Технология применения, основы расчета

МАШИНЫ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ И РЕМОНТА

ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

 

Неисправности земляного полотна и машины для его ремонта

 

Земляное полотно – это основание железнодорожного пути. В процессе эксплуатации на него оказываются различные воздействия: динамическое и статическое силовое воздействие от поездов; метеорологическое воздействие факторов окружающей среды (дождь, снег, ветер, низкие и высокие температуры и др.); воздействие близлежащих водоемов и рек, вызывающих подмывание земляного полотна; зарастание земляного полотна растительностью (трава, кустарники, деревья); засорение поверхности и кюветов мусором, сбрасываемым с пассажирских поездов, сыпучими грузами вследствие выветривания и высыпания из грузовых поездов. В результате снижается устойчивость земляного полотна, оно под действием нагрузок начинает деформироваться, что приводит, в свою очередь, к деформациям верхнего строения пути, нарушению безопасности движения поездов. К основным неисправностям земляного полотна (рис. 4.1) относятся балластные корыта, балластные ложи, карманы и др. Замерзающая зимой вода образует пучины. Для исправного содержания земляного полотна надо отводить из него воду, устраивая дренажи, прорези, штольни и др., которые необходимо содержать в исправном состоянии и очищать от наносимого ила, песка и грязи. Поперечный профиль земляного полотна должен соответствовать проектному положению, для чего надо срезать приподнятые и заросшие бровки, планировать обочины, в горных условиях укреплять откосы, выемки и удалять каменные осыпи. Периодически возникает необходимость регулировать растительный покров в зоне отвода, который нарушает видимость сигналов, состояния пути, перемещающихся рядом с путем объектов и приводит к нарушению стабильности балластной призмы.

Для механизации работ по ремонту земляного полотна используются общестроительные (экскаваторы, бульдозеры, скреперы, автосамосвалы и др.) и специализированные путевые машины. К последней группе машин относятся: путевые струги снегоочистители СС-1, СС-М и СС-3; машины для ремонта земляного полотна с фрезерно-роторным рабочим органом СЗП-600Р, МКТ, МНК-1, КОМ-300; машины для сооружения поперечных дренажей; машины для регулирования растительного покрова в зоне полосы отвода и на пути (кусторезы СП-93 и СП-93Р, машина для подавления растительности МПР, машины для опрыскивания растительности гербицидами РОМ-3М, РОМ-4 и др.), машины для очистки кюветов на базе промышленных тракторов.

 

Путевой струг-снегоочиститель: устройство,

технология применения, основы расчета

 

На железных дорогах России используют струги-снегоочистители СС-1, СС-М и СС-3. Наиболее совершенной машиной является СС-3. Весной и летом его применяют на не электрифицированных участках для очистки старых и нарезки новых кюветов, планировки откосов балластной призмы, срезки и планировки откосов выемок и насыпей, срезки, планировки и перераспределения грунта на строительстве вторых путей. Зимой струг используют для очистки станций и перегонов от снега, а также для отвалки снега в местах выгрузки. Совмещение на одной машине земляного м снегоочистительного рабочего оборудования позволяет использовать машину по принятой технологии строительства, ремонта и текущего содержания пути круглый год.

Струг-снегоочиститель СС-3 (рис. 4.2) представляет собой несамоходную единицу СПС, передвигаемую при работе и транспортировке локомотивом. В средней части рамы 15 справа и слева установлены два земляных устройства, которые подвешены на портальной стойке 6 с пневмоцилиндрами их вертикального перемещения. Земляное устройство состоит из бокового крыла 3 с балластным подкрылком 14, откосной части 2 и корневой части 13, установленной на вертикальной направляющей колонне портальной стойки. Крыло 3 наклоняется в вертикальной плоскости телескопической тягой 5 с двумя пневмоцилиндрами, а крыло 2 – механизмом с пневмоцилиндром 4. В рабочем положении земляное устройство поворачивается пнемоцилиндром 24 и фиксируется телескопическими распорками 17 - 19. При повороте в плане наибольший вылет крыла от оси пути составляет 7,755 м. Планировка балластной призмы может выполняться дополнительными оправочными устройствами 12, имеющими привод от пневмоцилиндра.

