Модернизация щебнеочистительной машины ЩОМ-1200

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1 Патент RU 2306378 E 01 H7/16 5
1.2 Патент No2394654 RU Е01В 27/12 7
1.3 Патент No2235464 RU E01В 27/16 9
2 НАЗНАЧЕНИЕ, КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА, РАБОТЫ И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ 11
3 РАСЧЕТ ВЫГРЕБНОГО УСТРОЙСТВА 17
4 РАСЧЕТ ПЛОСКОГО ВИБРАЦИОННОГО ГРОХОТА 22
5 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ РАБОТЕ МАШИНЫ 26
5.1 Мероприятия по технике безопасности 26
4.2 Мероприятия по обеспечению безопасности движения поездов 27
4.3 Условия транспортирования машин 28
4.4 Требования безопасности при техническом обслуживании и ремонте щебнеочистительной машины 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 39






1 АНАЛИЗ ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Щебнеочистительная машина применяется на железнодорожном транспорте при среднем и капитальном ремонте железнодорожного пути для восстановления упругости щебёночного слоя и его дренирующих свойств, а также для улучшения несущей способности балластной призмы.
Первые щебнеочистительные машины были созданы в СССР в 40-х годах XX века, а на железнодорожном ходу – в начале 1950-х годов. Машины на железнодорожном ходу выполняли очистку щебня по всей ширине балластной призмы: балласт забирался с пути ковшовыми цепями и подавался в цилиндрические вращающиеся грохоты, через отверстия которых загрязнители и мелкие (пылевые) фракции щебня падали на конвейер и выбрасывались на обочину пути. Очищенный балласт ссыпался в путь. Внедрение прогрессивной технологии, при которой машины тяжёлого типа в определённой последовательности выполняют ремонт пути в «окна», потребовало разработки принципиально новой машины, работающей с большей производительностью.
Выпускаемые для железных дорог мира самоходные щебнеочистительные машины имеют скребковые или ковшовые выгребные устройства. Для очистки щебня часто используются виброгрохоты. Такие щебнеочистительные машины обеспечивают большую глубину очистки, но имеют более низкую производительность, чем щебнеочистительные машины с центробежным способом очистки балласта.

1.1 Патент RU 2306378 E 01 H7/16

Изобретение относится к железнодорожной технике и представляет собой машину для очистки щебня балласта пути в процессе ремонта последнего. Щебнеочистительная машина (рисунок 1.1) содержит направляющий желоб, установленную в последнем на направляющих роликах бесконечную баровую цепь с выполненными на звеньях гребнями и пальцами для захвата и транспортировки щебня, привод цепи и транспортер для подачи щебня в систему очистки. На внутренней поверхности направляющего желоба укреплены съемные панели с защитным покрытием в виде твердосплавных пластин. Пластина, установленная на входе в желоба, имеет каплевидную в поперечном сечении переднюю кромку. Техническим результатом изобретения является устранение в значительной мере быстрого износа желоба транспортируемым в процессе очистки щебнем.

Рисунок 1.1 – Щебнеочистительная машина

Щебнеочистительная машина содержит направляющий желоб 1, установленную в последнем на направляющих роликах 2 бесконечную баровую цепь 3 с выполненными на звеньях 4 гребнями и пальцами для захвата и транспортировки щебня 5 (на рисунке не показаны). Привод 6 служит для перемещения цепи 3, а транспортер 7 – для подачи щебня 5 в систему его очистки. На внутренней поверхности направляющего желоба 1 укреплены съемные панели 8 с защитным покрытием. Панели 8 крепятся на стенках желоба 1 с помощью болтового или любого другого разъемного соединения.
Защитное покрытие может быть выполнено в виде укрепленных на панели пластин 9 из твердого износостойкого материала, например карбида вольфрама или нитрида кремния. Пластины 9 закреплены на панели 8 обычно с помощью пайки. Пластина, установленная на входе в желоб 1, имеет каплевидную в поперечном сечении переднюю кромку 10.
В процессе эксплуатации щебень 5 балласта рельсового пути загрязняется под влиянием осадков, выбросов из поездов, выхлопа двигателей и т.п. При этом балласт приобретает нежелательные качества, выражающиеся, например, в том, что его может вспучить при замерзании и, как следствие, приведет к недопустимому искажению геометрии пути.

1.2 Патент No2394654 RU Е01В 27/12

Изобретение относится к устройствам для сортировки твердых материалов, в частности к их конструктивным элементам, связанным с особенностью сортировки балласта железнодорожного пути повышенной влажности и засоренности. Грохот (рисунок 1.2) включает корпус в виде боковин с наружными опорными цапфами и поперечными связь-балками, просеивающую поверхность, размещенную на связь-балках, вибровозбудитель и подвеску. Грохот снабжен системой автоматического управления и датчиками контроля амплитуды виброколебаний, установленными на корпусе грохота и датчиками частоты виброколебаний, установленными на корпусе грохота или вибровозбудителе и связанных с системой автоматического управления. Подвеска выполнена с возможностью регулирования жесткости в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно, изменения амплитуды виброколебаний за счет изменения, например, давления воздуха в полостях пневмобаллонов. Вибровозбудитель выполнен с возможностью изменения частоты виброколебаний грохота для обеспечения оптимальных режимов грохочения в зависимости от качества и состояния балласта и загрузки грохота. Технический результат - повышение эффективности грохочения.
Цель изобретения – облегчение открытия и закрытия крыльев в снежной траншее и снижение лобового сопротивления при работе с закрытыми крыльями.
Для этого боковые крылья выполнены подвижными в продольном относительно рамы направлении, а механизм их привода состоит из подвижной рамы, силового цилиндра и распорок с ползунами, при этом подвижная рама и ползуны распорок установлены в направляющих, жестко закрепленных на кузове снегоочистителя, а силовой цилиндр также жестко закреплен на кузове и своим штоком соединен с подвижной рамой.
В носовой части кузова 1 снегоочистителя установлены боковые крылья 2, предназначенные для расширения траншеи, разрабатываемой питателями в снежном забое. Каждое крыло 2 шарнирно установлено на подвижной раме 3, перемещающейся по направляющим 4, жестко закрепленным на кузове снегоочистителя. Перемещение подвижных рам 3 вместе с крыльями 2 вдоль направляющих 4 производится при помощи силовых цилиндров 5. По этим же направляющим 4 перемещаются ползуны 6 с прикрепленными к ним шарнирно распорками 7.
Техническим результатом изобретения являются повышение эффективности работы и упрощение конструкции грохота.
Грохот, включающий корпус, выполненный в виде боковин 1, с наружными цапфами 2 и поперечными связь-балками 3 с просеивающей поверхностью, выполненной в виде двух сит 4 и 5, размещенных на связь-балках 3, вибровозбудитель 6 и подвеску 7, снабжен системой автоматического управления 8 и датчиками 9 контроля амплитуды виброколебаний, установленными на боковинах 1, и датчиками 10 частоты виброколебаний, установленными на боковинах 1 или на корпусе вибровозбудителя 6. Подвеска 7 выполнена, например, в виде пневмобаллонов 11. Датчики 9 и 10 посредством кабельной связи 12 связаны с системой автоматического управления 8. В зависимости от состояния балласта, поступающего на грохот (например, сильнозагрязненный, мокрый балласт, перегруженный грохот), датчики 9 и 10 регистрируют снижение величин амплитуды и частоты виброколебаний грохота и передают данные в систему автоматического управления 8, которая на основании установленных программ выдает соответствующие команды, например по увеличению давления воздуха в пневмобаллонах 11 и повышению частоты вращения привода вибровозбудителя 6, устанавливая оптимальные параметры виброколебаний для реализации наиболее эффективной работы грохота.



Рисунок 1.2 – Грохот вибрационный
1.3 Патент No2235464 RU E01В 27/16

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к технологии очистки балласта и устройствам для ремонта и восстановления железнодорожного пути. Грохот щебнеочистительной машины (рисунок 1.3) содержит наклонный короб с боковинами и ситом, опоры, выполненные в виде амортизаторов, и возбудитель колебаний, включающий по меньшей мере два разнесенных по ширине короба вибратора. Возбудитель колебаний снабжен приводом, выполненным не выходящим за габарит по ширине короба и включающим по меньшей мере один двигатель с устройством для измерения скорости вращения, карданным валом, дифференциалом и двумя полуосями с полумуфтами. Каждый вибратор включает вибровал с ответной полумуфтой, корпус и регулятор дебаланса. При этом корпуса вибраторов связаны с коробом через поперечную балку, контактирующую с его боковинами с возможностью смещения и фиксации вдоль его продольной оси. На коробе установлено по меньшей мере одно дополнительное сито, расположенное над основным, а размеры ячеек каждого дополнительного сита выполнены с возможностью прохода чистого щебня. По меньшей мере одно из сит выполнено арочным. Техническим результатом изобретения является дальнейшее увеличение производительности грохота и улучшение качества очистки щебеночного балласта от засорителей, а также обеспечение возможности максимального использования габарита щебнеочистительной машины по ширине.
Грохот щебнеочистительной машины содержит наклонный короб 1 с боковинами 2 и ситом 3, опоры 4, выполненные в виде амортизаторов, и возбудитель 5 колебаний, включающий по меньшей мере два разнесенных по ширине короба 1 вибратора 6. Каждый вибратор 6 включает вибровал 7 с полумуфтой 8, корпус 9 и регулятор 10 дебаланса, при этом каждый корпус 9 вибратора 6 связан с коробом 1 через поперечную балку 11, контактирующую с его боковинами 2 с возможностью смещения и фиксации вдоль его продольной оси. Возбудитель 5 колебаний снабжен приводом, выполненным не выходящим за габарит по ширине короба 1, при этом привод включает по меньшей мере один двигатель 12 с устройством 13 для изменения скорости вращения, карданным валом 14, дифференциалом 15 и двумя полуосями 16 с полумуфтами 8. Дополнительно грохот снабжен по меньшей мере одним ситом 17, расположенным над основным ситом 3, при этом размеры ячеек каждого дополнительного сита 17 (а также, как показано на чертеже, дополнительного сита 18) выполнены с возможностью прохода чистого щебня. Для увеличения жесткости и увеличения площади сеющей поверхности сита 3 и дополнительных сит 17 и 18 последние выполнены арочными.




Рисунок 1.3 – Грохот щебнеочистительной машины

2 НАЗНАЧЕНИЕ, КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА, РАБОТЫ И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ

Щебнеочистительный комплекс ЩОМ-1200 (рисунок 2.1), 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.



Рисунок 2.1 – Добывающе-распределительный (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: добывающе-распределительный и очистной модули, а также тягово-энергетическая секция (тяговый модуль) ТЭС-1000 (на рисунке 2.1 не показана).
Экипажная часть добывающе-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 добывающе-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.


Рисунок 2.2 – 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 (рисунок 2.2) 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 добывающе-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 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.
В целях увеличения производительности и замены импортного грохота на грохот отечественного производства грохот щебнеочистительной машины ЩОМ-1200 был заменен на высокочастотный вибрационный грохот ГВЧ-41 (рисунок 2.3). Данная модернизация позволит увеличить производительность машины и снизить ее стоимость.


Рисунок 2.3 – Высокочастотный вибрационный грохот ГВЧ-41
3 РАСЧЕТ ВЫГРЕБНОГО УСТРОЙСТВА

Расчеты цепного скребкового выгребного устройства (рисунок 3.1) 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.