Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
ПУТЕВЫЕ МАШИНЫ
применяемые в оао «ржд»
Конструкция, теория и расчет
Глава 6 - 9.


   Содержание

       ВВЕДЕНИЕ
   1. МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА
   2. ПУТЕВАЯ МАШИНА, КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
   3. ПРИВОДЫ ПУТЕВЫХ МАШИН
   4. МАШИНЫ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ И РЕМОНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
   5. МАШИНЫ ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ И ПОДЪЕМКИ ПУТИ

   6. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ
     6.1. Хоппер-дозатор ВПМ-770 (устройство, технология применения, основы расчета)
     6.2. Вагоны-самосвалы (думпкары)
     6.3. Составы для засорителей и сыпучих грузов

   7. МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ
     7.1. Загрязнение балластной призмы и физические основы процесса очистки
     7.2. Принципы работы устройств забора и очистки путевого щебня. Классификация машин
     7.3. Щебнеочистительная машина ЩОМ-4М: общее устройство, начала расчета
     7.4. Щебнеочистительная машина СЧ-601
     7.5. Щебнеочистительная машина RM80 UHR
     7.6. Щебнеочистительные машины комплекса ЩОМ-6 (ЩОМ-6БМ, ЩОМ-6Р, ЩОМ-6У)
     7.7. Щебнеочистительные машины и комплексы повышенной производительности с послойным уплотнением балласта перспективы развития машин и комплексов
       7.7.1. Щебнеочистительный комплекс ЩОМ-1200: устройство, гидропривод выгребной цепи
       7.7.2. Щебнеочистительная машина ЩОМ-1200 ПУ
       7.7.3. Щебнеочистительный комплекс RM-2002
       7.7.4. Перспективы развития машин и комплексов для очистки щебня
     7.8. Основы расчета рабочего технологического оборудования щебнеочистительных машин и комплексов
       7.8.1. Расчет выгребного устройства
       7.8.2. Расчет плоского вибрационного грохота

   8. МАШИНЫ ДЛЯ УКЛАДКИ И РАЗБОРКИ ПУТИ
     8.1. Классификация методов и машин для укладки путевой решётки
     8.2. Составы разборочного и укладочного поездов 
       8.2.1. Укладочный кран УК-25/9-18
       8.2.2. Производительность укладочного крана
       8.2.3 Расчёт параметров кранового оборудования
       8.2.4. Устойчивость укладочного крана
       8.2.5. Тяговый расчёт укладочного крана
       8.2.6. Моторная платформа МПД-2
     8.3. Машины для замены шпал в пути
     8.4. Механизация укладки и ремонта бесстыкового пути
       8.4.1. Работа рельсовых плетей в пути
       8.4.2. Механизация транспортировки, укладки и перекладки рельсовых плетей
       8.4.3. Тяговый расчет рельсовозного состава
       8.4.4. Технологический комплекс для ремонта скреплений (системы Матвеенко)
       8.4.5. Рельсоочистительные машины
       8.4.6. Машины и оборудование для контактной сварки рельсов, термитная сварка рельсов
     8.5. Путевые моторные гайковерты (устройство, принцип работы, расчет параметров)
     8.6. Машины и оборудование для замены стрелочных переводов
       8.6.1. Укладочные краны для замены стрелочных переводов УК-25СП, УК-25/28СП
       8.6.2. Специальный подвижной состав для укладки стрелочных переводов блоками
     8.7. Машины для шлифовки рельсов и стрелочных переводов (устройство, принцип действия)

   9. МАШИНЫ ДЛЯ СБОРКИ И РАЗБОРКИ РЕЛЬСОВЫХ ЗВЕНЬЕВ
     9.1. Звеносборочные, звеноразборочные линии для деревянных шпал
       9.1.1. Линии для сборки звеньев для деревянных шпал ЗЛХ-800 и ЗСЛ-150
       9.1.2. Линии разборки звеньев на деревянных шпалах ЗРЛ и ЗРЛ-150
     9.2. Звеносборочные, звеноразборочные и звеноремонтные линии для железобетонных шпал
       9.2.1. Линия стендовой сборки звеньев на железобетонных шпалах ТЛС
       9.2.2. Стендовая линия ремонта звеньев на железобетонных шпалах ЛРЗС
       9.2.3. Линия сборки звеньев на железобетонных шпалах ПЗЛ
       9.2.4. Линия сборки звеньев на железобетонных шпалах ЦТЛ-75
     9.3. Основы расчета параметров звеносборочно-разборочных линий
       9.3.1. Компоновочные расчеты производственных баз
       9.3.2. Расчеты транспортных агрегатов и механизмов

 10. МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БАЛЛАСНОЙ ПРИЗМЫ, ВЫПРАВКИ И ОТДЕЛКИ ПУТИ
 11. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПУТИ
 12. МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПУТИ ОТ СНЕГА
 13. ТЯГОВЫЕ, ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫЕ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ
 14. МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ
       Список литературы



ГЛАВА 6
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ

   Для перевозки и выгрузки по фронту работ балластных материалов и материалов для отсыпки земляного полотна в путевом хозяйстве применяют специализированные саморазгружающиеся полувагоны (хоппер-дозаторы), вагоны-самосвалы и поезда с системой напольных транспортеров.

6.1. Хоппер-дозатор ВПМ-770
(устройство, технология применения, основы расчета)


 Рис. 6.1. Хоппер-дозатор ВПМ-770:
1 – тормозная система; 2 и 4 – механизмы открытия и закрытия секторных затворов (крышек) и регулировки высоты дозирования;
3 – бункер; 5 – пульт управления затворами и дозатором; 6 – пневматическая рабочая система; 7 – автосцепки СА-3;
8 – ходовые тележки типа 18-100; 9 – рама; 10 – дозатор

   Назначение и принцип работы. Хоппер-дозатор ВПМ-770 (рис. 6.1) предназначен для перевозки и механизированной выгрузки в путь с укладкой, дозированием и разравниванием всех родов балласта при техническом обслуживании (ремонтах и текущем содержании) и строительстве железнодорожного пути. Экипажная часть хоппер-дозатора содержит сварную раму 9 из металлопроката, которая через шкворневые узлы (пятники) и скользуны опирается на двухосные ходовые тележки 8 типа 18-100, тормозную систему 1 и автосцепки 7 типа СА-3. К экипажной части присоединен бункер 3, имеющий две боковые и две торцевые стенки, приваренные к жесткому каркасу. Торцевые стенки сделаны наклонными, что гарантирует спуск балластного материала при разгрузке без его зависания. Хоппер-дозатор имеет разгрузочно-дозирующее оборудование, позволяющее предварительно формировать поперечный профиль балластной призмы при разгрузке, и включающее разгрузочные люки с секторными затворами (крышки) и дозатор 10. Привод всех устройств механизма осуществляется цилиндрами 2 от рабочей пневматической системы, получающей питание сжатым воздухом от компрессора локомотива через соединительные рукава 6. Управление разгрузкой и дозированием балласта производится через рычажно-винтовые регулировочные механизмы 4 и пульты 5 управления пневмораспределителями.


 Рис. 6.2. Разгрузочно-дозирующее устройство:
1 – бункер; 2 – хребтовая балка; 3 и 14 – пневматические стопоры и проушины козырька;
5 – валы; 6 и 11 – секторные затворы (крышки) наружных и внутренних люков; 7 – ходовая тележка;
8 и 9 – разделительные стенки и надрельсовые (туннельные) балки; 10 – рычаги; 12 и 13 – продольные опорные балки и козырек;
15 – РШР; 16 – дозатор; 17 – механизм регулирования высоты дозированной разгрузки балласта; 18 – рама

   Рабочее оборудование хоппер-дозатора (рис. 6.2) включает разгрузочные и дозирующие устройства. Разгрузочные устройства представляют собой четыре люка в нижней части кузова, которые закрываются двумя наружными 6 и двумя внутренними 11 секторными затворами. Привод затворов раздельный через рычаги 10 и валы 5 от соответствующего пневмоцилиндра 4. Открывание крышек в определенном сочетании позволяет реализовать желаемые схемы выгрузки балластного материала (см. также рис. 6.3), увязанные с особенностями технологии работы комплектов машин. При работе балластный материал высыпается из люков во внутреннее пространство дозатора 16 и волочится по уже уложенной призме. Фактически, дозатор представляет собой дополнительный бункер с низкими стенками, который имеет две боковые стенки 9 (рис. 6.4) и два торцевых бруса 14 с проемами в нижних частях для опускания ниже уровня головок рельсов РШР 13. В нижней части дозатора располагаются надрельсовые (туннельные) балки 9 (см. рис. 6.2), которые предотвращают высыпание балласта на рельсы и обеспечивают свободный проход тележек 7. Наружные и внутренние зоны дозатора дополнительно отделены стенками 8, приваренными сверху к надрельсовым балкам 9.


 Рис. 6.3. Технологические схемы дозированной разгрузки балласта в путь:
а и б – по краям призмы с одной и двух сторон; в – в середину между рельсами;
г – по краю призмы с одной стороны и в середину между рельсами; д – по всей ширине балластной призмы

   При работе на пути с железобетонными шпалами технологией работ предусмотрено образование в середине пути канавки, предотвращающей излом шпал под поездной нагрузкой. В этом случае вместе с дозатором опускается козырек 13, опирающийся на продольные балки 12. Козырек в верхнем положении удерживается через две проушины 14 стержневыми стопорами с приводом от пневмоцилиндров 3, установленных на хребтовой балке 2. Дозатор в вертикальном направлении перемещается и фиксируется на заданном уровне выгрузки балласта винтовыми регулировочными механизмами 17. Для центрирования дозатора 16 по оси бункера 1 и для восприятия тяговых нагрузок используются направляющие с роликами (на рисунках не показаны).


 Рис. 6.4. Механизм вертикального перемещения дозатора и регулирования высоты дозированной выгрузки балласта:
1 и 18 – регулировочные винтовые передачи и маховики ручного привода; 2, 7 и 15 – рычаги;
3 – пневмоцилиндры вертикального перемещения дозатора; 4 и 8 – тяги; 5 и 6 – валы с опорами;
9 и 14 – боковые стенки и торцевые брусья дозатора; 10 – продольные балки опоры козырька (не показан);
11 и 12 – надрельсовые (туннельные) балки и разделительные стенки; 13 – РШР;
16 – ограничительные упоры; 17 – тяги ограничения опускания дозатора

   Дозатор (см. рис. 6.4) перемещается в вертикальном направлении пневмоцилиндрами 3 путем поворота валов 5 через рычаг 15. При повороте валов поворачиваются также жестко закрепленные на них рычаги 7, которые в свою очередь, шарнирно связаны с тягами 8, соединенными с дозатором. Высота дозирования в пределах ± 15 см регулируется рычажно-винтовым механизмом, который включает рычаг 2, с одной стороны подвешенный через шарнирную тягу 4 на бункере хоппер-дозатора, а с другой стороны – на гайке регулировочного винтового механизма. Механизм содержит винтовую передачу 1 с ручным маховиком 18. В средней части рычага шарнирно закреплена тяга 17 с пазом. В пазу вставлен ограничительный упор 16, неподвижно соединенный с рычагом 15. Во время работы тяга 17 опускается до определенного уровня при повороте рычага 3 винтовым механизмом. При опускании дозатора в рабочее положение упор 16 ограничивает его перемещение. В транспортном положении дозатора он фиксируется запорами, при этом одновременно обеспечивается специальными упорами фиксация секторных затворов для предотвращения их самопроизвольного открытия при движении хоппер-дозатора.

   В путевом хозяйстве значительную часть парка со-ставляют хоппер-дозаторы ЦНИИ-ДВЗ и ЦНИИ-ДВЗМ [70] (табл. 6.1).

   У них разгрузочные люки бункера закрываются затворами в виде поворотных крышек, что существенно усложняет конструкцию рычажной передачи привода крышек пневмоцилиндрами и не позволяет прервать процесс дозированной выгрузки балласта. Перед участком пути, где выгрузка невозможна, например, на мосту, совершаются возвратные проходы с постепенным повышением уровня дозирования.

Таблица 6.1. Технические характеристики хоппер-дозаторов

Параметры ЦНИИ-ДВЗМ ВПМ-770
1  Грузоподъемность, т 63 72
2  Скорость, км/ч:
   транспортная
   рабочая при разгрузке

до 100
3 ... 5

до 120
3 ... 55
3  Вместимость кузова, м3:
   с шапкой
   без шапки

40,0
32,4

Не допускается
41,0
4  Объемы дозировки балласта для 1 км, м3 на:
   всю ширину пути
   середину пути
   обе стороны пути
   междупутье
   обочину

130 ... 1500
50 ... 550
80 ... 900
40 ... 350
40 ... 600
5  Масса, т 22,7 23,0
6  Тяговое сопротивление состава, кН до 200
7  Возможность прерывания разгрузки Нет Да
8  Размеры разгрузочных проемов в свету, мм:
   наружного люка
   внутреннего люка

345 х 2680
345 х 2680

290 х 2015
290 х 2015

   Путем поворота секторных затворов и отсечения потока выгружаемого балласта разгрузочно-дозирующий механизм хоппер-дозатора ВПМ-770 позволяет оперативно прервать процесс выгрузки, или изменить технологическую схему дозирования (см. рис. 6.3). При использовании хоппер-дозаторов формируются составы с количеством вагонов до 20 ед., называемые вертушками. Разгрузка происходит во время непрерывного движения состава. Балласт под действием веса высыпается в открытый люк (см. рис. 6.1), одновременно вновь уложенный слой подпирает объем балласта снизу от неуправляемого высыпания. Задний по ходу движения торцевой брус дозатора планирует верхнюю поверхность балластной призмы. Начинается разгрузка с первого по направлению движения вагона и далее последовательно, по мере разгрузки предыдущих, в работу включаются следующие вагоны. Благодаря подпору уже разгруженного балласта в путь разгрузка следующего вагона начинается только после полной разгрузки предыдущего.

   Основы расчета хоппер-дозатора. С целью оценки работоспособности хоппер-дозатора в рабочем режиме, помимо общих расчетов его как единицы специального подвижного состава, необходимо производить расчеты бункера и разгрузочно-дозирующего механизма. В расчетах определяются, например, критическая максимальная скорость движения хоппер-дозатора при выгрузке исходя из пропускной способности разгрузочных люков; рабочие сопротивления движению при различных схемах выгрузки; параметры привода секторных затворов и дозатора; прочностные ха-рактеристики бункера и т.д.

   Вначале определим максимально возможную скорость движения хоппер-дозатора из условия вытекания балласта через разгрузочное отверстие. Если скорость движения будет превышена, то часть балласта не будет успевать разгружаться. Бункер хоппер-дозатора можно отнести к неглубоким бункерам с соотношением вертикальных и горизонтальных размеров примерно равным единице. При расчетах режимов разгрузки и нагрузок на затворы и стенки у таких бункеров балласт рассматривается как сыпучая среда, в которой создается гидростатическое давление. Производительность отверстия люка бункера кг/с:

       (6.1)
где Fэ – эффективная площадь проходного сечения отверстия люка бункера, м2;
Vв – скорость высыпания балласта из бункера, м/с;
p – плотность балласта, кг/м3.

   Эффективная площадь отверстия с учетом уменьшения сечения люка выступающими размерами частиц (рис. 6.5), м2:

 (6.2)
   где Aб, Bб – ширина и длина отверстия, м;
d – средний размер частиц балласта, м.

   Скорость высыпания балласта при нормальном истечении (в отличие от гидравлического истечения), м/с:

 (6.3)
   где l – коэффициент истечения (l = 0,3 – 0,5 для щебня, как кускового материала);
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Rэ – эффективный гидравлический радиус отверстия, м, равный (Lэ
– эффективный периметр отверстия, м).

   Производительность хоппер-дозатора при одном рассматриваемом открытом люке, кг/с:

   (6.4)
   где Vм – скорость движения хоппер-дозатора при разгрузке балласта, м/с;
Fбп – приведенная (с учетом объемов, занимаемых шпалами) площадь поперечного сечения выгружаемого слоя балласта, м2
( Vб – объем балласта, выгружаемый через люк на 1 км длины пути, м3).

   Отсюда скорость движения хоппер-дозатора по условию достаточной скорости выгрузки, м/с:

   (6.4)

   Фактическая скорость движения при дозированной выгрузке балласта, не превышающая 3-5 км/ч, определяется физическими возможностями персонала, т.к. управление процессом осуществляется вручную. Критическая скорость движения должна превышать эти значения.


 Рис. 6.5. Схема к расчету критической скорости и рабочего сопротивления движению хоппер-дозатора:
а – вид сбоку; б – поперечный разрез

   Рассмотрим расчет дополнительных сил сопротивления движению хоппер-дозатора, возникающих при выгрузке бал-ласта через рассматриваемое отверстие люка (см. рис. 6.5). Как видно из схемы, высыпавшийся из люка балласт попадает во внутреннее пространство дозатора и волочится по поверхности отсыпанного ранее слоя в отверстии дозатора. Дозатор можно рассматривать как дополнительный бункер с низкими стенками, который также заполнен объемом балласта. Сверху на этот объем действует вертикальное давление pб, Па, передаваемое от объема балласта в бункере, имеющего высоту Hб, м. Это давление передается на отверстие дозатора, имеющее размеры, м, соответственно, ширину Aд и длину Bд. Таким образом, пренебрегая распределением части этого давления на надрельсовую балку и боковую стенку дозатора, давление в отверстии дозатора, кПа:

(6.5)
   где Fдэ – эффективная площадь отверстия дозатора, м2 (Fпэ = (Aд - d)(Bд - d) );
pд – гидростатическое давление слоя балласта высотой Hд, кПа.

   После подстановки значений получим:

(6.6)
   где k – коэффициент подвижности балласта (k = (1 - sin φ)(1 + sin φ))
(
φ – угол внутреннего трения, град; k 0,23 для φ 39°).

   Тогда рабочее сопротивление волочению балласта, обусловленное силой трения выгружаемого балласта, возникающей при его волочении, кН:

 (6.7)
   где fтр – коэффициент трения балласта по балласту, fтр ≈ 0,8 для щебня.

   Как видно из табл. 6.1, площадь отверстий в свету разгрузочных люков хоппер-дозатора ВПМ-770 меньше, чем у хоппер-дозатора ЦНИИ-ДВЗМ. Согласно приведенной расчетной схеме (формула (6.6)), меньшая эффективная площадь разгрузочного люка способствует уменьшению сопротивлений волочению щебня по поверхности слоя. Общее дополнительное рабочее сопротивление определяется с учетом технологической схемы дозированной выгрузки балласта (см. рис. 6.3).


 Рис. 6.6. Схема к расчету усилия Pц, развиваемого штоком пневмоцилиндра
для открытия секторного затвора люка бункера

   Для выбора параметров пневмоцилиндров привода разгрузочных секторов (рис. 6.6) необходимо знать усилия на штоке Pц, кН. На дно затвора действует определенное ранее нормальное давление pб, кПа. При открытии затвора необходимо преодолеть силу трения, кН:

(6.8)
   где f – коэффициент трения поверхности сектора по балласту, f ≈ 0,4.

   Для определения усилия на штоке пневматического цилиндра необходимо сделать кинематический и силовой анализ механизма привода. Если считать, что продольная ось штока пневмоцилиндра перпендикулярна оси рычага, то усилие, развиваемое пневмоцилиндром, кН:

(6.9)
   где RЗ, RР – радиусы затвора и рычага, соответственно, м.

   При необходимости производятся и другие кинематические и силовые расчеты механизмов хоппер-дозатора.

6.2. Вагоны-самосвалы (думпкары)


 Рис. 6.7. Вагон-самосвал (думпкар) модели 31-674;
1 – лобовые стенки с шарнирно-рычажными механизмами открывания бортов; 2 – продольные борта;
3 – верхняя рама; 4 – петли; 5 – упоры; 6 – автосцепки СА-3; 7 – ходовые тележки 18-100;
8 – пневмоцилиндры наклона кузова; 9 – нижняя рама; 10 – тормозная система

   Саморазгружающиеся полувагоны – думпкары (dump – сбрасывать, сar – вагон, англ.) или вагоны-самосвалы используются для доставки и механизированной выгрузки сыпучих строительных материалов на участках реконструкции или строительства железнодорожного пути. В путевом хозяйстве используются думпкары грузоподъемностью 50, 60 и 105 т, имеющие ограничения по загрузке для путей ОАО «РЖД». Так думпкар модели 31-674 (рис. 6.7) имеет нижнюю раму 9, опирающуюся на ходовые тележки 7, с автосцепками 6 и тормозным оборудованием 10. На раму опирается кузов, состоящий из верхней рамы 3 с настилом, двух лобовые стенок 1 и двух продольных бортов 2, соединенных с верхней рамой через петли 4. Кузов соединен с нижней рамой через шарниры. Нагрузка от кузова в транспортном положении передается через опоры 5, расположенные на нижней раме 9. Наклон кузова производится разгрузочными пневматическими цилиндрами 8, закрепленными через кронштейны на нижней раме и соединенными шарнирами с верхней рамой. Оси поворота пневмоцилиндров установлены на продольной линии опрокидывания кузова вокруг шарниров.


 Рис. 6.8. Механизм наклона кузова и открывания борта:
а – транспортное положение; б – положение при разгрузке;
1 и 5 – регулировочные и упорные тяги; 2 – лобовые стенки; 3 – двуплече центральные рычаги; 4 – валик крепления рычагов;
6 – верхняя рама; 7 – кронштейны; 8 и 9 – оси и кронштейны крепления пневмоцилиндров; 10 – пневмоцилиндры разгрузки кузова;
11 – РШР; 12 – ходовые тележки; 13 – нижняя рама; 14 – оси наклона кузова; 15 – петли; 16 – концевые петли; 17 – продольные борта

   При боковом опрокидывании кузова под углом 45°, борт, находящийся со стороны разгрузки открывается, а борт, расположенный с противоположной стороны, должен оставаться закрытым. Для этого в лобовых стенках под кожухами устанавливаются два шарнирно-рычажных механизма, работающих при наклоне кузова синхронно друг с другом. В транспортном положении (рис. 6.8, а) борта 17 закрыты и удерживаются механизмами в этом положении. Каждый механизм имеет два симметрично расположенных относительно продольной срединной плоскости вагона двуплечих центральных рычага 3, установленных на центральном валике 4. Валик закреплен неподвижно на лобовой стенке 2 кузова. Рычаг 3 через упорную тягу 5 шарнирно соединен с кронштейном 7, приваренным к нижней раме 13, таким образом, его положение зависит от наклона кузова. Другим плечом рычаг связан с концевой петлей 16 борта 17 регулировочной тягой 1. При повороте рычага 3 относительно кузова борт поворачивается вокруг петель 15 (рис. 6.8, б) через тягу 1 (левая сторона). Рычаг поворачивается при опрокидывании кузова пневмоцилиндрами 10 правой стороны, т.к. он связан с нижней рамой 13 через тягу 5 (справа). Аналогичный рычаг 3 симметричной части механизма остается неподвижным относительно кузова. Его верхний шарнир перемещается по окружности вместе с поворо-том тяги 5 (слева) вокруг шарнира, ось которого совпадает с осью шарнира 14 поворота кузова. Соотношения размеров механизма выбраны таким образом, что открывание борта происходит плавно и опережает на 9° угол наклона кузова, и при наклоне кузова на 27° борт становится параллельным настилу нижней рамы.

   Подача воздуха в пневмоцилиндры осуществляется от разгрузочной пневмосистемы, соединенной с компрессором локомотива (аналогично хоппер-дозаторной вертушке). При опрокидывании кузова с целью уменьшения динамических нагрузок и повышения поперечной устойчивости вагона в состав пневматической системы входят воздухозамедлители, через которые воздух в цилиндры подается только в начальный момент опрокидывания, а затем подача автоматически прекращается. Дальнейшее опрокидывание происходит по инерции и за счет расширения воздуха в цилиндрах.

   Управление разгрузкой состава думпкаров производится дистанционно из кабины локомотива, дооборудованного соответствующими устройствами. Система позволяет производить как индивидуальную разгрузку каждого вагона, так и одновременную групповую разгрузку в любую сторону от пути. Время разгрузки состава из 10 вагонов составляет, приблизительно, 5 мин.

6.3. Составы для засорителей и сыпучих грузов

   При работе щебнеочистительных, землеуборочных, кюветоочистительных машин требуется осуществить вывоз с перегона больших объемов сыпучих материалов (грунта, засорителей) для последующей их утилизации. При небольших объемах, наличии рядом свободного пути для этих целей могут использоваться открытые платформы, полувагоны, хоппер-дозаторы, думпкары. В путевом хозяйстве находят применение специализированные составы полувагонов, обеспечивающие транспортирование и перераспределение материала вдоль состава.


 Рис. 6.9. Схема состава для перевозки засорителей и сыпучих грузов:
1 – технологическая машина (землеуборочная, щебнеочистительная и т.д.);
2 – универсальный полувагон; 3 – концевой вагон

   Например, подвижной состав для засорителей и сыпучих грузов СЗ-350-10-2 (рис. 6.9) состоит из двух модулей, каждый из которых включает пять универсальных полувагонов 2 и один концевой вагона 3 для выгрузки материала на обочину в отведенных местах, или для перегрузки на аналогичный состав в случае необходимости перевозить больной объем материала. Погрузка может производиться от выбросного конвейера технологической путевой машины 1.


 Рис. 6.10. Универсальный полувагон:
1 – кабина управления; 2 – ленточный конвейер-накопитель; 3 – рама; 4 – привод конвейера; 5 – цепная передача;
6 – продольные борта кузова; 7 – приводной барабан конвейера; 8 – задний борт; 9 – тормозное оборудование;
10 – ходовые тележки типа 18-100; 11 – рама платформы; 12 – автосцепки; 13 – натяжной барабан конвейера

   Универсальный полувагон (рис. 6.10) включает типовую железнодорожную платформу типа 13-4012, имеющую раму 11, ходовые двухосные тележки 10, тормозное оборудование 9 и автосцепки 12. На платформе монтируется сварная рама 3 для установки на ней ленточного конвейера-накопителя 2 с приводом 4 от электродвигателя с редуктором через цепную передачу 5 на приводной барабан 7. Полувагон имеет кузов с продольными 6 и задним 8 бортами. С противоположной стороны конвейер имеет натяжные винтовые устройства 13. Часть вагонов состава оборудуются кабинами управления 1 с пультами для управления системой конвейеров промежуточных полувагонов. При работе материал передается на конвейер следующего полувагона. По мере накопления материала конвейеры останавливаются, материал транспор-тируется к месту разгрузки вместе с составом.


 Рис. 6.11. Концевой вагон:
1 – кабина управления; 2 – промежуточный конвейер; 3 и 9 – стяжки; 4 – портал; 5 – оголовок портала; 6, 7 и 23 – лотки;
8 – гидроцилиндр подъема конвейера; 10 – поворотный конвейер; 11 – транспортная стяжка; 12 – стойка с ложементом;
13 – дизель-электрический агрегат АД-200; 14 – капот; 15 – автосцепки; 16 – ходовые тележки 18-100; 17 – рама платформы;
18 – станция гидропривода; 19 – гидроцилиндры поворота конвейера; 20 – тормозное оборудование;
21 – опорно-поворотный круг конвейера; 22 – топливный бак; 24 – рама; 25 – укосина

   Оборудование концевого полувагона (рис. 6.11) монтируется на аналогичной железнодорожной платформе и включает промежуточный 2 и поворотный 10 ленточные конвейеры. Конвейер 2 неподвижно смонтирован на сварной раме 24. Сверху рамы имеется кабина управления 1. Поворотный конвейер в нижней части установлен на опорно-поворотном круге 21 и может поворачиваться в плане двумя гидроцилиндрами 19. При выгрузке материала в сцепленный аналогичный состав и в транспортном положении конвейер 10 на стойки 12 с ложементом и закреплен транспортными стяжками 11. При разгрузке материала в сторону от оси пути рама конвейера, после отсоединения стяжек 11, приподнимается гидроцилиндром 8 через стяжку 9 и поворачивается гидроцилиндрами 19.

   Источником энергии состава служит дизель-электрический агрегат 13 типа АД-200 переменного трехфазного тока мощностью 200 кВт, который находится под капотом 14. Гидропривод включает насосную станцию 18 с гидроаппаратурой управления. Рабочее давление в гидросистеме 12 МПа.

   Вместимость пятивагонного модуля 175 м3, время выгрузки не более 15 мин, дальность отброса материала не менее 10 м, масса модуля 243 т, обслуживающий персонал одного модуля 2 чел. На сети ОАО «РЖД» эксплуатируются аналогичные составы СЗ-240-6М, грузовые прицепы УП-4 к автомотрисам.

 


ГЛАВА 7
 МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ

   Балластная призма обеспечивает вертикальную и горизонтальную устойчивость рельсошпальной решетки при воздействии на нее поездной нагрузки. Для этого она должна равномерно распределять давления, передаваемые через подошвы шпал, на возможно большую площадь основной площадки земляного полотна, иметь равномерно распределяемые по ее длине и ширине упругие деформации и обеспечивать необходимую равномерность накопления остаточных деформаций при эксплуатации железнодорожного пути. В процессе длительной эксплуатации балластная призма постоянно засоряется как сыпучими грузами с проходящих поездов, так и мелкими фракциями грунта, попадающими со стороны дефектной площадки земляного полотна, а также мелкими частицами щебня при его разрушении под воздействием поездной нагрузки. При таком воздействии балластная призма теряет свои первоначальные свойства, а остаточные деформации пути увеличиваются, что ведет к повышенному износу элементов верхнего строения пути и подвижного состава. Возрастают расходы на перевозки.

   Периодическое восстановление физико-механических характеристик и геометрических параметров щебеночной балластной призмы производится путем очистки щебня или, в случае несоответствия уложенного в пути балласта требуемым характеристикам – за счет полной его замены на щебень твердых пород машинами для очистки щебня и замены балласта. В соответствии с ГОСТ 7392-2002 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути» балластная призма должна отсыпаться только из щебня марок И1 (И20) и У75. Допускается содержание зерен слабых пород не более 5 % по массе [71].

   Современные требования к балластной призме, качеству очистки щебня, периодичность его очистки во многом определяют параметры машин для очистки щебня и замены балласта (в дальнейшем – ЩОМ), а также способы производства работ с учетом конкретного состояния железнодорожного пути и вида его ремонта. Сплошная очистка щебня или замена балласта в основном производятся при усиленных капитальном и среднем, а также капитальном и среднем ремонтах пути.

7.1. Загрязнение балластной призмы и
физические основы процесса очистки

   В соответствии с требованиями ГОСТ 7392-2002, в путь должен укладываться щебень фракций 25-60 мм. Нижняя 1 и верхняя 2 границы его гранулометрического состава отражены на рис. 7.1. Щебень должен иметь достаточно равномерный гранулометрический состав: при его просеивании через сито с диаметром отверстий 40 мм остаток на сите должен составить 35 – 70 % от общей массы пробы. Допускается содержание частиц плоской и игловатой формы не более 18 %. Частицы фракций менее 25 мм, таким образом, относятся к засорителям. В новом щебне таких частиц должно быть по массе не более 5 % (n25 £ 5 %), причем частиц с размерами 0,16 мм не более 1 %. В результате попадания засорителей изменяется зерновой состав щебеночного балластного слоя. В соответствии с исследованиями ВНИИЖТ (руководитель работ Ю.В. Гапеенко), если показатель загрязнения n25 < 35 %, балластная призма гарантированно сохраняет свои рабочие свойства. Вследствие попадании засорителей изменяется процентное соотношение фракций (график 1 на рис. 7.1) При превышении этого показателя необходимо проводить ее очистку. Такой уровень загрязнения для звеньевого пути достигается после пропуска в среднем 120 – 520 млн. т. брутто поездной нагрузки, в зависимости от категории пути, толщины слоя и скорости движения грузовых поездов, как основного фактора загрязнений. Бесстыковой путь обеспечивает плавное движение подвижного состава, поэтому приведенные выше показатели увеличиваются приблизительно на 8 %.


  Рис. 7.1. Графики гранулометрического состава щебня:
1 и 2 – нижняя и верхняя границы чистого щебня по ГОСТ 7392-2002; 3 – состав предельно засоренного щебня

   Показатель n25 после ремонта пути зависит от технологии работы (качества работы ЩОМ и количества дозируемого в путь нового щебня) и составляет в среднем n25 = 5 – 8 %. Требуется в результате работы машины достигать показателя n25 = 6,7 %. Далее рассмотрим долю в этом показателе, которую обеспечивает машина.


  Рис. 7.2. Просеивание щебня через сита грохота

   В ЩОМ реализуется механический принцип очистки щебеночного балласта, который основан на просеивании засорителя через отверстия просеивающей поверхности (сита) щебнеочистительного рабочего органа при относительных перемещениях указанной поверхности и очищаемого балласта (рис. 7.2). По такому принципу работают двух- или трехъярусные грохоты современных машин, а также рабочий орган с центробежной сетчатой лентой системы А.М. Драгавцева. К основным параметрам щебнеочистительных рабочих органов относятся: качество очистки, производительность и потребляемая мощность, которые зависят от конструктивного исполнения рабочих органов и физико-механических характеристик загрязненного щебеночного балласта.

   Качество очистки для всех типов щебнеочистительных рабочих органов характеризуется коэффициентом эффективности Е, %, определяющимся отношением массы удаленного засорителя к массе засорителя в загрязненном очищаемом щебеночном балласте.

   (7.1)

   где n25н, n25р – предельно-допустимое содержание засорителя в загрязненном и очищенном щебне (n25н= 35 %, n25р = 6,7 %).


  Рис. 7.3. Анализ вероятности просеивания частицы через квадратную ячейку грохота (а)
и зависимость минимального количества ячеек («попыток» просеивания) от соотношения размеров частицы и ячейки d/l (б)

   На эффективность очистки щебня оказывает влияние гранулометрический состав загрязненного щебня, определяющий соотношение размеров его частиц и отверстий просеивающих поверхностей. Частица щебня, чтобы просеяться, должна сна-чала пройти через слой крупных частиц, а затем пройти через отверстие сита, чтобы удалиться из слоя. Вследствие движения просеивающей поверхности мелкие частицы, проваливаясь через промежутки между крупными частицами, оказываются на поверхности сита. Прохождение частицы через сито оценивается вероятностью P – вероятностью просеивания с первой попытки [5]. Величина этой вероятности равна соотношению заштрихованной площади отверстия сита (l – d)2, м2 (рис. 7.3, а) и всей площади, ограниченной осями проволок (l + a)2, м2 (l, a – расстояния между осями проволок и их диаметр, м; d – диаметр частицы, аппроксимированной шаром, м). После преобразований:

   (7.2)

   где l – коэффициент живого сечения сита (l = l2./(l + a)2).

   Для просеивания частица должна совершить количество «попыток», обратно пропорциональное вероятности ее прохода через отверстие (N = 1/P). Для качественной очистки время нахождения слоя на сите должно быть достаточным, чтобы количество «попыток» превысило бы теоретическое значение для рассматриваемого размера частицы. Расчет количества ячеек («попыток») для разных соотношений d/l (рис. 7.3, б) показывает, что хорошо просеиваются частицы, у которых диаметр не превышает 0,75 размера ячейки («легкие» частицы). Частицы с соотношением d/l > 0.75 просеиваются хуже («трудные» частицы).

   Существенное влияние на эффективность процесса очистки оказывает влажность щебня. Внешняя влага вызывает слипание мелких частиц засорителя, налипание их на частицы щебня, а также забивание отверстий просеивающей поверхности материалом, а это приводит к снижению эффективности очистки. Однако при повышении влажности свыше 12% снижение эффективности очистки прекращается, она начинает возрастать и при влажности 15-16% достигает более высоких значений. Если щебеночный балласт загрязнен глиной, поступающей в балластную призму со стороны дефектной обводненной основной площадки земляного полотна, то очистка даже при малой влажности затрудняется из-за образования комков, уносящих засоритель другого вида и поступающих обратно в путь.

   На эффективность очистки щебня также оказывают влияние форма отверстий просеивающей поверхности щебнеочистительного рабочего органа и угол его наклона (для вибрационного грохота). В рабочих органах щебнеочистительных машин применяют круглые, квадратные, прямоугольные, трапециидальные отверстия. Квадратные отверстия наиболее распространены и позволяют пропускать частицы засорителя размером на 15-20% больше, чем при круглых отверстиях такого же размера.

   Наклон просеивающей поверхности оказывает влияние на прохождение засорителя через отверстия. Практически считают, что на наклонном вибрационном грохоте эффективность очистки будет такая же, как на горизонтальном, если размер отверстий наклонной поверхности больше размера горизонтального в 1,15 раза при наклоне 20° и в 1,25 раза при наклоне 25°. Для наклонных просеивающих поверхностей щебнеочистительных рабочих органов целесообразно принимать размеры отверстий, обеспечивающих одинаковую с горизонтальным их расположением вероятность удаления засорителя, в соответствии с данными, приведенными в табл.7.1.

Таблица 7.1

 

7.2. Принципы работы устройств забора и очистки путевого щебня.
Классификация машин

   По технологической структуре процесса очистки щебня или замены балласта машина или комплекс содержит основное рабочее оборудование для выгребания и подачи балласта на распределительно-транспортирующую систему, для разделения фракций засорителей и чистого щебня путем просеивания (грохот), систему распределения, транспортирования и раздельной выгрузки щебня и засорителей (в путь, в подвижной состав или на обочину пути). Кроме того, на машинах и комплексах устанавливается вспомогательное рабочее оборудование: ПРУ, виброплиты для уплотнения нижних слоев балластной призмы, дробилки для увеличения относительной площади поверхностей откола частиц щебня и др. Таким образом, щебнеочистительная машина или комплекс это сложная технологическая система, своеобразный «горно-обогатительный завод» на железнодорожном ходу.

   По конструкции рабочих органов и схемам движения загрязненного и чистого щебня, а также засорителей машины и комплексы делятся на: высокопроизводительные машины с малой глубиной очистки, имеющие совмещенный центробежный рабочий орган для выгребания и очистки щебеночного балласта (ЩОМ-Д, ЩОМ-4, ЩОМ-4М, ЩОМ-ДО, БМС и др.); машины для очистки и замены балласта у торцов шпал, имеющие торцевые роторные выгребные устройства и центробежные или плоские вибрационные грохоты (УМ-М, УМ-С, ЩОМ-6Р, МВБ-150 и др.); машины и комплексы для глубокой очистки (замены) щебня (RM-80 UHR, СЧ-601, СЧ-700, СЧУ-800М, ЩОМ-6БМ, ЩОМ-6У, СЧ-1200, ЩОМ-1200, ЩОМ-1200ПУ и др.).

   По назначению они подразделяются на машины для работы на перегонах, на стрелочных переводах, универсальные машины для работы на перегонах и стрелочных переводах; по основным выполняемым операциям – на машины для очистки щебня, для очистки и вырезки балласта, для вырезки (замены балласта); по конструктивному исполнению, в частности способу вырезки балласта – на машины с пассивными подрезными ножами и подгребными крыльями, с активными вырезающими органами (цепными скребковыми, роторными, баровыми) и пассивными подгребающими крыльями, с комбинированными рабочими органами; по способу очистки щебня – на машины с центробежными очистительными устройствами и машины с плоскими вибрационными грохотами; по способу транспортирования – на машины прицепные и машины самоходные; по типу ходовой части и тяговых единиц – на машины с железнодорожным ходом и локомотивом или тягово-энергетическим модулем и машины на комбинированном ходу с тракторной тягой; по способу удаления засорителя – на машины с рассеиванием засорителя в сторону от оси пути и машины с направленным переносом засорителя в специализированный подвижной состав (для последующего его вывоза) или выгрузки к основанию насыпи, или за пределы водоотводов в неглубоких выемках; по способу работы с путевой решеткой – на машины, работающие с подъемом РШР, машины, работающие без ее подъема, и машины, работающие при снятой РШР.

   Центробежные щебнеочистительные рабочие органы системы А.М. Драгавцева применяются на отечественных щебнеочистительных машинах ЩОМ-4 и ЩОМ-4М, использование которых сокращается. Такие рабочие органы компактны, одновременно выполняют функции выгребного и очистного устройства, обладают высокой производительностью при удовлетворительном качестве очистки. Однако они имеют низкий уровень надежности, высокую энергоемкость и производят выброс засорителей на плечо балластной призмы и откосы земляного полотна, что приводит к появлению шлейфов и засорению водоотводов.


  Рис. 7.4. Схема центробежного выгребного и очистительного устройства машин высокой производительности;
1 – путь; 2 – подгребающие крылья; 3 – бункер; 4, 5 и 7 – отклоняющие, натяжные и ведущие звездочки; 6 – заслонка; 8 – гибкая сетчатая лента;
9 – карданный вал; 10 – тормоз; 11 – приводные электродвигатели; 12 – редуктор; 13 – роликовые батареи; 14 – подрезной нож

   Центробежный щебнеочистительный рабочий орган (рис. 7.4) представляет собой замкнутую сетчатую ленту 8, установленную в контуре, состоящем из роликовой батареи 13, отклоняющих 4 и натяжных 5 звездочек, контактирующих с двумя тяговыми цепями ленты. Привод ленты осуществляется через ведущий вал, на котором установлены две ведущие звездочки 7. Ведущий вал через карданный вал 9 связан с редуктором 12, имеющим два входных вала с присоединенными через муфты электродвигателями постоянного тока 11. На одном из валов редуктора установлен тормоз 10. На горизонтальном участке гибкая сетчатая лента 8 проходит пассивный подрезной нож 14 с направляющими для тяговых цепей. В нижней части ножа имеется сплошной лист, предотвращающий падение щебня и засорителей на балластное основание. При непрерывном движении машины по пути 1 в направлении стрелки путевой щебень захватывается подгребными крыльями 2 и через подрезной нож 14 попадает на горизонтальный участок гибкой сетчатой лены 8, разгоняется вместе с движением ленты и попадает на криволинейный участок, образуемый двумя роликовыми батареями. При разгоне слои щебня перемещаются друг относительно друга, мелкие фракции и засорители проникают к сетке и выбрасываются под действием центробежных сил в сторону на криволинейном участке. Чистый щебень поднимается по ленте и отлетает в конце криволинейного участка по касательной до удара в заслонку 6. После этого щебень падает на наклонную часть бункера 3. С наклонной части бункера часть щебня падает на путь за подрезным ножом, а часть щебня отбирается пластинчатым конвейером для выгрузки в путь перед задней тележкой. Щебень, выгруженный на путь сразу за подрезным ножом, разравнивается планировщиком. Отлетевшие в сторону засорители образуют шлейф около пути.


  Рис. 7.5. Цепной скребковый рабочий орган:
1 – путь; 2 и 9 – подгребающие крылья; 3 – конвейер передачи вырезанного материала; 4 и 8 – холостой и рабочий желоба;
5 – разгрузочный лоток; 6 – привод цепи; 7 – ведущая звездочка; 10 – подпутная направляющая балка; 11 – выгребная скребковая цепь

   Машины для глубокой очистки щебеночного балласта оснащаются отдельным рабочим органом для выгребания и подачи балласта на транспортирующую систему (рис. 7.5). Рабочий орган содержит замкнутую выгребную цепь 11, которая имеет холостой участок, расположенный в желобе 4, участок вырезания балласта, расположенный в подпутной балке 10, и рабочий участок подъема балласта, расположенный в рабочем желобе 8. С целью безопасности и минимального пыления желоба закрыты. Выгребная цепь 11 имеет лопатки со стержнями (барами –bar – стержень (англ.), поэтому иногда такой рабочий орган называют баровым). Выгребная цепь приводится в движение приводом 6 через ведущую звездочку 7. Для привода используются электродвигатели или гидромоторы. При работе машина перемещается поступательно в направлении стрелки, вызывая подачу скребковой цепи 11 на участке вырезания балласта (в забое). Движущаяся цепь подрезает балласт и направляет его по желобу 7 к месту разгрузки – разгрузочному лотку 5, с которого он попадает на конвейер 3 и направляется к грохоту. Рабочий орган позволяет производить вырезку балласта на глубину до 1 м ниже УВГР (до нижней линии габарита приближения строений),

   В современных щебнеочистительных машинах в основном применяются двух- или трехъярусные (по количеству сит) наклонные вибрационные грохоты с прямолинейными, или близкими к круговым, траекториями колебаний.


  Рис. 7.6. Схема вибрационного наклонного грохота:
1 и 6 – конвейеры подачи вырезанного материала и отвода засорителей; 2 и 5 – верхнее и нижнее сита; 3 – короб;
4 – дебалансный вибратор с приводом; 7 – пружинные комплекты; 8 – шарнирные опоры; 9 – основание;
10 – гидроцилиндры стабилизации горизонтального положения грохота; 11 – рама машины

   Наклонный вибрационный грохот (рис. 7.6) состоит из короба 3, внутри которого закреплены верхнее 2 и нижнее 5 сита. Верхнее сито имеет крупные ячейки, а нижнее сито – ячейки, размеры которых соответствуют просеиванию засорителей. Короб в верхней части имеет дебалансный вибратор 4 с приводом от электродвигателя или гидромотора, а в нижней части установлен на основании 9 через пружинные комплекты 7, служащие как упругие связи в колебательной системе грохота. При работе щебень с засорителями поступает на верхнее сито грохота с конвейера 1, после чего просеивается с разделение на фракции и засорители. Очищенный щебень поступает обратно в путь, а засорители перемещаются конвейером 6, входящим в состав системы выгрузки. При применении вибратора с круговой вынуждающей силой короб колеблется по траектории, близкой к круговой, так как пружинные комплекты 7 обладают горизонтальной и вертикальной жесткостью. При наклоне корпуса машины, например, в кривой, грохот должен сохранять горизонтальное положение. В противном случае наблюдается сползание вибрирующего материала в сторону, что приводит к снижению эффективности просеивания. Поэтому машина оснащается автоматизированной системой поддержания горизонтального уровня основания 9. Основание устанавливается на раме 11 машины через шарнирные опорные узлы 8 и соединено с ней также гидроцилиндрами 10, через которые отслеживается горизонтальное положение основания и короба грохота.

7.3. Щебнеочистительная машина ЩОМ-4М:
общее устройство, начала расчета


  Рис. 7.7. Схема щебнеочистительной машины ЩОМ-4М:
1 – дизель-электрический агрегат; 2 и 16 – кабины управления; 3 и 19 – дополнительный и основной центробежные грохоты;
4 и 8 – направляющая и рабочая секции; 5 – кран-укосина; 6, 7, 10, 17 и 27 конвейеры; 9 – привод основного грохота; 12 – автосцепки;
13, 25 и 29 – ходовые тележки; 14 и 22 – шпальные и рельсовые щетки; 15 и 26 – дозирующие устройства; 18 – планировщик балласта;
20 – подгребающие крылья; 21 – ПРУ; 23 – устройство для пробивки балласта в шпальных ящиках; 24 – сферический шарнирный узел;
28 – роторные торцевые вырезные устройства

   Щебнеочистительная машина ЩОМ-4М (рис. 7.7), выпускавшаяся ЗАО «Тулажелдормаш», создана на базе двухсекционного электробалластера ЭЛБ-3М. Машина позволяет производить очистку и вырезку балласта на всю ширину балластной призмы. При непрерывном движении специально дооборудованным тепловозом щебень у торцов шпал вырезается двумя роторными устройствами 28 и через систему транспортеров 27 подается к дополнительному центробежному грохоту 3. Грохот имеет замкнутую сетчатую ленту, через которую под действием центробежных сил просеиваются и отбрасываются в сторону засорители. Очищенный щебень может либо выгружаться через дозирующее устройство 26 в образовавшиеся траншеи у торцов шпал, если машина работает по схеме торцевой очистки балласта, либо подаваться на систему продольных конвейеров 6 и 7 и поворотного конвейера 10. При положении поворотного конвейера вдоль машины щебень поступает в дозирующее устройство 15 и выгружается в путь. При необходимости конвейер 10 может поворачиваться для выгрузки вырезанного щебня в подвижной состав, располагающийся на соседнем пути.

   Основной центробежный грохот 19 (см. также рис. 7.4) выгребает путевой щебень из зоны под подошвами шпал, выбрасывает засорителей на сторону с образованием шлейфа и выгружает очищенный щебень на продольный пластинчатый конвейер 17, который подает его к дозирующему устройству 15. Часть щебня выгружается сразу за грохотом и разравнивается планировщиком 18. Траншеи, которые образуются после работы роторов 28, способствуют уменьшению тягового сопротивления, так как происходит разблокирование процесса резания щебня подрезным ножом и подгребающими крыльями 20. Машина работает с вывешиванием путевой решетки ПРУ 21. Для понижения уровня значительная часть балласта выгружается через дозирующее устройство 15, где путевая решетка опущена и прижата ходовой тележкой 13.

   Кран-укосина 5 используется для перемещения подрезного ножа при зарядке и разрядке устройства 19.


  Рис. 7.8. Расчетная схема к определению максимальной скорости движения машины Vм,
согласованной со скоростью движения сетчатой ленты Vл

   ЩОМ-4М это сложный машинный агрегат, соответственно расчеты характеризуются разнообразием целей и методик. Например, поступательная скорость движения машины Vм, м/с (рис. 7.8) и скорость движения гибкой ленты Vл, м/с должны быть взаимно согласованы. Объем поступающего на ленту материала не должен превышать перерабатывающей способности (производительности) грохота. В противном случае на ленте будут образовываться «завалы» из щебня, приводящие к остановкам машины для их расчистки. Вместе с тем, скорость движения ленты должна быть достаточной, чтобы происходил подъем материала по ее криволинейной части, но при этом должно иметь место взаимное относительное движение слоев материала для лучшего просеивания засорителей. Имеет место верхний предел скорости движения ленты.

   Минимальная скорость движения ленты по условию подъема частицы , м/с (R – радиус криволинейной части грохота, м). Фактическая скорость движения ленты должна быть немного больше.

   Зная скорость движения ленты Vл, м/с, ширину bл, м, и толщину hд, м, слоя балласта на ней, можно найти максимально допустимую по условию нормальной очистки скорость поступательного движения машины Vм, м/с (рис. 7.8). Если производительность машины по рыхлому состоянию щебня м3/ч (K – коэффициент, учитывающий рыхление щебня; bc и hс – ширина и толщина выгребаемого слоя щебня в пути, м), а производительность ленты , то после приравнивания последних двух выражений и преобразований максимально допустимая скорость движения ЩОМ, м/с:

   (7.3)

   Толщина слоя на ленте принимается (0,15 – 0,2)bс, м.

7.4. Щебнеочистительная машина СЧ-601

   Щебнеочистительные машины СЧ-600 и СЧ-601, выпускаемые на ОАО КЗ «Ремпутьмаш, дочернем предприятии ОАО «РЖД», предназначены для очистки и вырезки загрязненного щебня на глубину до 65 см ниже уровня подошв шпал. Эти машины имеют одинаковую конструктивную схему. СЧ-601 отличается только применением модернизированных узлов и систем, что делает машину более приспособленной к условиям эксплуатации на сети ОАО «РЖД».


  Рис. 7.9. Щебнеочистительная машина СЧ-601:
1 – капот с насосной станцией; 2, 9 и 13 – стойки; 3 – загрузочная воронка;
4, 7 и 10 – гидроцилиндры: натяжения скребковой цепи, продольного перемещения конвейера вырезанного материала и перемещения желобов;
5 – привод скребковой цепи; 6, 12, 13, 27 и 29 – конвейеры: вырезанного (добытого) щебня, для отбора засорителей; выбросной поворотный, накопительный и поперечный выбросной; 8 – роликовые направляющие конвейера 6; 10 – двухъярусный виброгрохот;
14 – опорно-поворотное устройство конвейера 12; 16 – автосцепки; 17 – ходовые тележки; 18 – датчик уровня;
19 – кабина управления; 21 – подгребающие крылья; 22 – выгребное устройство; 23 – подъемной рельсовое устройство;
24 и 28 – переднее и заднее разгрузочные устройства чистого щебня; 25 – сателлит; 26 – наклонные желоба вырезного устройства;
 30 – балочная рама; 31 – блок штепсельный разъемов подвода питающего напряжения

   Машина СЧ-601 (рис. 7.9) является единицей СПС с экипажной частью, содержащей раму 30 балочной конструкции, ходовые тележки 17 типа 18-100, автосцепки 16, тормозную систему сигнальные устройства. Машина несамоходная и при работе передвигается и снабжается электрической энергией от тягового модуля через систему штепсельных разъемов 31. Привод рабочего оборудования электрический и гидравлический. Для питания гидросистемы под капотом 1 устанавливается насосная станция.


  Рис. 7.10. Скребковая цепь:
1 – фиксирующий палец; 2 – ось; 3 – звено со скребком; 4 – промежуточное звено с упором для скребка;
5 – фиксатор; 6 – стержни (от 3 до 5 на скребок)

   Рабочее оборудование машины включает выгребное скребковое устройство 22. Принцип работы такого устройства излагался в п. 7.2 (см. рис. 4.5). При работе желоба 26 устанавливаются гидроцилиндрами 11 в рабочее положение, подпутная балка заводится под путь талью и закрепляется на желобах. Участок цепи соединяется с участками, расположенными на желобах. Предусмотрена короткая подпутная балка для работы на станционных путях в стесненных габаритных условиях, и длинная балка для работы на перегоне. Цепь в начале работы натягивается путем перемещения блока привода двумя гидроцилиндрами 4. Цепь приводится в движение двумя электродвигателями через редуктор 5. Конструкция цепи показана на рис. 7.10. Каждый скребок имеет по четыре стержня 6. Подгребающие крылья 21 (см. рис. 7.9) поворачиваются в плане гидроцилиндрами для регулирования ширины захвата балласта. Щебень вырезается из подшпальной зоны балластной призмы и по рабочему желобу (слева по направлению движения машины при работе) поступает в загрузочную воронку 3. Далее он конвейером 6 транспортируется либо в грохот 10 (режим очистки балласта), либо перегружается на конвейер 12 отбора засорителей (режим вырезки балласта и погрузки его на подвижной состав для вывоза). Для этого конвейер 6 перемещается вдоль машины на 630 мм по роликам 8 с направляющими с помощью гидроцилиндра 7. В грохоте балласт просеивается, проходя два яруса сит, а засорители попадают на конвейер 12, перегружаются на выбросной поворотный конвейер 13. Конвейер может поворачиваться в плане на угол 360° из транспортного положения (показано на рисунке) в положение разгрузки на состав для засорителей или в отвал.

   Очищенный щебень поступает на сателлит 25, который при работе машины опускается гидроцилиндрами через канатно-блочные передачи на рельсы и движется по ним вместе с машиной, центрируя относительно оси пути разгрузочные устройства 24 и 29. Переднее разгрузочное устройство 24 позволяет засыпать чистый щебень в зоны торцов шпал, а заднее разгрузочное устройство 29 – в зоны между рельсами. Разгрузочные устройства имеют систему направляющих щитов и разгрузочных окон. В задней части сателлита также имеется поперечный разгрузочный конвейер 29 для выброса излишков балласта. Над сателлитом вдоль рамы 30 размещается пла-стинчатый конвейер-накопитель 27. Он используется для восполнения недостатка балласта в начале или в конце работы машины. В процессе работы чистый балласт из грохота может направляться в путь или выгружаться на конвейер-накопитель.


  Рис. 7.11. Вибрационный наклонный грохот:
1 – короб; 2 – комплекты пружин; 3 – смотровые люки с крышками; 4 – дебалансные вибраторы; 5 – рамы вибраторов;
6 и 7 – верхний и нижний ярусы сит; 8 – синхронизирующий вал вибраторов

   Виброгрохот (рис. 7.11) имеет два сита 6, 8, расположенные параллельно в коробе 1, вибратор 4, установленный на раме 5 и синхронизирующий вал 8.

   Поверхность очистки сит представляет собой прочные стальные сетки: верхняя с крупными, а нижняя с мелкими ячейками. Это позволяет отделить щебень фракций более 25 мм. Грохот установлен с уклоном 26° на четырех пружинных амортизаторах 2. Возвышение колеи ремонтируемого пути компенсируется изменением поперечного уклона грохота. Отходы просеиваются на наклонный транспортер 12 (см. рис. 7.9), очищенный щебень с обеих поверхностей очистки поступает в распределители 24 и 28, а избыток — на транспортер-накопитель 27. В случае необходимости, при помощи заслонки с гидроприводом можно весь поток направить на транспортер-накопитель 27.

   Подъемное устройство 23 расположено под наклонным участком рамы и предназначено для подъема и бокового пере-мещения относительно оси пути рельсошпальной решетки. Устройство состоит из двух подъемников, каждый из которых снабжен двумя подъемными и двумя направляющими роликами, и взаимодействует с одной рельсовой нитью пути. Раздельное управление подъемников позволяет укладывать рельсошпальную решетку в кривых участках пути. Подъем и опускание производится гидроцилиндрами. Управление работой производится из кабины управления 19 или выносного пульта. В транспортном положении подъемники фиксируются механическим способом.

   Пробивщик балласта 20 служит для освобождения от слежавшегося загрязненного балласта шпальных ящиков и уста-новлен перед рабочей кабиной. Принцип работы состоит в механическом удалении балласта щитком при помощи пневмоцилиндра. В транспортное положение пробивщик устанавливается с помощью гидравлических цилиндров и механически фиксируется, а в кривых участках устанавливается симметрично продольной оси пути с помощью гидроцилиндра.

   При транспортировании машины поворотный транспортер занимает положение под горизонтальной частью наклонно-го транспортера 8 и фиксируется механическим путем.

   Управление технологическим процессом производится из кабины 19, установленной снизу рамы в непосредственной близости от выгребного устройства. С целью уменьшения вибрации, кабина подвешена при помощи четырех резиновых амортизаторов. Внутри кабины размещены два основных поста управления, оснащенные подрессоренными сидениями и вспомогательный — для управления стоя.

   Гидравлическое оборудование машины предназначено для обеспечения управления рабочих органов. Для этой цели на задней площадке рамы машины размещена гидростанция с рабочим давлением 12 МПа, которая обеспечивает: натяжение цепи выгребного устройства; подъем и перемещение желобов; установку пригребных плугов; требуемый наклон грохота; смещение транспортера подачи балласта; управление заслонками переднего и заднего распределителей; подъем и наклон левого и правого подъемников.


  Рис. 7.12. Кинематическая схема регулируемого привода выгребной цепи:
1 – приводная звездочка выгребной цепи; 2, 3, 4 и 6 – 4-я, 3-я, 2-я и 1-я ступени передач; 5 – водило

   Для эффективной работы машины необходимо согласовать скорость движения машины и скорость цепи выгребного устройства. Фирмой «ВестТер» (Санкт-Петербург) разработан привод выгребной цепи с использованием микропривода и дифференциальных передач (рис. 7.12). Вращение приводной звездочке 1 цепи передается от электродвигателей М1 и М3 через систему закрытых зубчатых передач. Для регулирования скорости вращения применена система микропривода с регулируемым электродвигателем М2. Дифференциальные передачи 4 позволяют суммировать вращение, передаваемой от электродвигателей. Угловая частота вращения вала привода цепи, рад/с:

   (7.4)

   где w1, w4 – угловые скорости вращения шестерен z1 и я4, рад/с; i1-12, i4-12 – передаточные числа цепей зубчатых передач z1 - z12 и z4 – z12 .

   После анализа кинематических соотношений:

   (7.5)

   (7.6)

   В приведенных формулах знак « - » означает, что шестерня и ведомое колесо вращаются в разные стороны.

   Кинематическая цепь передачи вращения от электродвигателя М2 параллельна цепи передачи вращения от электродвигателя М1. Для предотвращения существенного перераспределения нагрузок между электродвигателями М1 и М2 они должны иметь идентичные электромеханические характеристики.

7.5. Щебнеочистительная машина RM80 UHR

   Самоходная щебнеочистительная машина RM-80 UHR фирмы "Plasser-Theurer" (Австрия) предназначена для глубокой очистки железнодорожного пути и стрелочных переводов, а также для вырезки старого балласта и выполнения работ по подъемке пути на щебень. Глубина вырезки балласта до 100 см ниже УВГР. Отходы выгружаются в состав для вывоза засорителей, или в отвал на расстояние до 7 м от оси пути. При необходимости погрузка производится в подвижной состав на соседнем пути.


  Рис. 7.13. Универсальная щебнеочистительная машина RM-80 UHR:
1 – автосцепки; 2, 5 и 8 – кабины управления (задняя, средняя и передняя); 3 и 10 – гидростанции (задняя, передняя);
4 и 11 – дизельные двигатели; 6 – вибрационный грохот; 7 – скребковое выгребное устройство; 9 – главный транспортер отбора засорителей;
12 – поворотный выбросной транспортер; 13 – комплексное локомотивное устройство безопасности для путевых машин КЛУБ-УП;
14 – тяговые ходовые тележки; 15 – пневматическая система; 16 – пробивщик шпальных ящиков; 17 – подъемное устройство РШР;
18 – маслоохладитель гидросистемы; 19 – устройства для раскатывания подстилающего слоя из рулона;
20 – конвейеры выгрузки чистого щебня в путь; 21 – планировочный плуг для балласта; 22 – вибратор направленных колебаний грохота;
23 – рама машины; 24 – планировщик-распределитель балласта

   Машина имеет сварную раму 23 (рис. 7.13), выполненную из профильного проката, которая в сочетании с автосцепками 1 позволяет машину транспортировать в составе поезда. Система безопасности движения 13 КЛУБ-УП лает возможность транспортирования машины самоходом, как поезда. Рама опирается на две специальные двухосные тележки 14 с приводом колесных пар от гидромоторов через осевые редукторы. Управление машиной в рабочем и транспортном режимах осуществляется из кабин: задней 3, средней 5 и передней 8 (по направлению рабочего движения машины).

   Технологическое рабочее оборудование машины включает выгребное скребковое устройство 7 (см. также рис. 7.5). Привод выгребной цепи от гидромотора мощностью 255 кВт. Объемный гидравлический привод, в зависимости от условий работы, регулировать скорость в диапазоне 2,4-4,0 м/с. Поперечная подпутная балка длиной 4000 мм для увеличения ширины вырезки щебня может удлиняться в обе стороны от оси пути за счет установки двух дополнительных элементов длиной по 500 мм каждый. Скребковая цепь имеет скребки высотой до 250 мм с четырьмя зубьями. Перемещение в горизонтальной плоскости, подъем и опускание выгребного устройства, а также зарядка поперечной подпутной балки осуществляются гидроцилиндрами.

   При работе машины лопатки скребковой цепи вырезают и перемещают щебень по наклонному желобу вверх. В верхней точке желоба щебень выгружается на плоский свободнокачающийся виброгрохот 6 с тремя рядами сит общей площадью 30 м2. Верхний ярус имеет ячейки размером 80, средний – 55 и нижний – 36 мм. Гидравлически управляемые заслонки управляют движением щебня на отдельных ситах. Гидравлическая система виброгрохота обеспечивает его горизонтальное положение при работе в кривых с максимальным возвышением наружного рельса до 150 мм. Выпускные воронки на обеих сторонах виброгрохота 6 отводят избыток щебня на откосы пути, а гидроуправляемые заслонки, смонтированные на каждом ярусе сит, обратно подают щебень на сита во время перерыва в работе. Максимальная производительность виброгрохота 800 м3/ч.

   Очищенный щебень гидравлически регулируемыми заслонками либо отсыпается в путь, либо подается на поворотные, качающиеся в горизонтальной плоскости при работе, транспортеры 20 для выгрузки на откосы земляного полотна, либо в два бункера-накопителя общей вместимостью около 2,4 м3. Специальные плужные устройства 21, смонтированные непосредственно за балластораспределительными меха-низмами, удаляют щебень с рельсов, рельсовых скреплений и верхних постелей шпал.

   Отходы очистки, проходя через сита виброгрохота, попадают на нижнюю ветвь горизонтально-наклонного конвейера 9. Далее отходы очистки поступают к загрузочной воронке выбросного конвейера 12, который удаляет их за пределы пути, или грузятся в специальный подвижной состав. Выбросной конвейер имеет возможность поворота на 70° в обе стороны от оси пути.

   В конструкции RM-80 UHR применено подъемно-рихтовочное устройство 17 с величиной подъемки рельсошпальной решетки до 250 мм и величиной сдвижки пути в плане ±200 мм, а также устройство 16 для пробивки зависающего в шпальных ящиках балласта. Планирование оставшегося на поверхностях шпал балласта производится планировщиком-распределителем 24.

   Машина RM-80 UHR оборудована контрольно-измерительной системой, позволяющей контролировать положение подпутной балки по отношению к горизонту, что позволяет сформировать сливную призму с уклоном от оси пути, глубину вырезки балласта, а также параметры геометрического положения пути после работы машины. Базой измерения служат два троса, натянутые по одному над каждой рельсовой ниткой пути, между передней и задней осями. Расстояние между измерительными точками — 25,0 м. Система позволяет производить запись параметров рабочего процесса.

   Привод насосов и компрессора осуществляется от двух дизельных двигателей 4 и 11, расположенных в отсеках, через силовые передачи. Мощность каждого дизеля 333 кВт при скорости вращения коленчатого вала 2150 об/мин.

   Привод отдельных установок силового агрегата (гидронасосов, компрессора и т.п.) осуществляется посредством распределительных механизмов от двух раздельно установленных дизельных двигателей мощностью по 333 кВт каждый при 2150 об/мин. Силовая установка 11 приводит выгребное устройство 7, ленточные конвейеры 8, 12 и 20, а также колесные пары тележек 14 при движении машины в рабочем и транспортом режимах. Силовая установка 4 служит для привода грохота 6, а в транспортном режиме – для привода колесных пар задней ходовой тележки.

   При движении машины в рабочем и транспортном режи-мах привод ходовых частей гидромеханический, приводными являются все оси обеих ходовых тележек. Сила тяги на ободе колеса при трогании с места составляет 70 тс, а при движении в транспортном режиме — 18 тс. При этом максимальная скорость передвижения как своим ходом, так и в составе поезда равна 60 км/ч. Рабочая скорость движения изменяется бесступенчато в пределах от 0 до 2000 м/ч.


  Рис. 7.14. Схема очистки щебня на стрелочном переводе универсальными машинами (RM-80 UHR, ЩОМ-6У, ЩОМ-1200 ПУ и др.):
а – схема расположения рабочих органов машины; б – схема работы машины

   На стрелочных переводах щебнеочистительная машина типа RM работает по схеме, изображенной на рис. 7.14. Для очистки балласта на стрелочных переводах увеличивают ширину очистки за счет удлинения дополнительными звеньями подпутную балку и скребковую цепь. В горловине станции, чтобы избежать частых перестановок машины, производят последовательную очистку стрелочных улиц.

7.6. Щебнеочистительные машины комплекса ЩОМ-6
(ЩОМ-6БМ, ЩОМ-6Р, ЩОМ-6У)

   Щебнеочистительный комплекс ЩОМ-6 производства ЗАО «Тулажелдормаш» (рис. 7.15) состоит из двух модулей: машины ЩОМ-6Р для очистки (вырезки) балласта у торцов шпал и машины ЩОМ-6Б или ЩОМ-6БМ (модернизированной) для глубокой сплошной очистки (вырезки) балласта по всей ширине призмы. Модули комплекса могут работать как в отдельности, так и совместно.


  Рис. 7.15. Щебнеочистительный комплекс ЩОМ-6, состоящей из роторной – ЩОМ-6Р и баровой – ЩОМ-6Б машины: конвейеры:
1 и 7 – поворотные для выгрузки засорителей; 3, 5, 8, 14 и 31 – отбора и перемещения засорителей:
11, 26 и 28 – перемещения вырезанного щебня; 2 – приемный бункер; 17 – накопления запаса щебня: 22, 23, 27 и 29 – перемещения чистого щебня;
4 и 12 – вибрационные грохоты; 6 и 21 – кабины управления; 9 и 30 – рамы машин; 10 – привод выгребного устройства; 13 – автосцепки;
15 – ходовые тележки типа 18-100; 16, 18 и 24 – разгрузочные бункеры; 19 – выгребное устройство; 20 – ПРУ; 25 – роторный рабочий орган

   Щебнеочистительная машина ЩОМ-6Р состоит из рамы 30, опирающейся на двухосные ходовые тележки 15. На раме машины установлен роторный рабочий орган 25, включающий левый и правый роторы, конвейеры 26 и 4, служащие для передачи вырезанного у торцов шпал щебня к вибрационному двухъярусному грохоту 6. Очищенный щебень конвейерами 29 и 27 может подаваться в разгрузочный бункер 24, имеющий систему заслонок, и дозироваться в образующиеся после прохода роторов траншеи у торцов шпал. При изменении положения заслонок бункера 24 щебень передается на систему конвейеров 23, 22 и транспортируется к разгрузочному бункеру-распределителю 18, через который он выгружается на путь сзади выгребного устройства 19, или направляется на накопительный транспортер 17. Засорители (нижняя фракция) после просеивания попадают на конвейер 31 и перегружаются на поворотный выбросной конвейер 1. В зависимости от положения конвейера относительно оси пути, засорители или поступающий от машины ЩОМ-6Б загряэненный щебень выгружаются в состав для засорителей, в подвижной состав, расположенный на соседнем пути или на обочину.

   Щебнеочистительная машина ЩОМ-6Р может работать в двух технологических режимах: на вырезке балласта и очистке щебня. В зависимости от положения заслонки приемного бункера, в режиме вырезки балласта засоренный щебень с конвейера 28 поступает на конвейер 31 и далее на разгрузочный конвейер 1, а в режиме очистки щебень с конвейера 28 поступает в грохот 4.


  Рис. 7.16. Роторный рабочий орган машины ЩОМ-6Р:
1 и 10 – левый и правый роторы; 2 и 11 – штанги; 3, 9 и 12 – гидроцилиндры выдвижения, выравнивания и подъема ротора;
4 – зубья; 5 – ковши; 6 – конвейеры приема щебня; 7 – диск ротора; 8 – внутренняя рама ротора

   Роторный рабочий орган (рис. 7.16) по принципу действия аналогичен роторному многоковшовому экскаватору и предназначен для вырезки щебеночного балласта за торцами шпал со стороны обочины и междупутья. Он состоит из правого 1 и левого 10 многоковшовых роторов, установленных на расстоянии 3,35 м от оси шкворня задней тележки 15 (см. рис. 7.15). Роторы установлены на штангах 2 и 11 сварной конструкции, которые с одной стороны через двойные шарниры связаны с рамой машины, а с другой стороны шарнирно связаны с внутренней (основной) рамой 8 каждого ротора. Ротор, например 10, в рабочее и транспортное положение устанавливается при совместной согласованной работе гидроцилиндров: 12 подъема и опускания, 9 выравнивания ротора в плане и 3 выдвижения ротора. Максимальное выдвижение ротора относительно оси пути и заглубление относительно УВГР составляют, соответственно 2,55 и 0,9 м.

   Каждый ротор состоит из двух стальных дисков 9, соеди-ненных между собой уголками, на которых закреплены по окружности 8 ковшей 5 с полукруглыми днищами и зубьями 4 из износостойкой стали. Привод ротора осуществляется высокомоментным радиально-поршневым гидромотором МРФ 1000/25М-У4 через одноступенчатый конический редуктор и открытую зубчатую передачу.

   В секторе разгрузки ротора установлен направляющий лоток (условно не показан), по которому вырезанный балласт спускается на приемный конвейер 6 (конвейер 26 на рис. 7.15). Этот конвейер передает далее вырезанный балласт на устройства технологической цепочки машины. Ротор в транспортном положении закрепляется запорами.

