Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина для пути и стрелочных переводов

      Аналогична нивелировочная КИС, однако на машинах используется только в точке выправки специальное нивелировочно-рихтовочное измерительное устройство, расположенное между ПРУ и подбивочными блоками . Расположение этого устройства вне зоны расположения сдвигаемых поперечно на значительную величину подбивочных блоков позволило его рационально сконструировать. Унифицирована также и рихтовочная КИС, но в ней используется дополнительно винтовой механизм с электроприводом для сдвига заднего копна троса-хорды. При работе па стрелочном переводе можно изменять в поперечном направлении положение троса, избегая его повреждения лопатками подбоек при их откидывании. С задним механизмом связан компенсационный датчик смещения, сигнал которого используется для компенсации изменений уровней сигналов датчиков стрел изгиба, расположенных на устройстве и на контрольно-измерительной тележке при смещениях хорды в сторону

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор варианта схемы  машины. Описание конструкции, управления и работы.

 

В соответствии с требованиями задания: рельсы Р65; шпалы и брусья – ж/б; производительность 800 шпал/час. В качестве базовой машины выбираем – выправочно-подбивочно-рихтовочную машину для стрелочных переводов – ВПРС-02.

Данная машина предназначена для выправки пути в продольном профиле по уровню и плане, уплотнения балласта под шпалами и у торцов шпал, под брусьями стрелочных переводов и крестовин при производстве всех видов путевых работ (текущее содержание пути, капитальный и средний ремонт). Основное назначение машины – работа на стрелочных переводах и станционных путях, допускается также работа машины на магистральных участках пути. Наиболее эффективно использование машины на текущем содержании пути в период после капитального ремонта до первого и второго подъемочных ремонтов, при подъемочном и среднем ремонтах и на отделочных работах. Машина предназначена для работы на верхнем строении пути с рельсами типа до Р65 на деревянных или железобетонных шпалах.

Машину изготавливают  в климатическом исполнении У (ГОСТ 15150-69) и она предназначена для эксплуатации в районах с умеренным климатом в интервале температур от +40 до -10ºС. Благодаря высокой транспортной скорости и возможности транспортирования ее в сцепе с отдельным локомотивом, машина обладает высокой мобильностью и может быстро перебрасываться к месту работ на расстояние до 200 км, что дает возможность более полно использовать технические возможности машины и повышает ее выработку. Общий вид машины ВПРС-02 с измерительной платформой представлен на рисунке 11. Машина состоит из самоходной части и платформы, соединенных при помощи разъемного шарнира. Платформа служит для увеличения измерительной базы рихтовочной контрольно-измерительной системы и используется для перевозки на ней инструмента и оборудования, применяемого при производстве работ и дополнительного топливного бака. Машина постоянно соединена с платформой, их расцепляют только при погрузке на подвижной состав для транспортировки и ремонта.

Машина состоит из следующих основных частей: экипажной части, рабочих органов. Измерительной, пневматической и гидравлической систем, системы электрооборудования и автоматики, комплекта запасных частей и принадлежностей.

Экипажная часть машины служит основанием для размещения рабочих  органов и систем, обеспечивающих их работу, транспортирования машины и перемещение ее в рабочем режиме. Экипажная часть состоит из силовой установки, силовой передачи, ходовой части, кабин и капота.

Рабочие органы служат для  выполнения технологических операций и включают в себя: подбивочные блоки, подъемно-рихтовочный блок, уплотнители балласта с торцов шпал.

Измерительная система  служит для измерения отклонений в положении пути и подачи команд на подъемно-рихтовочный блок для  ее выправки. Она включает в себя: комплект тележек измерительной системы, нивелировочную систему, систему управления рихтовкой.

Пневмосистема служит для  выполнения вспомогательных операций при работе машины и перевода тележек  контрольно-измерительной системы  в рабочее и транспортное положение.

Комплект запасных частей, инструмента и принадлежностей  служит для проведения комплекса  работ по техническому обслуживанию машины, наладочных работ и устранения неисправностей в процессе ее эксплуатации.

Рама машины опирается  на две двухосные тележки. Рама платформы опирается на одну ось. Все оси машины и платформы оборудованы тормозами.