Для очистки путей от снега струг-снегоочиститель оборудован передним 9 и задним 23 отвальными устройствами, а также правым и левым боковыми крыльями 20.

Телескопическая распорка для удержания земляного устройства в раскрытом положении (рис. 4.3) состоит из труб 8 и 9, входящих одна в другую. Конец одной трубы прикреплен к крылу, а второй – к раме машины шарнирами 7 и 10. При повороте крыла длина распорок изменяется автоматически в зависимости от угла раскрытия крыла. Длину распорки и положение крыла фиксируют пневматическим стопором – пневмоцилиндром, установленным на наружной трубе 9. Поршень 3 пружиной 4 отжимается в нижнее положение.

На конце штока закреплен фиксатор 2 с зубьями, находящимися в зацеплении с зубчатой рейкой 6, приваренной к внутренней трубе 8. Зубчатое колесо 5 направляет движение этой трубы и предотвращает ее поворот. Стопор в нормальном положении обычно застопорен, а при повороте крыла он отпускается. Для этого по трубопроводу 1 подается сжатый воздух под поршень 3, который сжимает пружину и освобождает рейку.

Земляное устройство (рис. 4.4) состоит из основной части 11 сварной или литой конструкции, на которой смонтированы три подвижных элемента: кюветная часть 12, откосное крыло 1 и балластный подкрылок 9. Кюветная часть установлена сзади крыла в направляющих 17 и может по ним перемещаться с помощью пневмомотора 20 через редуктор 15 и винтовую передачу 16. Откосное крыло 1 прикреплено к основному крылу 11 через петлевой шарнир 2 и сектор 13. Сектор может поворачиваться с крылом вокруг шарнира 14 и закрепляться в требуемом положении на криволинейной направляющей 3. Откосное крыло поворачивается пневмоцилиндром 8 чрез механизм, состоящий из направляющей 7, ползуна 6 и тяги 5 и фиксируется в вертикальной плоскости пневмостопором 19, а в плане – телескопической распоркой 19 (см. рис. 4.2). На нижних кромках крыльев и кюветной части устанавливаются подрезные съемные ножи, позволяющие уменьшить абразивный износ рабочих поверхностей земляного устройства. Для нарезки или очистки кюветов кюветная часть 12 выдвигается, а режущая кромка откосного крыла 1 устанавливается параллельно режущей кромке кюветной части. При планировочных работах на откосе или на основной площадке земляного полотна кюветная часть 12 задвигается за крыло 11, а режущие кромки откосного и основного крыльев устанавливаются в одну линию друг с другом.

Планировка откоса балластной призмы может производиться, помимо оправочного устройства, также балластным подкрылком 9, который поворачивается вокруг оси и устанавливается под углом, соответствующим наклону откоса балластной призмы.

Крыло 1 земляного устройства (рис. 4.5) подвешено к портальной раме на укосине 6, вертикальная часть которой состоит из трубы 5, надетой на колонну 7. К верхней части укосины крепится наклонная телескопическая тяга 4, а к корневой части 3 на оси прикреплено крыло 1, поворачивающееся в вертикальной плоскости этой тягой для изменения угла наклона режущей кромки. Кронштейн 8 верхней обоймы укосины 6 соединен со штоком подъемного пневмоцилиндра 9, закрепленного внутри рамы струга. При выдвижении штока цилиндра укосина с крылом поднимаются, скользя по колонне 7. В поднятом положении крыло стопорится штырями.

Телескопическая наклонная тяга (рис. 4.6) предназначена для изменения наклона крыла. На её раме 2 закреплён пневмоцилиндр 1. Шток цилиндра присоединён к подвижной трубе 5 с зубчатой рейкой 7. Эта труба перемещается в неподвижной трубе 6, на которой смонтирован пневмостопор 8 такой же конструкции, как и на телескопической распорке. Воздух в пневмоцилиндр подается по воздухопроводу 4. Перекос внутренней трубы предотвращает направляющее зубчатое колесо 10, закреплённое на неподвижной трубе. Колесо вращается при движении рейки. Подвижная труба с шарниром 11 соединена с крылом. При выдвижении поршня пневмоцилиндра крыло наклоняется, поворачиваясь вокруг его оси. Таким образом, каждое боковое крыло в рабочем положении опущено и наклонено. В транспортном положении кюветная часть вдвинута за основную, откосное крыло занимает верхнее положение и всё крыло посредством подъемного пневмоцилиндра и наклонной тяги поднято в крайнее положение. В аварийном режиме для подъема земляных устройств в транспортное положение используется электрическая лебедка, привод которой обеспечивается от дизель-электрического агрегата, установленного в передней кабине струга.