   Машина оснащена двухъярусным вибрационным грохотом с общей площадью экранов 14 м2.

   Поворотный конвейер 1 (см. рис. 7.15) имеет желобчатую форму и состоит из двух частей, шарнирно связанных между собой, что позволяет с помощью двух гидроцилиндров переводить его из сложенного (транспортного) положения в рабочее и обратно. Поворотный конвейер соединен с рамой машины через опорно-поворотное устройство, которое приводится во вращение посредством механизма поворота, состоящего из червячного редуктора, электродвигателя с колодочным тормозом. Для ограничения поворота конвейера на раме установлены конечные выключатели, а также имеются ограничительные упоры. Максимальный угол поворота конвейера в любую сторону составляет 90° от оси пути. Управление конвейером — дистанционное, кнопочное из вспомогательной кабины управления, расположенной с правой стороны (по ходу машины).

   Разгрузочный распределительный бункер 24 (см. рис. 7.15) представляет собой металлический короб в верхней части прямоугольного сечения, раздваивающийся по двум направлениям в нижней части.

   В верхней части бункера 24 на оси закреплена заслонка, которая может занимать три положения: среднее — заслонка находится в вертикальном положении, направляя щебень равномерно на два короба и два крайних, когда заслонка пере-крывает одно или другое направление. Такой случай возможен при работе одним из роторов, засыпая соответственно вырытую им траншею.

   Щебнеочистительная машина ЩОМ-6Б (рис. 7.15), прицепная, предназначена для очистки от загрязнителей щебеноч-ного балласта по всей ширине балластной призмы с отбором засорителей и возможностью их погрузки в подвижной состав. Кроме того, машина может производить вырезку балласта и погрузку его в специализированный подвижной состав, находя-щийся на том же пути, или в подвижной состав, находящийся на соседнем пути. При работе в сцепе с машиной ЩОМ-6Р мо-жет принимать с нее вырезанный за концами шпал и очищен-ный щебень для укладки его в путь.

   Экипажная часть машины состоит из сварной рамы 9 ба-лочной конструкции, которая опирается на две ходовых тележки 15. При работе одна из тележек имеет привод колесных пар, что позволяет увеличить сцепной вес комплекса. Балласт под путевой решеткой выбирается выгребным устройством 19 со скребковой цепью по всей ширине балластной призмы. Привод 10 скребковой цепи включает два электродвигателя мощностью по 75 кВт, зубчатый редуктор и звездочку на выходном валу редуктора. Вырезанный балластный материал выгружается на конвейер 11. В за-висимости от направления движения ленты конвейера балласт направляется в вибрационный грохот 12 (режим очистки), или на конвейер 8 (режим вырезки). Засорители от грохота 12 отводятся конвейером 14 и далее передаются на конвейер 8 и 7 для выгрузки или передачи на конвейер 5 машины ЩОМ-6Р. Чистый щебень дозируется в путь через распределительный бункер 16 или поступает на накопительный конвейер 17, используемый для пополнения недостатка щебня в местах зарядки или разрядки выгребного устройства машины. При совместной работе с машиной ЩОМ-6Р очищенный щебень, принятый на конвейер 22 от ЩОМ-6Р, дозируется через распределительный бункер 18 в путь за выгребным устройством. Для удержания путевой решетки и снижения тяго-вых сопротивлений при работе применено ПРУ 20 с электромагнитно-роликовыми захватами, аналогичное машине ВПО-3-3000. ПРУ обеспечивает подъемку РШР до 100 мм и сдвижку ± 210 мм.

   Выгребное устройство машины работает по традиционной для машин данного класса схеме (см. п. 7.2). Отличительной особенностью выгребного устройства машины ЩОМ-6Б является отсутствие в нижней части одного (холостого) желоба наружной стенки, что дает возможность работы в стесненных условиях у высоких пассажирских платформ, при этом верхний конец рабочего желоба жестко крепится к раме привода 10, а холостой желоб соединяется с рамой привода шарнирно. Такая подвеска выгребного устройства позволяет производить подъем и опускание рабочего и холостого желобов гидроцилиндрами независимо друг от друга, что требуется при зарядке и разрядке ма-шины. Конструкция скребковой цепи также типовая (см. рис. 7.10).

   Привод выгребного устройства и грохотов от электродвигателей, привод остального оборудования, включая привод конвейеров – гидравлический. Машина или комплекс передвигаются универсальным тяговым модулем, который одновременно осуществляет и электроснабжение и снабжение сжатым воздухом тормозной и рабочей пневмосистем.


  Рис. 7.17. Щебнеочистительная машина ЩРМ-6БМ:
конвейеры: 1 – поворотный разгрузочный; 2, 5, 8 и 15 – засорителей; 13 – вырезанного щебня; 5 и 22 – чистого щебня;
3 – капот размещения гидравлического и электрического оборудования; 4 – рама; 6 – кабина управления;
7 – электрическая таль на поворотной консоли (слева машины); 10 – гидроцилиндры подъема желобов; 11 – привод выгребной цепи;
12 – выгребное устройство; 14 – вибрационный грохот; 16 – блок штепсельных разъемов; 17 – автосцепки; 18 – измерительная тележка;
19 – шпальная щетка; 20 – ходовые тележки типа 18-100; 21 и 23 – планировщики балласта; 24 – бункер выгрузки чистого щебня в путь;
25 – ПРУ; 26 – устройство для раскатки дорнита; 25 – устройство пробивки балласта в шпальных ящиках; 28 – тормозная система

   Щебнеочистительная машина ЩОМ-6БМ (рис. 7.17) по назначению аналогична машине ЩОМ-6Б: может работать самостоятельно или в комплексе с машиной ЩОМ-6Р. Технологическая схема движения потоков щебня и засорителей аналогична. Щебень выбирается из балластной призмы выгребным устройством 12, выгружается на конвейер 13 и транспортируется в вибрационный грохот 14 (режим очистки) или на конвейер 8 (режим вырезки) и далее к выбросному конвейеру 1. Очищенный щебень через бункер с грохота поступает на конвейер 22 и через распределительный бункер 24 дозируется в путь сзади выгребного устройства. Конвейер 22 может служить в качестве конвейера-накопителя. При работе в комплексе с машиной ЩОМ-6Р чистый щебень с нее принимается и транспортируется к бункеру 24 конвейером 9. РШР удерживается при работе машины с помощью ПРУ 25. Для удаления зависающего в шпальных ящиках железо-бетонных шпал балласта служит пробивщик 27. Дозированный машиной балласт разравнивается планировщиками 23 и 21 и удаляется с поверхности шпал щетками 19.

   Устройство 26 для укладки дорнита включает в себя две штанги, которые закреплены на двух опорах, шарнирно связанных с лотками выгребного устройства в их нижней части сразу же за подпутной балкой.

   На штанги одеваются 2 бухты геотекстильного полотна (дорнита) шириной 2500 мм каждый. Бухты идут с перекрытием друг друга и в сумме образуют размер по ширине ~4800 мм. Конструктивный размер по диаметру бухт не должен превышать 400 мм, что при толщине полотна 3 мм обеспечит развернутую длину полотен ~50 м. В транспортном положении штанги с дорнитом закреплены в специальных опорах, расположенных в задней части фермы машины, за грохотом.

   Для контроля поперечного уровня поверхности среза служит следящая система автоматического управления. Кроме того, контролируется положение пути по уровню с помощью датчика уровня, расположенного на измерительной тележке 18 сзади машины.


  Рис. 7.18. Установка вибрационного грохота машины ЩОМ-6БМ:
1 – выгребное устройство; 2 – портал; 3, 5, 6 и 7 – электродвигатель, карданный вал, редуктор и дебалансы привода вибраций; конвейеры:
 4 – приема вырезанного щебня 11, 13 – засорителей и 15 – чистого щебня; 8 – трехъярусный вибрационный грохот;
9 – пружинные амортизаторы; 10 – портальная рама; 12 – рама машины; 14 – бункер приема чистого щебня

   Вибрационный грохот 8 (рис. 7.18) имеет два ряда просеивающих сит и установлен на сварной раме 10, которая через шарнирные узлы закреплена на стойках. Грохот соединен с рамой через 4 комплекта спиральных пружин 9, образующих упругие связи в колебательной системе. Дебалансы 7 грохота установлены на общем валу. При необходимости возможна перестановка частей дебалансов для изменения вынуждающей силы. Вращение дебалансам передается от электродвигателя 3 мощностью 20 кВт через карданный вал 5 и конический редуктор 6. Очищенный балласт через бункер 14 передается на конвейер 15 чистого щебня, а засорители – на конвейер 11 и далее на конвейер 13. Вырезанный выгребным устройством 12 балласт подается на конвейер 4, который его транспортирует либо в грохот 8, либо на конвейер 13 для транспортирования к разгрузочному конвейеру.

   В результате модернизации машины ЩОМ-6Б увеличилась мощность привода и площадь скребков выгребного устройства, ширина очистки призмы, что предотвращает образование по краям валов неочищенного щебня и улучшает дренирующую способность призмы после очистки. Машина имеет компьютеризированную систему контроля и записи рабочих параметров. Проведенная модернизация позволила повысить производительность выгребного устройства с 450 до 750 м3/ч, а машины в целом в реальных условиях работы до 600-650 м3/ч.


  Рис. 7.19. Универсальная щебнеочистительная машина ЩОМ-6У:
1 – трехъярусный вибрационный грохот; конвейеры: 2 – приема вырезанного щебня; 9, 14 и 27 – засорителей;
15 – поворотный разгрузочный и 25 – чистого щебня; 3 – лебедка подтягивания участков цепи; 4 – портальная стойка;
5 – привод выгребной цепи; 6 – выгребное устройство; 7 – рама; 8 – гидроцилиндры подъема желобов; 10 – электрическая таль;
11 – поворотная консоль с электрической талью; 12 – кабина управления; 13 – капот для электрического и гидравлического оборудования;
16 – блоки электрических разъемов; 17 – автосцепки; 18 – тормозная система; 19 и 29 – ходовые тележки типов 18-100 и 18-102;
20 – контейнер для подпутной балки и вставок; 21 – устройство для пробивки балласта в шпальных ящиках; 22 – ПРУ;
23 – устройство для раскатки дорнита; 24 – бункер-распределитель чистого щебня; 26 – планировщик;
28 – сварочный трансформатор; 30 – измерительная тележка

   Универсальная щебнеочистительная машина ЩОМ-6У (рис. 7.19) предназначена для очистки щебеночного балласта на стрелочном переводе или пути с погрузкой засорителей в специальный подвижной состав или выгрузкой на обочину земляного полотна. Она также может производить вырезку балласта с его погрузкой на подвижной состав. Машина прицепная и работает совместно с тяговым модулем ПТМ-630 или другим.

   Машина смонтирована на раме 7 сварной конструкции. Рама опирается на две ходовых тележки: двухосную 19 и трехосную 29. Основной рабочий орган машины – выгребное устройство 6 с приводом 5, желоба которого перемещаются системой гидроцилиндров 8. Для вырезного устройства предусмотрен комплект подпутных балок разной длины и вставки, обеспечивающие ширину зоны захвата в пределах 4050-8750 мм, что позволяет вырезать балласт под стрелочным переводом в зоне рядом с крестовиной. Вырезанный щебень выгружается на конвейер 2, который направляет его в вибрационный грохот 1, или при изменении направления движения ленты в режиме вырезки балласта – через воронку на конвейер 9. Далее через конвейеры 14 и 15 материал выгружается в специальный подвижной состав или на обочину пути. Чистый щебень от грохота 1 через два конвейера 25 поступает в бункер-распределитель 24, откуда дозируется в путь по всей ширине или в заданную зону. При работе на пере-гонных или станционных путях конвейеры устанавливаются вдоль пути и неподвижны в плане. Если производится очистка щебня на стрелочном переводе, то один конвейер устанавливается неподвижно или поворачивается к оси пути на угол 9°, а другой совершает колебательные движения в плане для равномерного распределения балласта на ответвлении.

   Технологическая схема машины не предусматривает работу в сцепе с роторной машиной ЩОМ-6Р.


  Рис. 7.20. Изменение конфигурации выгребной цепи при установке вставки подпутной балки: гидроцилиндры:
1 и 10 – поворота желобов в плане; 3 и 9– подъема желобов и 5 – компенсационного перемещения привода цепи;
2 и 4 – положения скребковой выгребной цепи после и до удлинения подпутной балки; 6 – рама привода;
7 – редуктор; 8 – приводная звездочка цепи

   Выгребное устройство машины выполняется в двух модификациях: для работы на перегоне и на стрелочном переводе. Устройство для работы на стрелочном переводе (рис. 7.20) позволяет наращивать (уменьшать) длину подпутной балки с помощью балок-вставок длиной 0,55м (7 шт.) или 1,1 м (3 шт.) со стороны холостой ветви. За счет изменения конфигурации скребковой тяговой цепи (положения 2 и 4) при монтаже балок-вставок в пределах ширины захвата до 7,8–8,2 м исключается необходимость изменять количество звеньев цепи. Для компенсации изменений ширины подпутной балки редуктор 7 привода цепи может смещаться в продольном направлении по раме 6 гидроцилиндрами 5 в пределах хода 1200 мм. Так как левый (холостой) желоб поворачивается в сторону ответвления перевода на больший угол, то гидроцилиндры 1 и 3 телескопические.


  Рис. 7.21. Схема грохота машины ЩОМ-6У:
1, 2 и 3 – нижнее, среднее и верхнее сита

   Другая отличительная черта машины ЩОМ-6У – применение трехъярусного грохота (рис. 7.21) с общей полезной площадью просеивающей поверхности 22 м2, что позволяет повысить производительность до 800 – 850 м3/ч. Мощность привода грохота 30 кВт. Верхнее 3 и среднее 2 сита во входной части имеют увеличенный до 30° наклон к горизонту (по рекомендациям ВНИИЖТ). Это также способствует более быстрому продвижению материала.

7.7. Щебнеочистительные машины и комплексы повышенной
производительности с послойным уплотнением балласта.
Перспективы развития машин и комплексов

   Применение машин и комплексов для глубокой очистки щебеночного балластного слоя позволило существенно повысить каче6ство выполняемой работы и увеличить межремонтные сроки эксплуатации пути. Вместе с тем, эти машины имеют относительно низкую производительность (400 – 700 м3/ч), и при работе в комплексах ограничивают выработку других машин (укладочных, выправочно-подбивочных, стабилизирующих и др.). Поэтому важное направление совершенствования этого класса машин – повышение их производительности в перспективе до 2000 м3/ч и выше. В этом направлении усиленно работают фирмы-производители и проектно-исследовательские организации.

7.7.1. Щебнеочистительный комплекс ЩОМ-1200:
устройство, гидропривод выгребной цепи

   Щебнеочистительный комплекс ЩОМ-1200 (рис. 7.22), спроектированный ПТКБ ЦП ОАО «РЖД» и изготавливаемый ОАО Калужским заводом «Ремпутьмаш», предназначен для глубокой очистки балластной призмы с укладкой щебня мелких фракций на геотекстильный материал в нижний слой с его уплотнением, а крупных – в верхний слой, примыкающий к подошвам шпал. Мелкий щебень позволяет равномерно распределить давление на земляное полотно, легче уплотняется. Верхний слой щебня подвержен в большей степени воздействию поездных нагрузок и нагрузок при производстве ремонтно-путевых работ, поэтому фракционный состав щебня здесь постепенно изменяется за счет частичного дробления и откалывания частиц. Комплекс позволяет отбирать засорители и выгружать их в подвижной состав или в отвал. Он также может работать в режиме полной вырезки балласта с погрузкой на специальный подвижной состав.


  Рис. 7.22. Добывающее-распредеделительный (а) и очистной (б) модули щебнеочистительного комплекса ЩОМ-1200:
конвейеры: 1, 2, 30 и 36 – вырезанного щебня; 4, 19, 41 и 42 – чистого щебня; 28, 29 и 34 – засорителей;
3 – поворотные консоли с электрической талью (укосины); 5 – грохот-классификатор; 7 – выгребное устройство;
8 – привод выгребного устройства; бункеры: 6, 9, 27, 32, 33 и 38 – приемные; 18 – накопитель чистого щебня; 20 – распределительный;
10– кабина дизельного агрегата и силового оборудования; 11 – автосцепки; 12 – измерительная тележка; 13 – ходовые тележки типа М18-522;
14 – устройство для уплотнения балласта со стороны торцов шпал; 15 – тормозная система; 16 – планировщик балласта;
17 и 39 – рамы добывающего и очистного модуля; 21 – планировочно-уплотнительное устройство;
22 – устройство для раскатки подстилающего геотекстильного слоя (дорнита); 23 – ПРУ; 24 – уплотнитель балласта по поверхности среза;
25 – устройство для пробивки балласта в шпальных ящиках; 26 – кабина управления; 27 – контейнер для размещения подпутных балок;
31 и 37 – вибрационные грохоты; 35 – устройство для распределения потоков щебня между грохотами; 40 – ходовая тележка типа 18-100;
43 – привод тяговой тележки; 44 – тяговая тележка

   В состав комплекса входят три единицы СПС: добывающее-распределительный и очистной модули, а также тягово-энергетическая секция (тяговый модуль) ТЭС-1000 (на рис. 7.22 не показана).

   Экипажная часть добывающее-распределительного модуля состоит из сварной рамы 17 в виде изогнутой продольной балки, которая опирается на две трехосные ходовые тележки типа 18-102. По концам рамы устанавливаются автосцепки 11 с увеличенным до 24° в обе стороны углом отклонения, что позволяет длиннобазовой машине проходить кривые радиусом до 110 м в сцепе с другим подвижным составом.

   Выгребное устройство 7 имеет рабочий (левый) и холостой (правый) желоба, которые сверху соединяются между собой шарниром, а снизу через подпутную балку. Привод 8 скребковой тяговой цепи неподвижно соединен с рабочим желобом. Гидроцилиндры вертикального и горизонтального поворота желобов производят их независимое перемещение и установку. Это необходимо при проходе препятствий (высоких платформ, опор контактной сети и др.) или для выдерживания поперечного профиля среза. Холостой желоб имеет выдвижную часть, служащую для натяжения тяговой цепи. При работе на перегоне устанавливается длинная подпутная балка, обеспечивающая ширину захвата балластной призмы 5095 мм, а при работе на станционных путях используется укороченная балка, которая обеспечивает ширину захвата 4395 мм. Ширина захвата может быть увеличена на 500 мм с каждой стороны за счет поворота подкрылков внизу желобов. Для аварийного приведения желобов в транспортное положение используются укосины 3.

   Привод выгребной цепи осуществляется гидромотором мощностью 540 кВт через двухступенчатый редуктор. Первая ступень редуктора представляет собой цилиндрическую зубчатую передачу, а вторая ступень – однорядную планетарную передачу, у которой солнечное колесо соединено с валом первой ступени, а водило – с выходным валом, на котором установлена звездочка скребковой цепи. За счет регулирования угловой скорости вращения вала гидромотора обеспечивается скорость цепи в диапазоне 1,8 – 3,2 м/с. При работе положение РШР фиксируется ПРУ 23 с роликовыми клещевыми захватами. При проходе стыка путевая решетка удерживается сначала задними, а затем передними захватами. ПРУ позволяет вывешивать РШР на высоту до 100 мм при боковом сдвиге в пределах ± 180 мм.

   Вырезанный выгребным устройством балласт через бункер 9 поступает на конвейер 2 и далее на поворотный конвейер 1. В режиме очистки он поступает на очистной модуль, а в режиме вырезки балласта – на специальный подвижной состав (очистной модуль отцеплен от комплекса).

   Очищенный щебень возвращается через бункер 27 на конвейер 3, откуда поступает к двухъярусному грохоту-классификатору 5, предназначенному для разделения чистого щебня на крупную и мелкую фракции. Верхний ярус грохота имеет просеивающее сито с размерами ячеек 32´32 мм, а нижний ярус состоит из сплошного листа. Разделенный щебень двумя потоками через систему заслонок бункера 6 попадает в распределительный бункер 20. Далее он дозируется в путь: мелкая фракция спереди бункера в нижний слой, а крупная фракция – сзади бункера в верхний слой призмы. Нижний слой балласта уплотняется планировочно-уплотнительным устройством 21, смонтированным на распределительном бункере 20.

   При изменении положения заслонок бункера 6 и сдвиге конвейера 19 чистый щебень от грохота 5 может загружаться в накопительный бункер 18. Бункер имеет 6 донных крышек, через которые чистый балласт дозируется в путь в местах зарядки и разрядки выгребного устройства машины при недостатке щебня.

   После отсыпки поверхность балластного слоя разравнивается планировщиком 16, который также обеспечивает безопасный проход задней тележки 13. Верхний слой балласта предварительно уплотняется устройством 14 со стороны торцов шпал.

   Измерительная тележка 12 позволяет контролировать положение пути по уровню после работы комплекса.

   Экипажная часть очистного модуля включает сварную раму 39, которая в задней части опирается на двухосную ходовую тележку 40 типа 18-100, а в передней части на тележку 44 с приводными колесными парами, аналогичную тележкам тяговых модулей. Привод 43 колесных пар электромеханический.

   Вырезанный добывающее-распределительным модулем щебень с конвейера 1 попадает на конвейер 36 и далее направляется к грохотам 37 и 31. Для направления части потока щебня к грохоту 31 применено распределительное устройство 35 с системой направляющих поток балласта заслонок и конвейер 30. Очищенный балласт через бункеры 32, 38 и систему конвейеров 42, 41 поступает в приемный бункер 26 добывающе-распределительного модуля для дозирования в путь. Засорители через бункер 33 и систему конвейеров 34, 29 и 28 перегружаются в специальный подвижной состав или удаляются на обочину.


  Рис. 7.23. Принципиальная гидравлическая схема регулируемого привода выгребной цепи с замкнутой циркуляцией:
Н1, Н2 и Н3 – основной регулируемый, системы подпитки и системы регулирования насосы; М1 – гидромотор привода выгребной цепи;
Р1 – сервовентиль; Р2, Р3 – гидрораспределители; КП1 – КП5 – предохранительные клапаны; АК1 и АК2 – гидроаккумуляторы;
КО1 – КО3 – обратные клапаны; ДР1 – дроссель; Ф1 – напорный фильтр

   Привод 8 цепи выгребного устройства 7 позволяет плавно регулировать скорость цепи, приспосабливая ее к условиям вырезания балласта. В гидросистеме привода (рис. 7.23) для этого установлен аксиально-поршневой насос Н1 с объемно регулируемой подачей, который напрямую соединен с нерегулируемым аксиально-поршневым гидромотором М1, образуя контур закрытой циркуляции масла с максимальным давлением 35 МПа. Насос имеет поворотный хвостовик с блоком цилиндров, который поворачивается относительно оси выходного вала гидроцилиндром Ц1. Привод насоса Н1 осуществляется от отдельного дизельного агрегата фирмы CUMMINS (Великобритания) мощностью 697 кВт, расположенного на добывающее-распределительном модуле. Кроме того система включает насос Н2 для восполнения потерь масла в основном контуре циркуляции, а также насос Н3 для подачи масла в систему управления основным насосом Н1.

   Предохранительные клапаны КП2 и КП3 настроены на давление перепуска 38 МПа и при нормальной работе привода не срабатывают. При подаче давления в напорную линию мотора М1 распределитель Р3 подключает его сливную линию к предохранительному клапану КП1, отрегулированному на давление перепуска 1,6 МПа. Подпитка сливной линии производится через один из обратных клапанов КО1 или КО3. Другой клапан держит давление в напорной линии. Предохранительный клапан КП4 с управлением через пилот-распределитель отрегулирован на давление 35 МПа и позволяет быстро останавливать движение выгребной цепи при включении его электромагнита.

   Величина и направление подачи масла насосом Н1 зависит от положения его хвостовика, управляемого гидроцилиндром Ц1. При перекрытом дросселе ДР1 и нейтральной позиции распределителя Р2 шток цилиндра Ц1 фиксируется в определенном положении. Для регулирования подачи распределитель Р2 переключается в рабочую позицию а масло подается в систему управления через серовентиль Р1. Сервовентиль позволяет в регулировать подачу масла насосом Н1, отслеживая скорость вращения вала гидромотором М1 в режиме ручного или автоматического управления.

   Взаимодействие элементов тяговой выгребной цепи с вырезаемым материалом в забое, элементов гидравлической и механической передач, изменение нагрузок на приводном валу дизеля и приводной звездочки цепи носит выраженный динамический характер. Возникают вынужденные крутильные колебания приводной звездочки, вызывающие пульсации давления в гидросистеме. Спектр частот колебаний широк: колебания, связанные с вхождением скребков цепи в забой и движением цепи по зубьям приводной звездочки носят устойчивый характер и зависят от линейной скорости движения цепи, колебания, связанные с изменением свойств щебня в слое, с изменением скорости движения машины носят случайный характер. При расчете поддерживаемого давления в гидросистеме необходимо учитывать что на пиковых значениях давления может срабатывать предохранительный клапан КП4, поэтому демпфирование пульсаций давления позволяет поддерживать большее рабочее давление, соответственно, улучшить рабочие свойства выгребного устройства. Для решения этой и других задач анализа нагрузок разрабатываются и анализируются соответствующие математические модели.

   Исследования под руководством проф. В.Ф. Ковальского при участии В.А. Дубровина показали, что гидропривод в динамике описывается моделью фильтра частот ниже 3,5-4,0 Гц (колебания на низких частотах не демпфируются системой). Колебания с более высокими частотами в значительной степени гасятся системой, позволяя увеличить передаваемую нагрузку. Для понижения уровня фильтруемых частот в напорную и сливную линию гидропривода были введены пневмогидравлические аккумуляторы АК1 и АК2, обеспечивающие более спокойную передачу энергии от насоса Н1 к мотору М1. Были исследованы и другие аспекты работы привода выгребной цепи.

7.7.2. Щебнеочистительная машина ЩОМ-1200 ПУ

   Щебнеочистительная машина ЩОМ-1200ПУ (рис. 7.24) производится ЗАО «Тулажелдормаш» и предназначена для очистки щебеночного балласта на перегонных и станционных путях с одновременной укладкой геотекстильного подстилающего слоя, послойной укладки очищенного балласта мелкой и крупной фракции с уплотнением нижнего слоя. Засорители погружаются на специализированный подвижной состав или разгружаются в отвал. Машина также может работать в режиме вырезания Ии погрузки на подвижной состав щебеночного балласта без его очистки.


  Рис. 7.24. Щебнеочистительная машина ЩОМ-1200ПУ: конвейеры:
1 – поворотный разгрузочный; 3 – отбора засорителей; 10 – вырезанного щебня; 23 – чистого щебня; 2 и 6 – электрические тали;
4 – рама; 5 – кабина управления; бункеры: 7, 11, 14 и 21 – приемные; 22 – накопительный; 24 – распределительный;
8 и 15 – поворотные консоли; 9 – трехъярусный вибрационный грохот; 12 – выгребное устройство; 13 – привод выгребного устройства;
16 – капот для размещения дизель-электрического агрегата мощностью 200 кВт, гидравлического и электрического оборудования;
17 – автосцепки; 18 – измерительная тележка; 19 – ходовые тележки типа 18-522; 25 – устройство для укладки геотекстильного покрытия; 26 – ПРУ;
27 – устройство для пробивки балласта в шпальных ящиках; 28 – контейнер для размещения подпутных балок; 29 – тормозная система

   Экипажная часть машины традиционной конструкции в виде рамы 4, опирающейся на две трехосные ходовые тележки 19 типа 18-522.

   Балласт вырезается с помощью выгребного устройства 12, имеющего электромеханический привод 13 мощностью 315 кВт. Комплект из двух подпутных балок и одной балки-вставки длиной 550 мм позволяет устанавливать ширину зоны захвата балластной призмы в пределах 4040 – 4890 мм, которая может быть уширена при повороте подкрылков на 300 мм. Вырезанный балласт через бункер 14 попадает на конвейер 10 и выгружается в вибрационный грохот 9 (режим очистки) или на конвейер 3 (режим вырезки) для дальнейшей выгрузки через поворотный конвейер 1 в подвижной состав или в отвал. Конвейер 10 может перемещаться в продольном направлении на 1000 мм двумя гидроцилиндрами относительно портальной стойки по направляющим. Грохот 9 трехъярусный, у которого верхние два яруса выполняют также функцию классификатора балласта: мелкая и крупная фракции щебня раздельно проходят через заслонки бункера 11, попадая в бункер-распределитель 24 для послойной укладки. Просеивающая площадь сит составляет 29 м2. Привод вибраций грохота от двух электродвигателей мощностью 18,5 кВт каждый через клиноременные передачи. Машина также имеет накопительный бункер 22 с транспортером чистого щебня. Верхняя поверхность балластной призмы разравнивается планировщиком 20. Благодаря расположению грохота в средней части машины схема движения потоков балласта и засорителей оптимальна.

   При работе машины путевая решетка удерживается ПРУ 26 с электромагнитно-роликовыми захватами. Высота вывешивания РШР составляет 150 мм при сдвиге ± 140 мм в обе стороны.

   Для тяги и энергоснабжения машины применяется либо две тягово-энергетических установки (тяговых модуля) ТЭУ-630, либо одна установка ТЭУ-1200.

7.7.3. Щебнеочистительный комплекс RM-2002

   Высокопроизводительные машины и комплексы для глубокой очистки балластной призмы выпускаются также рядом зарубежных фирм Австрии, Швейцарии, Чехии и Польши. В рамках программы по оснащению путевого хозяйства сети ОАО «РЖД» новыми комплексами был приобретен и испытан один экземпляр самоходного щебнеочистительного комплекса RM-2002 произво-дительностью до 1000 м3/ч австрийской фирмы «Plasser & Theurer» (рис. 7.25).


  Рис. 7.25. Самоходный щебнеочистительный комплекс RM-2002 австрийской фирмы «Plasser & Theurer»:
1 – авто-сцепки; 2, 20 и 28 – кабины управления; 3, 17 – дизельные агрегаты;
4, 22 и 23 – рамы добывающе-распределительной и сочлененной очистной секции; 5 – электрооборудование; 6, 25 и 31 – приемные бункеры;
7 – выгребное устройство; конвейеры: 8, 10 и 12 – вырезанного щебня; 9 и 24 – чистого щебня; 15 и 14 – засорителей;
18 – поворотный разгрузочный и 32 – накопитель чистого щебня; 11 и 13 – вибрационные грохоты; 16 – насосная станция;
19 – специальный подвижной состав для перевозки засорителей; 21 и 26 ходовые тележки;
 27 – контейнер для транспортирования подпутных балок; 29 – кран для монтажа подпутной балки; 30 – ПРУ; 33 – планировочный плуг

   В состав комплекса входит добывающе-распределительный модуль, экипажная часть которого состоит из рамы 4, опирающейся на 2 трехосных ходовых тележки 26, и сочлененный очистной модуль с экипажной частью, состоящей из двух рам 23 и 22, соединенных между собой шарнирно и опирающихся на 3 двухосных ходовых тележки 21. Из 12 колесных пар комплекса 6 имеют привод в рабочем и транспортном режимах.

   Вырезанный выгребным устройством 7 балласт поступает на систему конвейеров 8, 10 и 12, откуда перегружается в вибрационные грохоты 11 и 13. Засорители после просеивания ситами грохотов поступают на систему конвейеров 14, 15 и 18 и выгружаются в состав 19. Чистый щебень посредством конвейеров 24 и 9 перегружается через приемный бункер 31 на конвейер 32 и дозируется на путь перед планировщиком 33. Комплекс дополнительно может оснащаться системой укладки геотекстильного подстилающего слоя и виброплитами для уплотнения гижних слоев балласта.

7.7.4. Перспективы развития машин и комплексов для очистки щебня

   При достижении предельного засорения щебеночной балластной призмы выправочно-подбивочные работы становятся недостаточно эффективными: наблюдается быстрое повторное накопление остаточных неравномерных осадок пути под воздействием поездной нагрузки. Своевременная и качественная очистка балластной призмы позволяет разрешить целый комплекс проблем технического обслуживания пути. Задача решается комплексно путем совершенствования технологий, организации работ и конструкций машин и комплексов.

   Путевые работы в «окно» производятся поточным методом, поэтому используемые путевые машины технологического комплекта должны иметь согласованную на максимально высоком уровне производительность. Машины и комплексы для глубокой очистки щебеночной призмы имеют линейную производительность 300 – 500 м/ч, которая ниже производительности других машин комплекта. Поэтому дальнейшее повышение производительности является приоритетным направлением развития этого класса машин. К настоящему времени созданы и эксплуатируются машины ЩОМ-1200 и ЩОМ-1200ПУ, решается задача создания машин и комплексов с производительностью до 1600 м3/ч, а в перспективе дл 2000 – 2500 м3/ч. Прежде всего, такие машины должны иметь высокопроизводительный выгребной рабочий орган или систему рабочих органов. Возможности скребкового рабочего органа ограничены допустимой скоростью движения цепи, ее размерами. При увеличении скорости возрастают динамические нагрузки на элементы конструкции и привод, нарушается схема движения вырезаемого балластного материала. Необходим поиск новых технических решений.

   Увеличенные объемы перерабатываемого материала при ограниченных габаритах приводят к необходимости использования в технологической цепочке нескольких грохотов повышенной производительности, работающих согласованно по последовательной или по параллельной схеме. При последовательной схеме щебень проходит последовательно несколько грохотов с отделением в каждом фракций, часть которых далее не просеивается, а другая часть идет на следующий грохот. В параллельной схеме общий поток щебня разделяется в определенном отношении на части и полностью обрабатывается одновременно на нескольких грохотах. Например, в комплексе ЩОМ-1200 (см. рис. 7.22) реализована параллельно-последовательная схема: на очистной секции щебень просеивается двумя грохотами 31 и 37 после разделения на потоки распределительным устройством 35 с отбором засорителей, а затем поток очищенного щебня разделяется в грохоте-классификаторе 5 на мелкую и крупную фракцию.

   Усложнение схемы очистки для достижения более высокой производительности в стесненных габаритных условиях приводит к необходимости разрабатывать усложненные схемы переброски потоков щебня и засорителей в двух направлениях вдоль комплекса. Можно сказать, что необходимо решать задачу логистики – построения и оптимизации инфраструктуры движения потоков и накапливания сыпучих грузов.

   Современные машины требуют 25-30 мин на зарядку или разрядку выгребного устройства, а применение дополнительных устройств (уплотнителей, устройств укладки геотекстильного подстилающего слоя) это время увеличивает в два раза. Организационно рекомендуется увеличивать время «окна» до 8 – 10 ч, или закрывать перегон для ремонта в 2 – 3 смены на несколько суток. Альтернативный вариант – где возможно, отказаться от этих дополнительных устройств, особенно при коротких «окнах». Необходимы технические решения, которые позволяли бы приводить комплекс полностью в рабочее или транспортное состояние за время не более 25 мин.

   Так как нижнее сито грохотов имеет размеры ячеек 30´30 мм и более, чтобы обеспечить требуемую производительность, то засорители содержат определенное количество частиц, пригодных для повторной укладки. В зарубежной практике засорители используются для отсыпки слоя под геотекстиль. Необходимо разрабатывать технические решения, предусматривающие утилизацию засорителей (безотходное производство).

   Современные системы управления комплексами должны позволять отслеживать продольный и поперечный профиль среза балласта выгребным устройством, геометрические параметры положения путевой решетки после производства работ, режимные параметры работы машины с записью в бортовую вычислительную систему. Для отслеживания продольного профиля используются лазерные оптические системы.

   Таким образом, при разработке новых комплексов для глубокой очистки щебня необходимо решать насущные и перспективные проблемы, охватывающие широкий круг задач и методов их решения.

7.8. Основы расчета рабочего технологического оборудования
щебнеочистительных машин и комплексов

   Основное рабочее оборудование современной машины для глубокой очистки щебня включает выгребное устройство со скребковой цепью, роторы для забора щебня у торцов шпал, вибрационные грохоты и систему конвейеров. Кроме того имеется дополнительное рабочее оборудование: планировщики, уплотнители, устройства для укладки геотекстиля и др. Расчет ротора аналогичен расчету ротора машин для ремонта земляного полотна (см. п. 4.5), а расчет конвейеров является задачей курса подъемно-транспортных машин. Рассмотрим основы расчета выгребного устройства и вибрационного грохота.

7.8.1. Расчет выгребного устройства

   Расчеты цепного скребкового выгребного устройства (см. рис. 7.5) могут преследовать различные цели: определить скорость движения выгребной цепи, согласованную со скоростью движения машины при заданных размерах цепи и подпутной балки; определить усилия, действующие на различных участках цепи с целью оценки прочности и надежности и размеров ее конструктивных элементов; найти мощность привода цепи в различных режимах работы; определить параметры гидроцилиндров перемещения желобов и др.

   В качестве примера определим мощность, которую должен развивать приводной двигатель цепи. После анализа характера движения цепи и материала на различных участках, мощность двигателя, кВт:

   (7.7)

   Где Kнс – коэффициент неучтенных сопротивлений, к которым относятся дополнительные сопротивления в шарнирах цепи, сопротивления, связанные со скольжением элементов цепи при поворотах звеньев в направляющих снизу желобов, сопротивления, возникающие при взаимодействии приводной звездочки и цепи; динамические факторы разгона балласта и т.д., Kнс = 1,2 – 1,5; Vц – линейная скорость движения выгребной цепи, м/с; h – КПД передаточного механизма выгребной цепи; T1 – сопротивление, связанное с резанием балласта зубьями и кромками скребков в забое, кН; T2 – сопротивление, связанное с волочением материала скребками в забое (трение балласта о балласт), кН; T3 – сопротивление, связанное с волочением материала по рабочему желобу (трение балласт о сталь), кН; T4 – сопротивление, связанное с трением рабочей и холостой ветвей о желоб, кН; T5 – сопротивление, связанное с подъемом балластного материала по рабочему желобу, кВт.

   Суммарная сила резания слежавшегося щебня в забое, кН:

   (7.8)

  где Kр – удельное сопротивление резанию щебня в забое (Kр = (50 – 90) кН/м2); n1 – число скребков, находящихся одновременно в забое; Fc – поперечная площадь срезаемой одним скребком стружки, м2.


 Рис. 7.26. Расчетная схема к определению составляющей сопротивления движению выгребной цепи,
вызванным резанием щебеночного балласта в забое

   Количество скребков в забое (рис. 7.26) (L1 – длина активной части цепи на подпутной балке, м; tц – шаг расположения скребков на цепи, м). Площадь срезаемой стружки определяется кинематикой движения скребка и углом наклона g, рад, подпутной балки к направлению, перпендикулярному поступательному движению машины. Для магистральных машин g = 0, а у универсальных машин вследствие наращивания подпутной балки на при работе на стрелочном переводе и поворота холостого желоба появляется этот угол. После анализа кинематики движения скребка, с учетом того, что абсолютная скорость движения скребка (скорость резания) Vр, м/с, является результатом геометрического сложения вектора скорости движения цепи Vц, м/с, и вектора скорости поступательного движения машины Vм, м/с, а также зависит от угла g, площадь срезаемой одним скребком стружки:

   (7.9)

   где aс – высота скребка, м, hр – толщина срезаемой стружки, м.

   При выборе соотношения поступательной скорости движения машины Vм и скорости движения цепи Vц необходимо дополнительно анализировать заполнение пространства между скребками разрыхленным балластом (заполнение ячеек). При полном заполнении процесс резания прекратится, и прежде всего, в зоне, примыкающей к выходу скребком из забоя на рабочий желоб. Заполнение ячеек характеризуется коэффициентом заполнения:

   (7.10)

   где Qщ, Qя – объемы: рыхлого щебня в ячейке и полезный объем с учетом заполнения части пространства скребком, м3; bс – длина рабочей части скребка с учетом зубьев, м; Kр – коэффициент, учитывающий разрыхление щебня, Kр = 1,2 – 1,3; Kс – коэффициент, учитывающий заполнение пространства ячейки объемом скребка; Kс = 0,7 – 0,8.

   Сопротивление движению цепи, связанное с волочением балласта скребками в забое, кН:

   (7.11)

   где r – плотность рыхлого балласта, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2; fб-б – коэффициент трения щебня по щебню, fб-б = 0,6 – 0,8.

   Сопротивление движению цепи, связанное с волочением щебня по рабочему желобу, кН:

   (7.12)

   где n2 – число объемов балласта на длине рабочего желоба, fб-с – коэффициент трения балласта по стали, fб-с = 0,4 – 0,6; a – угол наклона желоба к горизонту, рад.

   Сопротивление движению цепи, связанное с трением скребков по рабочему и холостому желобу, кН:

   (7.13)

   где L3 – длина холостого желоба, м; qц – погонный вес цепи со скребками, кН/м.

   Сопротивление движению цепи, связанное с подъемом балластного материала по рабочему желобу (преодоление скатывающей силы на наклонной плоскости желоба), кН:

   (7.14)

   По определенному значению мощности с учетом передаточного числа редуктора и геометрических размеров приводной звездочки определяются параметры приводного двигателя выгребной цепи.

7.8.2. Расчет плоского вибрационного грохота

   Цели расчетов плоского вибрационного грохота: определить его производительность, как элемента технологической цепи щебнеочистительной машины; рассчитать параметры динамического дебалансного привода вибраций короба и сит грохота; определить мощность приводного двигателя; произвести оценку прочности и надежности элементов конструкции и т.д. Рассмотрим выбор параметров вибрационного грохота, обеспечивающих при заданной производительности требуемое качество очистки по методике [76]. На эффективность просеивания щебня и засорителей значительное влияние оказывают размеры просеивающих сит, амплитуда и частота вибраций, угол наклона сит грохота, направление вращения дебалансного вала возбуждения круговых колебаний и траектория движения сит. Отношение ширины и длины просеивающих поверхностей обычно принимается 1 : 2,5.

   На производительность грохота существенное влияние оказывает соотношение амплитуды, частоты и формы колебаний просеивающих поверхностей. При оптимальном их соотношении происходит самоочищение отверстий сит. Чтобы происходило самоочищение отверстий, частицы должны подбрасываться на высоту h > 0,4l (l – размер отверстия сита, м. Для наклонного грохота начальная скорость частицы при подбрасывании должна быть , м/с (a – угол наклона сит грохота, обычно приводимый в угловых градусах; для грохотов ЩОМ a = 20°). Начальная скорость подбрасывания частиц равна амплитудному значению скорости вибрирования сит. Эта скорость определяет основные параметры вибрирования: vв = Aвwв (Ав, wв – амплитуда, м, и частота вибрирования, рад/с). Амплитудное значение уско-рения , м/с2. По условиям прочности конструкции грохота оно не должно превышать значений 80 м/с2. Для наклонных вибрационных грохотов рекомендуется формула, связывающая высоту подбрасывания, амплитуду колебаний и размер отверстий сита . <   При изменении направления вращения дебалансного вала на противоположное прямому направлению вращения, качество просеивания материала улучшается, но уменьшается производительность грохота. Скорость движения материала снижается.

   Для расчета производительности грохота, м3/ч обычно используется формула проф. В.А. Баумана [5]:

   (7.15)

   где q – удельная производительность грохота для заданного размера сита, м3/ч / м2; F – площадь просеивания, м2; k1 – коэффициент, учитывающий процентное содержание засорителей в вырезаемом щебне; k2 – коэффициент, учитывающий содержание в засорителях частиц, размер которых меньше 0,5 размера отверстия нижнего сита; k3 – коэффициент, учитывающий угол наклона сита; m – коэффициент, учитывающий возможную неравномерность питания, форму частиц и тип грохота. Для щебня и наклонного грохота m = 0,5. Значения других параметров приведены в табл. 7.3.

Таблица 7.3

 

   Ожидаемое значение эффективности просеивания после определения размеров отверстий сита и производительности;

   (7.16)

   где e – эталонное значение эффективности просеивания для средних условий (e =85 % для наклонного грохота с круговой вибрацией при просеивании щебня);
   – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота ( = 1,0 при угле наклона 18° и = 0,96 при угле 21°);
   – коэффициент, учитывающий процентное содержание засорителей в очищаемом щебне ( = 0,86; 0,9; 0,95, при содержании засорителей в щебне, соответственно, 20; 30 и 40 %);
   – коэффициент, учитывающий процентное содержание в засорителе частиц, меньших 0,5 размера ячейки нижнего сита ( = 0,9; 0,96; 0,98, при содержании указанных частиц в засорителе, соответственно, 20; 30 и 40 %)

   Для двух- или трехъярусных грохотов, применяемых на рассматриваемых щебнеочистительных машинах, производи-тельность определяют по нижнему ситу, как лимитирующему. Для него исходным продуктом будет материал, поступающий с лежащего выше сита. Для других сит производится проверочный расчет.

   В результате анализа колебательной схемы, например описанной в [5], определяются динамические нагрузки на грохот, которые зависят от массы короба с ситами и от приведенной массы находящегося на грохоте щебня. Приведенная масса щебня, кг:

   (7.17)

   где r – объемная плотность материала, находящегося на грохоте, кг/м3; Q – производительность грохота по подаче щебня, м3/ч; Lг – длина грохота, м; T – содержание засорителей в исходном щебне в долях единицы; vщ – скорость движения щебня по ситу, м/с.

   Для наклонных грохотов с круговой вынуждающей силой скорость движения щебня, м/с:

   (7.18)

   где kq – коэффициент, учитывающий производительность q одного метра ширины грохота (kq = 0,7 – 0,9 для высокопроизводительных грохотов щебнеочистительных машин); ka – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота a, град (ka = 3,9; 5,08; 6,5; 8,1 и 10,0 для углов наклона грохота, соответственно a = 16; 18; 20; 22 м 24°); Ad – средняя круговая амплитуда колебаний грохота, м; wв – угловая частота вынуждающих колебаний, рад/с.

   Для того чтобы получить одинаковые амплитуды и траектории колебаний всех точек грохота, эффективную виброизоля-цию, устойчивый режим работы рекомендуется делать компоновку грохота по так называемой центрированной схеме. Для этого дебалансный вал необходимо поместить в центр масс грохота и по середине между опорами, обеспечить равенство параметров упругости опор в вертикальном и горизонтальном направлении, линия, соединяющая центры упругости амортизаторов должна проходить через центр дебалансного вала.

   При работе короб такого грохота совершает плоско-параллельные колебания в вертикальной продольной плоскости, по траектории близкой к окружности. Чтобы обеспечить устойчивый режим вибрирования, частота вынуждающей силы wв должна более, чем в 4 раза превосходить частоту собственных колебаний грохота в горизонтальном и вертикальном направлениях В зарезонансном режиме короб грохота вибрирует по приблизительно круговой траектории в направлении вращения дебалансного вала с отставанием по фаза на угол p. Для уменьшения вибрационного воздействия на привод дебалансного вала приводной элемент устанавливается по центру окружности – траектории условного вращения короба и дебалансов. При разгоне или остановке вращения дебалансного вала колебательная система проходит зону резонансного режима работы. Особенно долго происходит остановка вращения дебалансов. Для уменьшения резонансной амплитуды колебаний неподвижное и подвижное основания амортизаторов соединены между собой резиновыми пластинами, которые в нормальном режиме не натянуты, а растягиваются только при увеличении амплитуды, поглощая энергию колебаний. Другой способ решения этой проблемы – установка тормоза в приводе дебалансного вала.


ГЛАВА 8
 МАШИНЫ ДЛЯ УКЛАДКИ И РАЗБОРКИ ПУТИ

   Эти машины предназначены для снятия старой и укладки новой путевой решетки при капитальных ремонтах и строительстве железнодорожного пути.

   8.1 Классификация методов и машин для укладки путевой решётки

   Процесс разборки старой и укладки новой путевой решетки содержит в себе этапы, отличающиеся по структуре технологических операций и применяемым техническим средствам их реализации:
   – разборка и переборка старой путевой решетки и сборка новой с использованием новых элементов и элементов, которые могут повторно использоваться;
   – транспортирование снятых элементов старой путевой решетки на базу и новых с базы к месту укладки;
   – снятие старой путевой решетки (операция называется разборкой) и укладка в путь новой путевой решетки.

   В зависимости от структуры технологического процесса, замена старой путевой решетки на новую решетку в мировой практике реализуются:
   – метод блочной или нераздельной укладки (звеньевой метод), при котором путевая решетка собирается в блоки или звенья на оснащенных специальным оборудованием звеносборочных базах, погружается на специализированный подвижной состав, транспортируется к месту укладки и укладывается в путь;
   – метод раздельной укладки, при котором элементы путевой решетки (рельсы, шпалы, скрепления) транспортируются к месту укладки, а путевая решетка собирается непосредственно на месте укладки;
   – комбинированный метод, содержащий в себе элементы первых двух названных методов.

   Звеньевой метод позволяет свыше половины объема трудоемких монтажных работ производить в стационарных условиях, что обусловливает его широкое распространение. Однако, чтобы уложить путь с длинномерными рельсовыми плетями, после укладки звеньев необходимо или сваривать рельсы в стыках, или производить замену укороченных рельсов на плети. Раздельный метод позволяет сразу на месте собирать и укладывать бесстыковой путь. Раздельный и комбинированный методы реализуют зарубежные путеукладочные комплексы.

   Названные выше методы реализуются машинами и комплексами для разборки и укладки стрелочных переводов и пересечений. В зарубежной практике находят применение комплексы легких машин портального типа, производящих операции по перегрузке, монтажу перевода на месте из элементов. В отечественной практике разработаны комплексы для укладки стрелочных переводов крупными блоками. .

   В путевом хозяйстве применяются также машины и комплексы для обслуживания элементов путевой решетки при текущем содержании и ремонтах пути. К ним можно отнести путевые гайковерты для обслуживания рельсовых скреплений и разрядки напряжений в длинномерных плетях, рельсосварочные машины, рельсошлифовальные поезда и машины, рельсоочистительные машины.

   8.2. Составы разборочного и укладочного поездов

   При капитальном ремонте пути обычно используются два специализированных хозяйственных поезда – разборочный и укладочный. Первый из них предназначен для снятия и транспортировки старых звеньев, а другой – для перевозки новых звеньев и их укладки в путь. По номенклатуре поезда идентичны, но отличаются порядком расположения единиц СПС.


 Рис. 8.1. Состав укладочного поезда при большом объеме укладки

   Укладочный поезд транспортируется к месту работ тепловозом (рис. 8.1). При относительно большом объеме укладки он расцепляется на головную, промежуточную и основную части. Головная часть состоит их укладочного крана УК-25/9-18 и сцепленных с ним платформ: одной платформы прикрытия и нескольких платформ, оборудованных универсальным съемным оборудованием УСО-4. Параметры головной части позволяют крану быстро разгоняться и точно останавливаться у конца звена на расстоянии не менее 1 м. С целью безопасности на указанном расстоянии устанавливается тормозной башмак. Кран и платформа прикрытия постоянно соединены между собой автосцепками с запорными устройствами. В варианте исполнения укладочного крана он постоянно сцеплен с тяговой моторной платформой (УК-25/9-18МП). Это позволяет увеличить массу головной части. Пакеты звеньев с перевернутым нижним звеном перетягиваются вдоль платформ по роликовым транспортерам с помощью лебедки, установленной на кране. Кран укладывает звенья в путь, циклически передвигаясь на вновь уложенное звено. Нижнее звено пакета перед окончательной укладкой выносится перед краном и переворачивается.

   Промежуточная часть укладочного поезда состоит из моторной платформы МПД или МПД-2, которая сцеплена с платформами, оборудованными УСО-4. Эта часть укладочного поезда позволяет доставлять новые пакеты с основной части и одновременно повышает безопасность при сцепке с головной частью для перетяжки новых пакетов звеньев. По правилам безопасности в момент сцепки и перетяжки пакетов перед укладочным краном должно быть уложено звено и поставлен тормозной башмак. Основной состав перемещается по фронту работ тепловозом. Для повышения темпа укладки к нему может быть прицеплена дополнительная моторная платформа, а для уменьшения трудоемкости растяжки троса при большой длине состава перед тепловозом устанавливается платформа с лебедкой.

   Обычно пакет состоит из 7-8 звеньев путевой решетки с деревянными шпалами и из 4-5 звеньев с железобетонными шпалами.

8.2.1. Укладочный кран УК-25/9-18

   Укладочный кран УК-25/9-18 служит для укладки и разборки пути звеньями длиной 25 м с деревянными или железобетонными шпалами (рис. 8.2). Его экипажная часть представляет собой моторную платформу, состоящую из рамы 22, которая опирается на две трехосных ходовых тележки 17 с двумя крайними приводными колесными парами. На приводной оси смонтирован двухступенчатый редуктор, а на раме тележки – тяговый электродвигатель мощностью 43 кВт. При движении крана самоходом вращение от электродвигателя передаётся через карданный вал к осевому редуктору. Для следования крана в составе поезда производится разъединение электродвигателя и колёсной пары, для чего вторичный вал осевого редуктора выводят из зацепления с осевым зубчатым колесом, Вращение от оси колёсной пары не передаётся к первичному валу редуктора и валу тягового двигателя. Эти действия предотвращают превышение допустимой частоты вращения электродвигателя, а также бесполезный износ щёток и коллектора.    В отсеках рамы смонтированы два дизель-электрических агрегата 20, обеспечивающих энергией в рабочем режиме крановое, тяговое и вспомогательное оборудование, а в транспортном режиме – тяговое и вспомогательное оборудование. Дизель имеет мощность 121 кВт и через муфту соединен с генератором постоянного тока, имеющим напряжение 230 В и мощность 100 кВт. Новые и модернизированные краны оснащаются более мощными дизель-электрическими агрегатами на базе дизеля ЯМЗ-238-М мощностью 220 кВт. Запас топлива помещается в двух баках 19. Кран имеет жесткие автосцепки 24, тормозную систему и необходимые устройства сигнализации и освещения рабочей зоны в темное время суток.


 Рис. 8.2. Укладочный кран УК-25/9-18:
1 – обводные блоки; 2 – грузовые тележки; 3 – стрела; 4 – откидные балки опоры стрелы; 5 – отбойные изолирующие лыжи;
лебедки: 6 – грузовая, 10 – тяговая; 23 – для перетяжки пакетов звеньев;
7 – опорные устройства стрелы; 8 – выдвижные каретки; 9 – посты управления крановым оборудованием стрелы;
11 – крановое электрооборудование; 12 – ограничители грузоподъемности; 13 – пакет звеньев путевой решетки;
14 – платформа прикрытия или моторная платформа (УК-25/9-18 МП); 15 – портальные стойки; 16 – гидроцилиндры подъема стрелы;
17 – задняя и передняя ходовые тележки; 18 – роликовый транспортер; 19 – топливные баки; 20 – дизель-электрические агрегаты;
21 – нижние посты управления передвижением крана и лебедками 23; 22 – рама платформы крана; 24 – жесткие автосцепки;
25 – укладываемое звено путевой решетки; захватная траверса: 26 – рельсовые захваты;
27 – нижние блоковые подвески полиспастов; 28 – балка

   Для перемещения пакетов звеньев кран оборудуется транспортером 18 с роликами, имеющими по две реборды, позволяющие направлять пакет при движении. Перемещение пакета производится путем его перетягивания одной из двух лебедок 23 после закрепления троса за его задний конец.

   На моторной платформе крана устанавливается крановое оборудование, которое содержит стрелу 3, установленную через поперечные 7 и откидные балки 4 на выдвижных каретках 8. Каретки находятся в направляющих портальных стоек 15, в которых размещены по три плунжерных гидроцилиндра 16. При подъеме кареток стрела поднимается в рабочее положение для пропуска пакета 13 необходимой высоты. Каретки после подъема закрепляются стопорными устройствами. Кран имеет две независимых гидросистемы подъема передней и задней пары кареток (рис. 8.3). Подача масла под давлением в систему производится насосом Н1, который через муфты 1, 5 и цепную передачу 6 соединяется с электродвигателем 7 привода лебедки для перетяжки пакетов звеньев. Управление подъемом и опусканием кареток 1 осуществляется распределителем Р1. Синхронизация правой и левой кареток обеспечивается путем пропуска масле через делитель-сумматор потока ДП1 (дозатор) шестеренчатого типа.


 Рис. 8.3. Принципиальная схема гидросистемы подъема стрелы укладочного крана:
1 – выдвижные каретки; 2 – портальные стойки; 3 – муфта; 4 – рычаг включения привода насоса; 5 – кулачковая муфта включения насоса;
6 – цепная передача; 7 – электродвигатель; Ц1 – Ц6 – плунжерные гидроцилиндры подъема стрелы; Н1 – насос; Б1 – гидробак;
КП1 – предохранительный клапан; Р1 – гидрораспределитель с ручным управлением; ДП1 – шестеренчатый дозатор; МН1 – манометр;
КО1 – КО4 – обратные клапаны; ДР1 – ДР4 – дроссели для ограничения скорости опускания стрелы

   Звено захватывается при работе за головки специальной траверсой, состоящей из сварной балки 28 (см. рис. 8.2) с рельсовыми захватами 26 по торцам. Траверса через блоковые полиспасты 27 подвешивается на грузовых тележках 2, перемещаемых вдоль стрелы по усиленным швеллерным направляющим. Механизм подъема звена включает грузовую лебедку 6, имеющую два барабана разного диаметра (Dб1=328 мм; Dб2=362 мм), связанные с передним и задним полиспастами подвешивания траверсы. Разность диаметров барабанов позволяет при укладке опускать сначала задний конец звена 25 для стыковки с ранее уложенным звеном через стыкующие устройства и направлять его передний конец по оси пути перед окончательной укладкой на балласт. Для продольного перемещения грузовых тележек 2 служит тяговая лебедка 10, связанная с ними также через трособлочную передачу. Кинематическая схема механизмов подъема и продольного перемещения звена показана на рис. 8.4. При работе на пути с железобетонными шпалами применяется четырехкратная запасовка полиспастов 13, 14, а при работе на пути с деревянными шпалами – двукратная запасовка. Перемещения траверсы и звена ограничиваются концевыми выключающими устройствами, а максимальные усилия подъема – ограничителями грузоподъемности 7 и 8. Для обеспечения продольной устойчивости крана в стороне, противоположной выдвинутой консоли, на платформе устанавливается система противовесов общей массой 10,5 т.


 Рис. 8.4. Кинематическая схема трособлочных передач вертикального и горизонтального перемещения траверсы со звеном:
1 и 2 грузовая и тяговая лебедки; 3 – 6, 9 и 10 – обводные блоки; 7 и 8 – ограничители грузоподъемности; 11 и 12 – грузовые тележки;
13 и 14 – нижние блоки подвесок полиспастов; 15 – траверса захвата звена путевой решетки

   Машинист с нижнего пульта 21 управляет силовыми установками, передвижением укладочного крана и лебёдками 23 для  перетягивания пакетов. Крановый оператор управляет грузовой 6 и тяговой 10 лебедками для вертикального и горизонтального перемещения траверсы 28 и звена 25, а также для переворота нижнего звена пакета.

   Стрела может занимать три основных положения:
   - транспортное с симметричным расположением консолей и опущенной стрелой в крайнее нижнее положение, используемое при транспортировке на дальние расстояния в составе поезда или при зимнем хранении;
   - транспортное с опущенной в крайнее нижнее положение и выдвинутой в одну сторону стрелой, в соответствии с технологией работы крана в комплексе путевых машин, используемое при транспортировке в составе хозяйственного поезда к месту производства работ и обратно на базу;
   - рабочее с поднятой в крайнее верхнее положение и выдвинутой в одну сторону стрелой, позволяющее выполнять технологические операции разборки и укладки пути в комплексе.

В транспортном положении стрела и порталы закрепляются винтовыми стяжками.

   Технические характеристики укладочного крана УК-25/9–18 и моторных платформ м МПД и МПД-2 приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

 

 8.2.2. Производительность укладочного крана

   Производительность укладочного крана должна быть согласованна с производительностью других машин комплекса. Укладка пути звеньями предусматривает согласованное выполнение операций машинами укладочного поезда. Часть операций совмещается по времени, так как могут производиться независимо, другая часть требует определенной последовательности выполнения. Например, при перетяжке пакетов звеньев по головной части укладочного поезда работа по укладке звеньев в путь прекращается. Цикл укладки нижнего звена пакета содержит дополнительно операции по его перевороту. Производительность укладочного поезда в значительной степени зависит от согласованности действий персонала. Максимально возможная производительность по операциям, выполняемым крановым оборудованием, м/ч:

   (8.1) )    где Lзв – длина укладываемого звена, м; Tзв – суммарное время укладки одного звена, с.


 Рис. 8.5. Циклограмма укладки одного звена пакета без переворота

   Для цикла укладки без переворота нижнего звена пакета время складывается из суммы затрат на составляющие операции: , с, с учетом уменьшения времени цикла за счет совмещения операций, характеризуемого коэффициентом kсо. Учитывая большое расстояние по выносу звена и возврату траверсы по сравнению с расстояниями вертикального перемещения уменьшение времени цикла укладки звена Тзв за счет совмещения операций ограничено, поэтому kсо » 1. Основные технологические операции приведены в циклограмме (рис. 8.5).

Таблица

 Tзв =Σ ti= от 85 до 100 c

   После захвата верхнего звена пакета оно приподнимается. Время подъема , с (h2 » 0,6 м – высота подъема звена над пакетом; V2 » 0,2 м/с – средняя скорость подъема звена, м/с). Перемещение траверсы со звеном вдоль стрелы (вынос звена) должно производиться с плавным разгоном и торможением, чтобы предотвратить их продольную раскачку. Поэтому время, затрачиваемое на эту операцию: , с (V3 = 1,35 – 1,45 м/с; lр, lп, lт – пути, проходимые при разгоне, с постоянной скоростью и торможении траверсы со звеном, м; они могут быть опре-делены расчетным путем после анализа динамики движения системы или в результате эксперимента). Время опускания звена , с (h4 – средняя высота опускания звена в последовательных циклах разборки пакета, м; V4 – средняя скорость опускания траверсы со звеном, м/с). Время подъема траверсы ,с (h8 – усредненная высота подъема траверсы без звена, м; V8 = 0,35 – 0,45 м/с – скорость подъема траверсы). Время передвижения траверсы назад , с (l9 – расстояние, проходимое траверсой при возврате, м; V9 = 1,7 – 1,8 м/с – скорость движения траверсы при возврате).


 Рис. 8.6. Последовательность выполнения операций по перевороту нижнего звена пакета:
а – вынос звена и укладка на специальные башмаки; б – подъем звена с переворотом; в – опускание звена на балласт:
1 – тросовые приспособления; 2 – звено путевой решетки; 3 –траверса; 4 – тросовые приспособления

   При укладке в кривых затрачивается дополнительное время на направление переднего конца звена по оси пути. Также затрачивается время на переворот нижнего звена пакета. Для переворота нижнее звено 2 выносится на цепных подвесках и укладывается одним рельсом на два специальных башмака 1 (рис. 8.6, а), что позволяет сместить его центр тяжести в сторону. Затем оно но запасовывается двумя тросовыми приспособлениями 4 на блоках по торцам траверсы 3. При подъеме траверсы звено переворачивается (рис. 8.6, б), так как у него был смещен центр тяжести в сторону, и укладывается на балласт (рис. 8.6, в). Приспособления снимаются, после чего происходит обычный захват звена, стыкование и укладка.

   8.2.3 Расчёт параметров кранового оборудования

   Крановое оборудование должно обеспечить безопасное перемещение звена в требуемой последовательности выполнения операций, с расчетными скоростями. Расчет кранового оборудования имеет цель проверить работоспособность крана по критериям устойчивости, динамики движения механизмов и частей, возможности воспринять статические и динамические нагрузки, а также другие цели. Методика расчета кранового оборудования аналогична методике расчета грузоподъемных машин.


 Рис. 8.7. Расчетная схема к определению параметров системы подъема и опускания звена

   Расчёт параметров грузовой лебёдки. При работе укладочного крана звено вывешено на передней и задней полиспастных подвесках, расстояние между осями которых a = 7,0 м (рис. 8.7). При захвате звена длиной 25 м его центр тяжести смещен назад по отношению к центру тяжести траверсы на расстояние b = 0,30 м. Поэтому подъемные усилия, развиваемые подвесками R1 > R2, кН. Учитывая перезапасовку грузовых тросов при изменении направления укладки, размеры сечений тросов принимаются равными Dгт=20 мм. После составления уравнений моментов действующих сил относительно точек 1 и 2, расчетные усилия, действующие на подвески, кН:

   , (8.2)

   , (8.3)

   где Gзв, Gтр – вес звена и траверсы, Gзв » 250 кН, Gтр » 30 кН.

   Максимальное значение усилие натяжения троса возникает в месте его наматывания на барабан, кН:

   (8.4)

   (8.5)

   где a – кратность полиспаста подвески; h = 0,97 – 0,98 – КПД одного блока.

   Крутящий момент на валу редуктора грузовой лебедки, имеющей два барабана, кН:

   (8.6)

   где Dб1, Dб2 – диаметры барабанов грузовой лебедки, м.

   Мощность, развиваемая электродвигателем грузовой ле-бедки при подъеме траверсы со звеном, кВт:

   (8.7)

   где V2 – скорость подъема груза, м/с; hб, hр – КПД барабана и редуктора, hб = 0,97 – 0,98.

   Электродвигатель грузовой лебедки работает в повторно-кратковременном режиме, поэтому выбор электродвигателя проводится по методике п. 3.4.

   В соответствии с правилами расчета грузоподъемных машин, по максимальному усилию натяжения троса с учетом режима работы определяется его сечение, диаметры блоков и барабанов.

   Расчёт параметров тяговой лебёдки. Усилие, развиваемое в тросе тяговой лебедкой, преодолевает сопротивления движению грузовых тележек по направляющим фермы, вызванные рядом факторов. Наибольшее значение этих сопротивлений соответствует движению траверсы со звеном на уклоне при работе крана в режиме разборки пути.

   Сопротивление от сил трения качения и трения в подшипниках колес грузовых тележек, кН:

   . (8.8)

   где Gт – вес двух грузовых тележек, кН; Dк – диаметр поверхности качения колеса, м; m1 – коэффициент трения качения колеса, m1 = (0,0004 – 0,0006) м; f – коэффициент трения в подшипниках качения колес, f = 0,02; d – приведенный диаметр цапфы колеса, м; b – коэффициент, учитывающий трение реборд колес, b = 1,5 – 1,8.

   Сопротивление, связанное с движением грузовых тележек, траверсы и звена на подъем, кН:

   (8.9)

   где i – расчетный уклон пути, i = 0,012.

   Сопротивления, связанные с перекатыванием грузового каната при движении тележек, кН:

   (8.10)

   Сопротивление, связанное с провисанием тягового троса, определяемое разностью усилий натяжения тросов с одной и другой сторон тележек кН:

   (8.11) <   где T – усилие натяжения троса вследствие провисания, кН; q – погонный вес троса, кН/м: l – длина провисающего участка троса, м; h – стрела троса в середине участка провисания, м; в расчетах предварительно можно принимать h = (1/30 – 1/50) l.

   Сопротивление, вызванное ветровым давлением на торец звена, кН:

   (8.12) <   где pв – расчетное давление скоростного напора ветра по ГОСТ 1451-77, pв = (0,5 – 0,7) кН/м2; Fзв – подветренная площадь торца звена, Fзв = ~ (0,7 – 0,8) м2.

   Сопротивление, вызванное прогибом консольной части стрелы, кН:

   (8.13) <   где fкс – упругий прогиб консоли стрелы в точке по оси наиболее удаленного полиспаста, м; lкс – длина консольной части от оси портальной стойки 8 (см. рис. 8.2) до оси подвески наиболее удаленного полиспаста, м.

   Тяговое усилие троса тяговой лебедки с учетом КПД обводных блоков, кН:

   (8.14)

   Мощность электродвигателя тяговой лебедки для установившегося движения, кВт:

   (8.15)

   С учетом режима работы подбирается по каталогу подходящий электродвигатель (см. п. 3.4). <   Расчёт лебёдки для перетягивания пакетов. Тяговое усилие, развиваемое барабаном лебедки, преодолевает сопротивления перемещению пакета звеньев при его движении по роликовому транспортеру платформ и крана. Сопротивление передвижению, обусловленное трением качения рельсов нижнего звена по роликам и трением в подшипниковых опорах роликов, кН:

   (8.16) <   где Gпак – вес пакета звеньев, кН; Dр – диаметр поверхности качения ролика, м; d – приведенный диаметр подшипника опоры, м; zn – число одновременно перетягиваемых пакетов звеньев (обычно 1 – при длине звеньев 25 м или 2 при длине звеньев 12,5 м); b = 1,2 – коэффициент, учитывающий трение реборд.

   Сопротивление передвижению, вызванное перетягиванием звена на уклоне пути, кН:

   (8.17)

   При перетяжке пакета в кривой возникает изгиб звеньев путевой решетки при прохождении крайних роликов сцепленных друг с другом платформ, например, укладочного крана и питающей платформы (рис. 8.8, а). Изгиб начинается с наезда головки рельса нижнего звена на реборду одного из крайних роликов, В результате образуется реакция реборды Pн, кН, действующая нормально к ее поверхности (см. рис. 8.8, б). Эту силу можно разложить на составляющую Pи, кН, действующую перпендикулярно оси пакета и производящую его изгиб, и составляющую Pт, кН, преодолеваемую тяговой лебедкой. Поэтому третья составляющая сопротивления W3л = Pт, кН. Из треугольника разложения сил Pт = Pи´tgbр (bр – угол наклона реборды ролика на уровне его поверхности качения, рад).


 Рис. 8.8. Расчетная схема определения дополнительного тягового усилия при перетяжке пакета звеньев
с питающей платформы на платформу укладочного крана в кривой:
а – расчетные продольные размеры при проходе ряда роликов; б – взаимодействие рельса нижнего звена пакета и реборды ролика;
в – схема к определению стрелы изгиба нижнего звена пакета

   Стрела изгиба пакета звеньев при проходе ролика 1, мм (см. рис. 8.8, в):

   (8.18)

   где Dк, Dп – смещения ролика укладочного крана и конца нижнего звена пакета относительно оси пути в кривой, мм; hр, hгр – ширина поверхности качения ролика и головки рельса, м.

   В случае если hи £ 0, то можно считать, что этот ряд роликов пакет проходит без изгиба, поэтому анализируется изгиб пакета на ряде 2 и т.д.

   Расчетное смещение оси платформы укладочного крана, в случае если ряд роликов находится на ее консольной части (см. также п. 2.4), мм:

   (8.19)

   где S, d, q, w – обозначения величин см. п. 2.4, мм; lк – шкворневая база платформы укладочного крана, м; nк1 – расстояние от направляющего сечения до ряда 1 роликов, м; R – расчетный радиус кривой, м.

   Аналогичное смещение в случае, если ряд роликов находится в пролетной части (например, ряд 4), мм:

   (8.20)

   где nк4 – расстояние от направляющего сечения до ряда 4 роликов, м.

   По отношению к питающей платформе передний конец нижнего звена пакета всегда находится на консольной части, поэтому его расчетное смещение относительно оси пути, мм:

   (8.21)

   где lп – шкворневая база питающей платформы, м; nп4 – расстояние от направляющего сечения платформы до конца нижнего звена, м.

   Сила, изгибающая пакет при накате рельса нижнего звена пакета на ряд роликов, кН:

   (8.22)

   где E – модуль упругости стали, E = 20,6´103, кН/см2; Iy – мо-мент инерции двух рельсов относительно вертикальных осей инерции (см. табл. 5.2), см4; Kж – коэффициент жесткости пакета звеньев, учитывающий жесткость рельсовых скреплений и одновременно податливость звеньев пакета при передаче изгиба верхним звеньям, предварительно можно принять Kж = 1,5 – 2,0; Nзв – количество звеньев в пакете; lи – приведенная длина участка изгиба пакета с учетом бокового скольжения головок рельсов нижнего звена по роликам при изгибе, которую ориентировочно можно принять lи = 700 – 1000 см.