В концевых частых рамы машины размещены две кабины, в которых  оборудованы рабочие места машиниста  и помощника машиниста, управляющих  машиной. Между кабинами, над всей машиной установлена съемная крыша.

Подбивочные блоки установлены  на раме машины около задней кабины в подвижных рамках, обеспечивающих их перемещение поперек пути. Около  подбивочных блоков на раме установлен подъемно-рихтовочный блок. Силовая  установка и узлы силовой передачи установлены на раме за передней кабиной и закрыты капотом и звукоизолирующими щитами.

В передней части рамы под кабиной оператора установлена  передняя тележка измерительной  системы, которая взаимодействует  с нивелировочным устройством, установленным в кабине оператора. В задней части рамы под кабиной машиниста установлена контрольная тележка, которая взаимодействует с контрольным устройством, установленным в кабине машиниста. Между нивелировочным и контрольным устройствами выше рамы машины натянуты нивелировочные троса, которые проходят над рельсами.

За подбивочными блоками  расположено нивелировочно-рихтовочное  измерительное устройство. На штангах  этого устройства установлены датчики, взаимодействующие с нивелировочными  тросами, и маятник, контролирующий положение пути по уровню в месте выправки.

На раме нивелировочно-рихтовочного устройства установлен датчик, который  взаимодействует с тросами рихтовочной  измерительной системы. Передний конец  рихтовочного троса измерительной  системы закреплен на передней тележке под кабиной оператора, а задний конец на тележке, установленной в задней части платформы. Задняя тележка платформы служит для крепления натяжного устройства хорды. Под передней частью платформы установлена измерительная тележка кручения.

Подъем и опускание  измерительных тележек и прижатие их к рельсам выполняется при  помощи пневматических цилиндров. Подъем и опускание рабочих органов  и их привод, а также движение машины в рабочем режиме производится от гидросистемы. При движении машины в транспортном режиме мощность двигателя используется только для привода тяговых тележек и компрессоров, обеспечивающих работу тормозной системы.

При движении в транспортном режиме машиной управляет машинист, находящийся в кабине машиниста  или оператора в зависимости от направления движения машиной.

На рабочем месте  машиниста в рабочей кабине сосредоточены  управление передвижением машины, рабочими органами, контрольно-измерительными системами и приборы вспомогательных  систем. Контролирующие их работу. В передней части машины, в кабине оператора, установлена аппаратура для записи натурного состояния пути и корректировки передней точки нивелировочной и рихтовочной систем.

При подбиве и выправке пути движение машины может осуществляться в ручном и полуавтоматическом режиме. Ручное управление применяется при работе на стрелочных переводах, полуавтоматическое при работе на пути.

При ручном управлении машинист. Находящийся в рабочей кабине. Подает команды на откидывание подбоек, опускание подбивочных блоков. Поперечное перемещение подбивочных блоков, захват крюками рельса, продольное перемещение подъемно-рихтовочного устройства, переезд машины от одной шпалы к другой.

Инженер-технолог, находящихся  в кабине оператора, подает команды  на перемещение нивелировочных тросов и рихтовочной хорды. Автоматически подаются команды на подъем и опускание уплотнителей балласта с торцов шпал. Подъемку и рихтовку пути.

При полуавтоматическом управлении машинист, находящийся в  рабочей кабине. Подает команды на опускание подбивочных блоков, окончание переезда от шпалы к шпале, продольное перемещение ПРУ.

Из кабины оператора  так же, как и при ручном управлении, подаются команды на перемещение  нивелировочных тросов и рихтовочной  хорды.

Автоматически подаются команды на сжатие и разжим подбоек. Подбивочных блоков, поперечное перемещение подбивочных блоков, захват крюками рельса, начало переезда от шпалы к шпале, подъем и опускание уплотнителей балласта у торцов шпал. Подъемку и рихтовку пути, одно и двух кратное опускание подбивочных блоков, как с изменением угла поворота подбоек, так и без изменения.

При полуавтоматическом управлении время подбивки устанавливается  при помощи реле времени. При обоих  режимах  управления машина может  работать по методам сглаживания  и фиксированных точек.

