PL187347B1 - Ściernica i sposób usuwania wlewów i nadlewów z odlewanych kół wagonowych - Google Patents

Abstract

1. Sciernica w postaci pierscieniowej tarczy do szlifo- wania przedniej powierzchni plyty kola kolejowego, przy czym kolo zawiera piaste posiadajaca przednia po- wierzchnie, okrag toczny 7 przednim wiencem i krzywoli- niowa plyte rozciagajaca sie pomiedzy piasta i okregiem tocznym, przy tym plyta posiada przednia powierzchnie plyty, sciernica posiada czesc obw odow a znam ienna tym , ze ma zewnetrzna powierzchnie (84) na obwodzie, pierwsza i zewnetrzna powierzchnie (84) o pierwszej zewnetrznej srednicy (80) i drugiej wewnetrznej (86) srednicy, druga i w ewnetrzna plaska powierzchnie (74) o drugiej zewnetrznej srednicy (82) i drugiej wewnetrznej srednicy (86), przy tym druga zewnetrzna srednica (82) jest krótsza n i z , ................................................................... 8. Sposób usuwania wlewów i nadlewów z odlewa- nych kól wagonowych, a zwlaszcza z przedniej po- wierzchni plyty krzywoliniowej kola kolejowego, która to przednia powierzchnia plyty posiada kontur i powierzch- nie, przy czym kolo kolejowe zawiera piaste kola z przed- nia czescia oraz przednia czesc wiencowa, polegajacy na tym, ze szlifuje sie wlewy technologiczne i nadlewy pozo- stale po odlewaniu na kole z osia symetrii przechodzaca przez piaste, znam ienny tym , ze mocuje sie kolo kolejo- we w ramie wahadlowej szlifierki wahadlowej, która zawiera zespól napedowy i wrzeciono do utrzymywania tarczy sciernej, nastepnie dostarcza sie pierscieniowa sciernice o ukosnej zewnetrznej powierzchni, która to sciernica posiada pierwsza zew netrzna powierzchnie (72) i druga zewnetrzna powierzchnie (74), przy czym druga zew netrzna.............................................................................. FIG.2 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ściernica i sposób usuwania wlewów i nadlewów z odlewanych kół kolejowych. Koła kolejowe zazwyczaj są odlewane w formie grafitowej, która zawiera wlewy i nadlewy stopionego metalu. Te wlewy i nadlewy pozostają jako zbędne fragmenty metalu na produkcie będącym wynikiem procesu odlewania, które muszą być usunięte przed dalszą obróbką koła.

Korzystnym sposobem wytwarzania odlewanych kół wagonowych jest spodnie odlewanie ciśnieniowe, podczas którego stopiona stal pod ciśnieniem jest wtłaczana w kierunku do góry do formy grafitowej, napełniając ją od dołu. Operacje spodniego odlewania ciśnieniowego mogą wyeliminować wiele problemów związanych z tradycyjnym sposobem wierzchniego zalewania stopionej stali przy operacji odlewniczej. Wśród tych wad można wymienić rozpryskiwanie i niewystarczające napełnianie form. Przy odlewaniu kół wagonowych, przednia strona koła, która również odpowiada górnej połowie formy, zazwyczaj posiada wystającą do góry środkową część piastową. Z reguły występuje od 9 do 14 odstających fragmentów lub nadlewów rozciągających się od części płaskiej koła w pobliżu piasty, a ich ilość zależy od rozmiaru koła.

Nadlewy są przewidziane do wstrzymywania dodatkowego metalu przed napełnianiem, w kierunku do dołu, formy w czasie chłodzenia i zestalania koła tuż po procesie odlewania. Wlewy są trudne do usuwania, a usuwanie ich przy pomocy ręcznych rozcieraczy wymagałoby znacznego nakładu pracy. W związku z tym ręczne rozcieracze nie są z reguły stosowane w obecnie stosowanych procesach wytwarzania kół. Jednym ze sposobów usuwania wlewów po odlewaniu kół wagonowych jest tak zwany sposób „zmywania” wlewów, który polega na topieniu łukiem węglowym odstającego wlewu. Zgodnie z tym sposobem, elektroda wydrążona topi wlew, a powietrze wdmuchiwane przez wydrążoną część wydmuchuje stopiony metal. Jednakże, stopiony metal, powstający w wyniku operacji zmywania wlewów osadza się na sąsiednich fragmentach koła, co wymaga dodatkowego czasochłonnego i niewygodnego procesu usuwania rozpryśniętego metalu. Ponadto, operacja zmywania nadlewów wymaga, by

187 347 operator nosił strój ochronny z oddzielnym doprowadzeniem powietrza i zapewniający ochronę przed hałasem.

Po zakończeniu zmywania wlewów i operacji dłutowania, środkowa odstająca część piastowa jest usuwana poprzez wycinanie gazowe osi piasty, po czym następuje wykończanie piasty poprzez rozwiercanie. Odlewane stalowe koło jest następnie poddawane obróbce cieplnej, oczyszczane pneumatycznie, po czym pozbawione nadlewów powierzchnie są gotowe do końcowego szlifowania. Końcowe szlifowanie jest zazwyczaj wykonywane ręcznie.

Maszynowe szlifowanie wlewek i kęsów jest dobrze znane w dziedzinie obróbki stali. Te operacje polegają zazwyczaj na płomieniowym oczyszczaniu schłodzonej powierzchni wlewki w celu usunięcia mniejszych pęknięć lub niedokładności powierzchni, aczkolwiek pewne operacje płomieniowego oczyszczania korzystniej jest wykonywać przy zwiększonej temperaturze. Urządzenie do automatycznego szlifowania wlewów na odlewanych kołach kolejowych, tuż po odlaniu i stwardnieniu koła, jest znane z amerykańskiego patentu nr 5 209 021, dla Christie i innych.