   Для облегчения прохождения пакета звеньев с одной платформы на другую крайние ролики по концам рамы и в её середине имеют уширение поверхности катания для лучшего вписывания пакета звеньев при прохождении кривых. Получается плавная упругая линия изгиба пакета, что снижает нагрузки на лебедку и транспортеры.

   После определения суммарного тягового усилия троса проводятся типовые расчеты барабана и лебедки. Скорость наматывания каната обычно составляет Vл = 0,4 – 0,5 м/с.

8.2.4. Устойчивость укладочного крана


 Рис. 8.9. Расчетная схема для определения коэффициента грузовой устойчивости укладочного крана

   Укладочный кран является единицей ССПС, поэтому проводятся типовые расчеты по оценке его устойчивости против опрокидывания и схода с рельсов в рабочем и транспортном режимах. Рассмотрим продольную устойчивость укладочного крана при выполнении операций по укладке звеньев в путь. В этом случае необходимо оценить коэффициенты его грузовой устойчивости при действии всех нагрузок, включая силы инерции, ветровое давление, и при опрокидывающем воздействии только звена с траверсой, а также коэффициент собственной устойчивости при смещении траверсы назад. Коэффициент грузовой устойчивости при действии инерционных и ветровых нагрузок (рис. 8.9):

   (8.23)

   где Mуд1 – удерживающий момент относительно расчетного ребра опрокидывания в шкворневом сечении 1, кНм; SMин, SMв – моменты, вызванные неблагоприятным сочетанием сил инерции и сил ветрового давления на торец крана, кНм; Mоп1 – опрокидывающий момент, вызванный весом звена и траверсы, перемещенных на передний конец стрелы относительно шкворневого сечения 1.

   По правилам Госгортехнадзора необходимо определять коэффициент грузовой устойчивости без учета инерционных нагрузок, сил давления ветра и уклона пути:

   (8.24)

   Коэффициент собственной устойчивости

   (8.25)

   где Mуд1 – удерживающий момент относительно расчетного ребра опрокидывания в шкворневом сечении 2, кНм; Mоп2 – опрокидывающий момент, вызванный весом траверсы, перемещенной на задний конец стрелы относительно шкворневого сечения 2, уклон пути и давление ветровой нагрузки направлены в сторону опрокидывания.

   Удерживающий момент относительно ребра опрокидывания 1, кНм:

   (8.26)

   где Gпл, Gпс, Gхт, Gс и Gпв – веса: корпуса платформы с размещенным на ней оборудованием, одной пары портальных стоек с каретками, ходовой тележки, стрелы и системы противовеса, кН; e, d и f – расстояния: между шкворневым узлом 1 и осью портальных стоек, центром масс стрелы и осью портальных стоек и между шкворневым узлом 1 и центром масс системы противовесов, м.

   Опрокидывающий момент, возникающий при торможении грузовых тележек, траверсы и звена при максимальном подъеме в конце хода по стреле, кНм:

   (8.27)

   где Qгт, Qтр и Qзв – силы инерции: грузовой тележки, траверсы и звена, кН; g, h и k – плечи сил инерции грузовой тележки, траверсы и звена относительно уровня расположения шкворневых узлов 1 и 2, м.

   Силы инерции, кН:

   (8.28)

   где mгт, mтр, mзв – массы грузовой тележки, траверсы и звена, кг; j – замедление (отрицательное ускорение торможения), м/с2. В среднем j = 2,0 – 2,3 м/с2.

   Опрокидывающий момент, вызванный действием ветро-вой нагрузки на торец крана, звена и траверсы, кН/м:

   (8.29)

   где Pв=рвFк – суммарное ветровое давление на торец крана, звена и траверсы, кН, получается путем умножения удельного давления ветровой нагрузки рв=(0,5 – 0,7) кН/м2 по ГОСТ 1451-77 на суммарную подветренную площадь Fк, м2; m – высота расположения метацентра парусности относительно уровня расположения шкворневых узлов 1 и 2, м.

   Положение метацентра парусности определяется из уравнений статических моментов составляющих площадей. В случае, если не требуется повышенная точность расчета, можно принимать m = 2,20 – 2,40 м.

   Полученные значения величин моментов подставляются в (8.23) и (8.24). Аналогичный подход применяется и для вычисления коэффициента собственной устойчивости укладочного крана.

   На ранних стадиях разработки новых конструкций укладочного крана оценка масс элементов производится по укрупненным показателям, а при модернизации необходимо использовать рабочую конструкторскую документацию.

8. 2. 5. Тяговый расчёт укладочного крана

   Тяговый расчет укладочного крана выполняется по методике, приведенной в п. 2.8. Более точные значения сопротивлений движению и тяговые характеристики определяются в результате тяговых динамометрических испытаний единицы ССПС. Значения удельных основных сопротивлений движению приведены на рис. 8.10.


 Рис. 8.10. Зависимость основного удельного сопротивления wо от скорости движения Vм
моторной платформы МПД при общей массе платформы с грузом 66 т:
1 и 2 – расчетные удельные сопротивления при отключенных редукторах и холостого хода с включенными осевыми редукторами;
3 и 4 – замеренное удельное сопротивление при отключенных осевых редукторах и холостого хода с включенными осевыми редукторами

   Во время работы укладочный кран обеспечивает движение головной части с размещенными на ней звеньями пакета. Перемещения звена и пакета по его платформе приводят к оперативным изменениям сцепного веса и перераспределению нагрузок между колесными парами передней и задней тележки. При вывешивании звена на передней консоли стрелы и отсутствии пакета звеньев на платформе задняя тележка разгружается, поэтому при разгоне головной части укладочного поезда возможно буксование ее ведущих колесных пар.

   При работе крана один дизель-электрический агрегат обеспечивает подачу энергии на тяговые электродвигатели, а другой – на крановое оборудование. Ведущими являются две крайние колесные пары каждой тележки. Привод колесных пар индивидуальный, что исключает кинематическую синхронизацию вращения. Электрооборудование моторной платформы в зависимости от веса прицепной нагрузки и режимов работы допускает следующие варианты включения 4-х тяговых электродвигателей:
   а) последовательное соединение двух (или четырех) тяговых двигателей от одного генератора;
   б) параллельное соединение двух тяговых двигателей от одного;
   в) параллельно-последовательное соединение четырех тяговых двигателей от одного генератора.

   Изменение режимов работы тяговых двигателей выполняется переключением универсальными переключателями, а подключение двигателей магнитными контакторами с дугогасителями. При трогании крана с места тяговые электродвигатели включаются последовательно, обеспечивая постоянство тока Iдв (рис. 8.11, а) через всю электрическую цепь. В случае начала буксования одной из колесных пар частота вращения якоря её тягового двигателя увеличивается, что приводит к уменьшению его внутреннего электрического сопротивления и возрастанию тока в цепи. Возрастание тока позволяет несколько увеличить крутящие моменты, развиваемые другими тяговыми электродвигателями, поэтому в ряде случаев имеет место частичная компенсация падения силы тяги вследствие буксования одной или двух колесных пар и их буксование прекращается, как только состав начинает двигаться.


 Рис. 8.11. Схемы включения тяговых электродвигателей укладочного крана и моторной платформы в рабочем режиме:
а – последовательное соединение; б – параллельно-последовательное соединение

   Параллельно-последовательное включение тяговых электродвигателей (рис.8.11, б) позволяет увеличить напряжение на обмотках всех электродвигателей и в большей степени реализовать возможность передать им большую мощность от генерато-ра. Такое переключение производится после предварительного начала движения, когда вероятность буксования менее нагруженных колесных пар минимальна. В случае начала буксования колесной пары возрастает ток, например Iдв2, по ветви её электродвигателя вследствие уменьшения внутреннего сопротивления, происходит частичное падение напряжения в цепи и уменьшение тока Iдв1 в параллельной цепи электродвигателей нагруженной тележки. Общая касательная сила тяги крана падает.

   Для работы крана в режиме транспортного передвижения или при производстве маневров на базе электродвигатели каждой тележки подключается к одному дизель-электрическому агрегату. В начале движения они подключаются последовательно (рис.8.11, а), а затем – параллельно. Несмотря на перераспределение нагрузок между передней и задней тележками, сцепной вес укладочного крана реализуется полностью.

   Касательная сила тяги по условию сцепления колесных пар с рельсами, развиваемая укладочным краном в рабочем режиме, кН:

   (8.30)

   где Yсц – коэффициент сцепления колеса и рельса (см. п. 2.8); Pсц1, Pсц2 – нагрузки на ось колесных пар наиболее и наименее нагруженных тяговых тележек кН. В приближенном расчете можно принимать нагрузку Pсц на ось колесной пары по наименее нагруженной тележке, тогда касательная сила тяги крана по условию сцепления:

   (8.31)

   В расчетах, требующих повышенной точности, тяговые характеристики укладочного крана вычисляются с учетом электромеханических характеристик тяговых электродвигателей и генераторов и характеристик дизелей.

8.2.6. Моторная платформа МПД-2

   Моторная платформа МПД-2 (рис. 8.12) в составе укладочного поезда служит в качестве тяговой подвижной единицы для промежуточной и основной частей состава, в случае, если их вес относительно небольшой, и для передвижения по фронту работ не обязательно использовать тепловоз. Коме того, она используется для перетягивания пакетов звеньев вдоль состава и для маневровых работ на производственных базах при формировании разборочного и укладочного поездов. Экипажная часть моторной платформы состоит из рамы 9, которая опирается на две тяговые тележки 8 с приводными колесными парами. Платформа имеет тормозную систему, питаемую компрессором 2, автосцепки 7 с поглощающим аппаратом и необходимые устройства сигнализации и освещения фронта работ. В отсеках под полом платформы смонтированы два дизель-электрических агрегата постоянного тока, включающих дизель 4 с водяным и масляным радиаторами 3, который через муфту соединяется с генератором постоянного тока 5. Дизель и генератор унифицированы с укладочным краном.


 Рис. 8.12. Моторная платформа МПД-2:
1 – портальные стойки с гидроцилиндрами вертикального перемещения кабины управления; 2 – компрессор; 3 – радиатор;
4 – дизель; 5 – генератор постоянного тока; 6 – роликовый транспортер; 7 автосцепки с поглощающим аппаратом;
6 – роликовый транспортер для пакетов звеньев; 7 – автосцепки с поглощающим аппаратом;
 8 – ходовые тележки с приводными колесными парами; 9 – рама; 10 – лебедки для перетягивания пакетов; 11 – кабина управления

   Управление рабочими процессами, передвижением платформы и дизелями производится из кабины управления 11. В рабочем положении кабина поднимается гидроцилиндрами на 2300 мм для пропуска перетягиваемых пакетов звеньев. Гидроцилиндры расположены в портальных стойках 1. Пакет звеньев перемещается по роликовому транспортеру 6 с помощью одной из лебедок 10. грузоподъемность платформы при работе составляет 60 т. При следовании укладочного поезда на перегон запрещается транспортировка пакетов звеньев на моторных платформах.

   В путевом хозяйстве эксплуатируются моторные платформы МПД, которые по своей конструкции унифицированы с моторными платформами укладочного крана, но имею двухосные ходовые тележки с приводными колесными парами.

8.3. Машины для замены шпал в пути

   Работами по ремонту и планово-предупредительной выправке пути предусмотрена замена негодных шпал новыми. В зависимости от условий расход деревянных шпал при ремонте может составить от 3 до 600 новых деревянных и от 3 до 22 железобетонных шпал на 1 км пути. Технология замены шпалы предусматривает удаление части балласта для освобождения пространства, разборку рельсовых скреплений с отделением шпалы от рельсов, вытягивание старой шпалы на обочину пути, установку новой шпалы, ее закрепление, подсыпку и подбивку балласта. Для механизации комплекса этих трудоемких операций использовались машина МСШ-1 на базе грузовой дрезины АГМУ, шпалозаменяющий комплекс КШЗ, универсальные машины для смены шпал МСШУ-3 и МСШУ-4 и др. ОАО Истьинский машиностроительный завод по проекту ЦКБпутьмаш производит универсальную машину для смены шпал МСШУ-5 (рис. 8.13).


 Рис. 8.13. Универсальная машина для смены шпал МСШУ-5:
1 – дизельный силовой агрегат; 2 – коробка перемены передач и насосная станция; 3 – кабина управления;
4 – поворотный гидравлический манипулятор; 5 – захват для шпалы; 6 – рама; 7 – подъемно-рихтовочное устройство;
8 – гидравлическая тормозная система; 9 – приводные колесные пары; 10 – силовая гидромеханическая передача; 11 – автосцепки

   Экипажная часть машины включает сварную раму 6, которая опирается на две приводных колесных пары 9 диаметром 710 мм, и имеет автосцепки 11, что дает возможность транспортировать машину дрезиной или локомотивом. Силовой агрегат 1 (дизель Д-245) мощностью 77 кВт обеспечивает энергетические потребности машины при работе и транспортировании своим ходом со скоростью до 60 км/ч. Привод 10 колесных пар – гидромеханический, позволяющий плавно регулировать скорость движения машины. В передней части располагается кабина управления 3. Машина универсальная, поэтому оснащается постоянным и сменным рабочим оборудованием.

   В передней части расположен поворотный на 190° в плане гидравлический манипулятор, на который навешивается сменное рабочее оборудование в соответствии с выполняемыми машиной технологическими операциями. Вылет стрелы манипулятора составляет 0,9 – 5,2 м. При использовании машины по основному назначению манипулятор оборудуется захватом для шпалы с ее фиксированием по четырем поверхностям. Кинематическая схема механизма манипулятора позволяет выполнять вытягивание старой и установку новой шпалы по горизонтальной траектории, что позволяет избегать отрывания балласта в смежных шпальных ящиках. Машина оснащается также подъемно-рихтовочным агрегатом 7 с опорой на балласт и рельсовыми захватами, поэтому может производить выправку пути. Вместо шпального захвата может быть установлен подбивочный блок, ковш, грейфер, устройство для скашивания растительности, щетка для обметания поверхности шпал от балласта, роторное снегоочистительное устройство. Машина может быть использована в качестве источника электроэнергии для внешних потребителей.

   Для перевозки к месту работ со скоростью до 100 км/ч две машины могут быть погружены на специализированный состав, состоящий из вагона для перевозки машин, платформы для перевозки шпал и погрузочно-транспортного мотовоза МПТ-4.

   Производительность машины при смене шпал 35 шп/ч, при подъемке 300 м/ч и при рихтовке 400 м/ч, на балластно-земляных работах 12 м3/ч.

8.4. Механизация укладки и ремонта бесстыкового пути

   Широкое внедрение бесстыкового пути на железных дорогах ОАО «РЖД» позволяет гарантировать плавное движение поездов со значительным уменьшением динамических нагрузок, снижение сопротивлений движению поездов на 4-6%, что позволяет экономить топливо и ресурсы, уменьшение износа пути и подвижного состава. Такая конструкция пути является единственной альтернативой для скоростного движения на железных дорогах.

   Для ремонтов и текущего содержания бесстыкового пути используются специализированные путевые машины:
   – машины и комплексы для замены и укладки бесстыкового пути, а также для смены канта рельсов (замены правой бесстыковой плети на левую);
   – машины для закрепления и смазки закладных и клеммных болтов (моторные гайковерты ПМГ, СДГ-0,6). Эти машины одновременно производят разрядку напряжений;
   – машины для введения бесстыковых плетей в заданный температурный режим путем их нагрева. Для каждой климатической зоны и области РФ установлен допустимый температурный диапазон укладки и закрепления плетей;
   – механизмы для растяжения бесстыковых плетей путем приложения к ним продольных растягивающих усилий с помо-щью мощных гидравлических цилиндров. Эти устройства начали выпускаться в последнее время (натяжители рельсовых плетей НРП-63-05; НРПЭ-63-05);
   – оборудование для сварки рельсов:
        – машины для сварки рельсов в длинномерные плети в пути (машины семейства ПРСМ: ПРСМ-2,…, ПРСМ-6);
        – стационарное оборудование, формирующее поточные линии по контактной сварке рельсов с необходимой дополнительной обработкой и контролем сварных стыков. Таким оборудованием оснащены предприятия путевого хозяйства, называемые рельсосварочными поездами (РСП);
        – оборудование для алюминотермитной сварки рельсов в пути.

      – машины и оборудование для шлифовки рельсов и свар-ных рельсовых стыков, можно выделить: – станки для шлифовки рельсов и стрелочных переводов; – рельсошлифовальные вагоны и поезда (выпускается на филиале ОАО «РЖД» КЗ «Ремпутьмаш» рельсошлифовальный поезд РШП-48), RR-16; – стационарное оборудование РСП для шлифовки сварных стыков.

   Ниже рассмотрены примеры конструктивных схем некоторых машин и технологий с их использованием.

   8.4.1. Работа рельсовых плетей в пути

   В конструкции бесстыкового пути применяются рельсовые плети длиной 500 – 2000 м до длины блок-участка (участка между двумя светофорами на линиях, оборудованных автоматической блокировкой движения поездов) или даже до длины перегона при кодовой блокировке. Рельсовые плети длиной от 440 до 800 м изготавливаются электроконтактной сваркой. Минимальная длина рельсовой плети установлена 350 м. Между рельсовыми плетями укладываются уравнительные пролеты, представляющие собой короткие отрезки звеньевого пути, состоящие из 4-х пар уравнительных рельсов по 12,5 м каждый. Плети и уравнительные пролеты соединяются между собой болтовыми стыками с шестидырными накладками (рис. 8.14, а). Стыки позволяют компенсировать температурные изменения длины плетей. При эксплуатации выполняется сезонная разрядка напряжений в плетях и замена укороченных рельсов. На скоростных линиях за рубежом используются специальные компенсирующие устройства.


 Рис. 8.14. Расчетная схема бесстыкового пути;
а – схема укладки длинномерных рельсовых плетей и уравнительных звеньев;
б – схема к расчету температурных смещений концов длинномерной рельсовой плети, лежащей в пути

   В свободном состоянии рельсовая плеть, уложенная на ролики или прокладки, под воздействием изменения температуры изменяет свою длину. Удлинение (укорочение) рельса длиной L0, как свободного стержня (рис. 8.14, б), определяется по формуле:

   (8.32)

   где L0, LDt – длина рельса (рельсовой плети) в свободном состоянии до и после температурного удлинения, м; a – коэффициент линейного расширения рельсовой стали, a=0,0000118 град-1; Dt – изменение температуры, оС.

   В реальных условиях изменение длины сварной рельсовой плети происходит по более сложной зависимости, учитывающей стыковые и погонные сопротивления [6]. До преодоления стыкового сопротивления Rc накладок (для рельсов Р65 Rc=100 кН) перемещение концов плети отсутствует. Если концы плети зафиксированы, то при повышении температуры на Dt происходит рост продольных температурных сил и напряжений:

   (8.33)

   где E – модуль упругости рельсов стали, Е=21*104 МПа (в расчетах принимают aЕ=250 Н/см2); e= l/Lо – относительное удлинение плети.

   Температурная сила и опорные реакции на концах закрепления рельсовой плети к моменту преодоления сопротивления в накладках:

   (8.34)

   где F – площадь поперечного сечения рельса, см2.

   В условиях эксплуатации средняя часть рельсовой плети неподвижна, а концы плети подвергаются температурным сме-щениям, эти концы называются «дышащими». Сопротивление продольному смещению плети зависит от степени затяжки бол-товых соединений, сопротивлений продольному смещению шпал в балласте и др. Принимая условно, что погонное сопротивление пути характеризуется величиной rп (для рельсов Р65 rп=0,08 кН/см). Очевидно, что смещение плети прекратится в том месте на расстоянии lк от конца плети, где накопленное на указанной длине общее сопротивление станет больше усилия температурной деформации плети. Предельный случай соответствует равенству:

   (8.35)

   После преобразований с учетом (8.34) получим длину «дышащего» участка плети:

   (8.36)

   Выражение показывает, что длина участка рельсовой плети, лежащей в пути, зависит от разности фактической температуры и температуры, при которой укладывалась плеть (температура закрепления) и погонного сопротивления продольному сдвигу плети. Для рельсов тяжелых типов, у которых площадь поперечного сечения больше, необходимо обеспечивать большее погонное сопротивление продольному сдвигу, т.е. применять скрепления, исключающие продольные смещения рельсов, тяжелые типы шпал и тяжелый балластный материал, увеличить поперечную устойчивость РШР уплотнением плечеоткосных зон балластной призмы.

   В средней части плети L – 2lк, которая не смещается в продольном направлении при изменении температуры, возникают максимальные усилия, это температурно-напряженный участок. Величина продольных сил на этом участке определяется уравнением (8.34) и дополнительными силами от поездов:

   (8.37)

   где F – площадь двух рельсов, см2; sгп – нормальные напряжения в кромках головки (при сжатии) и подошвы (при растяжении) рельса, МПа; [s] – допускаемые напряжения (для новых термоупрочненных рельсов [s]=400 МПа); kзап – коэффициент запаса (1,3 – для новых; 1,4 – старогодных).

   Наиболее опасными, с точки зрения безопасности движения поездов, являются сжимающие усилия. При потере поперечной устойчивости РШР возникает выброс пути, т.е. путь смещается в сторону от оси. Выброс может иметь место под поездом или при производстве путевых работ. Безопасная работа путевых машин – ЩОМ, ВПО, ВПР, ДСП, связанная с нарушением балластного слоя и рельсовой колеи, регламентирована специальной инструкцией. Приравнивая формулы (8.34) и (8.37) можно найти Dtпр – предельное допускаемое понижение (при растяжении) или превышение (при сжатии) температуры рельса по сравнению с температурой закрепления, при котором обеспечивается предельная устойчивость бесстыкового пути:

   (8.38)

   Зная температуру окружающей среды в момент укладки tтек и температуру закрепления tзак плети и, исходя из неравенства

   (8.39)

   решается вопрос о возможности укладки плети и выбора технологии в зависимости от конкретных условий.

   8.4.2. Механизация транспортировки, укладки
и перекладки рельсовых плетей

   Укладка бесстыкового пути производится в два этапа: 1-й – производится укладка звеньевого пути на железобетонных шпалах с инвентарными рельсами длиной 12,5 и 25 м укладочными кранами УК-25/9-18. После стабилизации участка пути машинами и поездной нагрузкой не менее 1 мил. т груза брутто производится замена инвентарных рельсов на плети бессыкового пути с использованием дополнительного оборудования – это 11-й этап работ. Для укладки или смены длинномерных рельсовых плетей выполняются последовательно путевые работы:
   - укладка инвентарного звеньевого пути;
   - выгрузка в междурельсовое пространство длинномерных плетей;
   - выправка и частичная стабилизация балластного основания;
   - снятие инвентарных рельсов с их погрузкой на подвижной состав;
   - надвигание плетей на освободившиеся подкладки с их закреплением.

По некоторым технологиям производится сварка плетей друг с другом вплоть до длины перегона.


 Рис. 8.15. Плетеукладочный состав СПУ-800/1-П:
1 – локомотив; 2 – устройство для закрепления рельсовых плеттей; 3, 6, 7, 8, 9 и 10 – платформы с размещенным на них оборудованием;
4 – роликовый транспортер; 5 – длинномерные рельсовые плети (до 12 шт.): 12 – кран-укосина,
13 и 15 – вспомогательные тележки для опоры рельсовых плетей; 14 – электрическая таль

   Погрузка плетей длиной до 800 м с технологической линии рельсосварочного поезда, их перевозка к местам укладки, выгрузка на перегоне, или погрузка старых плетей для транспортирования на базу или на малодеятельные участки выполняется рельсовозными составами РС-800/1-П, РС-800/1-М и др. Рельсовозный состав СПУ-800/1-П состоит из 59 4-осных подвижных единиц, оборудованных специальными устройствами, перемещается локомотивом 1 (рис. 8.15). Оборудование платформ включает роликовый транспортер с 12 ручьями для рельсовых плетей. Платформа имеет по три ряда роликов с ребордами. Платформа № 1 оборудуется устройством 2 для закрепления плетей болтами за стыковые отверстия. Платформы 7 (№ 50 – № 56) оборудуются подтягивающим устройством, которое позволяет с шагом 42 м перемещать плети попарно вдоль состава и перемещать короткие плети, расположенные на 2-м и 3-м ярусах. Платформы 8 (№ 53) и 9 (№ 57) оборудуются помещениями для обслуживающего персонала, а платформа 10 (№ 58) – дизель-электрическим агрегатом типа АД100-Т400-РПМ2 для питания электроприводов устройств состава.

   На платформе 11 (№ 59) устанавливается консольный поворотный кран 12 с электрической талью 13 грузоподъемностью 3,2 тс. С помощью крана производится погрузка и выгрузка опорных направляющих тележек 12, 13 для рельсовых плетей и манипулирование их концами для направления в ручьи роликов. На платформе 10, кроме того, смонтированы устройства для направления концов плетей в требуемые ручьи роликов при укладке и погрузке плетей.

   При укладке плетей их передние концы попарно отсоединяются от устройства 2, а задние концы закрепляются стяжками за рельсы уложенного пути. Состав движется вперед для скатывания плетей. При погрузке рельсы направляются в ручьи краном. Состав движется в обратном направлении. В конце погрузки плети перемещаются вдоль состава подтягивающим устройством и закрепляются. При использовании двух направляющих тележек 15 может за один проход производиться выгрузка плетей на подкладки шпал с одновременным направлением старых плетей в междурельсовое пространство. В этом случае производятся дополнительные операции по разборке скреплений старого пути и сборке скреплений нового пути.


 Рис. 8.16. Замена инвентарных укороченных рельсов на предварительно выгруженные длинномерные рельсовые плети
укладочным краном УК-25/9-18 с рельсовыми салазками:
а – схема работы крана; б – схема надвигания новых рельсовых плетей:
1 – платформа прикрытия с роликовым транспортером; 2 – укладочный кран; 3 – тяговая тросовая пастяжка;
4 – инвентарные рельсы; 5 – рельсовые захваты; 6 – салазки; 7 – укладываемые длинномерные рельсовые плети

   Для замены инвентарных рельсов на длинномерные плети используется также укладочный кран УК-25/9-18 (рис. 8.16). В этом случае краном 2 снимаются укороченные рельсы 4, которые подвешиваются на специальных захватах 5. Из рельсов и поперечин формируются пакеты, перетягиваемые от крана на состав из платформ с роликовыми транспортерами. К автосцепке крана через вставку и тросы 3 прицепляются салазки 6. Салазки (рис. 8.17, б) имеют полозья 1, устанавливаемые на подкладки шпал и направляемые ребордами подкладок при движении. Корпус рамной конструкции сварен из балок 2, 3. На поперечинах установлены ряды наружных 4 и внутренних 5 роликов. Наружные ролики используются для направления новых плетей на подкладки (рис. 8.17, а), а внутренние ролики – для направления старых плетей в междурельсовое пространство при перекладке плетей. В случае снятия инвентарных рельсов краном (см. рис. 8.16) ролики 5 не используются.


 Рис. 8.17. Схема замены старых длинномерных рельсовых плетей на новые плети (а) и салазки (б):
1 – полозья; 2 и 3 – балки сварной рамы; 4 и 5 – наружные и внутренние направляющие ролики с ребордами
 

  Стоимость приобретения новых рельсов составляет 24-28% стоимости капитального ремонта пути, поэтому продление срока службы рельсов это одна из главных задач ресурсосберегающих технологий ремонта и текущего содержания пути. Вследствие взаимодействия колесных пар подвижного состава и рельсов наиболее интенсивно изнашивается внутренний кант головки рельса, особенно в кривых. Внешний кант изнашивается меньше. Исследованиями ВНИИЖТ установлено, что при интенсивности износа 2-3 мм на 100 млн. т пропущенной нагрузки от поездов опасные контактно-усталостные повреждения рельсов не успевают накапливаться. Поэтому после оценки состояния рельсовых плетей и контроля дефектоскопами допускается их перекладка с заменой рабочего канта.


 Рис. 8.18. Схема комплекса УППВ-1 для замены рабочего канта длинномерных рельсовых плетей:
а – расстановка машин и устройств комплекса: 1 – погрузочно-транспортный мотовоз МПТ-4 или МПТ-6; 2 и 4 – задние и передние салазки;
3 и 5 – тяговые тросовые растяжки; 6 и 7 – длинномерные рельсовые плети; б – передние салазки: 1 – рама; 2, 4 и 6 – ролики; 3 – рымы; 5 – блок;
7 – откидные ролики; 8 – полозья; в – задние салазки: 1, 5 и 6 – ролики; 2 – опора; 3 – рама; 4 – рымы; 7 – откидные ролики; 8 – полозья

   Замена рабочего канта производится комплексом УППВ-1 (рис. 8.18, а), который включает локомотив 8, салазки 2 и 4, связанные с локомотивом тросовыми растяжками 3 и 5. Передние салазки (рис. 8.18, б) служат для плавного приподнимания рельсовых плетей на роликах 2 и 6. Задние салазки (рис. 8.18, в) имеют ролики 1 и 6, расположенные друг относительно друга со смещением по уровню 200 мм. Этого достаточно для пропуска одного рельса над другим. При непрерывном движении комплекса локомотивом 8 (а) и разборке и сборке рельсовых скреплений правая и левая плети перестанавливаются. Погрузочно-транспортный мотовоз 1 позволяет выполнять операции по зарядке и разрядке устройств комплекса. Комплекс позволяет надежно работать в кривых радиусом свыше 1200 м. В этом случае из-за разности длин наружной и внутренней плетей происходит одновременно их продольное скольжение по подкладкам, поэтому технологией предусматривается установка дополнительных опор скольжения или качения на каждой 15-й шпале.
   Салазки оснащаются откидными роликами, например 8 (в) для их транспортирования по пути, или могут транспортироваться на подвижном составе.

8.4.3. Тяговый расчет рельсовозного состава

   При выгрузке (погрузке) длинномерных рельсовых плетей из состава происходит косой изгиб рельсов в вертикальной и горизонтальной плоскости. Возникающие при этом изгибные напряжения не должны вызывать остаточные пластические деформации в рельсах. С другой стороны изгиб приводит к дополнительным нагрузкам на элементы конструкции и в ряде случаев обусловливает дополнительные сопротивления движению. Для их определения требуется провести сложный анализ упругой линии изгиба рельсов. В качестве примера рассмотрим сопротивления движению состава, возникающие в начальный момент стягивания двух выгружаемых плетей, когда их концы находятся на составе (см. рис. 8.15). В этой случае локомотивом преодолевается сопротивление движению состава по пути Wс, кН (см. п. 2.8) и сопротивление Wр, кН, связанные с качением плетей по роликам ручьев. Последнее сопротивление:

   (8.40) <   где q – погонный вес рельса, Н/см; lп – длина рельсовой плети, см; m1 – коэффициент трения качения ролика, m1 = 0,04 – 0,06 см; f – коэффициент трения в подшипниках качения ролика, f = 0,02; d – приведенный диаметр подшипника ролика, см; D – диаметр поверхности качения ролика, см; b – коэффициент, учитывающий трение реборд роликов, b = 1,5 – 1,8; Kи – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению плетей вследствие их изгиба на концевых платформах и при нахождении состава в кривой, Kи = 1,1 – 1,2.

   Если по технологии производства работ требуется производить замену старых плетей на новые с помощью салазок, то возникают дополнительные сопротивления движению, связанные со скольжением полозьев по рельсовым подкладкам. Максимальные сопротивления возникают при одновременном вывешивании на роликах салазок четырех плетей (см. рис. 8.17, а) при свободном вывешивании рельсовых плетей (см. п. 5.4), кН:

   (8.41)

   где E – модуль упругости рельсовой стали, Н/см2; Ix – момент инерции одного рельса относительно горизонтальной оси инерции, см4, Hв1, Hв2 – высоты вывешивания внутренним и наружным рядами роликов, см.

   Сила сопротивления движению салазок по подкладкам при вывешенных рельсах, кН:

   (8.42)

   где f – коэффициент трения полозьев по подкладке, с учетом возможного загрязнения поверхностей, f = 0,15.

   Общее сопротивление движению состава при выгрузке рельсов определяется путем суммирования сопротивлений в со-четании, соответствующем расчетному случаю.

   8.4.4. Технологический комплекс для ремонта скреплений
(системы Матвеенко)

   Технологический комплекс механизмов предназначен для выполнения работ по полной замене клеммных и закладных болтов и упругих элементов старогоднего бесстыкового пути со скреплениями типа КБ на перегоне. Комплекс содержит восемь самоходных машин на железнодорожном ходу, которые имеют механизмы и устройства для выполнения технологических операций. Комплекс доставляется к месту работ в трех переоборудованных крытых цельнометаллических вагонах локомотивом. Головной вагон оборудован аппарелью для погрузки и выгрузки машин. Подъем и опускание аппарели производится механизмом, а перемещение машин – лебедкой. Питание электродвигателей машин комплекса производится от самоходного источника питания ИП-2 – дизель-электрического агрегата переменного тока мощностью 50 кВт. Рабочая скорость передвижения самоходных механизмов 1000 м/ч. Производительность комплекса составляет 300 – 500 погонных метров пути за 8 часовое «окно». Персонал комплекса насчитывает 22 – 28 человек.

   8.4.5. Рельсоочистительные машины

   При текущем содержании пути для выполнения многих путевых работ, визуального и дефектоскопного контроля за состоянием рельсов и скреплений требуется периодическая очистка боковых поверхностей рельсов и скреплений от грязи. Эффективным является способ очистки рельсов и скреплений от грязи и удаление засорителей из под подошвы рельсов водяными струями высокого давления. Этот способ отличается от других высоким качеством очистки, экономичностью и значительно большей производительностью. Его эффективность определяется способностью струи проникать между материалами различной прочности и плотности (металлом и коркой грязи) и отделять их друг от друга.


 Рис. 8.19. Схема действия струи воды высокого давления:
1 – лунка в шпальном ящике после прохода двух насадок Ж5 мм; 2 – то же с одной насадкой Ж7 мм

   Схема действия струи воды высокого давления при удалении засорителей из-под подошвы рельсов показана на рис. 8.19. Качественная очистки рельсов и скреплений (грязь срезается полностью) достигается при направлением струи воды к вертикали под углом от 70° до 80°.


 Рис. 8.20. РОМ-3 расположение оборудования:
1 – вагон цистерна; 2 – дизель-генератор; 3 – монтаж насосных станций; 4 – радиооборудование; 5 – самоходный двухосный экипаж (типа МПТ);
6 – монтаж тележки с гидромониторами; 7 – пневматическая система; 8 – тяговый привод

   Рельсоочистительная машина РОМ-3М (рис. 8.20) предназначена для очистки струями воды боковой поверхности рельсов и скреплений от грязи и засорителей, а также для удаления засорителей из-под подошвы рельсов в шпальных ящиках при текущем содержании пути и перед проведением ремонта пути. Машина включает в себя самоходный 2-осный агрегат с приводом на обе оси и четырехосную цистерну 60 м3 с антикоррозионным покрытием внутренней поверхности для обеспечения жидкостью (техническая вода) рабочих органов. На раме машины установлены дизель-генераторный блок (У36М) мощностью на 200 кВт переменного тока, два трехплунжерных насосных агрегата ЭНА-ПТ-2-16/160 (производительностью 16 м3/ч) мощностью по 90 кВт, кабина управления и тележка с рабочими органами (гидромонитора-ми).

   Между кабиной и дизель-генератором установлены компрессор, обеспечивающий воздухом системы машины, насосная станция, подающая воду под давлением до 160 МПа к гидромониторам и система охлаждения выпрямителей тяговых двигателей. Под передней консолью рамы подвешена тележка с гидромониторами, представляющие собой сварную телескопическую конструкцию, предназначенную для размещения водоструйных гидромониторов и вписывания в кривую минимального радиуса. Подъем и опускание тележки осуществляется при помощи двух пневмоцилиндров.