При работе по методу сглаживания  контрольно-измерительная система  автоматически подает команды на подъемно-рихтовочное устройство, уменьшая отклонение положения пути в плане  и продольном профиле, на значение, определяемое коэффициентом сглаживания.

При работе по фиксированным  точкам предварительно разбивают путь. При этом определяют необходимые  величины сдвижки и подъемки пути через каждые 4…5 шпал. Размеры сдвижки  и подъемки записывают и при выправке устанавливают на приборе контроля положение рихтовочной хорды и на задатчике положения нивелировочных тросов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Конструктивная разработка машины на основании технического задания на работу.

 

 

3.1. Габаритные размеры  и вес машины

 

Размеры и вес машины принимаем аналогичными машине ВПРС-02.

 

 

3.2. Определение производительности  машины

 

Цикл подбивки и выправки  пути состоит из затрат времени на опускание и заглубление подбоек (t_загл), сжатия подбоек (t_сж), раскрытия и подъем подбивочных блоков (t_под), захват рельсошпальной решетки (t_захв) и передвижение машины (t_пер) к очередной подбиваемой шпале.

 

Тогда:

Т_ц = t_загл + t_сж + t_под + t_захв + t_пер  (3.1)  

Время технологических  операций:

 

t_упл(min) = t_загл + t_сж

 

Определяется минимально необходимым количеством вибровоздействий.

 

Определим цикл подбивки и выправки пути для заданной машины, при установленной производительности П=800 шпал/час.

 

Время цикла определим  по формуле:

 

Т_ц = (3600 / П ) × n  ,  (3.2)

 

Где n – число одновременно подбиваемых шпал для ВПРС-02 n=1.

 

Тогда Т_ц = (3600 / 800) × 1 = 5.14 сек.

 

Следовательно зная время  цикла подбивки и выправки пути для  заданной машины можем найти составляющие параметров вибрирования.

Минимально допустимое время воздействия на балласт:

                                     (3.3)

 

где  -угловая частота колебаний подбоек =200-220 сек^-1(1500 об/мин);

-минимально необходимое количество воздействий на балласт, =600-800;

  Тогда время воздействия на балласт будет равно:

Следовательно принимаю для своей машины =2.74 сек.

Время на раскрытие и  подъем подбивочных блоков (t_под) принимаю в соответствии с рекомендуемыми значениями,т.е. (t_под=0.6 сек)  , захват рельсошпальной решетки (t_захв=0.3 сек) и передвижение машины к очередной подбиваемой шпале (t_пер=1.5 сек).

Скорость обжатия принимаю в соответствии с рекомендуемыми значениями: .

 

 

3.3. Определение потребной  мощности

 

Мощность шпалоподбивочной машины складывается из мощности, расходуемой при виброуплотнении балласта, затрачиваемой на привод подбивочных блоков, холостого хода (N_вибр., N_обж., N_х.х.), и из мощности затрачиваемой на привод вспомогательного оборудования (компрессоров, генераторов и т.д.) и передвижения машины.

Следовательно:

 

                      

                       (3.4)

 

                                                                                 

где N_вибр-мощность затрачиваемая на вибрирование, кВт;

 n_бл – число подбивочных блоков на машине, шт., для ВПРС-02 n_бл = 2;

 η₁-КПД передачи от двигателя к подбойкам, η₁=0.8;

 N_обж-мощность затрачиваемая на обжатие щебня, кВт;

 N_х.х-мощность затрачиваемая на холостой ход, кВт;

 η₂-КПД привода механизма обжатия шпал, η₂=0.85;

  -сумма мощностей дополнительных механизмов, кВт;

 η₃-КПД передачи от двигателя к задействованным механизмам,  η₃=0.82;

 η₄-КПД привода дополнительных механизмов, η₄=0.8.

 

Составляющие затрат мощности определяются из выражений:

 

                                               

                                          (3.5)

 

                                 (3.6)      

 

где υ_обж – скорость обжатия щебня = 0,12 м/с;

n_л – количество пар подбоек в блоке, n_л = 4;

t_отр = 0,835×Т – время отрыва подбойки от щебня, сек.;