Отвальные устройства 9 и 23 (см. рис. 4.2) служат для очистки путей от снега. Они имеют два отвала криволинейной формы, которые через шарниры устанавливаются на подъемных рамах. Подъемные рамы подвешиваются на основной раме машины через пружинные амортизаторы и соединены с ней подъемными пневмоцилиндрами. Амортизаторы позволяют производить быстрый подъем устройства в транспортное положение во время работы при возникновении препятствий (рабочая скорость машины при очистке снега до 80 км/ч). Отвалы в рабочем положении могут разворачиваться в плане пневмоцилиндрами через рычажные передачи и закрепляться в этом положении распорками с фиксаторами. В нижней части каждого отвала закреплены криволинейные подкрылки 9 и 21. При работе подкрылки вручную поворачиваются и фиксируются относительно отвалов, расширяя зону очищаемой полосы до 3,2 м.

В зависимости от условий работы отвалы 4 и подкрылки 3 (рис. 4.7) могут устанавливаться на подъемной раме 2 для работы по однопутной схеме с отбросом снега в обе стороны от оси пути (схемы а и б), либо по двухпутной схеме с отбросом снега в полевую сторону направо (в) или налево (г). В этом случае крыло со стороны междупутья фиксируется распоркой 5 с дополнительным стопором. Если скорость движения машины превышает 25-30 км/ч, происходит интенсивное отбрасывание снега в сторону по криволинейным поверхностям отвалов. При приведении отвального устройства в рабочее положение автосцепка 8 (см. рис. 4.2) втягивается пневмоцилиндром, а отверстие закрывается дополнительными щитками.

Для увеличения ширины очищаемой зоны до 6 м используются боковые крылья 1 (схемы а, в и г). Схема б называется схемой тарана и используется также для динамической пробивки снежного заноса глубиной до 2,0 м и образования пионерной траншеи, которая затем при втором проходе расширяется боковыми крыльями.

Струг-снегоочиститель может работать в комплекте со снегоуборочной машиной для перевалки снега на соседний путь, или для отодвигания снежного отвала от пути в месте выгрузки. В этих случаях используется отвальное и земляное устройство. Снег после перевалки на станции убирается снегоуборочной машиной.

Привод рабочих органов струга-снегоочистителя пневматический от компрессора локомотива. Воздух в пневмосистему поступает через клапаны максимального давления, позволяющие поддерживать стабилизированное рабочее давление 0,6 МПа, независимо от давления в тормозной системе. Управление пневмоцилиндрами производится через краны, сгруппированные функционально на пультах управления в передней и задней кабинах.

Струг-снегоочиститель это многофункциональный машинный агрегат, поэтому расчеты могут преследовать разнообразные цели и существенно отличаться по методикам. Например, целями расчета могут быть: определение сопротивлений движению струга в сцепе с локомотивом при работе в различных режимах и транспортировке для выбора локомотива с оптимальными тяговыми характеристиками; расчет устойчивости струга против поперечного опрокидывания при его движении во время работы с максимально открытым земляным устройством; расчет устойчивости против схода с рельсов при работе земляным устройством; расчет нагрузок на рабочее оборудование с целью оценки прочности или параметров привода; расчет технических параметров струга, определяющих возможность его работы в заданных эксплуатационных условиях, например, оценка производительности и т.д.