   При давлении струй воды от 6 до 10 МПа, скорости движения 3 км/ч и диаметре насадки Ж5 мм срезается слой грязи до 30 мм с подошвы, боковой поверхности шейки и головки рельса полностью. При давлении струй воды от 10 до 16 МПа, скорости движения 0,7-1,0 км/ч и диаметре насадки Ж7 мм из-под рельсов удаляется балласт с засорителями на глубину до 70 мм. Для уменьшения засорения соседнего пути у рабочих органов установлены отбойные щитки. Если засорители выше подошвы рельсов, то сначала пропускают снегоуборочную машину со щеточным рабочим органом.


 Рис. 8.21. Машина для снятия напряжений в рельсах бесстыкового пути и очистки рельсов РОМ-4:
1 – кабина управления; 2 – кран; 3 – емкость для рабочей жидкости; 4 – оборудование для удаления сорной растительности;
5 дизель-генератор; 6 – самоходный двухосный экипаж (МПТ-6);
7 – оборудование для нагрева длинномерных рельсовых плетей (снятия напряжения в рельсах бесстыкового пути); 8 – гидромониторы

   Машина РОМ-4 (рис. 8.21) предназначена:
   - для очистки наружных боковых поверхностей рельсов и скреплений от слоя загрязнителей не более 35 мм, лежащих не ниже уровня подошвы рельсов;
   - удаления засорителей из-под подошвы рельсов в шпальных ящиках с образованием зазора между подошвой рельса и балластом не менее 70 мм;
   - нагрева длинномерных рельсовых плетей и уничтожения сорной растительности перегретым паром (табл. 8. 2).

   8.4.6. Машины и оборудование для контактной сварки рельсов,
термитная сварка рельсов

   Сварка плетей длиной до 800 м из укороченных стандартных рельсов длиной 25 м и их погрузка на рельсовозный состав производится в стационарных условиях рельсосварочными предприятиями (РСП) железных дорог. Вместе с тем, при внедрении кодовой сигнализации длина плети может доходить до длины перегона, поэтому она сваривается в пути из сегментов – выгружаемых плетей. Сварка укороченных рельсов на станциях в плети также производится на месте укладки. Для выполнения сварочных работ в пути применяются путевые рельсосварочные машины ПРСМ-3, ПРСМ-4, ПРСМ-5 прежних выпусков, которые оборудуются подвесными рельсосварочными машинами (головками) – К-355А-1 с АСУ «Контакт-1», К900А-1, К922-1 и др. В их комплект входит силовой шкаф электрооборудования и насос-ная станция гидросистемы. Осваиваются многофункциональные машины ПРСМ-6, которые оснащены современной отечественной рельсосварочной машиной МСР-800.1 ЗАО «Псковэлектросвар». Машины ПРСМ позволяют сваривать рельсы методом контактной сварки при непрерывном оплавлении с площадью поперечного сечения 6400 – 12000 мм2 (рельсы Р-50, Р-65, Р-75). При сварке рельсовых плетей в плети длиной до перегона и создания необходимой осадки при сварке машины могут развивать подтягивающее усилие до 1000 – 1200 кН. Номинальный вторичный ток составляет 21 – 22 кА. Мощность привода при сварке 200 – 220 кВт.


 Рис. 8.22. Путевая рельсосварочная машина ПРСМ-6:
1 и 9 – задняя и передняя кабины управления; 2 и 3 – дизель-электрическая установка и система выхлопа;
4 – расходный бак; 5 – электрооборудование; 6 и 25 – компрессоры; 7 – охлаждающий агрегат; 8 – гидрооборудование;
10 – пресс для испытания пробных сварных стыков; 11 – установка индукционного нагрева рельсов;
12 и 17 – манипулятор и подвесная сварочная машина типа МСР-800.1; 13 и 16 – капот с передней открывающейся торцевой стенкой;
14 – прожектор; 15 – направляющие с электрическими талями; 18 – автосцепки; 19 – устройство для подтягивания рельсов;
20 –устройство для шлифовки сварных стыков; 21 – роликовые транспортеры для пропуска рельсовых плетей (ручьи);
22 – ходовые тележки; 23 – рама; 24 и 27 – воздушные резервуары тормозной системы и системы охлаждения;
26 – топливный бак; 28 и 29 – ящики: аккумуляторный и инструментальный

   Путевая рельсоварочная машина ПРСМ-6 (рис. 8.22) имеет экипажную часть, состоящую из рамы 23, ходовых тележек 22 с одной приводной колесной парой, тормозного оборудования 24, автосцепок 17 и дизель-электрической установки 2 типа ДЭУ-200.1 мощностью 280 кВт. В раме имеется продольный проем с роликовыми транспортерами 21, имеющими четыре роликовых ручья, что позволяет включать машину в технологическую цепь рельсовозного поезда и при оборудовании смежной платформы сварочным постом производить сварку плетей на ней. Расстояния между осями крайних ручьев 1600 мм, что позволяет выгружать плети на рельсовые подкладки, а между осями внутренних ручьев – 860 мм для выгрузки плетей в середину пути. Управление машиной в рабочем и транспортном режимах производится из передней 9 и задней 1 кабин. Кроме того, для управления рабочим процессом перемещения подвесной сварочной машины 17 типа МСР-800.1 с помощью манипулятора 12 и сварки предусмотрены дополнительные боковые и выносные пульты. При работе машины открывается передняя торцевая стенка капота 16.

   В среднем отсеке машины под капотом расположен шкаф 5 электрооборудования, агрегат 7 для охлаждения водой сварочной машины и индуктора термообрабатывающего модуля, компрессор 6 и гидрооборудование 8 привода рабочего оборудования, включая и сварочную машину. Машина оснащается подтягивающим устройством 19 с тяговым усилием 30 кН, достаточным для подтягивания укороченных свариваемых рельсов. Учитывая повышенные требования к качеству и надежности сваренных стыков, машина дополнительно имеет пресс 10 типа ПМС-320 для испытания пробных сварных стыков из кусков рельсов. Необходимый режим нормализации сваренного стыка с последующей закалкой головки рельса обеспечивается установкой индукционного нагрева 11.


 Рис. 8.23. Гидравлический манипулятор подвесной рельсосварочной машины:
1 и 7 – гидроцилиндры; 2 – роликовое опорно-поворотное устройство; 3 – гидроцилиндр поворота платформы; 4 – поворотная платформа;
5 и 8 – верхняя и нижняя рамы; 9 – подвесная рельсосварочная машина (сварочная головка)

   Манипулятор (рис. 8.23) предназначен для установки передвижной сварочной машины 9 в рабочее положение на свариваемую плеть и в транспортное положение на поворотную платформу 4. Поворотная платформа установлена на раме 6 машины через роликовый опорно-поворотный круг 2 и поворачивается в плане на угол 14° в обе стороны для относа сварочной машины от оси пути и ее установки на свариваемую рельсовую плеть. Поворот платформы осуществляется гидроцилиндром 3. Механизм продольного перемещения сварочной машины включает нижнюю 5 и верхнюю 8 рамы, соединенные друг с другом и с платформой шарнирами и тидроцилиндрами 1 и 7.


 Рис. 8.24. Принципиальная гидравлическая схема привода механизмов машины ПРСМ-6:
 гидроцилиндры: Ц1 и Ц2 – поворота нижней рамы; ЦЗ и Ц4 – поворота верхней рамы; Ц5 – поворота платформы;
Ц6 и Ц7 – открывания торцевой стенки капота; Ц8 – подтягивающего устройства; КТ1 и КТ2 – тормозные клапаны; Р1 – Р7 – распределители;
ДР1 – ДР6 дроссели с обратными клапанами; КП1 – предохранительный клапан с управлением от электромагнита; МН1 – манометр;
 ВН1 – переключатель манометра; АС1 – аварийная насосная станция с приводом от пневматического мотора;
НС1 насосная станция привода подвесной сварочной машины и механизмов ПРСМ-6; СП – гидропривод подвесной сварочной машины

   Привод рабочего оборудования машины ПРСМ-6 (подвесной сварочной машины, манипулятора, подтягивающего устройства и испытательного пресса) гидравлический. Он включает насосную станцию НС1 (рис. 8.24) для питания механизмов ПРСМ-6 и сварочной машины СГ1 (сварочной головки), а также насосную станцию НС2 для испытательного пресса (не показана). Распределителем Р7 включаются в работу механизмы манипулятора, подтягивающего устройства и подъема торцевой стенки капота. Для поддержания давления 16 МПа при работе механизмов и разгрузки насосной станции НС1 при паузах в работе служит предохранительный клапан КП1 с электрогидравлическим управлением. Управление гидроцилиндрами производится соответствующими распределителями Р1 – Р6 с управлением от электромагнитов, а регулирование скорости выдвижения штоков – дросселями с обратными клапанами ДР1 – ДР6.

   При повороте нижней рамы 45 (см. рис. 8.23) с подвешенной сварочной машиной наблюдается переход через ее вертикальное положение с изменением направления нагрузок на штоки цилиндров Ц1, Ц2. Чтобы предотвратить рывки в работе механизма, используются тормозные клапаны КТ1 и КТ2, поддерживающие необходимые минимальные давления, препятствующие резкому движению штоков при изменении нагрузки.

   При работе гидросистемы сварочной машины (сварочной головки) СГ1 распределитель Р7 отключает работу манипулятора и подтягивающего устройства.


 Рис. 8.25. Путевая рельсосварочная машина ПРСМ-4:
1 – торцевая стенка капота; 2 – гидравлический манипулятор; 3 –подъемный капот;
4 – отсек для размещения оборудования подвесной сварочной машины, гидроаппаратуры и электроаппаратуры;
5 – кабина управления; 6 – дизель-электрическая установка; 7 – рама; 8 – тормозная система; 9 – приводные колесные пары;
10 – инструментальный ящик; 11 – подтягивающее устройство; 12 – подвесная сварочная головка

   Наибольшее распространение на сети дорог имеют машины ПРСМ-4 (рис. 8.25). Экипажная часть машины – двухосная, состоящая из рамы 7 с приводными колесными парами 9, автосцепок 6 и тормозной системы 8. Рабочее оборудование включает манипулятор 2 с подвесной рельсосварочной машиной и подтягивающее устройство 11 рельсов при сварке с усилием 3 т. Манипулятор позволил увеличить зону обслуживания.

   Машина ПРСМ-5 по сравнению с машиной ПРСМ-4 имеет отличия: применено тиристорное управление тяговыми электродвигателями для бесступенчатого регулирования скорости передвижения в транспортном режиме, конструкция переднего капота позволяет производить работы в тоннелях, установлена специальная технологическая оснастка, позволяющая при сварке рельсошпальных решёток с железобетонными брусьями подтягивать звено без раскрепления рельсов. На машине устанавливается рельсосварочная головка К-900 или К-922, позволяющая контролировать качество сварного шва.

   Рельсосварочные машины дополнительно оборудуются устройствами для снятия грата, шлифовки наружной поверхно-сти стыка и средствами ультразвуковой дефектоскопии стыков, предусмотрена возможность индукционной термообработки сварных стыков с обеспечением требуемого качества металла сварного шва. Технические характеристики машин приведены в табл. 8.2.

Таблица 8.2 Технические характеристики рельсосварочных машин

 

   В путевом хозяйстве широко используется также алюмино-термитная сварка рельсов (рис. 8.26). Работы по сварке производятся на закрытом для движения поездов перегоне. При подготовке рельсов к сварке удаляется мазут и смазка со свариваемых поверхностей, стыковой зазор между торцами рельсов устанавливается размером 24–26 мм. Затем делается предварительное возвышение концов рельсов с помощью клиньев на 1–1,5 мм с целью компенсирования усадки сварного шва, для чего освобождаются болты промежуточных рельсовых скреплений не менее чем на трех шпалах в каждую сторону от стыка. Далее на стык устанавливаются литейные полуформы 4 и закрепляются. Зазоры в полуформах промазываются уплотняющей огнеупорной формовочной смесью, затем прогревают концы рельсов кислородно-пропановой горелкой. Длительность подогрева определяется профилем рельсов и применяемой технологией сварки и составляет примерно 2–8 мин [6].


 Рис. 8.26. Оборудование алюминотермитной сварки рельсов:
1 – стойка комбинированная; 2 – тигель с литниковым выпуском;
3 – ковши для шлака; 4 – литейные полуформы для рельсового стыка

   После завершения предварительного подогрева стыка горелка снимается, над полостью формы устанавливается стойка комбинированная 1 и размещается на ней тигель с литниковым запором 2 с порцией термита (22,3 % порошкообразный алюминий и 77,7 % железной окалины – Fe3О) и вводится высокотемпературный запал (спичка). Через несколько секунд, по мере прохождения реакции восстановления (до температуры плавления 3000 оС), и легирования железоуглеродистого сплава, запорное устройство тигля автоматически открывается, и жидкий металл заливается в форму по сечению рельса. Масса термитной порции зависит от применяемой сварочной технологии, типа рельсов и их твердости. Для протекания процесса кристаллизации металла сварного шва требуется 3 – 4 мин. Избыточный металл и шлак выливаются в специальные ковши 3, имеющиеся у сварочной формы.

   Освобожденный от полуформ сварной стык обрабатывается сначала вручную, затем механизированным способом путем срезки грата и литников по поверхности катания и боковым граням головки рельса в горячем состоянии. Необходимое технологическое оборудование для термитной сварки рельсов, расходные материалы и обработки стыков: станки обрезные гидравлические СОГ-1, шлифовальные СШГ-1, рельсорезные СР-1 и др. разработаны и поставляются отечественной фирмой «СНЕГА». Для нормализации металла сварные стыки рельсовых элементов стрелочных переводов путей 1–3-го класса подвергаются нагреву подошвы рельсов газопламенными горелками. После этого производится в два этапа механическая обработка сварного стыка по поверхности катания и боковым граням головки рельса абразивным инструментом. Окончательная шлифовка производится после остывания стыка. После первого этапа грубой шлифовки допускается пропуск поездов по стыку со скоростями до 25 км/ч.

   Для проведения сварки в тоннелях и метрополитенах применяется специальное оборудование для отсасывания газов, выделяющихся при сварке, с фильтром для очистки воздуха. На сварочное устройство устанавливаются защитные экраны, которые препятствуют разлетанию искр, возникающих при сварке. Весь сварочный цикл выполняется в течение 40 мин, а сам процесс сварки занимает не более 25 мин. Требования для сварных стыков стрелочных переводов, лежащих на путях со скоростями движения свыше 120 км/ч аналогичны сварке рельсовых стыков пути; прогиб вниз (седловины) в сварных стыках не допускается.

   Твердость металла в зоне сварных стыков должна соответствовать твердости металла прокатных рельсов. Качество сварки стыков контролируется ультразвуковыми дефектоскопными средствами.

   8.5. Путевые моторные гайковерты
 (устройство, принцип работы, расчет параметров)

   При укладке плетей бесстыкового пути необходимо сначала отвинчивать для снятия инвентарных рельсов, а затем завинчивать для закрепления надвигаемых плетей до 8000 гаек клеммных болтов на одном километре. Во время эксплуатации бесстыкового пути весной и осенью перед резкой сменой температуры окружающего воздуха производится разрядка возникших температурных напряжений. Сначала рельсовые скрепления ослабляются для компенсации изменения длины плети и снятия напряжений, а затем закрепляются новь. Путевой моторный гайковерт ПМГ (после модернизации ПМГ-1М) предназначен для отвинчивания, смазки и завинчивания гаек клеммных и закладных болтов рельсовых креплений (рис. 8.27). Экипажная часть включает раму 2 с автосцепками 1, которая опирается на два колесно-моторных блока 5. Блок включает колесную пару, осевой редуктором, промежуточный редуктор и электродвигатель, валы которых соединены через карданные передачи. На одном колесно-моторном блоке устанавливается датчик скоростемера. В передней части рамы (по направлению движения при работе) располагается дизель-электрический агрегат 4 мощностью 200 кВт с топливным баком 3, а в задней части – кабина управления 11, позволяющая перевозить до 5 чел, включая 2 чел бригады машины.


 Рис. 8.27. Путевой моторный гайковерт ПМГ:
1 – автосцепки; 2 – рама; 3 – топливный бак; 4 – дизель-электрический агрегат мощностью 200 кВт;
5 – колесные пары с колесно-моторными блоками; 6 – тросовые пассивные рельсовые щетки; 7 – поролоновые ролики для смазки скреплений;
8 – блоки гайковертов; 9 – насосные станции; 10 – шкаф с электрооборудованием; 11 – кабина управления; 12 – тормозная система

   Рабочее оборудование включает четыре блока 8, каждый из которых, в свою очередь, имеет четыре гайковерта. При работе блоки опускаются ходовыми роликами на головки рельсов, что позволяет выдерживать нижние части гайковертов на строго определенном уровне, не зависящем от прогиба рессор колесно-моторных блоков. Кроме того, на машине установлены пассивные тросовые щетки 6 для очистки скреплений и два поролоновых ролика 7, связанных с масленкой для смазки скреплений. Конструкция гайковерта предусматривает также дополнительный лубрикатор для подачи смазки на болт с гайкой непосредственно при отворачивании или заворачивании [57].


 Рис. 8.28. Зубчатая передача и шпиндель ветви трехлучевого редуктора гайковерта:
1, 2 и 3 – солнечное, паразитное и ведомое зубчатые колеса; 4 – шпиндель; 5 – патрон; 6 – искатель;
7 – гайка скрепления; 8 – штифт; 9 – торсионная пружина

   Основной рабочий орган, давший название машине – трехшпиндельный гайковерт с трехлучевым редуктором. Схема одного из трех лучей показана на рис. 8.28. По концам каждого луча расположен ведомый вал-шпиндель, имеющий внизу патрон 5 для надевания на гайку скрепления 7. Соосно с каждым шпинделем закреплен искатель 6, выполненный в виде вилки, упирающийся в скрепление при движении машины. Шпиндель гайковерта может свободно поворачиваться относительно ведущей шестерни на 270°. Это необходимо для нормальной заправки патрона шпинделя на гайку скрепления. Возвращается шпиндель возвратной торсионной пружиной 9, установленной внутри его корпуса. Патрон 5, соединенный со шпинделем 4 штифтом 8, вращается зубчатым колесом 3 через паразитное колесо 2 от ведущей шестерни 1. Шпиндель установлен непосредственно на колесе 3. Весь гайковерт закреплен на водиле.


 Рис. 8.29. Работа моторного гайковерта: последовательность рабочих позиций (а) и положения искателя (б):
1 – трехшпиндельный гайковерт; 2 – водило; 3 – упор с конечным выключателем КВ; 4 – стойка водила;
5 – направляющая горизонтальная линейка; 6 – стягивающий комплект пружин; 7 – карданный вал привода шпинделя;
8 – искатель; 9 – гайка скрепления; 10 – шпиндель гайковерта

   Рассмотрим схему работы моторного гайковерта (рис. 8.29) в автоматическом режиме. Процесс обработки одного скрепления можно разделить на пять позиций. Позиция I соответствует поиску гайки 9 клеммного болта. Водило 2 гайковерта в верхнем положении, конечный выключатель КВ выключен. При движении машины (позиция II) искатель 8 нашел гайку и обкатывается вокруг нее вместе с гайковертом, упор 3 нажимает на рычаг КВ, который включает цилиндр, опускающий водило с гайковертом 1 в нижнее положение. Шпиндель 10 заправляется на гайку и начинает с ней работать (откручивать или закручивать). В позиции III шпиндель находится на гайке, упор нажимает на рычаг КВ, подается 6-8 г смазки на болт рельсового скрепления. В позиции IV упор 3 сходит с рычага КВ, который отключается. Гидроцилиндр поднимает водило с гайковертом в верхнее положение. В пози-ции V водило с гайковертом находятся в верхнем положении. Искатель готов к поиску следующего крепления. До следующей гайки остается запас хода не менее 120 мм при эпюре шпал 2000 шпал/км. В процессе обкатки гайковерта вокруг обра-батываемой гайки один из лучей гайковерта прижат пружинами 6 к направляющей линейке 5. Шпиндель, вращающийся от карданного вала, находится на обрабатываемой гайке 0,3-1,2 с, что соответствует подъему или опусканию гайки на 3-12 ниток.

   Необходимая ориентация гайковертов относительно гаек скреплений обеспечивается за счет контакта и скольжения трехлучевого искателя по боковой поверхности головки рельса с незначительным прижимом комплектами пружин 6. При приведении в рабочее или транспортное положение водила смежных гайковертов раздвигаются в плане пневмоцилиндром (не показан).


 Рис. 8.30. Привод вращения шпинделей гайковертов одного блока:
1 – электродвигатели; 2 и 10 – гидроцилиндры переключения режимов маховика с гидромуфтой;
3 и 8 – ремни клиноременных передач; 4 – шкивы; 5 – маховики; 6 – рама бока; 7 – натяжные шкивы;
9 и 12 – карданные валы; 11 – маховики со встроенными переключаемыми гидромуфтами

   Вращение шпинделей гайковертов одного блока производится двумя электродвигателями 1 (рис. 8.30) через клиноременные передачи 5 и 8. Первый ряд гайковертов производит отворачивание и смазку гаек, а второй ряд – заворачивание и затяжку, поэтому валы электродвигателей вращаются в разные стороны.

   В маховики 11 второго ряда гайковертов встроена пере-ключаемая гидромуфта предельного момента. При опускании гайковерта гидромуфта позволяет передавать вращающий мо-мент через карданный вал 12 на трехлучевой редуктор и далее на шпиндели и патроны. После подачи масла под давлением в гидроцилиндр подъема гайковерта одновременно подается дав-ление в гидроцилиндр 10, который через рычажную передачу переключает гидромуфту в режим разгрузки. В результате падает крутящий момент патрона, гайковерт свободно поднимается, предотвращая возможный сдвиг и повреждение обработанного скрепления. Система позволяет регулировать момент затяжки гайки.

   Моторный гайковерт имеет четыре блока, два из которых настроены на обработку гаек клеммных болтов, а два – на обработку гаек закладных болтов. Гайковерты монтируются на общей раме, которая при работе опирается через ролик на рельс. Положение рамы регулируется по высоте относительно опорного ролика в пределах 0-60 мм в зависимости от типа болтов (клеммные или закладные), типа рельсов и скреплений. Регулировка производится дополнительным гидроцилиндром, управляемым через ручные вентили.

   В соответствии с характером работы гайковерта процесс отвинчивания и завинчивания гаек является периодическим. Период соответствует циклу обработки одной гайки. В качестве примера рассмотрим процесс отворачивания гайки. Время цикла соответствует повороту трехлучевого редуктора на угол jр = 2/3p (120°) с паузой на скольжение вдоль рельса и составляет tр = Lэп/Vм (Lэп – расстояние между осями шпал, расположенных по эпюре, м; Vм – рабочая скорость движения машины, м/с). Часть времени цикла расходуется на разгон двух маховиков после снижения скорости в операции отворачивания гайки, соответственно, на накопление кинетической энергии, а часть времени накопленная энергия, расходуется на скручивание торсионной пружины в шпинделе до достижения момента начала вращения гайки (расчетный момент Mmax = 400 Н×м), после чего момент постепенно падает до минимального значения, практически равного нулю. Торсионная пружина выполняет функцию амортизатора, позволяя избегать сильных рывков в системе, которые приводят к проскальзыванию ремней и их быстрому износу. Условно считаем, что угол поворота шпинделя до момента начала вращения гайки Dj1 = 2/3p (270° – по конструктивной характеристике рабочего органа). На этом угле вращающий момент линейно нарастает до максимального значения Mmax. Далее на угле вращения шпинделя Dj2 = 2pnв, соответствующем вращению гайки на число витков nв = 10-12 с постепенным ослаблением пружинной шайбы под гайкой, момент падает до минимального значения Mmin » 0 (гайку практически далее можно отворачивать рукой). Работа, совершенная на отворачи-вание гайки, Н×м:

   (8.43)

   Привод от асинхронного электродвигателя переменного тока имеет жесткую механическую характеристику. Значитель-ное снижение скорости вращения вала может привести к оста-новке двигателя вследствие срабатывания тепловых реле в системе защиты от перегрузок. Неравномерность вращения ве-дущего звена характеризуется коэффициентом:

   (8.44)

   где – максимальная и минимальная допустимая угловая скорость вращения вала электродвигателя, рад/с; – средняя угловая скорость вращения вала электродвигателя, рад/с; ( ).

   После сброса нагрузки: – максимальную угловую скорость вращения ротора можно принять равной синхронной частоте вращения магнитного поля. При значительном повышении нагрузки на двигатель свыше номинальной может возникнуть неустойчивый режим критического скольжения. Если повысить нагрузку еще, то далее вращающий момент электродвигателя падает, он останавливается. Примем , допуская скольжение 0,1. В номинальном режиме скольжение обычно составляет 0,02-0,03.

   С учетом передаточного числа iкп клиноременной передачи 3 (см. рис. 8.30) приведенный к валу электродвигателя момент инерции системы , кг×м4 (Jэд, Jм – момент инерции ротора электродвигателя и одного маховика, кг×м4).

   Потеря кинетической энергии двух маховиков на преодо-ление сопротивления отворачиванию двух гаек, Дж:

   (8.45)

   После преобразований минимально необходимый момент инерции одного маховика, кг×м4:

   (8.46)

   При расчетах можно пренебречь величиной Jэд и моментами инерции других механизмов устройства. Тогда расчетный момент инерции маховика немного увеличивается, что способствует плавному движению механизма в целом.

   Отвинчивание и завинчивание гаек – процесс циклический, пикообразный. При отвинчивании в начале процесса крутящий момент Mкр = Mкрmax, а в конце он падает практически до 0. При таком нагружении целесообразно иметь маховик, который при малом нагружении раскручивается и накапливает энергию, а при пиковой максимальной нагрузке отдает ее. Такие маховики установлены в приводе каждого ряда гайковертов. Максимальный момент завинчивания гаек клеммных болтов равен 250-400 Н×м. Из-за коррозии металла момент увеличивается. Экспериментально установлено, что он равен приблизительно 500 Н×м. Найдем параметры маховика, обеспечивающего начальный сдвиг гайки на угол 90° при максимальном моменте и дальнейшее отвинчивание с меньшим моментом.

   Кинетическая энергия маховика E1 в начальный момент отвинчивания при угловой скорости вращения w1:

   (8.47)

   В конце отвинчивания где I – момент инерции маховика, кгм2; – угловая скорость вращения в конце отвин-чивания, с-1. Тогда изменение кинетической энергии DE = E1 – E2 = Предполагая, что маховик расходует всю энергию, т.е. w2 = 0, то получим DE = .

   Работа, совершаемая при отвинчивании гайки:

   (8.48)

   По закону сохранения энергии E = A или E = mA,

   (8.49)

   где m – коэффициент запаса, учитывающий потери и превышение момента (m = 1,2-1,5).

   Откуда так как w = 2pn1,

   (8.50)

   где n1 – частота вращения маховика, с-1.

   Выбираем n1 по скорости вращения гайки n2, т.е. n1 = n2i, где i – передаточное отношение между шпинделем и маховиком, обычно i = 2, а nг = nвtг; nв – число витков резьбы, на которое отвинчивается гайка, nв = 8-12 витков; tг – время отвинчивания одной гайки, с; tг = Lшпk/Vм, здесь Lшп – расстояние между шпалами, м, Lшп = 1000/Эшп – эпюра шпал (число шпал на 1 км), Эшп = 1840-2000 шпал/км, k – коэффициент сдвига шпал и использования гайковерта, k = 0,35; Vм – поступательная скорость движения машины, (Vм » 0,22 м/с).

   Подставляя в n1, получим

   (8.51)

   Тогда по равенству (8.50) можно определить момент инерции I, а затем размеры маховика. Для однородного диска

   (8.52)

   где m – масса, кг; r – радиус маховика, м.

   Если гайки отвинчиваются за счет кинетической энергии маховиков, то мощность N1, необходимая для каждого гайковерта, равна мощности разгона маховика, кВт:

   (8.53)

   где Mдин – динамический момент, Н×м, необходимый для разгона маховика до скорости w1, с-1, с угловым ускорением e, Mдин = I(w1 - w2)/t = Ie, при w2 = 0 Mдин = Iw1/t, где t – время разгона, с, зависящее от времени цикла tц: t = tц – tг = Lшп(I - k)/Vм = 1000(I – k)/(ЭщпVм).

   Суммарная мощность, необходимая для одновременно работающих гайковертов, кВт:

   (8.54)

   где Nj – мощность для работы j-го гайковерта, кВт; k – число работающих гайковертов, шт.; – к.п.д. передачи от двигателя до маховика.

   Мощность, затрачиваема на передвижение машины в абочем режиме, кВт, , где vм – скорость машины, м/с; – к.п.д. передачи; – коэффициент запаса, =1,15; W – общее сопротивление движению, Н: W= W1 + W2 + W3 + W4, здесь W1, W2, W3 – сопротивление перемещению машины в кривом участке и на уклоне пути, Н; W4 – сопротивление трения гайковёртов по направляющей планке, Н: W4 = kгвРгвf; kгв – число гайковёртов на машине; Ргв – усилие прижатия гайковёрта к направляющей планке, Н, Ргв = 700–900 Н; f – коэффициент трения гайковёрта о направ-ляющую планку.

   Для работы вспомогательных агрегатов (компрессора и гидронасосов) необходима мощность N3.

   Суммарная мощность двигателя машины, кВт,

   N=(N1 + N2 + N3) , (8.55)

   где – коэффициент запаса на неучтённые потери.

   8.6. Машины и оборудование для замены стрелочных переводов

   Замена стрелочного перевода выполняется либо раздельными методами путем его разборки и сборки на месте поэле-ментно с использованием путевого инструмента, специализированного состава и крана (стрелового или укладочного) либо предварительно собранными на базах крупными блоками. Разборка и укладка перевода марки 1/11, 1/9 и 1/6 на деревянных или железобетонных шпалах крупными блоками производится комплексами, которые состоят из головной машины – специализированного укладочного крана УК-25СП или УК-25/28СП и двух составов из платформ. Один состав предназначен для транспортировки новых блоков, а другой – старых блоков

   8.6.1. Укладочные краны для замены стрелочных переводов
УК-25СП, УК-25/28СП


 Рис. 8.31. Укладочный кран для стрелочных переводов УК-25СП:
1 и 3 – грузовые тележки; 2 – стрела; 4 и 6 – грузовая и тяговая лебедки; 5 – посты управления крановым оборудованием;
7 – ограничители грузоподъемности; 8 – платформа с роликовым транспортером; 9 – поворотные порталы; 10 – ходовые тележки;
11 – гидроцилиндры поворота порталов; 12 – дизель-электрические агрегаты; 13 – нижние посты управления;
14 – рама платформы крана; 15 – захватные траверсы; 16 – блок стрелочного перевода

   Укладочный кран УК-25СП (рис. 8.31) состоит из экипажной части, которая унифицирована с экипажной частью укладочного крана УК-25/9-18. Крановое оборудование также аналогично. В отличие от крана УК-25/9-18 чтрела 2 закреплена на поворотных порталах 9 симметрично относительно корпуса платформы 14, поэтому передняя и задняя консольные части стрелы одинаковы по длине.


 Рис. 8.32. Передняя (а) с механизмом поворота стрелы в плане (б) и задняя (в) портальные стойки:
1 – опорные устройства стрелы; 2 – верхняя балка портала; 3 – стрела; 4 – захватные траверсы; 5 – блок стрелочного перевода;
6 – рама платформы; 7 – ходовая тележка; 8 – опорно-поворотное устройство портала; 9 – поворотный портал; 10 – кронштейн портала;
11 – гидроцилиндры поворота стрелы в плане; 12 – ось соединения стрелы с порталом

   Порталы 9 (рис. 8.32, а и в), сваренные из листового проката, установлены на платформе 6 через опорно-поворотное устройство 8. В рабочее положение порталы поворачиваются гидроцилиндрами 11 (см. также рис. 8.31) перпендикулярно продольной оси стрелы 3, обеспечивая пропуск выносимого блока 5 перевода шириной до 5,5 м. В транспортное положение порталы разворачиваются под углом примерно 45° к продольной оси и закрепляются транспортными стяжками, обеспечивая вписывание крана в габарит подвижного состава 1-Т ГОСТ 9238-83.

   В передней части (см. рис. 8.30, а) стрела опирается на консольные балки 10 через опорные устройства 1, которые могут передвигаться вдоль консоли 10 и стрелы 3 при повороте портала. В задней части (см. рис. 8.32, в) стрела 3 дополнительно фиксирована относительно портала осью 12. С целью горизонтального позиционирования стыкуемого с ранее уложенным блоком стрелочного перевода стрела 3 может поворачиваться в плане вокруг оси 12 гидроцилиндрами 11 (рис. 8.32, б), закрепленными штоками на консоли 10, а корпусами – на опорном устройстве 1.

   При отказе гидропривода механизма поворота портала может быть использован аварийный пневмоцилиндр.


 Рис. 8.33. Траверса:
1 – крюк; 2 – рельсовый захват; 3 – балка; 4 – пружина; 5 – строп; 6 – башмак

   Захват блока стрелочного перевода осуществляется двумя траверсами. Траверса (рис. 8.33) представляет собой сварную балку 3, на которой устанавливаются управляемые вручную рельсовые захваты 4. Захваты могут переставляться вдоль балки в соответствии с положением рельсов на брусе стрелочного перевода. Крюки 1 используются для выполнения вспомогательных грузовых операций и для закрепления блока стропами 5. Во избежание повреждения строп они на рельс устанавливаются через специальный башмак 6. Траверса при помощи подвески (рис. 8.34) подвешивается к грузовой тележке 1 через четырехкратный полиспаст 2.


 Рис. 8.34. Подвеска траверсы:
1 – грузовая тележка; 2 – трос; 3 – обойма блока; 4 – балка; 5 – рельсовый захват; 6 – блок; 7 – ось

   Укладочный кран УК-25/28 СП (рис. 8.35, а) предназначен для укладки тяжелых (массой до 30 т и длиной до 25 м) блоков стрелочных переводов. Кран содержит моторную платформу, на раме 21 которой расположены: в отсеках 18 два дизель электримчских агрегата, две лебедки 22 для перемещения по составу блоков стрелочных переводов, роликовый транспортер 23 с четырьмя ручьями для повышения маневренности при перестановках лыж, а также крановое оборудование. Рама опирается на типовые трехосные тележки 16 с двумя крайними приводными колесными парами. Кран имеет тормозную систему и автосцепки 14, что позволяет включать его в состав хозяйственного или грузового поезда.


 Рис. 8.35. Укладочный кран для стрелочных переводов УК-25/28СП: рабочее (а) и транспортное (б) положение:
1 – обводные блоки; 2 – крановые грузовые тележки; 3 и 6 – передвигаемая и объемлющая стрелы;
4 – ограничители грузоподъемности; 5 – фиксаторы передвигаемой стрелы; 7 – поворотные портальные стойки;
8 и 10 – поперечные балки с шарнирными узлами кронштейнов: передняя с пятником и задняя с механизмом поворота стрелы;
9 – гидроцилиндр продольного перемещения стрелы 3; 11 и 17 – насосные станции; 12 и 13 – грузовые и тяговая лебедки; 14 – автосцепки;
15 – гидроцилиндры поворота портальных стоек 7; 16 – ходовые тележки; 18 – отсеки с дизель-электрическими агрегатами;
19 – электрооборудование; 20 – пульт управления (при стойках 7 в транспортном положении); 21 – рама;
22 – лебедка для перетяжки блоков стрелочного перевода; 23 – роликовый транспортер;
24 – блок стрелочного перевода; 25 – полиспасты; 26 – траверса

   Крановое оборудование представляет собой объемлющую стрелу 6, внутри которой имеется проем с направляющими для установки передвижной стрелы 3. Стрела 3 перемещается гидроцилиндром 9 с ходом штока 5 м в рабочее (а) или транспортное (б) положение и закрепляется в нем гидравлическими фиксаторами 5. Стрела 6 устанавливается на поворотных портальных стойках 7 через переднюю 8 с пятником и заднюю 10 с механизмом поворота стрелы поперечные балки с опорно-поворотными узлами. Для пропуска при продольном перемещении блока стрелочного перевода портальные стойки поворачиваются в плане гидроцилиндрами 15 перпендикулярно продольной оси платформы, образуя широкий проем. В транспортном положении стойки повернуты вдоль платформы (б), что обеспечивает вписывание укладочного крана в габарит 1-Т ГОСТ 9238-83.


