвижной нажимной опоре 3 с упором во внутренний торец ступицы этого напрессованного колеса. Подают масло в полость В через канал 13, выдвигают из втулок 7 и 11 поршень-шток 12 с резьбовым стаканом 17 и скрепляют последний на резьбе с осью 5 на прокладке 18. Перемещают скрепленные между собой на прокладке 10 втулки 7 и 11 с помощью силового цилиндра 1 относительно поршень-штока 12 и надвигают втулку 7 на выступающую часть оси 5 колесной пары, прижимая на прокладке 6 к торцу ступицы колеса 4. При этом поршеньшток 12 оказывается в своем крайнем первоначальном положении относительно корпуса рабочего гидроцилиндра. Нагнетают РЖ через канал 8 изолированную в рабочую полость А, обеспечивая расклинивание сопряженных поверхностей колеса 4 и оси 5 по всей длине их контакта. После этого подают РЖ через канал 13 в полость В аксиального сдвига, при этом поршень-шток перемещается во втулке 11, сдвигая скрепленную с ним ось 5 относительно колеса 4 по клиновой прослойке РЖ, созданной давлением последней в зоне сопряжения. После распрессовки сливают РЖ из полости А через каналы 9, силовым цилиндром 1 отводят скрепленные между собой втулки 7, 11 в сторону от оси колесной пары, сворачивают открывшийся стакан 17, разъединяя его с выпрессованной осью 5. Распрессованные детали 4 и 5 снимают с неподвижной опоры 3 с помощью грузоподъем 4 13903 1 2010.12.30 ного механизма (на чертеже условно не показан). В указанном положении устройство готово к распрессовке следующего соединения с гарантированным натягом. В случае необходимости расформирования соединения с меньшим диаметром сопряжения следует установить соединительный стакан 17 меньшего размера. Эффективность предложенной конструкции устройства заключается, прежде всего, в снижении воздействия РЖ высокого давления на кольцевое уплотнение поршень-штока поз. 14 и 15, используемого при гидрораспрессовках во всем диапазоне диаметров сопряжения разбираемых соединений с применением сменных соединительных элементов поз. 17. Источники информации 1.1685667 А 1. Устройство для распрессовки осей колес / И.Л. Чернин // Бюл.39. - 1991 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5