147347 (Разработка стенда для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки)

Сибирский государственный университет путей сообщения

Дипломный проект

по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

Тема: Разработка стенда для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки

Пояснительная записка

ДП.21.00.00.00 ПЗ

2010

Содержание

Введение

1 Анализ конструкций оборудования для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки

2 Разработка стенда

2.1 Геометрическая компоновка рабочего оборудования на раме

2.2 Расчет усилий вывешивания и сдвига бесстыкового пути

2.3 Конструирование элементов стенда

3 Порядок проведения работ

4 Экономический расчет

5 Охрана труда

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Распечатка усилий в опасных сечениях стержней

Приложение Б Напряжения в узлах стержней

Приложение В Перемещение в узлах стержней

ВВЕДЕНИЕ

Для механизации балластировочных, щебнеочистительных и выправочно-подбивочных работ используют специализированные машины непрерывного и циклического действия. Одними из основных операций при выполнении указанных путевых работ, является подъемка и выправка пути, производимые с помощью специальных рабочих органов - подъемно-рихтующих устройств (ПРУ).

ПРУ позволяет производить вывешивание путевой решетки на высоту H_выв в продольном профиле, сдвиг на величину S_сдв в плане и перекос h_воз по уровню (возвышение небазового рельса над базовым в кривых участках пути) [4].

Технологический процесс подъемки и выправки путевой решетки представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Технологический процесс подъемки и выправки путевой решетки

На балластировочных машинах (ЭЛБ-3МК, ЭЛБ-3ТС, МПП-5) подъемно-рихтовочное устройство производит вывешивание путевой решетки, для обеспечения подачи и разравнивания балласта под шпалами с помощью других рабочих органов.

На щебнеочистительных машинах (ЩОМ-4М, СЧ-600, СЧУ-800РУ) с помощью подъемно-рихтовочного устройства производится вывешивание решетки, для размещения под ней элементов щебнеочистительного оборудования. Кроме того, осуществляется постановка решетки в положение, обеспечивающее возможность пропуска других машин по реконструируемому пути.

На выправочно-подбивочных машинах (ВПО-3000, ВПО-З-3000, ВПР-1200, ВПР-02, ВПРС-500, ПМ-600, ВПМА-01) с помощью контрольно-измерительной системы происходит измерение положения путевой решетки и последующее формирование команд управления подъемно-рихтующим устройством, которое переместит и установит путевую решетку в требуемое (проектное) положение. Решетка в выправленном положении закрепляется посредством подачи балласта под шпалы и его уплотнения с помощью других рабочих органов машины.

Машины с путеподъемными и выправочными устройствами используют в комплекте с другими машинами или как самостоятельные средства. При работе в комплекте балластировочные и щебнеочистительные машины находятся в голове цепочки машин, а выправочно-подбивочные выполняют заключительные работы. К последним предъявляют более жесткие требования. Это связано с тем, что работы этих машин на заключительном этапе предшествуют открытию перегона для движения поездов [13].

Производительность машин, используемых при комплексной механизации путевых работ, определяется производительностью головной машины. В свою очередь для машин, у которых операции по перемещению решетки совмещены по времени с выполнением других операций, производительность определяется наиболее энергоемким процессом. Путеподъемные и выправочные устройства не должны снижать производительность машины. При современных технологиях она должна быть не ниже 2,5...3 км/ч для машин непрерывного и 0,3...0,5 км/ч для машин циклического действия. В случае выполнения работ только по смещению решетки производительность существенно повышается и составляет 5...10 км/ч и 1,5...2 км/ч соответственно для машин непрерывного и циклического действия.

На балластировочных и щебнеочистительных машинах путеподъемные устройства обеспечивают условия для эффективного выполнения основных операций (подведение балласта под решетку, его очистка). Здесь не требуются высокие скорости изменения положения решетки и высокая точность ее постановки в требуемое положение [4].

Рабочие скорости вывешивания и сдвига решетки составляют 0,005...0,01 м/с. С большей скоростью работают выправочные устройства, особенно на машинах циклического действия. Опыт эксплуатации машин непрерывного действия показывает, что скорости должны быть повышены до 0,015...0,03 м/с.

Важными параметрами для балластировочных машин являются величины вывешивания и сдвига решетки. Для современных условий производства работ они должны составлять 0,3....0,45 м. Увеличение вывешивания и сдвига дает возможность более эффективно использовать машины. Например, при производстве балластировочных работ, подъемку пути на требуемую высоту можно осуществить за один проход.

На выправочно-подбивочных машинах различают суммарные величины вывешивания и сдвига решетки и величины вывешивания и сдвига при выправке пути. Для более эффективного использования машин по выправке пути и расширения сфер их применения величины вывешивания решетки должны составлять 100...150 мм. Существенное сглаживание неровностей пути достигается уже при вывешивании решетки на 30...50 мм. Поэтому вывешивание и сдвиг решетки при выправке пути должны быть не менее 50 мм.

Наиболее жесткие требования к выправочным устройствам предъявляют по точности постановки решетки в требуемое положение и продолжительности отработки команд. Точность постановки решетки по уровню должна быть ±2 мм. Время отработки команд - 1,5...3 с.

Применение в балластировочных машинах автоматических систем с целью более точной постановки решетки в требуемое положение дает заметный эффект, если применяются устройства для закрепления решетки в смещенном положении.

Точность постановки решетки в требуемое положение во многом зависит от конструкции рельсовых захватов. Они должны обеспечивать надежный захват и удержание решетки на всех участках пути. Зона захвата рельса при этом должна быть минимальной длины.

