Модернизация плужного снегоочистителя СДП

БОковое крыло.dwg

КП.ПМиМ.ЗМ-51.2016.02.07.00 СБ
снегоочистителя двухпутного
плужного модернизированного
Элементы привода бокового крыла закрепить пальцами.
При монтаже пальцы закрепить стопорами.
Подключение пневмоцилиндров производить согласно ГОСТ Р 52869-2007. При недостаточной
плотности соединений применять герметик ТУ 6-02-775-73.
После монтажа бокового крыла проверить работу на холостом ходу.
* Размер для справок.

ЛОбовой щит снегоочистителя СДПМ.dwg

КП.ПМиМ.ЗМ-51.2016.01.05.00 СБ
снегоочистителя двухпутного
плужного модернизированного
Элементы привода ножа закрепить пальцами.
При монтаже ножа пальцы закрепить стопорами.
Подключение пневмоцилиндров производить согласно ГОСТ Р 52869-2007. При недостаточной
плотности соединений применять герметик ТУ 6-02-775-73.
После монтажа ножа проверить работу на холостом ходу.
* Размер для справок.

Bokovoe_krylo_13.dwg

КР.ТРМиО.ЗМ-51.2016.02.07.00 СБ
Шарнирный узел крепления
Основная часть крыла
Универсальный шарнирный узел

Снегоочиститель двухпутный плуговой модернизированный.dwg

КП.ПМиМ.ЗМ-51.2016.00.00.00 ВО
Снегоочиститель двухпутный
плужный модернизированный
Технические характеристики:
Максимальная высота очищаемого снега
Ширина захвата снега
при открытых крыльях 4
при закрытых крыльях 3
Транспортная скорость движения
Рабочая скорость движения
Рабочее давление сжатого воздуха
База снегоочистителя
длина по осям автосцепок 17
Габарит в транспортном положении 1-Т