Zgodnie z tym patentem, wlewy z odlewania stalowych kół kolejowych są usuwane w czasie, gdy koło zostało schłodzone z początkowej temperatury odlewania do temperatury 425-650°C. Szlifowanie jest wykonywane przez masywną ściernicę lub kamień ścierny o średnicy w przybliżeniu 63 cm x 7,6 cm. Ściernica jest montowana na wrzecionie. Końcowe szlifowanie koła w celu nadania mu końcowego konturu w obszarze wlewów może być wykonywane w jednej operacji technologicznej przy wykorzystaniu pojedynczej tarczy ściernej.

Prawie wszystkie koła kolejowe maja wewnętrzną część piastową oraz zewnętrzny okrąg toczny zawierający kołnierz oraz względnie cienką ramę lub płytę łączącą część wewnętrzną z częścią zewnętrzną. Rama lub płyta łącząca zazwyczaj charakteryzuje się zakrzywionym konturem dla zwiększenia wytrzymałości, ulepszenia transferu ciepła i poprawy innych własności fizycznych istotnych przy pracy koła. Część piastowa posiada zewnętrzną lub inaczej przednią powierzchnię, wewnętrzną lub inaczej tylną powierzchnię oraz wał osiowy przechodzącą przez otwór, który rozciąga się wzdłuż osi wału osiowego.

Okrąg toczny koła posiada również zewnętrzną lub inaczej przednią powierzchnię oraz wewnętrzną lub inaczej tylną_ powierzchnię, przy czym kołnierz rozciąga się promieniowo od tylnej powierzchni w postaci pierścienia, a okrąg toczny zbiega się od przedniej powierzchni promieniowo na zewnątrz w stronę kołnierza.

Koła kolejowe mogą mieć średnice od 71,12 cm do 106,68 cm, piasty mogą mieć średnice od 25,4 cm do 33,02 cm, a łącząca płyta lub rama ma wypukły lub wklęsły kształt. W rezultacie można zauważyć, że nadlewy oraz nadlewy na wyprofilowanej płycie łączącej nie mogą być łatwo dostępne w celu ich zeszlifowania, zwłaszcza w przypadku kół kolejowych o mniejszej średnicy, gdzie nadlewy technologiczne znajdują się w znacznej bliskości wystającej piasty koła. Ponadto, zabronione są jakiekolwiek wtórne operacje mechaniczne, ponieważ mogłyby mieć negatywny wpływ na wytrzymałość i integralność koła kolejowego, ponieważ zabezpieczenie właściwego funkcjonowania koła jest priorytetem. Nie można podejmować żadnego ryzyka naruszenia strukturalnej integralności i pogorszenia własności tych kół kolejowych, ponieważ może prowadzić to do poważnej w skutkach katastrofy.

Koła kolejowe są zazwyczaj odlewane ze stali bądź z żelaza w grafitowych formach. Taki sposób odlewania jest wynikiem prawie stuletniego postępu w tej dziedzinie. Procesy odlewania zasadniczo wykorzystują wtórne mechaniczne obróbki, mające za zadanie usuwanie nadmiarowego materiału lub do zapewnienia pozostawania procesu odlewania w określonych tolerancjach wymiarów. Te wtórne operacje są niepożądane, ponieważ są kosztowne iczasochłonne. Jednakże, usuwanie nadmiarowego materiału w obróbce powierzchniowej metalu jest niezbędne tak z funkcjonalnego, jak i z estetycznego punktu widzenia. Obróbki powierzchniowe metalu obejmują skrawanie, cięcie gazowe lub palnikowe oraz szlifowanie. Ręczne szlifowanie jest stosowane do różnych częściowo -gotowych produktów, takich jak kęsy w stalowni. Jednakże .w przypadku produktów, które muszą być przenoszone na linię wykończeniową, często muszą być stosowane bardziej - dokładne i precyzyjne urządzenia, takie jak szlifierki.

187 347

Przy produkcji kół kolejowych praktykuje się umieszczanie świeżo odlanego koła w szlifierce wahadłowej, która dokładnie zeszlifowuje wlewy i nadlewy. Jednakże stwierdzono, że obecne maszyny szlifujące i urządzenia z tarczami ściernymi nie mogą uzyskać precyzyjnego dostępu do ramy koła kolejowego w celu usunięcia wszystkich nadlewów i wlewów, które znajdują się w pobliżu piasty. Ponadto stwierdzono, że obecnie dostępne tarcze ścierne z prostokątnymi krawędziami lub rogami mogą uszkodzić powierzchnię ramy przy początkowym zastosowaniu takiej tarczy ściernej, co może prowadzić do odrzucenia produktu jako wadliwego.

W przemyśle kolejowym, rozmiary koła kolejowego są zasadniczo duże, przy czym średnica wynosi od 71,12 cm do 106,68 cm, a ciężar przekracza 226,8 kg. W związku z tym, urządzenie do wtórnej obróbki tak dużych produktów również musi mieć duże rozmiary. Jednakże, wtórne operacje jako takie muszą być precyzyjne i względnie dokładne. Na przykład, końcowe szlifowanie powierzchni nośnej może mieć tolerancję jedynie kilku dziesiątych mm. Alternatywnie, zgrubne usuwanie nadmiarowego materiału wymaga przyłożenia tarczy ściernej o względnie dużej średnicy do dużej powierzchni w mało widocznym położeniu w celu wykonania operacji wykańczania w krótkim czasie. Ocena wykonywania operacji wykańczania w krótkim czasie dotyczy tak czasu pracy operatora, jak i ceny jego pracy.

