CC BY
11
1 2 Шубин А.А ., Фадеев В.В .
Заведующий кафедрой 2Студент
Кафедра «Детали машин и подъемно-транспортное оборудование» Калужского филиала ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВИБРАЦИОННОЙ
ШПАЛОПОДБОЙКИ
Аннотация
В данной статье рассматриваются способы модернизации электрошпалоподбойки. Данные усовершенствования позволят повысить производительность и снизить вредное воздействие вибрации на рабочего.
Ключевые слова: электрошпалоподбойка, путевой инструмент, балласт Key words: elektrospotrebicu, track tools, seal, ballast
Верхнее строение железнодорожного пути имеет сложное устройство, состоящее из земляного полотна, балластной призмы, рельсошпальной решетки, дренирующих устройств и т.д. Основным и наиболее ответственным элементом является балластная призма с установленной на ней рельсошпальной решеткой. В процессе эксплуатации вертикальные нагрузки от подвижного состава через рельсошпальную решетку передаются на балластную призму, которая с течением времени, вследствие взаимного трения частиц балласта и просыпей из подвижного состава, засоряется [1]. При этом снижаются дренирующие свойства балласта, что может приводить к изменению положения пути от проектного состояния. В этом случае, для очистки или замены балласта используются тяжелые путевые машины и комплексы.
Для поддержания пути в рабочем состоянии во время эксплуатации производится достаточно большой объем работ, с использованием мобильных комплексов и путевого механизированного инструмента. От эффективности и производительности применяемого инструмента во многом зависит продолжительность технологического «окна», то есть остановки движения поездов по перегону [2]. Анализ путевого механизированного инструмента и выполняемых ими работ позволяет сделать вывод, что одним из наименее технологичных инструментов, требующих от монтера пути значительных физических затрат, является электрошпалоподбойка (ЭШП). Она служит для уплотнения подшпального слоя балласта в рельсовой зоне и применяется после выполнения различного ряда ремонтных работ, таких как замена отдельных шпал, выправка пути, исправление пути на пучинах и т. д., На рис.1 приведена конструкция основных элементов ЭШП [3].Вибрация, создаваемая дебалансом, передается от корпуса шпалоподбойки на подбивочное полотно. Горизонтальная установка дебаланса определяет ударное осевое движение подбивочного полотна. При этом дебаланс удален на значительное расстояние от зоны уплотнения. В процессе труда монтер пути проходит за смену путь 3,5-4 км, перенося инструмент на руках, совершает многократные наклоны и разгибания, создает на рукоятке усилие от 100 до 200Н. Например, при работе со шпалоподбойкой монтер пути держит ее перед собой обеими руками и перемещает ее на 30-40 см от 5 до 10 раз в минуту. Учитывая, что вес инструмента более 18 кг, актуальными являются задачи по снижению веса инструмента и повышению эффективности уплотнения балласт [4].
В работе [5] предложена принципиально новая конструкция ЭШП, в которой дебаланс устанавливается вертикально, и макотмально приближен к зоне уплотнения. В этом случае полотно совершает колебательные движения, что повышает эффективность уплотнения балласта. По такому же принципу работают подбивочные блоки всех путевых
машин. Вертикальное расположение дебаланса вызывает необходимость изменения конструкции шпалоподбойки.
1
Рис. 1. Электрошпалоподбойка: 1 - рукоять; 2 - консоль; 3 - виброгасящий элемент; 4 - подбивочное полотно; 5 - дебаланс;
6 - электродвигатель
Были рассмотрены несколько вариантов передачи крутящего момента на вертикальный вал дебаланса: использование зубчатого зацепления, применение гибкого вала и т.д. Зубчатое зацепление было исключено в связи со значительными вибрациями и сложностью подачи смазки в зону контакта зубьев. Существующие конструкции гибких валов не обеспечивают необходимого радиуса загиба от горизонтального вала электродвигателя к вертикальному валу дебаланса, поэтому его использование приведет к увеличению габаритных размеров инструмента. Наиболее предпочтительным с точки зрения упрощения конструкции и эксплуатационной надежности инструмента является
вертикальное расположение электродвигателя. На рис 2. приведена конструкция электрошпалоподбойки с вертикальным расположением двигателя.