 Рис. 8.36. Передние (а) и задние (б) поворотные портальные стойки в рабочем положении:
1 – стрела; 2 – шарнирный узел (пятник); 3 и 19 – передняя и задняя поперечные балки; 4 и 12 – верхний и нижний шарнирные узлы;
5 – продольно перемещаемая стрела; 6 – грузовые тележки; 7 – траверса; 8 – поперечные балки траверсы;
9 – крюковые захваты блока стрелочного перевода; 10 – поворотные портальные стойки; 11 – пульты управления краном в рабочем режиме;
13 – гидроцилиндры поворота портальных стоек; 14 – рама; 15 – ходовые тележки; 16 – гидроцилиндры поворота стрелы в плане;
17 и 18 – верхние и нижние скользуны

   Захват блока стрелочного перевода 24 производится специальной траверсой 26, имеющей четыре ряда поперечных балок с крюковыми захватами рельсов под подошву (рис. 8.36). Каждый крюковой захват 9 может сдвигаться по поперечной балке 8 и фиксироваться на ней в требуемом положении относительно рельса (захват под подошку) через зубчатую рейку. Фиксация производится вручную рычагом путем постановки его в горизонтальное положение.

   Траверса подвешена на грузовых тележках 2 (см. рис. 8.35, а) через два восьмикратных полиспаста 25, которые через систему запасовеки канатов соединены с двумя грузовыми лебедками 12 с одной стороны, а с другой стороны – с ограничителями грузоподъемности 4 (рис. 8.37, б). Передвижение тележек 2 вместе с траверсой 26 вдоль стрелы 3 осуществляется двухбарабанной тяговой лебедкой 13 также через запасовку канатов (рис. 8.37, а).


 Рис. 8.37. Кинематические схемы и схемы запасовки канатов: тяговой лебедки (а) и грузовых лебедок (б):
1 и 2 – блоки; 3 и 11 – тяговый и грузовые канаты; 4 – электродвигатели мощностью 22 кВт; 5 – тормоза; 6 – редукторы; 7 – барабаны;
8 – натяжное устройство; 9 – грузовые тележки; 10 – ограничители грузоподъемности; 12 – полиспасты; 13 – траверса

   С целью точного монтажа блока стрелочного перевода стрела укладочного крана может поворачиваться в плане двумя гидроцилиндрпами 16 (рис. 8.36, б) вокруг пятника (шарнирного узла) 2 (рис. 8.36, а) на угол до 4°. При повороте задняя часть стрелы перемещается в поперечном направлении по балке 19 через скользуны.

   На платформе крана имеется насосная станция 17 (рис. 8.35, а), обеспечивающая привод механизмов поворота кронштейнов, а на стреле 6 расположена насосная станция 11 для привода механизмов продольного перемещения 9, поворота в плане 16 (см. рис. 8.36, б) и фиксаторов 5 стрелы. Аварийное приведение рабочего оборудования крана в транспортное положение может быть выполнено насосным агрегатом с приводом от пневматического мотора.

   Когда портальные стойки 7 находятся в транспортном положении (рис. 8.35, а), управление краном производится через пульт 20. При работе по условиям безопасности запрещается находиться в зоне перемещения блока, поэтому управление производится через пульт 11 (рис. 8.36, а) или через выносной пульт.

   Краны УК-25СП и УК-25/28СП работают вместе со специализированным подвижным составом для укладки стрелочных переводов крупными блоками.

Технические характеристики укладочных кранов для замены стрелочных переводов блоками Таблица 8.4

 

 8.6.2. Специальный подвижной состав
 для укладки стрелочных переводов блоками

   Специальный подвижной состав предназначен для транспортирования блоков нового и заменяемого стрелочных переводов к месту укладки или складирования. На состав могут грузиться переводы марок 1/11, 1/9 и 1/6 с рельсами Р65, Р50 и Р43 на деревянных или железобетонных брусьях. Два состава: для новых и старых блоков стрелочного перевода и специализированный укладочный кран УК-25СП или УК-25/28СП (в количестве одной или двух единиц) составляют комплекс по замене стрелочного перевода КЗСП, спроектированный ПТКБ ЦП ОАО «РЖД» и выпускаемый ОАО «Калугапутьмаш». Состав (рис. 8.38, а), в зависимости от параметров стрелочного перевода и технологии укладки включает две или четыре роликовых платформы ПР 1, платформы 2 типа ППК-2В и ППК-3В. Платформами ПР перевозятся блоки стрелочного перевода, не выходящие за габарит подвижного состава в горизонтальном положении (рамный блок со стрелкой, закрестовинные блоки). Блок соединительных путей и крестовинный блок перевозятся на платформах ППК-2В или ППК-3В в наклонном положении, так как имеют большую ширину.


 Рис. 8. 38. Составы платформ комплекса КЗСП (а): 1 – платформы ПР;
2 – механизированные платформы ППК-2В и ППК-3В и механизированная платформа ППК-2Б для перевозки блоков стрелочных переводов (б):
1 – автосцепки; 2 и 14 – роликовые транспортеры; 3 – рама; 4 – откидной кронштейн с обводным блоком; 5 – ходовые тележки;
6 и 10 – прижимные планки; 7 – лыжи; 8 – блок стрелочного перевода; 9 – упоры; 11 – силовой агрегат с насосной станцией;
12 – наклонная рама; 13 – гидроцилиндры наклона рамы; 15 – фиксирующие распорки; 16 – тормозная система

   Все платформы оборудуются роликовыми транспортерами, аналогичными транспортерам укладочного поезда. Роликовые транспортеры располагаются также на поворотных рамах платформ ППК-2В и ППК-3В. После приведения рам в горизонтальное положение образуется роликовый транспортер с ручьями, расположенными вдоль состава и укладочного крана УК-25/28СП. Кран УК-25СП не имеет роликового транспортера. По технической характеристике кран УК-25/28СП допускает погрузку блоков на платформы только в один слой, а кран УК-25СП – в два слоя. Пакеты могут формироваться на платформах ПР.

   Механизированная платформа ППК-2В (рис. 8.38, б) имеет раму 3, которая опирается на ходовые тележки 5. Платформа имеет автосцепки 1, тормозную систему 10, что позволяет ставить ее в состав поезда. По концам рамы установлены роликовые транспортеры 2 типовой конструкции. В средней части платформы располагается наклонная рама 12, которая соединена с платформой через горизонтальные оси. Гидроцилиндрами 13 рама может устанавливаться горизонтально и наклонно. В наклонном положении рама дополнительно фиксируется распорками 15, предотвращающими ее самопроизвольное опускание при транспортировке блока. На наклонной раме также имеются роликовые транспортеры 14, которые при ее горизонтальном положении становятся в ряд с транспортерами 2, образуя два единых ручья для качения двух лыж 7 при перетяжке блока 8 вдоль состава. Для транспортировки блок 8 фиксируется на раме вместе с лыжами двумя упорами 9, планками 6 и 10, растяжками, закрепляемыми за стойки 4 обводных блоков. Кроме того, лыжи фиксируются от продольного смещения торцевыми заслонками по краям рамы 12. Механизированная платформа ППК-3В устроена аналогично, но имеет более длинную раму 12 для размещения удлиненных блоков перспективных пологих стрелочных переводов марки 1/18. Соответственно, по концам рамы 3 платформы вместо четырех рядов роликов установлен 1 ряд. Эта платформа более универсальна.

   Платформы оснащаются автономными силовыми агрегатами 11, которые вращают валы насосов объемного гидропривода.

   Блоки стрелочного перевода размещаются на платформах состава в соответствии с технологической схемой укладки. В начале работы порожний состав прицепляется к укладочному крану, наклонные рамы приводятся в горизонтальное положение и закрепляются. Состав с новыми блоками отгоняется локомотивом на станционные пути. Снимаемые укладочным краном блоки опускаются на лыжи, трос лебедки для перетяжки пакетов запасовывается через обводной блок на раме платформы, к которой должен перетягиваться блок стрелочного перевода и закрепляется за него. После этого происходит перетяжка блока на платформу. По мере снятия других блоков, операции повторяются. Блоки закрепляются на платформах в соответствии со схемами закрепления, после чего поворотные рамы приводятся в наклонное положение и фиксируются.

   После разборки перевода и выполнения соответствующих работ по балластному основанию состав отгоняется и на его место переставляется состав с новыми блоками. Наклонные рамы приводятся в горизонтальное положение и фиксируются, а блоки стрелочного перевода с лыжами освобождаются от закрепления. Производится перетяжка блоков на лыжах и их укладка краном на подготовленное балластное основание, после чего состав и кран приводятся в транспортное состояние. Если используется два крана, то технология замены стрелочного перевода во многом похожа на технологию замены пути звеньями. При необходимости в состав комплекса могут включаться моторные платформы для перетяжки блоков. Комплекс КЗСП может работать без снятия напряжения в контактной сети, так как верхняя часть габарита подвижного состава не нарушается (табл. 8.5).

Технические характеристики механизированных платформ комплекса КЗСП Таблица 8.5

 

 

 8.7. Машины для шлифовки рельсов и стрелочных переводов
(устройство, принцип действия)

   Машины предназначены для формирования поперечного и продольного профиля, снижения «волнообразного» износа рельсов и съема металла головки с поверхностными дефектами, для продления срока службы рельсов и восстановления первоначальных условий взаимодействия колеса подвижного состава с рельсами. Для шлифования рельсов в пути применяются три способа: торцевое шлифование рельсов вращающимися абразивными кругами; непрерывное строгание рельсов в пути с последующим виброшлифованием, скользящее шлифование.

   Первый способ более производителен и позволяет получить выпуклый «ремонтный профиль» головки рельса, второму способу отдается предпочтение – это рельсошлифовальные поезда РШП-48, RR-16 и др. Третий способ используется ограниченно в некоторых странах.


 Рис. 8.39. Схема шлифования рельсов:
1 – абразивный круг; 2 – полоса шлифования металла

   Профильное шлифование головки рельсов в пути достигается абразивной обработкой вращающимися кругами (рис. 8.39) по методу «следа» торцом круга. Абразивный круг 1 вращается вокруг оси OY и снимает с рельса полоску металла 2 шириной B при продольной подаче механизма вдоль рельса. Группа кругов обрабатывает головку рельса по многоугольнику. Профильное рельсошлифование позволяет продлить ресурс рельсов с уменьшением их потребности около 30 км/год на один шлифовальный поезд. Это достигается за счет:
   - съема металла с поверхности рельса, имеющего дефекты с начальной стадией зарождения;
   - уменьшения вибрации и износа деталей тележек подвижного состава;
   - экономии энергии на тягу поездов.

   Процесс разрушения, как следствие контактно-усталостных повреждений головки, имеет начальную стадию – зарождение в области головки совокупности продольных микротрещин под действием напряжений от колес и напряжений наклепа. Появляются выщербины и осповидное отслаивание металла. После шлифования образуется новая форма головки, которая зависит от величины вертикального и бокового износа и плана линии.

   Фирма «SPENO» (Швейцария) поставила в Россию поезда моделей URR-48 и URR-112/B, которые работают самоходом при челночном движении. Изготавливаются поезда РШП-48 совместного производства.

   Рельсошлифовальный поезд РШП-48 состоит из тягового модуля УТМ-2М и трех вагонов (модели С2, С1, B). В хвостовом вагоне (модель B) установлен пульт управления поезда, пульт управления рельсошлифовальными тележками и компьютер измерительной системы, расположенной под вагоном вместе с двумя рабочими тележками. Одна из тележек имеет 8 шлифовальных кругов с приводной мощностью 15 кВт и предельными углами наклона 0-70°. Вторая тележка, расположенная ближе к центру поезда, имеет предельные углы наклона ±20° и предназначена (как и под вагонами модели С1 и С2) для шлифования поверхности катания рельсов. Рельсошлифовальная тележка, расположенная ближе к тяговому модулю УТМ-2М, предназначена для обработки внутренней или наружной выкружки головок рельсов.

   Рельсошлифовальные тележки обеспечивают нормальных режим работы при разнице высоты абразивных кругов за счет их износа около 30 мм. При наличии препятствий (переезды, мосты, стрелочные переводы) тележки устанавливаются в положение «переезд». Все режимы работы и контроль за измерительной тележкой обеспечиваются из кабины модуля УТМ-2М, куда сведены системы управления поездом, контролируется скорость, наклон и ток нагрузки при прижатии абразивных кругов к головкам рельсов. Из вагона модели B оператор, оценивая данные, компьютера по формированию профиля рельсов, управляет всем комплексом во всех режимах работы.


 Рис. 8.40. Схема рельсошлифовального вагона поездов РШП-48, URR-112/B и URR-48:
1 – ходовая тележка с амортизатором ЛЕНУАР; 2 – рельсошлифовальные тележки; 3 – двери для загрузки абразивных кругов

   Рельсошлифовальный поезд URR-112/B состоит из десяти вагонов (рис. 8.40), разделенных на секции А и Б по пять вагонов. Под вагонами № 1-4 и 7-10 установлены рельсошлифовальные тележки, вагоны № 4-1 и 7 являются самоходными, в вагонах № 5 и 6 размещены дизели фирмы «Deutz» (четыре, мощностью по 593 кВт). Общая длина поезда составляет 180 м, общее число рабочих головок для шлифовки рельсов 112. Рельсошлифовальные тележки установлены друг за другом в продольном направлении рельса. Шлифовальные круги имеют разные угла наклона к поверхности головки рельса. Прижимное усилие каждого рельсошлифовального шпинделя к рельсу регулируется с пульта управления поезда.


 Рис. 8.41. Рельсошлифовальная тележка:
1 – люлька; 2 – рама тележки; 3 – электродвигатель привода; 4 – тяга жесткости; 5 – цилиндр наклона шпинделя;
6 – шлифовальный круг; 7 – цилиндр управления прижатием; 8 – шарнир;
9 и 10 – гидроцилиндры подъема в положение «переезд» и транспортное; 11 – опорный ролик

   Рельсошлифовальная тележка (рис. 8.41) имеет люльку 1, на которой установлены два блока шлифовальных шпинделей с приводными электродвигателями 3 и силовыми цилиндрами управления 7 и четырех (на каждый шпиндель) цилиндров наклона 5. Поворот шпинделей осуществляется вокруг шарниров 8. Шарниры, люлька, шпиндели и направляющие ролики 11 смонтированы на раме 1. Имеются гидроцилиндры 9, 10 и тяга жесткости 4. Шпиндель состоит из электродвигателя 3, на нижнем конце которого в цанговом патроне закреплен абразивный круг 6.

   После остановки рельсошлифовального поезда на участке пути, подлежащем шлифованию, рельсошлифовальные тележки опускаются на ролики 11 с помощью гидроцилиндров 10. С пульта управления задаются углы наклона шлифовальных кругов 6, шпиндели поворачиваются цилиндрами 5 вокруг шарниров 8. Производится пробный проход нескольких метров пути при контроле углов наклона по компьютеру. Люлька 1 гидроцилиндрами 9 устанавливается в положение «переезд» и поезд движется по участку шлифования рельсов в измерительном режиме, затем возвращается к исходному пикету пути. Шлифовальные блоки опускаются на рельсы, и производится шлифование. Прижатие кругов к рельсам осуществляется цилиндрами управления 7. После распечатки профиля рельсов задается количество проходов поезда для формирования ремонтного профиля и уменьшения волнообразных неровностей. По окончании работ гидроцилиндрами 9 и 10 тележки поднимаются в транспортное положение и устанавливаются на запоры.

   Рельсошлифовальный поезд URR-48 – это фактически одна из двух секций поезда URR-112/B, концевой вагон которой оборудован пультом управления и системой контроля для челночного движения при шлифовании рельсов. Технические характеристики рельсошлифовальных поездов, эксплуатирующихся в России, приведены в табл. 8.6.

   Профилактическое шлифование рельсов назначается на скоростных линиях при глубине волнообразных износов 0,7 мм; 0,5 мм; 0,3 мм (база измерения 1 м) при максимальных скоростях движения пассажирских поездов, соответственно: 140, 160 и 200 км/ч.

   Машина для шлифования стрелочных переводов модели RR16PDR-1 имеет 16 шлифовальных кругов, сгруппированных по четыре на каждую рельсовую нить. Она оборудована: шлангами для подачи воды под давлением при мойке стрелок и пересечений после шлифования; металлическими щетками для очистки устройств с внешней стороны рельса; искрозащитными устройствами; аварийным электровыключателем; патрубками для разбрызгивания воды во время работы.

   Задняя кабина управления оборудована всеми теми же устройствами, как и передняя. Имеется устройство для смазки стрелок и пересечений после шлифовки. Шлифовальные блоки для обработки выкружки головки рельса, по две на каждую рельсовую нить, оснащены шлифовальными кругами и расположены под углом 5° по отношению друг к другу. Регулировка угла наклона шлифовальных кругов производится дистанционно в пределах от – 20° до 70°. Специальные круги Æ130 мм позволяют обрабатывать головки рельса на всей поверхности стрелочного перевода, в том числе и в зоне контррельса. Углы наклона шлифовальных кругов программируются заранее, после чего управляются и контролируются компьютером.

Таблица 8.6 Технические характеристики рельсошлифовальных поездов
Параметр URR-112/B URR-48 РШП-48
 Длина поезда, м 180,3 95 .
 Ширина, м 3,11 3,1 3,1
 Высота, м 4,0 4,0 4,02
 Масса, т 630 270 290
 Производительность по массе снимаемого металла, не менее, кг/с 0,13 0,066 0,066
 Рабочая скорость при шлифовании на уклоне до 0,030, км/ч 4 ... 6 4 ... 6 4 ... 6
 Мощность энергетических установок, кВт 2570 1298 1298
 Скорость движения, км/ч:
   - в транспортном режиме самоходом
   - в измерительном режиме
   - в рабочем режиме
90
10
4-8
80
10
4-8
80
10
4-8
 Тяговое усилие, тс - - 26
 Минимальный радиус проходимых кривых, м:
   - при проезде
   - при шлифовании
80
300
80
300
100
300
 Число шлифовальных шпинделей, шт. 112 48 48
 Мощность привода шпинделей, кВт 15 15 15
 Съем металла за проход (при твердости HB 480) 0,1-0,25 0,1-0,25 0,1-0,25
 Отклонение от проектного, ремонтного профиля не более, мм:
   - на поверхности осевой линии
   - на боковой (рабочей выкружке)
0,10
0,15
0,10
0,15
0,10
0,15

ГЛАВА 9
 МАШИНЫ ДЛЯ СБОРКИ И РАЗБОРКИ РЕЛЬСОВЫХ ЗВЕНЬЕВ

   На железных дорогах России принята звеньевая технология укладки и ремонта пути, при которой работы по разборке, сборке и ремонту звеньев рельсошпальной решетки (РШР) вынесены с перегона на стационарные производственные базы путевых машинных станций (ПМС). Звено РШР представляет собой крупный (до 25 м длиной) транспортабельный блок верхнего строения пути. Основные (характеризующие плановую деятельность) работы производственных баз: сборка, разборка и ремонт звеньев РШР и ремонт ее элементов. Вспомогательные работы: прием и хранение поступающих на базу новых материалов, отгрузка старогодних (снятых с перегона) материалов верхнего строения пути после разборки РШР, формирование, отправка на перегон и прием хозяйственных поездов, техническое обслуживание и ремонт машин и механизмов, работающих на базе и перегоне. Производственная база ПМС представляет собой технологический комплекс по сборке, разборке и (или) ремонту звеньев РШР, на территории которого размещены: звеносборочная, звеноразборочная и (или) звеноремонтная технологическая линия (основной элемент технологической структуры), складские площади под звенья РШР и их элементы, путевое развитие для обеспечения транспортных операций, ремонтно-эксплуатационный участок. Подъемно-транспортные операции с потоками грузов на производственных базах обеспечивают, как правило, обслуживающие их козловые краны (наиболее распространенный вариант – 10-тонные краны с пролетом 16 м типа КПБ-10).

   В настоящем разделе описываются только серийно выпускаемые линии [48, 55, 84]. В ряде ПМС, имеются линии (в основном для сборки-разборки РШР на железобетонных шпалах), которые изготовлены в единственном экземпляре. Они не вошли в данный учебник.

   9.1. Звеносборочные, звеноразборочные линии для деревянных шпал

   9.1.1. Линии для сборки звеньев для деревянных шпал ЗЛХ-800 и ЗСЛ-150


  Рис. 9.1. Схема звеносборочной линии ЗЛХ-800:
А – участок подготовки шпал; Б – участок подготовки скреплений; В – участок подготовки рельсов;
Г – участок сборки; Д – участок готового звена

   Структурная схема линии ЗЛХ-800 приведена на рис. 9.1, техническая характеристика – в табл. 9.1.

   Таблица 9.1 Техническая характеристика линии ЗЛХ-800

Производительность техническая, при эпюре 1840 шпал/км м/ч 125
Время цикла прикрепления одной шпалы с 10, 12, 15
Суммарная мощность электродвигателей кВт 110
Количество насосных станций шт. 6
Номинальное давление в гидросистемах МПа 3, 4, 7, 11
Емкость гидробаков л 1200
Грузоподъемное оборудование линии 2 козловых крана
Габаритные размеры линии: высота×ширина×длина м 2,5 х 9,5 х 11,0
Масса линии т 35
Обслуживающий персонал чел. 12

   В состав участка «А» подготовки шпал к сборке входят: подвижный склад шпал 1, шпалопитатель 2, шаговый конвейер 3, сверлильный станок 4 и конвейер-накопитель 5. Подвижный склад шпал (рис. 9.2, а) обеспечивает бесперебойное снабжение линии шпалами в течение всей рабочей смены. Состоит из по-движной подающей рамы 1, содержащей как минимум сменный запас шпал и натягиваемой лебедкой 2 по роликовой эстакаде 3 на приемные цепные конвейеры 4 и 5. При этом скорость конвейера 4 больше, чем скорость подачи подвижной рамы, но меньше, чем скорость конвейера 5, за счет чего обеспечивается «растягивание» подаваемого массива шпал в более тонкий слой. Шпалы подаются на наклонный конвейер 6 шпалопитателя (рис. 9.2, б), который своими захватами выносит по 1 – 2 шпалы и сбрасывает их на выравнивающие ролики 7, где они выравниваются и скатываются к передним рычагам отсекателя-кантователя 8. Отсекатель-кантователь управляется оператором с пульта управления. Если очередная шпала ориентирована правильно (широкой пластью вниз), то оператор передает шпалу только работой отсекающего рычага, в противном случае оператор отдает команду сработать обоими рычагами (при этом шпала при подаче на шаговый конвейер переворачивается). С отсекателя-кантователя шпалы поштучно подаются на шаговый конвейер 3 (см. рис. 9.1), кото-рый подает шпалы в сверлильный станок, а после высверли-вания в них отверстий под костыли – на конвейер-накопитель. На позиции сверлильного станка (рис. 9.2, в) шпала центруется относительно оси сверления костыльных отверстий по двум осям выравнивающими рычагами 9 и центраторами 10, после чего подается подвижными столами 11 на сверла сверлильных головок 12. По завершению сверления отверстий производится обратная операция и засверленная шпала шаговым транспортером передается с позиции сверления на конвейер – накопитель 5 (см. рис. 9.1). Последний является межоперационным заделом, позволяющим сгладить взаимные неритмичности работы сверлильного станка и пресс-агрегата. С конвейера-накопителя шпалы поштучно подаются на поперечный конвейер пресс-агрегата.


  Рис. 9.2. Технологическое оборудование участка подготовки шпал:
а – подвижный склад шпал; б – шпалопитатель; в – сверлильный станок

   Участок подготовки скреплений к сборке (рис. 9.3) предназначен для отделения подкладок и костылей из навала, их ориентирования и комплектования подкладок костылями состоит из бункеров для костылей 1 и подкладок 2 с подвижными днищами и столами 3 и 4, двух конвейеров-накопителей подкладок 5, питателя скреплений, состоящего из двух шаговых конвейеров скреплений 6 с желобами 7 и рабочего места оператора пресс-агрегата 8. Монтеры пути периодически включают подвижные днища бункеров, которые выносят на столы небольшие порции костылей и подкладок. Подкладки на столе монтером пути поштучно ориентируются по подошве и подуклонке и направляются по лоткам на конвейеры 5. Костыли попарно монтерами пути ориенти-руются по головке и ножке, переносятся со стола к «своему» шаговому конвейеру 6 и вставляются в отверстия подкладок.


  Рис. 9.3. Участок подготовки скреплений

   Участок подготовки рельсов представляет собой рольганг 10 (см. рис. 9.1), состоящий из неприводных опорных и колейных роликов. Ролики рольганга установлены так, что обеспечивают размещение пары рельсов по подуклонке и колее и свободное их передвижение при введении в колейные ролики пресс-агрегата.


  Рис.. 4.4. Пресс-агрегат:
а – вид со стороны участка готового звена; б – схема предсборочного положения собираемых элементов

   Участок сборки предназначен для прикрепления шпалы к рельсам и перемещения собираемого звена на заданный шаг эпюры и состоит из сборочного пресс-агрегата, поперечного конвейера, питателя, механизмов подачи рельсов и рельсовых упоров, а также эпюрной каретки. Пресс-агрегат (рис. 9.4, а, вид со стороны участка готового звена) производит непосредственно сборочную операцию – прикрепление очередной шпалы к рельсу; остальные механизмы и агрегаты предназначены для подачи в зону сборки собираемых элементов и вывода из зоны сборки собранного участка звена. Сборка производится напрессовкой шпалы вверх, на костыли комплекта скрепления. При напрессовке костыли удерживаются пуансонами 1. Сборка производится в следующей последовательности:
   - собранный на предыдущем такте участок звена подается эпюрной кареткой на шаг эпюры;
   - поперечным конвейером на плиты поджимных столов 2 подается с конвейера-накопителя очередная шпала;
   - концевыми секциями питателей в зону сборки заносятся и остаются подвешенными на секциях комплекты скреплений (предсборочное положение элементов – рис.9.4, б);
   - шпала центруется в двух плоскостях выравнивающими рычагами 3 и центраторами 4;
   - поджимные столы напрессовывают шпалу на костыли примерно на половину их длины;
   - концевые секции питателей убираются из зоны сборки назад;
   - производится допрессовка шпалы;
   - поджимные столы идут вниз, центраторы и выравнивающие рычаги разводятся.

   Участок готового звена предназначен для приема собираемого рельсового звена и погрузки его в штабель или на платформы укладочного поезда и состоит из двух приемных рам, трех откатных тележек, тяговой лебедки, звеноперегружателя и пульта управления. Звено, выходящее из участка сборки, принимается на откатные тележки, переме-щающиеся свободно вместе со звеном напором эпюрной каретки. После полного выхода звена оно располагается на всех трех тележках. Далее тележки со звеном лебедкой перетягиваются на позицию звеноперегружателя. Последний поднимает звено с тележек, которые той же лебедкой подаются обратно, на позицию ожидания следующего звена. Собранное звено убирается со звеноперегружателя козловыми кранами.

   В связи с моральным старением ряда устройств линии и с возникшей необходимостью во-первых, установки нашпальнах прокладок (ранее была необязательна), во-вторых, широкого использования при капитальном ремонте пути на деревянных шпалах старогодных шпал, в 90-х годах была проведена модернизация линии. Модернизированный вариант получил наименование ЗСЛ-150 (численный индекс – часовая производительность, м). Главные отличия от ЗЛХ-800 (помимо незначительной модернизации морально устаревшего технологического и транспортного оборудования) – структурные. Так, в состав линии введен второй участок подготовки шпал (для старогодных шпал), добавлено устройство программной выдачи шпал, которое, в соответствии с заданной программой, подает поочередно новые и старогодные шпалы на поперечный транспортер к пресс-агрегату, в состав пресс-агрегата введены рабочие позиции установки нашпальных про-кладок.

   9.1.2. Линии разборки звеньев на деревянных шпалах ЗРЛ и ЗРЛ-150


  Рис. 9.5. Технологическая схема линии разборки звеньев на деревянных шпалах ЗРЛ

   Структурная схема линии ЗРЛ приведена на рис. 9.5, техническая характеристика – в табл. 9.2.

   Таблица 9.2. Техническая характеристика линии ЗРЛ

Производительность м/час 90
Длина участка пути под монтаж линии м 130
Привод рабочих органов Электрогидравлический .
Установленная мощность электродвигателей кВт 26
Номинальное давление гидросистемы МПа 5,0
Грузоподъемное оборудование линии 2 козловых крана
Обслуживающий персонал чел. 10
Общая масса линии т 17,76

   Линия ЗРЛ монтируется на рельсовом пути базы длиной 130 м и состоит из транспортной тележки 2, агрегата расшивки 3, перегружателя 4, шпальной тележки 5, сортировщика шпал 6 и двух тяговых лебедок 1 и 7. Транспортная тележка служит для приема разбираемого звена и перемещения его в агрегат расшивки. Шпальная тележка предназначена для перемещения шпал и рельсов разобранного звена из перегружателя и для подачи шпал в сортировщик.

   Подлежащее расшивке звено двумя кранами укладывается на стойки транспортной тележки 2, которая тяговой лебедкой 1 подается в агрегат расшивки 3, где производится отделение шпал от рельсов и скреплений от шпал. Рельсы после расшивки остаются на стойках тележки, шпалы укладываются на ее раму, а подкладки с костылями сбрасываются в бункера тележки. Транспортная тележка с элементами разобранного звена подается в перегружатель 4. Подъемниками перегружателя шпалы вместе с рельсами снимаются с транспортной тележки, после чего последняя с ос-тавшимися в ее бункерах скреплениями возвращается на исходную позицию для приема очередного звена. После этого в перегружатель подается лебедкой 7 шпальная тележка 5. Рельсы с перегружателя забираются краном и складируются, а шпалы опускаются на шпальную тележку, которая подает их к сортировщику 6. Сортировщик по команде оператора делит шпалы на два сорта и формирует пакеты. По мере накопления пакеты шпал из сортировщика и подкладки с костылями из бункеров транспортной тележки убираются козловым краном.

   Агрегат расшивки (сечение А – А рис. 9.5) разделяет рельсовые звенья на составляющие элементы. Звено в агрегат расшивки подается на транспортной тележке 2. Гидроцилиндры 8 механизма поджатия шпал прижимают шпалу к рельсам, клещи 9 захватывают подкладки и гидроцилиндром 10, а так же связанными с ним цепной передачей рычагами 11 шпала отрывается от скреплений, опускаясь на продольные рельсовые балки транспортной тележки. Оторванная шпала специальным рычагом механизма поджатия шпал сдвигается вперед по ходу тележки, освобождая место для подающих в бункер тележки скреплений при раскрытии клещей 9.

   Перегружатель предназначен для перегрузки разобранного звена с транспортной тележки на шпальную. Конструкция и принцип действия аналогичны таковым перегружателя звена звеносборочной линии ЗЛХ-800.

   Сортировщик шпал предназначен для деления шпал на два сорта и накопления их в пакеты для отгрузки. Состоит из двух не связанных между собой бункеров, прикрепленных к рабочему пути. У бункеров имеются подвижные стенки 12 и 13 и наклонные конвейеры 14 и 15. Наклонный конвейер левого бункера (первый по ходу движения шпальной тележки) имеет один захват 16 и откидной рольганг 17. Правый бункер имеет аналогичную конструкцию и отличается более длинным транспортером с двумя парами захватов и отсутствием рольганга. Шпальная тележка со шпалами тяговой лебедкой подается в сортировщик, проходит под левым бункером до упора шпалы в конвейер правого бункера. Захватами транспортера шпала подхватывается и сбрасывается в правый бункер, рольганг при этом приподнимается шпалой и пропускает ее, а затем опускаются в исходное положение. Шпалы другого сорта обратным ходом транспортера 15 передаются через рольганг 17 на транспортер 14 и сбрасываются в левый бункер. В начале сортировки подвижная стенка придвинута к раме, а по мере наполнения бункера отодвигается, чем обеспечивается равномерное заполнение бункера и формирование пачки шпал.

   Тяговая лебедка предназначена для перемещения транс-портной или шпальной тележки. Конструкция и принцип дей-ствия аналогичны таковым лебедки перемещения откатных тележек звеносборочной линии ЗЛХ-800.

   В связи с моральным старением ряда устройств линии и с возникшей необходимостью во первых, повышения производи-тельности, во вторых широкого использования при капитальном ремонте пути на деревянных шпалах старогодних шпал и элементов скреплений, в 90-х годах была проведена модернизация линии. Модернизированный вариант получил наименование ЗРЛ-150 (численный индекс – часовая производительность, м). Главные отличия от ЗРЛ (помимо незначительной модернизации морально устаревшего технологического и транспортного оборудования) – структурные. Так, вместо одной звеньевой тележки в состав линии входят две, причем вторая тележка перемещается на исходную позицию по обводному, вновь введенному пути во время обработки звена, размещенного на первой тележке. Это позволяет повысить производительность линии за счет исключения организационных простоев, связанных с обратным прогоном звеньевой тележки. С целью повышения доли шпал вторичного использования сортировщик шпал модернизирован на деление шпал на 3 сорта. Для повышения эффективности вторичного использования старогодних скреплений в состав линии введен сортировщик скреплений, до этого изготовляющийся и поставляющийся отдельно. Рабочий орган сортировщика – решетчатый наклонный вращающийся барабан, размеры ячейки решетки которого позволяют провалиться через него костылю, но не позволяют подкладке. Длина, частота вращения и угол наклона барабана подобраны таким образом, что за время перекатывания очередной порции скреплений все костыли гарантированно выпадут в бункер костылей, а к бункеру подкладок под нижним обрезом барабана дойдут только подкладки.

   9.2. Звеносборочные, звеноразборочные и
звеноремонтные линии для железобетонных шпал

   9.2.1. Линия стендовой сборки звеньев на железобетонных шпалах ТЛС


  Рис. 9.6. Технологическая схема линии ТЛС:
I – XI – технологические позиции; 1 – агрегат раскладки шпал в ряд, 2 – агрегат раскладки подкладок,
 3 – агрегат раскладки закладных и клеммных сборок, 4 и 5 – агрегаты заворачивания гаек клеммных и закладных болтов

   Линия предназначена для стендовой сборки звеньев рельсошпальной решетки со скреплениями типа «КБ» и представляет собой комплект самоходных агрегатов, совершающих технологические воздействия на элементы собираемого пути при своем перемещении по пути-стенду. Благодаря конструктивной простоте и дешевизне линия ТЛС в настоящее время является самым распространенным средством механизации сборки звеньев РШР на железобетонных шпалах. Немаловажным достоинством линии является и то, что линия работоспособна в неполной комплектации. Структурная схема линии ТЛС приведена на рис. 9.6, техническая характеристика – в табл. 9.3.

