ПЗ-Митрофанов (Модернизация разгрузочного конвейера снегоуборочной машины)

ВВЕДЕНИЕ

Протяженность (эксплуатационная длина) железных дорог России более 150 тыс. км, что составляет 11% железнодорож­ной сети земного шара.

Работа железных дорог серьезно осложняется в зимний период. Снежные заносы нарушают график движения поездов, затрудняют перевозочный процесс, особенно на станциях. Борьба со снежными заносами на железнодорожном транспорте - важная задача. Весь комплекс работ по борьбе со снежными заносами условно делится на три вида очистки путей в зависимости от глубины снежного покро­ва: 1 - при глубине снега на путях до 1 - 1,5 м; 2 - до 4,5 м (глубо­кие снежные заносы); 3 - очистка от снега станционных путей. Для выполнения этих работ созданы три класса машин: плужные снего­очистители и путевые струги, роторные снегоочистители, снегоубо­рочные машины.

В настоящей выпускной квалификационной работе предлагается модернизация разгрузочного конвейера снегоуборочного поезда СМ-2. Разгрузочный конвейер является одним из “проблемных” узлов машины.

Опыт эксплуатации показывает, что скорость выброса, а соответственно и производительность не достаточны для производительности машины. Кроме этого наблюдались частые выходы электродвигателя привода из строя (перегрев и как следствие сгорание обмотки).

В первых моделях машин использовались двигатели мощностью 17 кВт и частотой вращения 970 об/мин. В последствии мощность увеличили до 18,5 кВт с частотой вращения вала 750 об/мин. Однако это также недостаточно повысило надежность и его производительность. В качестве модернизации предлагается увеличить скорость конвейерной ленты до 4 м/с и соответственно дальность выброса снега до 15 метров.

В первой главе работы проведен обзор современных достижений науки и техники в области очистки снега на железнодорожных путях.

Во второй главе приведено описание снегоуборочного поезда СМ-2.

В третьей главе отражены вопросы модернизации разгрузочного конвейера.

В четвертой главе приведены технические расчеты основных узлов машины.

В разделе, касающегося безопасности и охраны труда (глава 5), отражены требования безопасности при производстве работ снегоуборочной машиной.

В заключение приведен список использованной литературы.

1. Обзор современных достижений науки и техники в

области очистки снега на железнодорожных путях

Протяженность (эксплуатационная длина) железных дорог России более 150 тыс. км, что составляет 11% железнодорож­ной сети земного шара.

Работа железных дорог серьезно осложняется в зимний период. Снежные заносы нарушают график движения поездов, затрудняют перевозочный процесс, особенно на станциях. Борьба со снежными заносами на железнодорожном транспорте - важная задача. Весь комплекс работ по борьбе со снежными заносами условно делится на три вида очистки путей в зависимости от глубины снежного покро­ва: 1 - при глубине снега на путях до 1 - 1,5 м; 2 - до 4,5 м (глубо­кие снежные заносы); 3 - очистка от снега станционных путей. Для выполнения этих работ созданы три класса машин: плужные снего­очистители и путевые струги, роторные снегоочистители, снегоубо­рочные машины. Станционные устройства сети дорог обеспечивают бесперебойную работу стрелочных переводов.

В нашей стране созданы или находятся в стадии освоения машины третьего поколения (во всех трех классах), которые по основным параметрам не уступают лучшим зарубежным образцам. Все типы снегоочистителей и снегоуборочных машин, эксплуати­рующихся на железных дорогах России, разработаны Проектно-технологическо-конструкторским бюро бывшего Главного управления пути МПС.

Широкое распространение получили путевые струги и струги-снегоочистители, которые, кроме основного назначения (выполнение работ по уходу за земляным полотном), используются для очистки путей от снега.

Машины для удаления снега с путей по назначению разделяются на снегоочистители и снегоуборочные. Снегоочистители бывают: плуговые, роторные, фрезерно-роторные таранные и с реактивным авиационным двигателем. Наиболее распространены плуговые и роторные машины. Для очистки путей от снега используют также путевые струги, путевую уборочную машину В.Х. Балашенко, снеготаялки, автодрезины, оборудованные щёточными роторами, а для очистки стрелок от снега пневматические устройства для обдувки стрелок и электрические обогрева­тели. Уровень механизации очистки пути на перегонах составляет 97%, на станциях около 70%.