Крутящий момент электродвигателя через шлицевую муфту передается на дебаланс, который расположен вертикально и при вращении создает вибрационные колебания подбивочного полотна в горизонтальной плоскости, передающиеся на балластную призму, уплотняя ее. Нижний подшипник электродвигателя заменен роликовым радиально-упорным, для восприятия осевой нагрузки. Предполагаемая компоновка ЭШП позволяет повысить эффективность процесса уплотнения и снижает отрицательное воздействие вибрации на ручки шпалоподбойки.
Ремонтные работы с использованием ЭШП производятся с различной фракцией щебня и степенью его засоренности без смены подбивочного полотна, что в некоторых случаях отрицательно сказывается на производительности и эффективности уплотнения. Поэтому в конструкции ЭШП предлагается предусмотреть возможность замены подбивочного полотна с учетом условий проведения работ, установив его на конус Морзе. Это позволит не только производить быструю замену износившейся детали, но и подбирать подбивочное полотно с различной рабочей частью в зависимости от состояния балласта.
Рис 2. Электрошпалоподбойки с вертикальным расположением двигателя: 1 - рукоять; 2
- рама; 3 - виброгасящий элемент; 4 - электродвигатель; 5 - шлицевая муфта; 6 - дебаланс; 7 - подбивочное полотно
Предлагаемая конструкция ЭШП позволяет размещать дебаланс непосредственно вблизи зоны работы подбивочного элемента и тем самым уменьшить массу дебаланса и, следовательно, снизить потребляемую электродвигателем мощность. Применение различных конструкций рабочей части подбивочного полотна в зависимости от состояния балласта, а также его колебания в горизонтальной плоскости будет способствовать повышению качества уплотнения балласта, снижению веса инструмента и физических нагрузок монтера пути [4]. В процессе изготовления необходимо учитывать влияние технологии на эксплуатационные характеристики [6-9].
Литература:
1.Путевой механизированный инструмент: справочник. В.М. Бугаенко, Р.Д.Сухих, И.М. Пиковский и др. / - под ред. В.М. Бугаенко, Р.Д.Сухих-М.: Транспорт, 2000. 368с.
2.Шубин А.А., Витчук П.В., Смоловик А.Е. Варианты модернизации шпалоподбойки // Мир транспорта, 2015. Т.13. №6 (61). С. 78-87
3.Крейнис З.Л., Коршикова Н.П. Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути. -М.: УМК МПС России, 2001. 768 с.
4.А.А Шубин, Н.М. Борискина, А.В Федоров Повышение эффективности работ при ремонте железнодорожного пути//Наукоемкие технологии в приоро- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы Всероссийской научно-технологической конференции, 24-26 ноября 2015 г. Т.4-Калуга: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2015
5.Шубин А.А., Витчук П.В., Фадеев В.В. Повышение эффективности работы вибрационной шпалоподбойки // Научный альманах. Издательство: ООО «Консалтинговая компания Юком» Тамбов. ISSN: 2411-7609 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http:www.elibrary.ru/item.asp?id=25314254
6.Малышев Е.Н., Бысов С.А., Антонюк Ф.И. Повышение эффективности изготовления сборочных единиц с запрессованными втулками // Южно-Сибирский научный вестник. 2014. № 3 (7). С. 24-26.
7.Малышев Е.Н., Бысов С.А. Формализация требований к геометрии деталей, соединяемых вдоль оси симметрии // Южно-Сибирский научный вестник. 2015. № 4 (12). С. 18-22.
8.Мусохранов М.В., Калмыков В.В., Малышев Е.Н., Зенкин Н.В Энергия поверхностного слоя металлов как инструмент воздействия на величину коэффициента трения // Фундаментальные исследования. 2015. № 2-2. С. 251-254.
9.Мусохранов М.В., Калмыков В.В., Малышев Е.Н., Антонюк Ф.И. Влияние технологического воздействия на энергетическое состояние поверхностного слоя деталей // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. С. 59.