Jak wspomniano powyżej, koła kolejowe są często wykańczane operacjami szlifowania, lecz ponieważ koła te są elementami o dużej masie, urządzenia do utrzymywania i szlifowania tych kół muszą mieć odpowiednie rozmiary dla przyjęcia takiej masy. Operacja szlifowania jest wykonywalna przez tarczę ścierną na wrzecionie, tak jak jest to znane w stanie techniki. Tarcza ścierna jest zagęszczonym materiałem ściernym o kształcie pierścieniowym, posiadającym stalą średnicę i grubość ścianki, który zazwyczaj obraca się w tym samym kierunku, co szlifowany produkt. Zagęszczony materiał ścierny tarczy ściernej może być spajany w procesie tworzenia stopu w piecu albo poprzez zastosowanie odpowiedniego lepiszcza. Tarcze ścierne są zazwyczaj krążkami mającymi płaskie promieniowe powierzchnie i zewnętrzne promieniowe powierzchnie, o szerokości równej grubości tarczy i prostopadłe do powierzchni promieniowej. W rezultacie, przekrój tych promieniowych i zewnętrznych promieniowych powierzchni może mieć ostre kąty, które przy szlifowaniu kół kolejowych mogą powodować, że ostry kąt będzie wchodził w powierzchnię, której przeznaczeniem jest stykanie się z podłożem, co znacznie może zwiększać podatność na zużycie i nadżerki w tym miejscu.

Przedmiotem wynalazku jest ściernica w postaci pierścieniowej tarczy do szlifowania przedniej powierzchni płyty koła kolejowego, przy czym koło zawiera piastę posiadająca przednią powierzchnie, okrąg toczny z przednim wieńcem i krzywoliniową płytę rozciągającą się pomiędzy piastą i okręgiem tocznym, przy tym płyta posiada przednią powierzchnię płyty, ściernica posiada część obwodową, która charakteryzuje się tym, że ma zewnętrzną powierzchnię na obwodzie, pierwszą i zewnętrzną powierzchnię o pierwszej zewnętrznej średnicy i drugiej wewnętrznej średnicy, drugą i wewnętrzną płaską powierzchnię o drugiej zewnętrznej średnicy i drugiej wewnętrznej średnicy, przy tym druga zewnętrzna średnica jest krótsza niż pierwsza zewnętrzna średnica, druga wewnętrzna średnica jest krótsza niż pierwsza wewnętrzna średnica, linia środkowa ściernicy jest prostopadła do pierwszej płaskiej powierzchni, drugiej płaskiej powierzchni, pierwszej wewnętrznej średnicy, drugiej wewnętrznej średnicy, pierwszej zewnętrznej średnicy i drugiej zewnętrznej średnicy, pierwsza i druga płaska powierzchnia współpracują ze sobą wyznaczając grubość ściernicy, zewnętrzna powierzchnia na obwodzie jest zasadniczo ukośna pomiędzy pierwszą zewnętrzną średnicą i drugą zewnętrzną średnicą, ściernica posiada pierwszą wewnętrzną powierzchnię o pierwszej wewnętrznej średnicy przy pierwszej zewnętrznej powierzchni, drugą wewnętrzną powierzchnię o drugiej wewnętrznej średnicy, ściernica przy drugiej wewnętrznej średnicy posiada drugą grubość ścianki, która jest mniejsza niż pierwsza grubość ścianki, trzecia powierzchnia jest umieszczona pomiędzy pierwszą i drugą powierzchnią pozostając do nich równoległą, pierwsza wewnętrzna powierzchnia jest ustawiona skośnie pod kątem ostrym w stronę do wewnątrz począwszy od pierwszej i zewnętrznej powierzchni o pierwszej wewnętrznej średnicy do trzeciej powierzchni, przy czym pierwsza wewnętrzna powierzchnia wyznacza występ, przecięcie pierwszej i zewnętrznej powierzchni z zewnętrzną powierzchnią

187 347 o pierwszej zewnętrznej średni.cy wyznacza pierwszą krawędź, przecięcie drugiej i nej powierzchni z zewnętrzną powierzchnią o drugiej zewnętrznej średnicy wyznacza drugą krawędź. Ściernica ma pierwszą krawędź skośną, zaś zewnętrzna powierzchnia na obwodzie jest odcinkiem łuku sferycznego pomiędzy pierwszą zewnętrzną powierzchnią i drugą zewnętrzną powierzchnią, natomiast pierwsza zewnętrzna średnica i druga zewnętrzna średnica mają wielkości proporcjonalne do konturu koła kolejowego, przy czym odcinek łuku sferycznego jest dopasowany do konturu przedniej powierzchni płyty koła kolejowego.

Trzecia powierzchnia i pierwsza wewnętrzna powierzchnia ściernicy wyznaczają pomiędzy sobą wgłębienie w ściernicy, które przeznaczone jest na kołnierz utrzymujący oprawkę. Kołnierz utrzymujący oprawkę w tym wgłębieniu posiada zewnętrzną powierzchnię, która jest w przybliżeniu koplenama z pierwszą i zewnętrzną powierzchnią ściernicy.

Śposób usuwania wlewów i nadlewów. z odlewanych kół wagonowych, a zwłaszcza z przedniej powierzchni płyty krzywoliniowej koła kolejowego, która to przednia powierzchnia płyty posiada kontur i powierzchnię, przy czym koło kolejowe zawiera piastę koła z przednią częścią oraz przednią część wieńcową, polegający na tym, że szlifuje się wlewy technologiczne i nadlewy pozostałe po odlewaniu na kole z osią symetrii przechodzącą przez piastę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że mocuje się koło kolejowe w ramie wahadłowej szlifierki wahadłowej, która zawiera zespół napędowy i wrzeciono do utrzymywania tarczy ściernej, następnie dostarcza się pierścieniową ściernicę o ukośnej zewnętrznej powierzchni, która to ściernica posiada pierwszą zewnętrzną powierzchnię i drugą zewnętrzną powierzchnię, przy czym druga zewnętrzna średnica drugiej zewnętrznej powierzchni jest krótsza niż pierwsza zewnętrzna średnica, natomiast ukośna powierzchnia rozciąga się pomiędzy pierwszą zewnętrzną powierzchnią o pierwszej zewnętrznej średnicy i drugą zewnętrzną powierzchnią o drugiej zewnętrznej średnicy, po czym montuje się ściernicę na wrzecionie w taki sposób, że pierwsza zewnętrzna powierzchnia wchodzi we współpracę z ramą wahadłową i zamontowanym kołem kolejowym, przy czym ściernica posiada oś, a wrzeciono jest ustawione zasadniczo wzdłuż osi ściernicy, natomiast pierwsza zewnętrzna powierzchnia ściernicy jest wysunięta z wrzeciona na zewnątrz, następnie obraca się ściernicę w pobliżu przedniej powierzchni płyty koła kolejowego i części piasty, po czym przesuwa się ściernicę i wrzeciono w celu zapewnienia kontaktu pomiędzy przednią powierzchnią płyty koła kolejowego i zewnętrzną powierzchnią ściernicy, następnie obraca się koło kolejowe w ramie wahadłowej i ściernicy na wrzecionie, po czym jednocześnie i zsynchronizowanie obraca się koło kolejowe w ramie wahadłowej i ściernicy na wrzecionie, tak by zapewnić kontakt z przednią powierzchnią płyty w pobliżu przedniej części wieńca, a następnie obraca się wrzeciono i ściernicę dla zapewnienia kontaktu z przednią powierzchnią płyty wzdłuż konturu, w celu wygładzenia tej przedniej powierzchni płyty i usunięcia naddatków i nadlewów.