1.1. Плуговые снегоочистители

П

1- передний щит, 2-крылья, 3- кузов

Рисунок. 1.1. Схема плуговых снегоочистителей и снегоочистительных

устройств: а - плугового очистителя, б, в - одно и двух путного снегоочистительных устройств,

луговые снегоочистители предназначены для очистки путей на перегонах и небольших станциях. На сети железнодорожных дорог России используют машины СДП, СДП-М, ЦУМЗ, универсальный плуговой снегоочиститель (СПУ-Н). Плуговой снегоочиститель представляет собой специальный вагон, по торцам которого установлены снегоочистительные устройства (рисунок. 1.1).

Выпускают их в двух вариантах: однопутные и двухпутные. Однопутный снегоочиститель отбрасывает снег на обе стороны колеи. Его снегоочистительное устройство (см. рис. 1.1, б) состоит из щита 1 и двух боковых крыльев 2, увеличивающих ширину очищаемой полосы. В рабочем положении они служат продолжением плоскостей плуга. В транспортном положении их убирают в габарит и устанавливают параллельно ферме машины.

Двухпутный снегоочиститель отбрасывает снег в одну полевую сторону от оси пути. Его снегоочистительное устройство (см. рисунок. 1.1, в) состоит из щита 1, на концах которого шарнирно укреплены боковые крылья 2, увеличивающие ширину захвата. В рабочем положении они служат продолжением щита и образуют с ним сплошную вертикальную плоскость, которая отбрасывает снег в сторону при движении машины. В транспортном положении крылья устанавливают параллельно ферме машины в пределах габарита. Наклон снегоочистительного устройства к оси пути снижает лобовое сопротивление снега и способствует лучшему его отбрасыванию. Наиболее распространён двухпутный снегоочиститель С

1- передний щит,2, 3 - боковые угловые крылья, 3 - кузов, 4 - тележка, 5 - козырек снегоочистительного устройства, 8 - цепная растяжка, 9,10 - пневмоцилиндры открытия крыльев

Рисунок. 1.2 Плуговый снегоочиститель СДП

ДП (рисунок. 1.2).

Базой для него служит специальный четырёхосный вагон с цельнометаллическим кузовом. Очистка производится при скорости до 70 км/ч. Толщина очищаемого слоя до 1,5 м.

Выпускается также модернизированный снегоочиститель СДП-М. Поворот подвижной части у СДП-М позволяет сократить время перевода из рабочего в транспортное положение и наоборот. Конструкция такого устройства дана на рис. 1.3, а.

Д

1- нож, 2- подкрылок, 3 - регулировочная тяга, 4,5,6,7 - элементы системы подъема подкрылок, 8 - защитный козырек,9 - кронштейны крепления крыла, 10- рама

Рисунок 1.3. Снегоочистительное устройство машины СДПМ и боковое крыло

ля облегчения поворота щита на рычагах установлены противовесы (см. рис. 1.3, а). Щит в рабочем положении расположен ниже выдвижной автосцепки, поэтому можно очищать путь при нахождении локомотива впереди, что используется при очистке станций. Внизу щита расположены съёмные ножи, которые опускаются на 100 мм ниже головок рельсов. Над рельсами вместо ножей установлены тросовые щётки.

Положение лобового щита контролируется указателем (расположен в кабине) и контрольной электролампой. В средней части лобового щита есть люк с крышкой для выдвижения автосцепки. К раме машины шарнирно подвешены угловые (со стороны междупутья) и боковые (со стороны обочины пути) крылья с подъёмными подкрылками. Крыло уг­ловое (рисунок. 1.3, б) снабжено подъёмным подкрылком 2. Открывается крыло пневмоцилиндром через рычажную передачу (см. рис. 1.3, б). При открытии и закрытии крыльев подкрылки автоматически опускаются и поднимаются.

Н

1 - кузов, 2 - защитный козырек, 3 - выдвижная автосцепка, 4 - отвальное устройство,5 - тележка, 6 - тормоз, 7 - рама, 8 - плужок

Рисунок 1.4. Схема снегоочистителя СПУ-Н

есколько отличным по конструкции является плуговой снегоочиститель на СПУ - унифицированная базовая модель: на ее основе изготовлен снегоочиститель СПУ-Н для колеи 1520 мм (рис. 1.4).

Он оборудован по торцам универсальными плужными отвальными устройствами. Для более полной очистки межрельсового пространства и повышения безопасности работы в базе машины установлен зачистной плужок. Рама опирается на две тележки. В раме устроены ящики для балласта. У снегоочистителя СПУ, автосцепки выдвигаются одним цилиндром, снабженным поршнями со штоками. Фиксатор автосцепки приводится в действие пневматическим цилиндром, что облегчает управление и повышает надежность работы узла.

Пневматические краны управления цилиндрами выдвижения и фиксации автосцепки установлены па отдельных пультах в кузове снегоочистителя. Кузов цельнометаллического типа. По обоим концам его размещены одинаковые посты управления, а в середине — помещение для отдыха обслуживающего персонала.