1 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВЫВЕШИВАНИЯ И СДВИГА РЕЛЬСОШПАЛЬНОЙ РЕШЕТКИ

По ряду важных технических показателей машины с путеподъемными и выправочными устройствами не полностью соответствуют производственно-техническим требованиям эксплуатационников. Основными причинами этого являются несовершенство конструкций устройств и недостаточно полная изученность процессов выправки пути. Такие показатели машин, как производительность и точность постановки решетки в требуемое положение, можно повысить за счет изменения компоновки узлов и привода механизмов выправочного устройства, совершенствования рельсового захвата и его подвески [4].

Для расширения сферы применения машин и более точной постановки решетки в требуемое положение на некоторых машинах путеподъемные устройства должны перемещаться вдоль фермы машины. Расположение ПРУ в пролете машины зависит от вида путевых работ. Так, путеподъемные устройства балластировочных и щебнеочистительных машин устанавливают в местах, где необходимо наибольшее вывешивание решетки, обеспечивающее работу других устройств (например, щебнеочистительного), или где требуемое вывешивание достигается наименьшей силой. Устройства выправки на выправочно-подбивочных и рихтовочных машинах располагают ближе к задней тележке с целью фиксации решетки в требуемом положении.

Также, от расположения ПРУ зависит точность постановки решетки при входе машины в кривую и при выходе из нее.

На балластировочных машинах, вследствие большой загрузки балластом передней части решетки, напряжения в рельсах выше, чем в той части, которая находится за захватом. Поэтому путеподъемное устройство целесообразно располагать не по центру свободного пролета, а со смещением к задней тележке. Соотношение расстояний между передней тележкой и захватом l₁ и между захватом и задней тележкой l₂ рекомендуется принимать l₁ : l₂ = 1 : 0,83.

Рисунок 2 – Схема расположения ПРУ в пролетах машин

а – двухпролетный балластер; б – выправочно-подбивочно-рихтовочная машина

Путеподъемные устройства работают с опиранием на ферму машины или на балластную призму (рисунок 3).

Рисунок 3 – Виды опор ПРУ

а - ПРУ с опорой на ферму машины; б – ПРУ с опорой на балластную призму

На машинах применяют маятниковые (рисунок 4) и консольные подвески (рисунок 5) рельсовых захватов с электромеханическим и гидравлическим приводами.

При электромеханическом приводе в многочисленных соединениях элементов устройства появляются износовые зазоры. Кроме того, для предотвращения заклинивания подвески захватов при переносе решетки предусмотрены технологические зазоры между контактными роликами механизма сдвига и вертикальной тягой. В электромагнитных рельсовых захватах имеется зазор между ребордой опорно-рихтующего ролика и головкой рельса.

Высокая инерционность системы и наличие многочисленных зазоров снижают точность постановки решетки в требуемое положение и вызывают необходимость снижения рабочей скорости машины.

С целью повышения быстродействия системы на выправочно-подбивочных машинах непрерывного действия используют реверс-редукторы с электромагнитными муфтами. В электромагнитных захватах применяют специальные рихтующие ролики. Применение гидропривода повысило эффективность работы выправочных и путеподъемных устройств.

Рисунок 4 – Кинематическая схема ПРУ ВПО-3000

1, 10 – параллелограммная подвеска; 2 – указатель; 3, 8, 14 – червячный редуктор подъема и сдвига; 4, 7, 13 – реверс-редуктор; 5, 6, 12, 16 – электродвигатель; 9, 25 – ходовой ролик; 11 – каретка; 15 – ходовой винт; 17 – червячный редуктор рихтующих роликов; 18 – двуплечий рычаг; 19, 28, 29 – направляющая; 20 – рихтующий ролик; 21, 23 – электромагнит; 22 – опорный ролик; 24 – поперечная балка; 26 – упорный каток; 27 – квадрат; ЭМП, ЭМЛ, ЭМТ – электромагнитные муфты реверса и тормозов

Используемые на машинах маятниковые и консольные подвески рельсовых захватов имеют и другие недостатки. Так, при маятниковой подвеске (по типу ВПО-3000) изображенной на рисунке 4, механизм сдвига решетки расположен по высоте на значительном расстоянии от рельсового захвата. Это увеличивает время выбора зазоров и мощность на сдвиг и вывешивание решетки. Более удачной является подвеска на машине ВПО-3-3000, кинематическая схема которой приведена на рисунке 6. Консольная подвеска захватов по типу ВПР-1200 работает эффективно лишь при малых величинах вывешивания и сдвига решетки (30...50 мм).

Важным узлом в путеподъемных и выправочных устройствах является рельсовый захват. На машинах применяют в основном электромагнитные (рисунок 7) и роликовые (рисунок 8) захваты. От надежности захвата и удержания решетки в процессе работы существенно зависит производительность и точность постановки решетки в требуемое положение. При сбросе захватом решетки требуется дополнительное время на перезарядку рабочих органов и устранение перекосов решетки. В результате снижаются производительность и точность постановки решетки.

Рисунок 5 – Кинематическая схема ПРУ ВПР-02

1 – гидроцилиндр подъема пути; 2 – вертикальная направляющая; 3 – кронштейн; 4 – гидроцилиндр привода захватов; 5 – балансир; 6 – захватные ролики; 7 – рихтующий гидроцилиндр

Рисунок 6 – Кинематическая схема ПРУ ВПО-3-3000