Przedmiot wynalazku oraz rozwiązania ze stanu techniki zostaną uwidocznione w przykładach na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia widok bocznego przekroju poprzecznego znanej szlifierki do kół kolejowych; fig. 2 - widok powiększonego, częściowego przekroju poprzecznego wału napędowego, wrzeciona, tarczy ściernej i koła kolejowego z fig. 1; fig, 3 - widok powiększonego przekroju poprzecznego tarczy ściernej· i końcówki wrzeciona z fig. 2; fig. 4 - widok przekroju poprzecznego tarczy ściernej zgodnej ze stanem techniki, według fig. od 1do 3; fig. 5 - widok perspektywiczny przykładowego koła kolejowego; fig. 6 - przekrój poprzeczny koła wzięty wzdłuż linii 11-11 z fig. 5; fig. 7 - przekrój poprzeczny tarczy ściernej według niniejszego wynalazku; fig. 8 - powiększony widok końcówki wrzeciona, koła kolejowego i tarczy ściernej według niniejszego wynalazku

Na figurach 5 i 6 przedstawiono, odpowiednio, widok perspektywiczny lub widok z profilu oraz przekrojowy widok pewnego odcinka. Koło 10 posiada piastę 12 zawierającą wewnętrzną lub przednią powierzchnię 14, część toczną 16 z powierzchnią wieńca 18, okręgiem tocznym 20 i kołnierzem 22. Wyprofilowana rama lub płyta 24 łączy piastę 12 i część toczną 16, przy czym ta płyta 24 zawiera tylne piastowe, lub inaczej wewnętrzne, zaokrąglenie lub naroże 26 oraz zewnętrzne lub inaczej przednie zaokrąglenie lub naroże 28 w pobliżu piasty 12 i otworu dla wału osiowego 30. Oś wzdłużna 32 koła 10 środkowo przechodzi przez otwór 30. Jak to widać na fig. 5 i 6, przednia lub czołowa powierzchnia płyty 34 wydaje się

187 347 być bardzo gładka, pozbawiona wad, zadrapań lub niedokładności. Odlane koła kolejowe 10 posiadają nieregularną przednią powierzchnię płyty 34, zawierającą nadlewy i nadlewy pozostałe po procesie odlewania.

Gładka przednia powierzchnia płyty 34 widoczna na kołach 10 z fig. 5 i 6 jest zasadniczo uzyskiwana dzięki procesowi szlifowania, który ma za zadanie usuwanie nadlewów, wlewów i nieregulamości na powierzchni 34. Szlifierka 50 pokazana na fig. 1, 2 i 3 zawiera zestaw wahadłowy 53, silnik lub inny zespół napędowy 52 oraz ramę posuwową i obudowę 51, Zestaw wahadłowy 53 jest zaznaczony linią przerywaną na fig. 1. Zespół napędowy 52 razem z ramą posuwową i obudową 51 są zaznaczone linią przerywaną na fig. 2 w celu wyraźnego uwypuklenia ich na rysunku. Szlifierka 50 posiada ściernicę 60 zamocowaną na kołnierzu 62 napędzającym oprawkę 54, który to kołnierz 62 jest przytwierdzony do wrzeciona 64 i może obracać się wokół osi przegubu ramy posuwowej 68.

Kołnierz oprawki 62 mocuje ściernicę 60 do kołnierza napędzającego oprawkę 54, tak by obracała się wokół osi wrzeciona 65, jak to pokazano na fig. 2. Ilustracja szlifierki do kół kolejowych 50 posiada znaną strukturę, opisaną w patencie USA nr 5 209 021, Christie i inni, która jest przede wszystkim zaprojektowana do usuwania nadlewów i szlifowania odlanych kół kolejowych; Zgodnie ze strukturą urządzenia i sposobem szlifowania według fig. 2 i 3, ściernica 60 na wrzecionie 64 obraca się wokół osi 65 i może obracać się wraz z wrzecionem 64 i obudową wrzeciona 66 wokół osi przegubu 68 ramy posuwowej 51. Koło kolejowe 10 w zestawie wahadłowym 53 obraca się wokół osi 32 oraz jednocześnie może odchylać się wokół osi przegubu 56 ramy wahadłowej 55 do pozycji koła kolejowego 10, a dokładniej przedniej powierzchni płyty 34 lub przedniego zaokrąglenia piasty 28, w pobliżu ściernicy. Na ilustracjach istniejącego stanu techniki, tarcza ścierna 60 ma ograniczoną zdolność do zbliżania się do piasty 12, ponieważ kołnierz oprawkowy 62 może przypadkowo wejść w kontakt i uszkodzić piastę 12 lub przednie zaokrąglenie. 28. Potencjalna możliwość kontaktu pomiędzy piastą- 12 i kołnierzem 62 jest tytułem przykładu pokazana na fig. 3.

Pomiędzy powierzchnią szlifowaną i obszarem nieszlifowanym na zewnętrznej powierzchni płyty 34 zawsze istnieje linia działowa 70. W urządzeniu i tarczy ściernej według stanu techniki z fig. 2, odległość pomiędzy linią działową 70 i nieszlifowanym wlewem w pobliżu zewnętrznego zaokrąglenia 28 reprezentuje odcinek 70, który może być dłuższy niż 19,05 cm.

Zgodnie z fig. 2, koło kolejowe 10 przegubowo obraca się wokół osi 56 oraz obraca się wokół osi 32 w zestawie wahadłowym 53, natomiast ściernica 60 z kołnierzem 62 obraca się wokół osi 65 i przesuwa wraz z ramą posuwną 51, a w wyniku tego złożonego ruchu ściernica 60 dostaje się w pobliże przedniej powierzchni płyty 34. Dla przykładu, koło kolejowe 10 z fig. od 1 do 3 ma średnicę 71,12 cm, ściernica 60 ma średnicę 63,5 cm i grubość 7,62 cm. Wyniki testowego szlifowania w tym konkretnym przypadku ujawnił luz lub odstęp 71 większy niż 19,05 pomiędzy linią oddzielającą 70 na kole i nieszlifowanym nadlewem w pobliżu przedniego zaokrąglenia piasty 28. Obszar podłoża powierzchni przedniej płyty 34 rozciąga się do powierzchni wieńcowej 18. W tej operacji szlifowania i zgodnie z tym, co pokazano na fig. 2, utrzymywany jest drugi luz 73 pomiędzy kołnierzem 62 i przednią powierzchnią piasty 12 w celu uniknięcia kontaktu pomiędzy kołnierzem 62 i piastą 12. Luz 73 ogranicza głębokość penetracji ściernicy 60 w przednim zaokrągleniu piasty 28 wzdłuż przedniej powierzchni płyty 34.

Pokazana na fig. 4 tarcza ścierna według stanu techniki posiada przekrój poprzeczny, na którym widać trwale ściśnięte lub zagęszczone materiały, przy czym znane są przekroje poprzeczne, w których widoczne są dwa komponenty, co ma miejsce przy zastosowaniu pierścieni ściskających, segmentów nośnych lub innych dodatkowych składników tarcz ściernych łub głowic ściernych. Te dodatkowe komponenty oraz ich różne przykłady realizacji nie zostały przedstawione, choć są znane w stanie techniki. Średnica 60 posiada zasadniczo pierścieniowy kształt w widoku rzutu, zawierając oś otworu 61, zewnętrzną płaską powierzchnię 72 i wewnętrzną płaską powierzchnię 74, a jej przekrój poprzeczny pokazany na fig. 4 ma zasadniczo prostokątny przekrój poprzeczny. Płaszczyzny powierzchni 72 i 74 są zasadniczo równoległe. Pokazana ściernica 60, taka jak wspomniana w poprzednim przykładzie, posiada8

187 347 ją zewnętrzną średnicę 80 o wielkości 63,5 cm oraz wewnętrzną średnicę 86. Zewnętrzna powierzchnia 84 przy obwodzie ściernicy 60 na fig. 3 i 4 posiada nieznacznie wypukły lub zaokrąglony kształt, a przecięcia płaskich powierzchni 72 i 74 z zewnętrzną powierzchnią 84 uwypuklają łukowate naroża, odpowiednio, 75 i 77. W tym rozwiązaniu według stanu techniki, grubość ścianki 90 pomiędzy płaskimi powierzchniami 72 i 74 wynosi 7,62 cm. Ta grubość ma za zadanie przynajmniej w części zapewniać przyjmowanie obciążeń wywieranych na tarczę 60 w czasie szlifowania. Średnica 81 pokazana na zewnętrznej powierzchni 72 ściernicy ilustruje średnicę kołnierza oprawki 62 na tej zewnętrznej powierzchni 72.

Na figurach 2 i 3, koło kolejowe 10 w urządzeniu 50 jest szlifowane przez ściernicę 60, która w tym przykładzie ma grubość 7,62 cm i średnicę 63,5 cm. Koło kolejowe w tym przykładzie ma średnicę 63,5 i zazwyczaj posiada wlewy technologiczne w dużej bliskości piasty 12. W powyższym przykładzie, operacja szlifowania odbywa się z luzem większym niż 19,05 mm. W warunkach produkcyjnych, większa średnica i większa grubość tarczy ściernej mogą zapewniać bardziej ekonomiczne narzędzie wraz z wydłużeniem cyklu produkcyjnego z powodu zwiększonej masy, ponieważ prowadzi to do mniejszych zmian w tarczach ściernych. Zastosowanie cieńszych tarcz ściernych według stanu techniki pozwala użytkownikowi na szlifowanie przedniej powierzchni płyty 34 bliżej zaokrąglenia piasty 28, co prowadzi do czyszczenia większego obszaru naddatków i zmniejsza szerokość odstępu 71.

Dostarczana użytkownikowi ściernica 60 jest tak wytwarzana, by posiadała pewien specyficzny kształt lub kontur przy zewnętrznej powierzchni 84. Jednakże, zewnętrzna powierzchnia 84 jest wystawiana na zużycie i nadżerki w czasie zwykłych operacji szlifierskich, które zmieniają kontur tej zewnętrznej powierzchni.

Szerokość pierwszego odstępu 71 zwiększa się, gdy stosowana jest grubsza ściernica 60, ponieważ trudniej jest szlifować cały obszar naddatków technologicznych grubszą ściernicą. Jednakże, cieńsze ściernice 60 mogą charakteryzować się mniejszą trwałością w zastosowaniach produkcyjnych, co prowadzi do konieczności częstszych wymian ściernic, zwiększając związane z tym koszty. Wydajność produkcyjna maleje a koszt robocizny rośnie, gdy zwiększa się częstość wymian ściernic. Zastosowanie ściernic 60 cieńszych niż znane ze stanu techniki do szlifowania kół kolejowych 10 prowadzi do utraty wydajności ze wspomnianych powyżej powodów, lecz ta utrata wydajności odbywa się kosztem usuwania całości naddatków technologicznych.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, ściernica 120 z fig. 7 posiada kształt zapewniający dostosowanie się do większego zbliżenia obszaru szlifowania do piasty w przypadku koła kolejowego 10 o mniejszej średnicy. Zewnętrzna średnica 80 ściernicy 120 przy pierwszej płaskiej powierzchni 72 wynosi około 60,96 cm, a grubość zewnętrznej ścianki 90 wynosi około 5,08 cm. Skład tarczy oraz urządzenie mocujące dodatkowy rdzeń wewnętrzny ściernicy 120, jak również odpowiednie materiały ścierne do tarczy, są dostarczane w takiej postaci by pasowały do poszczególnych zastosowań.

Ściernica 120 z fig. 7 jest pierścieniem posiadającym oś wzdłużną 61, pierwszą wewnętrzną średnicę 86 przy wewnętrznej płaskiej powierzchni 74 i wewnętrznej ściance 79 oraz drugą wewnętrzną średnicę 94 przy zewnętrznej płaskiej powierzchni 72, która to druga średnica 94 jest większa niż pierwsza średnica 86. Pierwsza grubość ścianki 90 jest mierzona pomiędzy wewnętrzną płaską powierzchnią 74 i zewnętrzną płaską powierzchnią 72. Druga grubość ścianki 92 jest ^mierzona pomiędzy wewnętrzną płaską powierzchnią 74 i trzecią płaską powierzchnią 76. Ścianki lub grubości ścianek 90 i 92 przecinają się przy występie 95 z trzecią płaską powierzchnią 76 o trzeciej średnicy 94, która posiada ściankę 96 rozciągającą się zasadniczo pionowo z trzeciej powierzchni 76 do zewnętrznej powierzchni 72.

Ściernica 120 jest wytwarzana w taki sposób, by jej kontur przy zewnętrznej powierzchni 84 był odpowiedni dla zapewnienia pełnego kontaktu pomiędzy przednią, powierzchnią płyty 34 przy przednim zaokrągleniu piasty 28 i powierzchnią 84. Zmiana kształtu tego konturu, wynikająca ze zużycia lub nadżerki zewnętrznej powierzchni 84 i skosu 108, jest powstrzymywana poprzez zmiany sekwencji szlifowania, w wyniku czego nadlewy zapewniają odpowiednie obrabianie tarczy, tak by utrzymać założony kontur tarczy ściernej 120.

187 347

Jak wspomniano powyżej, ściernica 60 zgodna ze stanem techniki zmienia kontur wraz ze zużywaniem się. Ten zmieniony kontur powierzchni 84 z reguły bardziej zbliża się do kształtu płaskiej powierzchni 34 w pobliżu zewnętrznej powierzchni wieńca 18, niż do zewnętrznego zaokrąglenia piasty 28. Taki powstały kształt tarczy ściernej jest konsekwencją sposobu przeprowadzania operacji szlifowania według stanu techniki. To znaczy, zestaw wahadłowy 53 obraca się i przesuwa koło kolejowe 10 w poprzek ściernicy 60 lub 120, do momentu aż ściernica 60 lub 120 nie wejdzie w kontakt z obszarem naddatków w pobliżu przedniego zaokrąglenia piasty 28. Jednakże, kontur ściernicy 60 i kąt styczności z przednią powierzchnią płyty 34 przy przednim zaokrągleniu piasty, jak również kąt przesuwu zestawu wahadłowego 53 i wrzeciona 64, powodują przemieszczenie przedniej powierzchni 72 i naroża 75 tarczy ściernej 60 według stanu techniki zapobiegające kontaktowi z przednią powierzchnią płyty 34, które to przemieszczenie przenosi większość obszaru styczności ściernicy, a w konsekwencji powodując zużywanie się, na tylną powierzchnię 74 ściernicy, która posiada drugie naroże 77 na przecięciu z tylną powierzchnią 74 i konturem powierzchni 84. To przemieszczenie przedniej powierzchni 72 ściernicy z położenia stycznego z przednią powierzchnią płyty 34 daje w wyniku luz w obszarze naddatków pozostających na przedniej powierzchni płyty 34, co jest efektem niepożądanym. Zmniejszenie szerokości lub grubości 90 ściernicy 120 pozwala na zastosowanie wspomnianej wcześniej zmodyfikowanej sekwencji szlifowania, w której nadlewy są wykorzystywane do renowacji powierzchni ściernicy 84 i zachowania przez nią pierwotnego konturu. Jednakże, fizyczne ograniczenia ściernic zazwyczaj określają, gdzie jest granica grubości ścianki tarcz ściernych, ponieważ grubość ścianki nie spełniająca wspomnianego ograniczenia mogłaby nie być w stanie wytrzymywać bocznych sił obciążających, powstających przy szlifowaniu, co mogłoby prowadzić do bardzo niekorzystnych efektów, takich jak złamanie.

Ściernica 120 posiada skośne lub zaokrąglone naroże 108 przy przecięciu z płaską powierzchnią 72 i zewnętrzną powierzchnią 84, z promieniem łuku 85 dla powierzchni 84. Jak pokazano na fig. 7, promień łuku 85 rozciąga się z pewnego punktu w przestrzeni odsuniętego od ściernicy 120. Skośne naroże 108 pozwala na wykonywanie operacji szlifowania z niewielkim ryzykiem powstania wyżłobienia w przedniej powierzchni płyty 34, zwłaszcza przy początkowym użyciu ściernicy 120, które to żłobienie może powodować powstanie wyciętego obszaru w powierzchni ramy 34. Ta skaza lub wycięcie może być podobna do wrębu, który może powodować zwiększenie naprężeń łub zmniejszenie wytrzymałości ramy. Połączenie struktury lub rozkładu wymiarów tarczy ściernej 120 z fig. 7 i 8 zapewnia rozwiązanie problemów związanych z luzem w przypadku szlifowania koła kolejowego 10, przy czym w szczególności chodzi tu o dochodzenie w pobliże naddatków na przedniej powierzchni płyty 34 przy piaście 12, co pozwala na szlifowanie przedniej powierzchni płyty 34 tak, by usunąć niedokładności powierzchni, nadlewy i nadlewy technologiczne oraz uzyskać powierzchnię gładką z estetycznego punktu widzenia.

W szczególności, oprawka kołnierzowa 62 na fig. 8 jest osadzona we wgłębieniu 97 ściernicy 120, które to wgłębienie 97 jest uformowane przez zewnętrzną ściankę 96 i trzecią płaską powierzchnię 76. Wgłębienie 97 posiada trzecią płaską powierzchnię 76, którą jest odpowiednio przesunięta względem pierwszej przedniej powierzchni 92, tak by przyjmować wewnątrz kołnierz oprawkowy 62, w wyniku czego powstaje powierzchnia kołnierza wpuszczona lub w przybliżeniu koplenama z zewnętrzną powierzchnią 72 ściernicy 120. Taka struktura pozwala wyprofilowanej powierzchni szlifującej 84 na szlifowanie całości naddatków technologicznych w pobliżu zaokrąglenia piasty 28 bez obawy, że nastąpi kontakt kołnierza 62 z piastą 12, Ściernica 120 posiada mniejszą grubość ścianki 90 niż tarcza ścierna 60 w celu zmniejszenia efektu związanego z konturem tarczy ściernej, którego wynikiem jest pozostawienie pewnego luzu. Wpuszczona powierzchnia pomiędzy kołnierzem 62 i płaską powierzchnią 72 zmniejsza wielkość drugiego odstępu 73, co również pozwala ściernicy 120 na bliższe podejście do piasty 12.

Ściernica 120 zapewnia zwiększoną zdolność penetracji w głąb powierzchni ramy 34 w celu szlifowania w większej bliskości piasty 12 niż to miało miejsce w tarczach według stanu techniki lub ściernic o mniejszej średnicy. Niechętne stosowanie tarczy ściernej

187 347 o mniejszej średnicy jest związane ze zmniejszoną powierzchnią szlifującą w takich ściernicach o małej średnicy, co powoduje szybsze zużywanie się i konieczność częstszej wymiany tarcz ściernych. Pierwsza zewnętrzna średnica 80 i druga zewnętrzna średnica 82 ściernica 120 mogą być tak dobrane, by odpowiadały rozmiarowi, to znaczy średnicy koła kolejowego 10, który wynosi, jak wcześniej wspomniano, 71,12 cm. Różnica średnic kół kolejowych 10 nie jest ograniczeniem dla efektywności pracy tarcz ściernych według niniejszego wynalazku. Wiadome jest, że koła kolejowe 10 o większej średnicy będą lepiej dostosowane do ściernic 120 o większej średnicy, a stosowanie ściernic 120 o większej średnicy ma jedynie wpływ^ na zwiększenie kosztów, a nie na efektywność operacji.

Ściernice 120 są wykorzystywane w układzie, w którym koło kolejowe 10 i ściernica 120 są zamontowane w urządzeniu 50 w opisany sposób. Ściernica 120 jest obracana wokół przegubu 68, a koło kolejowe obraca się wokół osi 56, przy czym w wyniku tych obrotów tarcza ścierna jest przysuwana w pobliże przedniej powierzchni płyty 34. Jak to wcześniej wspomniano, zarówno koło kolejowe 10 jak i ściernica 120 obracają się wokół swych osi, odpowiednio, 32 i 65. Każde koło kolejowe 10 i ściernica 120 są tak obracane, by podążać zgodnie z pożądanym kształtem przedniej powierzchni płyty 34. Następnie, ściernica 120 wzdłuż przedniej powierzchni 34 koła kolejowego 10 pomiędzy zaokrągleniem piasty 28 i powierzchnią zewnętrznego wieńca 18 w celu usuwania naddatków technologicznych, nadlewów lub innych nieciągłości występujących na przedniej powierzchni 34, jednocześnie przy zachowaniu pierwotnego konturu przy powierzchni 84 i skosie 108 ściernicy 120.

Niniejszy wynalazek został opisany z nawiązaniem do jednego konkretnego przykładu realizacji, przy czym oczywiste jest, że nie ogranicza się on jedynie do tego przykładu. Zakres wynalazku określony przez załączone zastrzeżenia powinien być traktowany możliwie szeroko, na ile pozwala na to obecny stan techniki.

FIG.2

51'

187 347

FIG4

FIG3 y

-/ Λ*. *	72
86-
81-	s,
κ·	X)
	ν'