1.2. Роторные снегоочистители

Роторные снегоочистители предназначены для расчистки глубоких заносов. Рабочими органами у них служат роторные устройства: они срезают и захватывают снег лопастями вращающегося ротора и отбрасывают его в сторону от пути. На железных дорогах разработаны одно-, двух- и трёхроторные снегоочистители, а также фрезерно-роторные.

Однороторные снегоочистители представляют собой вращающийся ротор большого диаметра, установленный на передней стенке машины. Ось вращения ротора параллельна оси пути. По образующим ротора закреплены радиаль­ные лопасти. Ротор закрыт кожухом с выбросным окном в верхней части. При поступательном движении машины ротор врезается в снежный массив, вращающиеся лопасти срезают снег, подают его к выбросному окну и выбрасывают под действием центробежной силы, т.е. в этом рабочем ор­гане вырезание, захват и отброс снега выполняются одним ротором.

У двухроторного снегоочистителя процесс разделён - один ротор (питатель) отделяет снег от массива и подаёт его в другой ротор - выбросной, которым отбрасывается снег. Ротор-питатель расположен горизонтально (ось его вращения перпендикулярна оси пути), состоит из барабана с лопастями. При вращении этого ротора снежная стружка начинает срезаться снизу, вырезанный снег поднимается и попадает в выбросной ротор (такой же конструкции, как и у однороторного). Лопастями ротор выбрасывает снег. Эта машина не нашла широкого применения.

Трёхроторный снегоочиститель имеет один выбросной ротор и два ротора-питателя, расположенных один над другим, что позволяет увеличить высоту убираемого слоя снега. Питатели направляют струю снега в выбросной ротор.

Однороторные снегоочистители обладают большим недостатком - возникают значительные лобовые сопротивления. Это вызвано тем, что для прохода снегоочистителя и локомотива нужна прямоугольная траншея, а активная площадь ротора, забирающая снег, представляет собой площадь круга. Таким образом, снег в углах траншеи и в центре ротора (ступица) не срезается, а спрессовывается и сдвигается к ротору под давлением направляющих плоскостей. Поэтому площадь активного резания составляет всего 66% площади разрабатываемой траншеи (34% - пассивная площадь), что способствует повышению лобового сопротивления. В связи с этим однороторные машины не выпускаются. Этот недостаток устранён в машинах с двух- или трёх- роторными устройствами, у которых питатель срезает снег по всей площади разрабатываемой траншеи.

Второй недостаток снегоочистителей с торцовым ротором - они режут и отбрасывают снег одним и тем же ротором. Для дальнего отброса нужна большая скорость выбранного ротора, поэтому резание производится на этой же скорости.

Машины с двух- и трёхроторным снегоочистительными устройствами режут и отбрасывают снег различными роторами; роторы-питатели, которыми срезается снег, имеют линейную скорость вращения, примерно в 2,5 раза меньшую, чем выбросные; следовательно, мощность, необходимая для резания снега, у них меньше, чем у машин с торцовым ротором.

Фрезернороторный снегоочиститель (рисунок. 1.5, а) предназначен для пробивки и разработки траншей при больших заносах (до 4,5 м).

Снегоочиститель создан на базе серийной машины ЭСО-3. Вместо лопастных роторов-питателей установлены фрезы со спиральными режущими элементами. На машине - фрезы-питатели, расположенные одна над другой спереди на подъёмной раме. Выбросной ротор и подрезные ножи - за фрезами. Фрезами вырезают снег из забоя и подают в выбросной ротор, который отбрасывает его в сторону. Кожухом и вертикальными боковыми подкрылками разделывают траншею. Привод фрез и ротора - от тепловоза ТЭЗ, который передвигает при работе и транспортирует снегоочиститель. Подъёмную раму и фиксаторы подъемной рамы приводят в действие пневмоцилиндрами от пневмосистемы тепловоза. На высоте нижних фрез на шарнирах укреплены вертикальные подкрылки. На задней стороне подъемной рамы установлены четыре поползушки которыми она соединена с направляющими, закреплёнными на носовой части ходовой рамы. Механизм подъёма рамы состоит из двух пневматических цилиндров 10, двух стопоров и двух опорных кронштейнов с амортизаторами.

1,2 - электродвигатель, 2,9 - редуктор, 4 - выбросной ротор, 5,6 - фрезы, 7 - цепная передача, 8- крыло, 10 - пневмоцилиндры подъема фрез, 11 - зубчатый сектор управления заслонкой выбросного ротора