В качестве примера рассмотрим методику тягового расчета струга при планировке основной площадки земляного полотна. Цель расчета заключается в определении общего сопротивления движению, которое необходимо преодолевать в расчетных условиях, прикладывая к автосцепке машины силу тяги локомотива. Струг движется со скоростью V _м, км/ч, планируя одним земляным устройством указанную поверхность. Сопротивление движению струга, Н, складывается из двух составляющих:

 

(4.1)

 

где S W _п, S W _р – составляющие сопротивления движению машины как единицы СПС, определяемые по методике, изложенной в п. 2.8, и реакции срезаемого слоя грунта, спроектированные на продольную ось машины, Н;

При расчете сопротивления, связанного с работой земляного устройства, процесс копания грунта рассматривается как работа плуга, а расчет сопротивлений производится по методике, предложенной проф. Н.Г. Домбровским [22]. Силы, приложенные к поверхностям земляного устройства, направлены перпендикулярно и по касательной к ней. Для определения составляющих, приводящих к необходимости преодолевать сопротивление движению, силы проектируются на направление движения машины. Сопротивление перемещению струга, вызванное взаимодействием отвалов элементов земляного устройства и грунта, Н;

 

(4.2)

 

где W _рез, W _пв, W _со – тяговые сопротивления, вызванные силами резания грунта, силами, возникающими при волочении вала грунта перед земляным устройством, и силами, связанными со скольжением поверхности отвала земляного устройства по валу грунта, Н.

Составляющая сопротивления движению струга, связанная с резанием грунта, Н:

 

(4.3)

 

где – усилие резания грунта земляным устройством, Н; a – угол наклона земляного устройства к продольной оси струга, град; K – удельный коэффициент сопротивления резанию, зависящий от свойств грунта и изменяющийся в пределах К = 50´10³ – 120´10³ Н/м²; h – толщина срезаемого слоя грунта, м; S b_i – суммарная длина режущих кромок ножей, м.

Сопротивление движению струга, вызванное сопротивлением движению призмы волочения, Н;

 

(4.4)

 

где – усилие, затрачиваемое на перемещение призмы волочения, Н; H – расчетная высота призмы волочения, м; j – угол естественного откоса грунта в движении, град; r – плотность грунта в разрыхленном состоянии, кг/м³; g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²; f – приведенный коэффициент трения грунта по грунту, f = 0,6 – 0,8.

Составляющая сопротивления движению машины, обусловленная трением поверхностей отвалов элементов земляного устройства по грунту, Н:

 

(4.5)

 

где – касательная сила трения скольжения вала грунта по земляному устройству, Н; f _ос – коэффициент трения скольжения стали по грунту, f _ос = 0,3 – 0,5.

Полученное по (4.1) значение суммарного сопротивления сравнивается с тяговыми характеристиками локомотивов (рис. 4.9). Если выбранный локомотив в состоянии обеспечить расчетную тягу на автосцепке при требуемой скорости движениях, то его применение возможно в принятых для расчета условиях.

Разность между силой тяги T _k, которую способен развить локомотив в принятых расчетных условиях, и сопротивлением движения струга S W _сn называется избыточной силой тяги локомотива. Она, при необходимости, может быть реализована для разгона рабочего поезда (локомотив + машина) или для преодоления неучтенных сопротивлений, если они будут иметь место на практике. Используя методику можно построить графики изменения суммарных сопротивлений движению рабочего поезда S W _{с 1} , S W _{с 2} , S W _{с 3} при изменении скорости движения V _м для различных режимов резания грунта. Точки A₁, A₂ и A₃ пер6есечения графиков тяговой характеристики локомотива и сопротивлений рабочего поезда соответствуют предельным режимам работы при максимальной скорости. Режимы выше графика тяговой характеристики локомотива не могут быть реализованы, ниже – могут быть реализованы данным локомотивом.

Технические характеристики путевых стругов, приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Параметр	СС-1	СС-1М	СС-3
Скорость, км/ч: земляные работы очистка снега на пере- гонах	До 10 До 40	До 15 До 80	До 15 До 80
Наибольший вылет земляного устройства, м:	7,5	7,55	7,55
Угол открытия земляного устройства, град:	30-45	30-45	30-45
Толщина очищаемого слоя снега, м:	2,0	2,0	2,0
Ширина очищаемого слоя снега, м:	5,2	5,2	6,0
Заглубление кюветной части от УВГР, м	1,92	1,8	1,8

 

 

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: