Разработка стенда для вывешивания и сдвига рельсошпальной решетки (стр. 2 из 16)
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
1 – гидроцилиндр подъема пути; 2 – реактивный кронштейн; 3 – гидроцилиндр сдвига пути; 4 – электромагнитные роликовые захваты; 5 – рихтующие ролики; 6 – траверса; 7 – центральная балка; 8 - шарнирный узел крепления центральной балки и реактивного кронштейна
Сброс решетки электромагнитным захватом происходит по нескольким причинам. На пути с асбестовым балластом происходит налипание металлических включений к магниту. Электромагнитное поле рассеивается, подъемная сила захвата уменьшается. Необходима очистка пространства в зоне рельса от балласта.
Рисунок 7 – Электромагнитный рельсовый захват
1 – электромагнитная катушка; 2 – опорный ролик; 3 – корпус электромагнита
Рисунок 8 – Роликовый рельсовый захват
1 – гидроцилиндр привода захвата; 2 – рихтующий ролик; 3 – захватный ролик
Одной из причин сброса решетки является также неравномерность нагрузок на катушки по длине захвата. При изгибе решетки наибольший ее прогиб смещается в сторону более длинного свободного пролета и практически может находиться вне рельсового захвата. В результате задние катушки нагружаются больше, чем передние и это способствует отрыву от рельса всего магнита. Отрыву захвата способствует также неравномерность зазоров по его длине между нижней пластиной магнита и головкой рельса. По концам захвата они больше, чем в середине. Выравнивание нагрузок на катушки и равномерность зазоров можно обеспечить использованием секционных рельсовых захватов небольшой длины. При односекционном захвате эти недостатки можно устранить применением одноконсольного захвата. Консоль у захвата должна быть только с задней стороны.
Отрыв захвата от рельса происходит также вследствие неудачной конструкции подвески корпуса захвата к поперечной балке. Усилие на перемещение захвата вдоль рельса передается в верхней части его корпуса. При увеличении сопротивления перемещению захвата (особенно на стыках) создается дополнительный момент, разворачивающий магнит в вертикальной плоскости относительно переднего ролика. Это способствует отрыву захвата от рельса. Указанный недостаток можно устранить присоединением подвески к нижней части его корпуса. При такой конструкции существенно уменьшается момент, разворачивающий магнит. С этой же целью можно использовать захват с несимметричным расположением катушек относительно его подвески. Повышает надежность работы электромагнитного захвата также использование дублирующих рельсозахватных роликов.
Роликовые захваты используются в основном на машинах циклического действия. Они приводятся в действие при остановке машины во время рабочего цикла. В настоящее время делается попытка использования этих захватов на машинах непрерывного действия. Однако разработанные конструкции имеют ряд недостатков. В частности, не отработана конструкция, надежно удерживающая решетку в вывешенном состоянии при проходе рельсовых стыков. Не предусмотрены устройства для регулировки зазоров между роликами и рельсами в случае использования машин на путях с различным типом рельсов или при износе роликов. Как и в электромагнитных захватах, наиболее нагруженными являются ролики со стороны меньшего свободного пролета. В конструкции захвата должны быть предусмотрены устройства, выравнивающие нагрузки по его длине на захватных и рихтующих роликах. Нагрузки на один захватный ролик находятся в пределах 25...30 кН, на рихтующий ролик - 10...15 кН [10].
Надежность работы роликов зависит от их конструкции и взаимного расположения. Для свободного прохода захватами кривых участков пути и наибольшего вывешивания решетки с меньшим усилием необходимо захватывать рельс на небольшой длине. Однако сближение роликов может привести к тому, что оба комплекта захватных роликов будут находиться на рельсовой накладке. Надежность захвата и удержания решетки при этом резко снижается.
Конструкции захватов должны обеспечивать возможность прохода машиной кривых участков пути и участков с изменением ширины колеи, без заклинивания роликов. Особенно это важно в устройствах с электромеханическим приводом [4].
Следует отметить, что усовершенствование захватов делается с учетом типа машины и условий производства работ. Так, многосекционные захваты целесообразно применять на машинах с большими свободными пролетами (балластировочные и щебнеочистительные машины). На машинах с малой базой захваты должны быть небольшой длины и иметь дублирующие элементы.
2 РАЗРАБОТКА СТЕНДА
2.1 Геометрическая компоновка рабочего оборудования на раме
Основу стенда составляет удлиненная рама грузовой платформы (рисунок 9), состоящая из двух боковых балок и двух хребтовых изготовленных из двутавра № 60 с переменным по высоте сечением.
Рисунок 9 – Грузовая платформа
Длина рамы стандартной платформы была увеличена на 10250 мм и составляет 23650 мм, для того чтобы обеспечить базу стенда Lм=19950 мм.
ПРУ взято с выправочно-подбивочной машины ВПР-02 и смонтировано с опорой на раму стенда Кинематическая схема ПРУ представлена на рисунке 5.
Как уже говорилось в аналитическом обзоре, расположение подъемно-рихтовочного устройства в пролете путевых машин зависит от типа машины и ее назначения. У щебнеочистительных и балластировочных машин ПРУ расположено в середине пролета, а у выправочно-подбивочных машин ПРУ находится ближе к задней тележке. Схема компоновки подъемно-рихтовочного устройства на раме стенда изображена на рисунке 10.
Рисунок 10 – Общая схема компоновки лабораторного стенда
Проектируемый мной в дипломном проекте лабораторный стенд будет иметь переднюю стационарную тележку и заднюю перемещаемою вдоль рамы стенда.
Задняя тележка фиксируется в одном из трех возможных положений, для этого на раме стенда дополнительно находятся еще две шкворневых балки. При максимальной базе платформы Lм = 19950 мм, ось ПРУ находится в середине пролета как у щебнеочистительных и балластировочных машин. При минимальной базе платформы Lм =14570 мм, ось ПРУ расположена на расстоянии 4595 мм, что равнозначно расположению ПРУ у машины ВПР-02.
2.2 Расчет усилий вывешивания и сдвига бесстыкового пути
2.2.1 Расчет усилий вывешивания
2.2.1.1 Расчетный случай №1
Исходные данные: длина защемленного рельса в пролете стенда L: 18,1м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой передней тележки ар : 9,05 м; расстояние от оси ПРУ до ближайшей точки защемления рельса колесной парой задней тележки bp: 9,05 м; величины вывешивания путевой решетки Hвыв , м: 0,01; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25.
Расчетная схема изображена на рисунке 11.
Рисунок 11 – Расчетная схема №1 к определению усилия вывешивания РШР
Суммарное усилие вывешивания Рсум , Н [10]:
, (1)где Р - основное усилие вывешивания путевой решетки Р, Н [10]; Рдоп - дополнительное усилие вывешивания путевой решетки Рдоп , Н [10].
, (2)где q - погонное сопротивление подъему путевой решетки q, Н/м [10]; Е – модуль упругости рельсовой стали,
Н/м2 [10]; Ix – момент инерции поперечных сечений двух рельсов относительно главных горизонтальных осей, Iх = 
м4 [10].