5°

187 347

ΓΊ

Li

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ściernica w postaci pierścieniowej tarczy do szlifowania przedniej powierzchni płyty koła kolejowego, przy czym koło zawiera piastę posiadającą przednią powierzchnię, okrąg toczny z przednim wieńcem i krzywoliniową płytę rozciągającą się pomiędzy piastą i okręgiem tocznym, przy tym płyta posiada przednią powierzchnię płyty, ściernica posiada część obwodową, znamienna tym, że ma zewnętrzną powierzchnię (84) na obwodzie, pierwszą i zewnętrzną powierzchnię (84) o pierwszej zewnętrznej średnicy (80) i drugiej wewnętrznej (86) średnicy, drugą i wewnętrzną płaską powierzchnię (74) o drugiej zewnętrznej średnicy (82) i drugiej wewnętrznej średnicy (86), przy tym druga zewnętrzna średnica (82) jest krótsza niż pierwsza zewnętrzna średnica (84), druga wewnętrzna średnica (86) jest krótsza niż pierwsza wewnętrzna średnica (94), linia środkowa ściernicy (61) jest prostopadła do pierwszej płaskiej powierzchni (72), drugiej płaskiej powierzchni (74), pierwszej wewnętrznej średnicy (94), drugiej wewnętrznej średnicy (86), pierwszej zewnętrznej średnicy (80) i drugiej zewnętrznej średnicy (82), pierwsza i druga płaska powierzchnia (72, 74) współpracują ze sobą wyznaczając grubość (90) ściernicy, zewnętrzna powierzchnia (84) na obwodzie jest zasadniczo ukośna pomiędzy pierwszą zewnętrzną średnicą (80) i drugą zewnętrzną średnicą (82), ściernica posiada pierwszą wewnętrzną powierzchnię (96) o pierwszej wewnętrznej średnicy (94) przy pierwszej zewnętrznej powierzchni (72), drugą wewnętrzną powierzchnię (75) o drugiej wewnętrznej średnicy (86), ściernica (120) przy drugiej wewnętrznej średnicy (86) posiada drugą grubość ścianki (92), która jest mniejsza niż pierwsza grubość ścianki (90), trzecia powierzchnia (76) jest umieszczona pomiędzy pierwszą i drugą powierzchnią (80, 82) pozostając do nich równoległą, pierwsza wewnętrzna powierzchnia (96) jest ustawiona skośnie pod kątem ostrym w stronę do wewnątrz począwszy od pierwszej i zewnętrznej powierzchni (72) o pierwszej wewnętrznej średnicy (94) do trzeciej powierzchni (76), przy czym pierwsza wewnętrzna powierzchnia (96) wyznacza występ, przecięcie pierwszej i zewnętrznej powierzchni (72) z zewnętrzną powierzchnią o pierwszej zewnętrznej średnicy (80) wyznacza pierwszą krawędź, przecięcie drugiej i zewnętrznej powierzchni (74) z zewnętrzną powierzchnią o drugiej zewnętrznej średnicy (82) wyznacza drugą krawędź.
2. 2. Ściernica według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza krawędź jest skośna.
3. 3. Ściernica według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzna powierzchnia (84) na obwodzie jest odcinkiem łuku sferycznego pomiędzy pierwszą zewnętrzną powierzchnią (72) i drugą zewnętrzną powierzchnią (74).
4. 4. Ściernica według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza zewnętrzna średnica (80) i druga zewnętrzna średnica (82) mają wielkości proporcjonalne do konturu koła kolejowego (10).
5. 5. Ściernica według zastrz. 3, znamienna tym, że odcinek 'łuku sferycznego jest dopasowany do konturu przedniej powierzchni płyty (34) koła kolejowego (10).
6. 6. Ściernica według zastrz. 1, znamienna tym, że trzecia powierzchnia (76) i pierwsza wewnętrzna powierzchnia wyznaczają pomiędzy sobą wgłębienie w ściernicy, które przeznaczone jest na kołnierz (62) utrzymujący oprawkę (54).
7. 7. Ściernica według zastrz. 7, znamienna tym, że kołnierz (62) utrzymujący oprawkę (54) w tym wgłębieniu posiada zewnętrzną powierzchnię, która jest w przybliżeniu koplenarna z pierwszą i zewnętrzną powierzchnią (72) ściernicy.
8. 8. Sposób usuwania wlewów i nadlewów z odlewanych kół wagonowych, a zwłaszcza z przedniej powierzchni płyty krzywoliniowej koła kolejowego, która to przednia powierzchnia płyty posiada kontur i powierzchnię, przy czym koło kolejowe zawiera piastę koła z przednią częścią oraz przednią część wieńcową, polegający na tym, że szlifuje się wlewy

   187 347 technologiczne i nadlewy pozostałe po odlewaniu na kole z osią symetrii przechodzącą przez piastę, znamienny tym, że mocuje się koło kolejowe w ramie wahadłowej szlifierki wahadłowej, która zawiera zespół napędowy i wrzeciono do utrzymywania tarczy ściernej, następnie dostarcza się pierścieniową ściernicę o ukośnej zewnętrznej powierzchni, która to ściernica posiada pierwszą zewnętrzną, powierzchnię (72) i drugą zewnętrzną powierzchnię (74), przy czym druga zewnętrzna średnica (82) drugiej zewnętrznej powierzchni (74) jest krótsza niż pierwsza zewnętrzna średnica (80), natomiast ukośna powierzchnia rozciąga się pomiędzy pierwszą zewnętrzną powierzchnią (72) o pierwszej zewnętrznej średnicy (80) i drugą zewnętrzną powierzchnią (74) o drugiej zewnętrznej średnicy (82), po czym montuje się ściernicę na wrzecionie (64) w taki sposób, że pierwsza zewnętrzna powierzchnia (72) wchodzi we współpracę z ramą wahadłową (55) i zamontowanym kołem kolejowym (10), przy czym ściernica (120) posiada oś (61), a wrzeciono (64) jest ustawione zasadniczo wzdłuż osi (61) ściernicy (120), natomiast pierwsza zewnętrzna powierzchnia (72) ściernicy jest wysunięta z wrzeciona (64) na zewnątrz, następnie obraca się ściernicę w pobliżu przedniej powierzchni płyty (34) koła kolejowego (10) i części piasty (12), po czym przesuwa się ściernicę i wrzeciono w celu zapewnienia kontaktu pomiędzy przednią powierzchnią płyty (34) koła (10) kolejowego i zewnętrzną powierzchnią (72) ściernicy, następnie obraca się koło kolejowe w ramie wahadłowej (55) i ściernicy na wrzecionie (64), po czym jednocześnie i zsynchronizowanie obraca się koło kolejowe w ramie wahadłowej (55) i ściernicy na wrzecionie (64), tak by zapewnić kontakt z przednią powierzchnią płyty (34) w pobliżu przedniej części wieńca (18), a następnie obraca się wrzeciono i ściernicę dla zapewnienia kontaktu z przednią powierzchnią płyty wzdłuż konturu, w celu wygładzenia tej przedniej powierzchni płyty i usunięcia naddatków i nadlewów.