   Таблица 9.3. Линии ТЛС в полной комплектации

Производительность максимальная м/смену 800
Число технологических агрегатов шт. 5
Обслуживающий персонал чел. 30 - 35
Установленная мощность электрооборудования кВт 46
Грузоподъемное оборудование линии 2 козловых крана 10т


  Рис. 9.7. Технологический агрегат линии ТЛС для раскладки шпал в ряд

   Поперечное сечение пути-стенда, необходимого для размещения линии ТЛС, приведено на сечении А-А рис. 9.6. Рельсы объемлющего пути предназначены для перемещения агрегатов №№ 1 – 3. Вдоль стенда на расстоянии 20 – 50 м друг от друга (зависит от длины питающих кабелей агрегатов) расположены токоразборные колонки. В начале смены технологические агрегаты размещены на стартовом участке стенда. Первая технологическая операция – раскладка шпал на стенд пачками из шпального резерва – выполняется кранами. После создания необходимого задела пачек в работу вступает агрегат №1 – раскладки шпал в ряд (рис. 9.7), который раскладывает пачки шпал на ряды (при отсутствии в комплекте этого агрегата данная операция осуществляется кранами). В начале рабочего цикла платформа 1 опущена, захватные рычаги 2 разведены, рабочая зона захватных рычагов совмещена с очередной пачкой шпал. Платформа с захватными рычагами поднимается до зазора между нижним и последующим рядами шпал. Затем рычаги сводятся до упора, полки рычагов при этом оказываются под нижней поверхностью второго ряда шпал. Платформа с рычагами и захваченной частью пачки поднимается до упора. Агрегат перемещается до места установки следующего ряда шпал, маркированного меткой. Платформа опускается, рычаги разводятся, агрегат готов к повторению цикла. Агрегат управляется одним оператором. За агрегатом следуют два монтера пути, ломами разгоняющие шпалы по шпальным меткам стенда. Далее следует агрегат № 2 – раскладки подкладок и нашпальных прокладок (рис. 9.8, а).


  Рис. 9.8. Технологические агрегаты линии ТЛС для раскладки:
а – подкладок и ашпальных прокладок; б – закладных и клеммных сборок

   Агрегат управляется одним оператором и обслуживается двумя монтерами пути. Монтеры пути идут перед агрегатом, раскладывая нашпальные прокладки из контейнеров 1 в гнезда шпал. Они же укладывают стыковые комплекты на середину стыковых шпал звена при прохождении агрегатом соответствующих меток на стендовх рельсах. Оператор вручную извлекает подкладки из бункера на рабочий стол 2 раскладочного устройства и, сориентировав их, сбрасывает поочередно в левый и правый гравитационные желоба. Концевые участки желобов, расположенные над подкладоч-ными гнездами шпал, снабжены шторками, приводимыми от электромагнита 3. При проходе над очередной шпалой по сигналу от шпального щупа 4 шторки раскрываются и подкладки падают на нашпальные прокладки в подкладочных гнездах шпал. Следом перемещается агрегат № 3 – раскладки закладных и клеммных сборок (рис. 9.8, б). Агрегат управляется одним оператором и обслуживается одним монтером пути. Оператор и монтер раскладывают из бункеров закладные и клеммные сборки на верхние поверхности концевых участков шпал, а подрельсовые подкладки – из контейнеров в гнезда подкладок. После того, как он прошел 50 – 70 м от стартового участка, один из кранов отвлекается от раскладки пачек шпал, меняет стропа на рельсовую траверсу и приступает к операции раскладки рельсов в гнезда подкладок из рельсового резерва. После создания задела в одно звено к работе приступает бригада монтеров пути численностью 4 – 6 человек, вручную выполняющих операцию установки закладных и клеммных сборок. Далее в работу вступают последовательно агрегаты заворачивания гаек клеммных (рис. 9.9) и закладных болтов. В отличие от предыдущих четырех агрегатов, перемещающихся по внешним рельсам стенда, последние два перемещаются по рельсам собираемого пути.


  Рис. 9.9. Агрегат заворачивания гаек клеммных болтов линии ТЛС

   Рабочими органами агрегата заворачивания гаек клеммных болтов являются гайковертные блоки 1 и поджимные столы 2. Гайковертный блок состоит из параллелограммной подвески, двух мотор-редукторов (асинхронный электродвигатель и двухступенчатый цилиндрический редуктор), шпинделей, траверсы, подвешеной на гидроцилиндре. Цикличность работы гайковертного блока обеспечивается конечными выключателями. Назначение поджимных столов – выбирать зазор между подошвой рельса собираемого пути и верхней постелью подкладки на низкой шпале. Основным режимом работы агрегата является автоматический, ручной служит для настройки агрегата и управления в нештатной ситуации. При подходе к очередной шпале по сигналу от шпального щупа прекращается перемещение агрегата, поджимные столы поднимаются, поджимая шпалу к рельсу, после чего включается опускание траверс. Вращение гайковертов включается в момент, когда расстояние между торцами ключей и гайками составляет 10 – 15 мм. Ключи надвигаются на гайки, происходит их завинчивание. Крутящий момент контролируется токовыми реле по величине тока в цепях питания электродвигателей. По достижении потребного крутящего момента 200 Нм поджимные столы опускаются, траверсы поднимаются, агрегат перемещается к следующей шпале.

   Конструкция агрегата заворачивания гаек закладных болтов аналогична конструкции агрегата заворачивания гаек клеммных болтов за следующими исключениями:
   - поджимные столы отсутствуют за ненадобностью (шпала уже поджата к рельсу затянутыми клеммными сборками);
   - межосевое расстояние шпинделей гайковертного блока изменено с 190 мм до 310 мм.

   Завершают технологическую цепочку два монтера пути, снабженных шуруповертами ШВ, исправляющие возможный брак работы гайковертов.

   Энергопитание технологических агрегатов осуществляется при помощи питающего кабеля от токоразборных колонок. Питающий кабель переключается оператором с колонки на колонку по мере перемещения агрегата.

9.2.2. Стендовая линия ремонта звеньев на железобетонных шпалах ЛРЗС


  Рис. 9.10. Технологическая схема стендовой линии ремонта звеньев на железобетонных шпалах ЛРЗС:
1 и 2 – агрегаты отворачивания гаек клеммных и закладных болтов, 3 –- агрегат извлечения закладных болтов,
4 и 5 – агрегаты заворачивания гаек клеммных и закладных болтов, 6 – металлоуборщик, 7 – обслуживающие козловые краны

   Технологическая линия ЛРЗС (рис. 9.10), предназначена для ремонта звеньев с железобетонными шпалами (техническая характеристика приведена в – табл. 9.4). Конструкция стенда аналогична таковому у ТЛС. Отличия от ТЛС: все агрегаты перемещаются по объемлющему пути; другое количество и другое функциональное назначение агрегатов. Подача звеньев на стендовый путь, уборка рельсов и отремонтированных звеньев осуществляется козловыми кранами.

   Табл. 9.4. Техническая характеристика линии ЛРЗС

Производительность м/смену 600
Привод рабочих органов линии Электрический и гидравлический
Установочная мощность электродвигателей кВт 109
Обслуживающий персонал чел. 26 - 34


  Рис. 9.11. Агрегат отворачивания гаек клеммных болтов линии ЛРЗС

   Агрегат отворачивания гаек клеммных болтов (рис. 9.11) выполняет – отворачивание гаек клеммных болтов и смещение клеммных болтов в гнездах подкладок для облегчения последующего удаления деталей прикрепления рельсов к подкладкам. Основой является самоходное шасси 1, снабженое механизмом шагового передвижения 2. На шасси смонтированы два гайковерта 3, установленные на подвижной поперек основного движения агрегата раме 4. Агрегат снабжен сместителями клеммных болтов 5. Основным рабочим оборудованием агрегата являются два двухшпиндельных гайковерта 3. В отличие от заворачивающих гайковертов ТЛС, у которых каждый шпиндель приводится от отдельного мотор-редуктора, здесь привод шпинделей осуществляется попарно, конструкция редуктора позволяет реализовать всю мощность двигателя на одном шпинделе. Другие отличия от шпиндельной группы ТЛС: индивидуальный гидропривод подъема на каждом шпинделе, отсутствие автоматической ориентации шпинделя относительно шпалы и гайки. Шпинделя направляются на гайки операторами попарно за рукояти управления. Поэтому на данном и последующем агрегатах автоматический режим работы отсутствует.


  Рис. 9.12. Рабочее оборудование агрегатов для:
а – отворачивания гаек закладных болтов; б – извлечения закладных болтов; в – заворачивания гаек закладных болтов

   Агрегат отворачивания гаек закладных болтов выполняет – отворачивание гаек закладных болтов с демонтажем подкладок со шпал. Конструкция и принцип действия агрегата аналогичны таковым у предыдущего. Отличия: отсутствие сместителей клеммных сборок; межосевое расстояние между шпинделями 310 мм, а не 180 мм; между шпинделями размещены устройства натяжения закладных болтов 1 (рис. 9.12, а) со своими рукоятями управления; наличие центратора шпал 2.

   Агрегат извлечения закладных болтов предназначен для извлечения закладных болтов, которые не смогли извлечь вручную из гнезд в шпалах монтеры пути, идущие перед агрегатом. Основой агрегата является самоходное шасси, полностью аналогичное таковому у описанных двух агрегатов. Отличие составляет рабочее оборудование. Оно состоит из двух комплектов (по одному на рельсовую нитку ремонтируемого звена) из двух устройств (рис. 9.12, б): пробойника 3 и извлекателя 4. Пробойник предназначен для пробивки штроб в зоне забивки засорителями вокруг тела закладного болта. Рабочий орган пробойника представляет собой П-образную конструкцию, изготовленную из высокоуглеродистой стали, крепящуюся к выходному штоку стандартного костылезабивщика ЭКГ-1. В первой фазе извлечения пробойник вибрационным воздействием продавливает засорители вниз, в закладное гнездо шпалы. Рабочий орган извлекателя представляет собой роликовый шпильковерт оригинальной конструкции. Запатентованной особеностью шпильковерта является то, что он приходит в самозаклиненное положение относительно закладного болта буквально за несколько градусов поворота по часовой стрелке. После самозаклинивания шпильковерта болт поворачивается на 900 высокомоментным неполноповоротным гидродвигателем и извлекается из гнезда гидроцилиндром.

   Назначение агрегата заворачивания гаек клеммных болтов – прикрепление рельсов к подкладкам. Основой агрегата является самоходное шасси, аналогичное таковому у отворачивающих агрегатов. Отличие – в рабочем оборудовании, представленном на рис. 9.12, в. Во первых, каждый шпиндель снабжен своим мотор-редуктором, во вторых, на каждом шпинделе устанавливается роликовый вильчатый ловитель 5, обеспечивающий автоматическую ориентацию шпинделя относительно шпалы. Поэтому на данном и последующем агрегатах возможен автоматический режим. В начале каждого цикла обрабатываемая шпала поджимается вверх рычажными поджимами 6.

   Назначение агрегата заворачивания гаек закладных болтов – прикрепление подкладок к шпалам. Отличия от предыдущего агрегата: другое межосевое расстояние по шпинделям, отсутствие рычажных поджимов шпалы.


  Рис. 9.13. Металлоуборщик

   Металлоуборщик (рис. 9.13) состоит из двух частей: агрегата 1 (портал, перемещающийся по объемлющему пути) и сцепляющегося с ним бункера 2. На портале установлена наклонная стрела с возможностью поворота на поворотном круге. Стрела оборудована грузовой тележкой 3, на которой подвешен грузовой электромагнит 4. В нижнем включенном положении электромагнит собирает на себя элементы скреплений, сброшенные на стенд при разборке звеньев. При этом стрела поворачивается, чтобы охватить всю площадь стенда. Далее каретка поднимается по стреле, электромагнит, оказавшись над бункером, отключается и собранные элементы скреплений падают в бункер. Линия ЛРЗС, так же, как ТЛС, работоспособна и в неполной комплектации. В настоящее время большинство ПМС, получающие линии ЛРЗС, приобретают только разборочные агрегаты. В такой комплектации (два отворачивающих гайковерта, агрегат извлечения закладных болтов, металлоуборщик) линия является звеноразборочной. При необходимости переквалификации линии в звеноремонтную, как правило, не прибегают к доукомплектованию линии ЛРЗС заворачивающими агрегатами, а включают в ее состав агрегаты линии ТЛС, как правило, уже функционирующей в данной ПМС.

9.2.3. Линия сборки звеньев на железобетонных шпалах ПЗЛ


  Рис. 9.14. Технологическая схема линии ПЗЛ:
I – участок подготовки шпал; II – роликовый конвейер; III – участок сборки звена

   Поточная линия тяжелого типа ПЗЛ (рис. 9.14) структурная схема, предназначена для круглогодичной сборки звеньев рельсошпальной решетки на железобетонных шпалах (техническая характеристика приведена в – табл. 9.5). Линия ПЗЛ размещается в закрытом цехе. Высокий уровень механизации и автоматизации технологических операций на линии, минимальная зависимость от кранов, обслуживающих прицеховые зоны, позволяют получить высокую производительность.

   Таблица 9.5. Техническая характеристика линии ПЗЛ

Производительность м/час 100
Привод рабочих органов Электрический и гидравлический
Установленная мощность электродвигателей кВт 67
Количество станций гидропривода шт. 7
Обслуживающий персонал чел. 23
Обслуживающее подъемно-транспортное оборудование 3 мостовых крана 10т,
1 мостовой кран 1т с электромагнитом
Цикл обработки одной шпалы с 15
Габаритные размеры, длина*ширина*высота м 149 х 6,3 х 6,5

   Линия состоит из двух технологических участков: подготовки шпал и сборки звена, которые, в свою очередь, представляет собой систему агрегатов, станков и механизмов, установленных в определенной технологической последовательности и связанных между собой транспортирующими устройствами.

   Участок подготовки шпал предназначен для приема шпал, предварительной установки их по эпюре, укладки на шпалы прокладок и подкладок, прикрепления подкладок к шпалам, выдачи шпал на эпюрные рейки и включает в себя роликовую эстакаду 1, эпюрную рейку 2, площадки 3, цепной конвейер 4, раскладчик пакета шпал 5, устройство для раскладки шпал на эпюрную рейку 6 со шпаловыравнивателем 7, бункеры для резиновых прокладок под подкладки 8. Участок обслуживается мостовым краном грузоподъемностью 10 т.


  Рис. 9.15. Раскладчик пакета шпал

   Раскладчик пакета шпал (рис. 9.15) предназначен для приема пакетов шпал, разделения их на ряды и раскладки рядов шпал на конвейере и включает в себя подъемник и отсекатель. Подъемник представляет собой группу из четырех синхронизированных при помощи трансляторов вертикальных гидроцилиндров 1, попарно связанных рельсовыми балками. Отсекатели 2 рычажного типа со своими гидроцилиндрами сведения вынесены за торцы пакета шпал. В промежутках между подъемником и отсекателями располагаются тяговые ветви головной части цепного конвейера 3. Из общего склада обслуживающий кран забирает пакет шпал и укладывает его на балки подъемника. Балки со шпалами опускаются до такого уровня, чтобы отсекатели зашли под второй ряд снизу, оставив нижний ряд на балках. Все остальные ряды шпал остаются на отсекателях. Балки опускаются ниже цепного конвейера, а шпалы остаются на цепях конвейера. После чего конвейер убирает отсеченный нижний ряд шпал из зоны подъемника и цикл отсечки повторяется. Горизонтальный цепной конвейер 4 (см. рис. 9.14) передает ряды шпал, выданных с раскладчика пакета, на позицию перегрузки их на эпюрную рейку.


  Рис. 9.16. Устройство для раскладки шпал на эпюрную рейку

   Устройство для раскладки шпал на эпюрную рейку (рис. 9.16) состоит из рамы 1, тележки 2, гидроцилиндров 3 и 8, балки 4, траверсы 5, шатунов 6, упорных роликов 7 и опорных балок 9, крепящихся к рельсам базового пути. В направляющих рамы перемещается тележка 2 гидроцилиндром 8. Гидроцилиндр 3, установленный на тележке поднимает и опускает с помощью шатунов 6 балку 4. На ось балки посажена траверса 5, которая может на ней поворачиваться. Траверса имеет два упора, предназначенных для ориентации ее относительно шпалы. Упорные ролики 7 фиксируют траверсу в крайнем положении и ориентируют ее перпендикулярно направлению движения эпюрной рейки. В исходном положении тележка 2 должна занимать крайнее левое положение, траверса 5 должна находиться в таком положении, чтобы ее упоры были ниже цепей конвейера, на которых лежат шпалы. Движущиеся на цепях конвейера шпалы доходят до упоров траверсы 5, ориентируют ее относительно своего положения и останавливаются. Гидроцилиндром 3 траверса поднимается и захватывает крайнюю шпалу, поднимает ее над цепями конвейера и перемещает в крайнее положение. В крайнем положении траверса упирается в ролики 7, выравнивается и становится в положение, перпендикулярное направлению движения эпюрной рейки. Гидроцилиндр 3 опускает траверсу в нижнее положение и шпала ложится на неподвижный склиз. Эпюрная рейка перемещается на шаг эпюры, снимая при этом шпалу со склиза, а тележка 2 и траверса 5 возвращаются в исходное положение. Далее цикл повторяется. Позиция укладки шпалы на рейку дополнительно снабжена шпаловыравнивателем, представляющий собой пару рычагов, приводимых гидроцилиндрами, синхронно сходящихся на каждом цикле и сдвигающих уложенную в гнездо эпюрной рейки шпалу в симметричное относительно оси собираемого пути положение. Роликовая эстакада предназначена для перемещения эпюрной рейки и состоит из шести роликовых аппарелей, каждая из которых представляет собой раму со смонтированными на ней роликовыми опорами. На первой аппарели эстакады установлен гидравлический шаговый привод перемещения рейки на шаг эпюры во время раскладки на ней шпал. Участок раскладки шпал укомплектован двумя эпюрными рейками, предназначенными для раскладки шпал по эпюрам 1840 и 2000 шпал на километр. Каждая из эпюрных реек представляет собой продольную раму, рельсовые лонжероны которой соединены между собой поперечными связками. Через промежуточную балку эпюрная рейка связана с гидравлическим шаговым приводом. Верхняя часть эпюрной рейки представляет собой гребенку из выступающих упоров, расстояние между которыми соответствует принятой для данной рейки эпюре шпал. Как только на эпюрную рейку наберется необходимо количество шпал, она перемещается на позицию перегрузки шпал на роликовый конвейер, где шпалы с нее перегружаются на платформы роликового конвейера, а эпюрная рейка возвращается за следующей партией шпал.

   Конвейер роликовый является транспортной системой ли-нии и предназначен для приема выровненных и разложенных по эпюре шпал с участка раскладки, их транспортирования на позиции комплектования элементами скреплений и раскладки рельсов, а также для транспортирования собираемых звеньев. Конвейер состоит (рис. 9.14) из роликовых аппарелей 9, двух подъемников 10, платформ 11. Каждая роликовая аппарель представляет собой рамную конструкцию, на которой в два яруса смонтированы опорные ролики. На аппарелях, как в верхнем ряду, так и в нижнем, имеются приводные ролики для перемещения платформ по конвейеру. Каждый из подъемников представляет собой роликовую аппарель с опорными и приводными роликами, расположенную на рычагах системы синхронизации подъема и опускания. Подъем и опускание – гидроцилиндрами. В верхнем положении ролики аппарели становятся в уровень с верхними роликами остальных аппарелей конвейера, в нижнем положении – в уровень с нижними роликами этих же аппарелей. Платформа представляет собой раму в виде двух продольных балок, соединенных между собой четырьмя связками. К связкам снизу крепится средняя продольная балка, на одном конце которой имеется защелка для сцепления с другой платформой. Верхними приводными роликами платформы, загруженные шпалами на первом подъемнике, перемещаются с одной аппарели на другую, на позиции комплектования шпал элементами скреплений и после того, как они будут укомплектованы резиновыми прокладками, подкладками, закладными болтами и прокладками под рельсы, они перемещаются в зону раскладки рельсов. Здесь платформы сцепляются между собой автоматически по 4 штуки и образуют длинную единую платформу со шпалами, количество которых соответствует количеству шпал 25-ти метрового звена. Собранное звено снимается со сцепа платформ двумя мостовыми кранами и укладывается в штабель на подвижный состав для вывозки из цеха. Вторым подъемником освободившиеся от звена платформы опускаются одна за другой до уровня нижнего яруса роликов, одновременно расцепляясь друг от друга. По нижним роликам платформы возвращаются в исходное положение за следующей партией шпал. Всего на конвейере обращается 20 платформ.

   Участок сборки звена предназначен для приема шпал, установки подкладок, установки рельсов, установки клеммных соединений, прикрепления рельсов. Участок включает в себя подкладочный агрегат 12 (см. рис. 9.14), бункера и площадки участка комплектования 13 и 14, гайковерты 15 и 16.

   Агрегат подкладочный предназначен для размещения трехсменного запаса подкладок и автоматической (за исключением выполняемых вручную опереаций поштучного извлечения из навала и ориентирования подкладок и комплексно механизированной операции порционной выдачи подкладок на рабочий стол) раскладки их на шпалы. Обслуживается технологическим мостовым краном грузоподъемностью 1 т, снабженным грузовым электромагнитом. Агрегат состоит из рамы, бункера, площадки оператора, накопителей подкладок, стола для подкладок, склиза, механизмов раскладки подкладок, мостового однобалочного крана. Из бункера подкладки электромагнитом мостового крана загружаются по склизу на стол. Оператор, обслуживающий подкладочный агрегат, заполняет подкладками накопитель. С накопителя подкладки автоматически поступают в механизмы раскладки подкладок, где раскладываются на шпалы, движущиеся на платформах роликового конвейера. Накопитель подкладок предназначен для размещения запаса подкладок и попарной выдачи их через склизы в механизмы раскладки. Из накопителя по склизам подкладки под действием силы тяжести соскальзывают в механизмы выдачи. Последние представляют собой концевые секции склизов, снабженные отсекателями шторного типа, управляемыми гидроцилиндрами. После перемещения эпюрной рейкой очередной шпалы на позицию раскладки, шторки механизмов раскрываются и подкладки падают в подкладочные гнезда шпал на предварительно (на участке подготовки шпал) уложенные нашпальные прокладки.

   Участок раскладки рельсов обслуживается двумя мостовыми кранами, которые подают рельсы на линию со склада рельсов, расположенного на этом участке. В зоне раскладки рельсов платформы роликового конвейера автоматически сцепляются между собой по 4 штуки таким образом, что количество шпал на них и расположение шпал по эпюре соответствует количеству и эпюре собираемого звена. После сцепки платформ весь сцеп продвигается вперед при помощи приводных роликов. Рельсы устанавливаются по наугольнику и вводятся в реборды подкладок вручную. На участке раскладки рельсов производится (вручную) раскладка и установка закладных сборок в гнезда шпал. Операция по раскладке сборок производится на движущихся шпалах, а операции по их вставлению производятся на шпалах в состоянии покоя.

   Собираемое звено на сцепе платформ роликового конвейера поступает на участок комплектования клеммными сборками. Из бункера клеммные сборки вручную раскладываются и устанавливаются на подкладки. Для заворачивания гаек клеммных и закладных болтов на линии ПЗЛ используются гайковерты линии ТЛС.

9.2.4. Линия сборки звеньев на железобетонных шпалах ЦТЛ-75


  Рис. 9.17. Технологическая схема линии ЦТЛ-75

   Линия ЦТЛ-75 (рис. 9.17) предназначена для сборки звеньев рельсошпальной решетки с железобетонными шпалами и скреплениями типа КБ (техническая характеристика приведена в – в табл. 9.6). Она представляет собой удачную попытку совмещения простоты и дешевизны стендового способа производства работ с круглогодичностью поточного способа, т. е. серийно выпускаемую стендовую линию ТЛС, установленную в цехе.

   Табл. 9.6. Техническая характеристика линии ЦТЛ-75

Производительность м/ч 100
Привод исполнительных органов Электрический и гидравлический
Номинальное давление в гидросистеме МПа 5,0
Установочная мощность кВт 53,5
Габаритные размеры линии м 132 х 8,8 х 3,8
Обслуживающий персонал чел. 23

   Транспортная система служит для передачи собираемых звеньев с одной технологической позиции на другую и вклю-чает в себя тележки-спутники, цепные и реечные приводы для их перемещения по параллельным путям и трансбордеры для их передачи с одного пути на другой.

   Система агрегатов и приспособлений, непосредственно участвующих в комплектации и сборке звеньев РШР, включает в себя агрегаты линии ТЛС: агрегат раскладки шпал в ряд (из линии ТЛС); агрегат раскладки шпал по эпюре; агрегаты заворачивания гаек клеммных и закладных болтов (из линии ТЛС).

   Работа линии построена на том принципе, когда все операции по сборке звеньев путевой решетки производятся на несамоходных тележках-спутниках ТС1...ТС6, перемещающихся по замкнутой в плане трассе и последовательно проходящих по каждой технологической позиции I...VIII для выполнения той или иной группы технологических операций. Замыкание трассы перемещения тележки-спутника осуществляется посредством трансбордеров ТР1, ТР2 путем поперечного переноса ими тележки-спутника с одного параллельного пути А на другой Б и обратно. Натяг тележки-спутника на трансбордер и её выдача производятся цепными приводами ЦП1, ЦП2 установленными на трансбордерах. Перемещение тележки-спутника с позиции на позицию по параллельным путям осуществляется в виде сплотки реечными приводами РП1, РП2 с постоянной небольшой скоростью. Самоходный раскладчик шпал РКШ, размещенный на II технологической позиции линии, имеет возможность перемещаться по объемлющему пути вдоль собираемого звена в пределах больших его длины, поэтому может работать как при движении тележки-спутника, так и при их остановке. Цепные привода предназначены для ускоренной подачи на трансбордер и выкатки с него тележек-спутников и устанавливаются на трансбордерах. Реечные привода предназначены для освобождения трансбордера от тележки-спутника и перемещения сплотки тележек-спутников с небольшой скоростью по технологическим позициям и представляют собой разновидность штангового шагового конвейера. Основные агрегаты транспортной системы приведены на рис. 9.18.

Рис. 9.18. Устройства транспортной системы линии ЦТЛ-75:
а – привод поперечной тележки (трансбордер); б – цепной привод; в – реечный привод

   9.3. Основы расчета параметров
звеносборочно-разборочных линий

   Ниже приведены только расчеты, специфические для звеносборочно-разборочных линий. Стандартные расчеты транспортеров, механизмов, электро– и гидроприводов – рассматриваются в соответствующих дисциплинах.

   9.3.1. Компоновочные расчеты производственных баз

   Количество машиносмен, необходимых для выполнения годового объема работ ПМС по сборке РШР при наличии звеносборочной линии

   , (9.1)

   где – потребный годовой объем сборки РШР, км; – расчетная (при условии бесперебойной работы) производительность звеносборочной линии, м/ч.; – коэффициент использования рабочего времени, для постоянных баз, оснащенных козловыми кранами при наличии стационарных источников электрической энергии, принимается от 0,8 до 0,9; – показатель технического использования технологической линии, для серийно выпускаемых зве-носборочных и звеноразборочных линий принимается от 0,8 до 0,9; = 8 ч./см. – продолжительность рабочей смены.

   Производительность сборочно-разборочной линии за календарный срок работ (дней) при работе в одну смену, м.

   , (9.2)

   где – фактическая сменная производитель-ность линии, м; – коэффициент учета нерабочих дней (вы-ходные, праздничные, неблагоприятные погодные условия), принимается 0,3 ¸ 0,33.

   Коэффициент сменности (среднее количество рабочих смен в сутки)

   . (9.3)

   Виды подъемно-транспортного оборудования производ-ственной базы ПМС выбираются исходя из: массо-габаритных характеристик грузов и требований к их складированию; требований к минимизации простоя подвижного состава под грузовыми операциями при неравномерности поступления материалов и ограниченных размерах грузового фронта; типов звеносборочно-разборочных линий и производственной базы; объемов работ.

   Расчетное количество машиносмен кранов:

   , (9.4)

   где – количество кранов, занятых непосредственным обслуживанием линии (как правило, =2); – количество машиносмен крана, потребных для вспомогательных операций (выгрузка – погрузка материалов, звеньев и т.д.), на 1 км РШР, для сборки = 1,48, для разборки = 2,34.

   Потребное количество кранов

   , (9.5)

   где – нормативный фонд рабочего времени крана, для применяемых козловых кранов типа КПБ-10У – 300 ма-шиносмен.

   Размеры штабелей грузов определяются с учетом: технологических требований, типа склада, характеристиками погрузочно-разгрузочных машин, требованиями техники безопасности.

   Технологические зоны участка разборки РШР: складирования старогодных рельсов; размещения звеноразборочной линии; оборудования для сортировки и складирования скреплений; складирования РШР; складирования непригодных к ремонту шпал и шпал, предназначенных для ремонта. Технологические зоны участка сборки звеньев РШР: складирования рельсов, шпал, звеньев, размещения звеносборочной линии. Технологические зоны участка ремонта звеньев РШР представляют собой комбинацию технологических зон участков разборки и сборки.

   Складирование рельсов на производственных базах ПМС ведется штабелями на спланированную площадку с установкой поперечных прокладок-слег из отрезков старогодных рельсов; рельсы укладываются на подошву рядами, число которых по высоте зависит от типа склада и конструкции грузозахватных приспособлений (но не более 11 – 12 рядов); количество рельсов в нижнем ряду где – допустимая ширина площадки для штабеля, м; – ширина подошвы рельса, м; =0,01 м – средний зазор между кромками подошв соседних рельсов; в каждом последующем ряде уменьшается на 2; длина площадки складирования рельсов , где – количество штабелей рельсов; lp = 25 м – длина рельсов; – количество рельсов в штабеле; b= 2 м – расстояние между штабелями.

   При применении серийно выпускаемой линии (звеносборочной, звеноразборочной или звеноремонтной) размеры зоны ее размещения принимаются по паспортным данным, при использовании уникальной линии – расчетные размеры.

   Склады скреплений размещается, как правило, под консолью крана; детали скреплений размещаются в стационарном бункере, ширина и высота которого принимается конструктивно с учетом выполнения погрузки-разгрузки магнитной плитой. Длина участка складирования скреплений, м , где – длина -й секции складирования элементов; – масса элементов складирования -го типа, т; – коэффициент заполнения бункера элементами складирования -го типа, рекомендуется принимать =0,7 0,85; – площадь сечения бункера, м2; 7,8 (т/м3) – плотность стали; – количество складируемых элементов. При размещении бункера скреплений в подконсольной зоне крана необходимо соблюдать условие , где – ширина бункера, м; a – вылет консоли крана (а = 4,2 м); b= 1,33 м – расстояние от оси рельса подкранового пути до стенки бункера; при использовании козловых кранов КПБ-10У £ 5,74 м.

   Размеры складирования РШР зоны зависят от количества складируемой РШР (м) , где – годовой грузопоток звеньев РШР,м; - процент РШР, единовременно складируемой на базе (участок разборки – 10%, сборки – 20%). Протяженность склада РШР, м:

   , (9.6)

   где – число штабелей; – количество звеньев в штабеле, шт.; – количество рядов штабелей вдоль склада, шт.; – длина звена РШР, м; – расстояние между штабелями звеньев (1¸2 м); – противопожарный разрыв (для РШР на деревянных шпалах – 10 м, на железобетонных шпалах – 4 м); – количество штабелей, после которых предусматривается противопожарный разрыв (для РШР на деревянных шпалах – 3, на железобетонных – 4 5).

   Штабель шпал формируется из пакетов (при использовании кранов грузоподъемностью 10 т количество деревянных шпал в пакете – 100 110 шт., железобетонных – 32 шт.); длина штабеля принимается в пределах 25 м, высота – до 3 м; разрывы между штабелями – 2 м, а через каждые 3 ( ) штабеля – противопожарный разрыв – 10 м. Протяженность зоны шпал, м:

   , (9.7)

   где ; – количество шпал на 1 км РШР; =20 шпал/м – коэффициент заполнения продольного сечения штабеля.

   9.3.2. Расчеты транспортных агрегатов и механизмов


  Рис. 9.19. Схемы к расчету:
а – роликового транспортера; б – роликовой аппарели; в – тележечного конвейера

   Роликовый транспортер с приводом от тяговой лебедки предназначен для перемещения значительных масс с относительно низкой скоростью (пример – подвижный склад шпал линии ЗЛХ-800). Прогиб продольных балок , см, (см. рис. 9.19, а) определяется в предположении, что их участок между двумя роликами есть упругая балка на двух опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой

   (9.8)

   где – погонная нагрузка на балки, Н/см; – расстояние между роликами, см; – модуль упругости материала балки, для рельсовой стали Н/см2; – момент инерции балок относительно горизонтальной оси, для рельсов Р50 см4.

   Работа, необходимая для подъема прогнутых балок на ролики, Нм:

   , (9.9)

   где – коэффициент, учитывающий потери энергии на деформацию перемещаемого материала в точке «перевала», для подвижного склада шпал эмпирически определено =2; – суммарная длина транспортера, м.

   Мощность двигателя тяговой лебедки, кВт:

   , (9.10)

   где – скорость перемещения, м/с; – к.п.д. привода, для сочетания редуктор + клиноременная передача + цепная передача = 0,75 0,83; = 0,9 0,93 – к.п.д. полиспаста; – коэффициент проскальзывания перематывающего устройства, для двух 4-ручьевых синхронизированных блоков = 0,95; – коэффициент сопротивления роликов, для двухребордчатых роликов на подшипниках качения = 0,025. Так как потребная скорость незначительна и в кинематическую цепь включена гибкая связь с проскальзыванием, динамический фактор в расчете не учитывается.

   При расчете потребного тягового усилия и мощности роликовой аппарели (например – транспортной системы линии ПЗЛ, см. рис. 9.19, б), прогиб балок не учитывается из-за малого шага установки роликов:

   , (9.11) где P – тяговое усилие, Н; N – мощность привода, кВт; – к.п.д. привода. Аналогично производится тягово-мощностной расчет тележечного конвейера (например, транспортных систем линий ЦТЛ и ЛРЗС, см. рис. 9.19, в).

   В эпюрной каретке механизма перемещения звена должно выполняться условие отсутствия проскальзывания в режиме установившегося движения и при разгоне-торможении:

   , (9.12)

   где QЗ – максимальное усилие зажима рельсов, Н; – масса перемещаемого звена, кг; – скорость установившегося движения, м/с; – путь разгона (торможения), м; – коэффициент трения зажима по рельсу (для пары сталь-сталь = 0,1); – суммарное сопротивление перемещению звена, Н.

   Потребное тяговое усилие механизма подачи рельсов в роликовую эстакаду, Н

   , (9.13)

   где mР – масса рельса, кг; KР – коэффициент сопротивления роликов. Потребное тяговое усилие передается на рельс при усилии прижатия приводного ролика, Н: R=F/fсц, где =0,08 – коэффициент трения фрикционной передачи ролик – рельс.


ОГЛАВЛЕНИЕ

       ВВЕДЕНИЕ
   1. МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВОГО ХОЗЯЙСТВА
   2. ПУТЕВАЯ МАШИНА, КАК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
   3. ПРИВОДЫ ПУТЕВЫХ МАШИН
   4. МАШИНЫ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ И РЕМОНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
   5. МАШИНЫ ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ И ПОДЪЕМКИ ПУТИ
   6. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ
   7. МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ
   8. МАШИНЫ ДЛЯ УКЛАДКИ И РАЗБОРКИ ПУТИ
   9. МАШИНЫ ДЛЯ СБОРКИ И РАЗБОРКИ РЕЛЬСОВЫХ ЗВЕНЬЕВ
 10. МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ, ВЫПРАВКИ И ОТДЕЛКИ ПУТИ
 11. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПУТИ
 12. МАШИНЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПУТИ ОТ СНЕГА
 13. ТЯГОВЫЕ, ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫЕ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ
 14. МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПУТЕВЫХ РАБОТ
       Список литературы


 УДК 625.144.5/.7:004 ББК 39.27
Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. транс.с.
М.В.Попович, В.М. Бугаенко, Б.Г.Волковойнов и др. Под ред. М.В.Поповича, В.М.Бугаенко.
 М.: Желдориздат, 2007