пояснительная.docx

АНАЛИЗ ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ5
1 Патент RU 2029818 E 01 H5065
2 Патент №526297 RU Е01В 2712 27166
3 Патент №2236124 RU E01В 27177
НАЗНАЧЕНИЕ КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА РАБОТЫ И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ9
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ14
РАСЧЕТ ЗОНЫ ШИРИНЫ ОТБРОСА СНЕГА ПРИ РАБОТЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ19
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ26
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ РАБОТЕ МАШИНЫ31
Железнодорожный путь является важным объектом т.к. обеспечивает большинство пассажирских и транспортных перевозок. Поэтому обеспечение его работоспособного состояния является одной из основных задач.
Сеть железных дорог Республики Беларусь находится в зоне умеренного климата с выпадением осадков в виде снега поэтому своевременная очистка путей от снега имеет большое значение для нормального функционирования транспорта в холодное время года. Степень покрытия участка пути снегом зависит от количества приносимого к пути снега поперечного профиля земляного полотна и естественных (лесополосы) или искусственных (снеговые щиты) преград для переноса снега. Путь расположенный на насыпи высота которой больше толщины снежного покрова как правило не заносится снегом а путь в выемках глубиной более 04 м подвержен сильным заносам.
Для очистки путей от снега на перегонах и станциях используются плужные и роторные снегоочистители снегоуборочные машины и стационарные устройства для обдува или обогрева стрелок на станциях. Плужные снегоочистители ввиду несложного конструктивного устройства и минимальных затрат на эксплуатацию наиболее распространены на железной дороге.
В данном курсовом проекте рассматривается снегоочиститель двухпутный плужный СДП предназначенный для уплотнения очистки пути от снега с максимальной толщиной слоя до 15 м. Цель данного курсового проекта – модернизация данного снегоочистителя с целью упрощения конструкции лобового щита и уменьшению времени на подготовку снегоочистителя к работе.
АНАЛИЗ ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Плужный снегоочиститель изготавливается в виде отвала или клиновидного плуга и имеет подъёмный механизм. Он отбрасывает снег по ходу движения в одну или в обе стороны. Угол установки отвалов плуга постоянен и составляет около 50 градусов к оси железнодорожного пути. Снегоочиститель может также снабжаться боковыми крыльями. В зависимости от конструкции и от наличия крыльев рабочая скорость машины с плужным снегоочистителем может составлять от 15 до 70 кмч. При движении очищается полоса шириной от 3 до 5 метров толщина сметаемого снежного слоя — от 20 сантиметров до полутора метров. Снег очищается на глубину до 5 сантиметров ниже головки рельса. Для установки снегоочистителя в рабочее положение используется дополнительный привод который может быть механическим гидравлическим или пневматическим. Впервые в России плужный снегоочиститель для паровоза был применён в 1879 году на Уральской железной дороге.
1 Патент RU 2029818 E 01 H506
Снегоочиститель железнодорожных путей содержащий установленный на раме шасси с помощью тяг изменяемой длины отвал состоящий из связанных между собой вертикальной осью поворотных щитов сопряженных по ступенчатой в проекции на плоскость проходящей через ось линии отличающийся тем что он снабжен ребрами жесткости выполненными с тыльной стороны соответствующих ступеней линии сопряжения при этом сторона ребра жесткости равна ширине смежной с ним ступени.
Снегоочиститель представляет собой рельсовый экипаж на раме 1 которого смонтированы щиты отвала 2 и 3 связанные вертикальной осью 4. Щиты 2 и 3 соединены с рамой машины тягами изменяемой длины 5 которые могут быть выполнены в виде управляемых пневмо- или гидроцилиндров. В зоне вертикальной оси 4 разъем щитов выполнен в виде ступенчатого выреза. С тыльной стороны основной рабочей поверхности щитов 6 закреплены кронштейны 7 с дополнительными рабочими гранями 8. По линии пересечения с основной рабочей поверхностью щита 6 дополнительные рабочие грани 8 образуют режущую кромку отвала 9. Кронштейны 7 с дополнительными рабочими гранями 8 в зоне ступенчатого разъема отвала расположены поочередно по высоте на его щитах 2 и 3 напротив кронштейнов 7 установленных на одном из щитов отвала в другом щите выполнен вырез. Длина вырезов на одном щите в горизонтальных секущих плоскостях соответствует длине дополнительной рабочей грани другого щита.
Цель изобретения – повышение эффективности снегоочистителя за счет снижения сил вредного сопротивления удаляемого снега.
Рисунок 1.1 – Снегоочиститель железнодорожных путей
2 Патент №526297 RU Е01В 2712 2716
Снегоочиститель железнодорожных путей содержащий кузов смонтированный на ходовой раме роторный заборный орган с приводом и боковые крылья с механизмом привода их в рабочее и транспортное положения отличающийся тем что с целью облегчения открытия и закрытия крыльев в снежной траншее и снижения лобового сопротивления при работе с закрытыми крыльями 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.
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.
Рисунок 1.2 – Снегоочиститель с подвижными крыльями
3 Патент №2236124 RU E01В 2717
Двухпутный плужный снегоочиститель двухстороннего действия с передним щитом крыльями подкрылками и нижним подрезным щитом отличающийся тем что с целью отбрасывания снега в сторону не закрывая поля зрения руководителя работ передний щит крылья и подкрылки выполнены в виде ломаной поверхности обращенной вогнутой частью в сторону движения а нижний подрезной щит смонтирован шарнирно с возможностью поворачиваться в сторону противоположную движению снегоочистителя.
Передний щит крылья и подкрылки в поперечном сечении выполнены в виде ломаной поверхности вогнутая часть которой обращена в сторону движения. Нижний подрезной щит смонтирован шарнирно с возможностью поворачиваться в сторону противоположную движению снегоочистителя. Такое конструктивное выполнение машины обеспечивает более эффективное отбрасывание снега в сторону от поля зрения руководителя работ.
По торцам вагона (локомотива) 1 установлены под углом 50° к оси пути 2 рабочие органы 3 выполненные в виде отвальных поверхностей включающих в себя передний щит 4 с крыльями и подкрылками. К щиту 4 шарнирно подвешен подрезной щит имеющий возможность поворачиваться в сторону противоположную движению снегоочистителя благодаря чему он (подрезной щит) совершает качающее движение и может занимать рабочее или транспортное положение. В поперечном сечении рабочий орган 3 имеет форму ломаной поверхности обращенной вогнутой частью в сторону движения. Управление подрезным щитом 5 осуществляется посредством воздушных цилиндров 6. взаимодействующих со щитом 5 через рычаги 7 и противовесы 8. Благодаря описываемому расположению и форме рабочего органа обеспечивается возможность очистки снега при повышенных скоростях не закрывая поля зрения руководителя работ.
Рисунок 1.3 – Снегоочиститель с поворотным ножом
В результате анализа существующих патентов на конструкции снегоочистителей установлено что наиболее рациональной конструкцией для модернизации снегоочистителя СДП является конструкция согласно патенту №2236124 RU E01В 2717 так как данная конструкция позволяет произвести минимальные изменения конструкции снегоочистителя а вместе с тем уменьшить его материалоемкость сложность и время подготовки машины к работе.
НАЗНАЧЕНИЕ КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА РАБОТЫ И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИНЫ
Снегоочиститель СДП предназначен для очистки железнодорожных путей от снега глубиной до 1 м используется главным образом на перегонах может применяться также и для очистки станционных путей. Конструкция снегоочистителя СДП представлена на рисунке 2.1.
Снегоочиститель — это специальный цельнометаллический четырехосный вагон оборудованный по торцам плужными отвалами. Плужные отвалы установлены постоянно под углом 500 к оси пути для отбрасывания снега в правую сторону по ходу снегоочистителя. Плужные отвалы состоят из лобового щита 6 с механизмом подъема и боковых крыльев 7 и 8 с механизмами открытия. Левое боковое крыло каждого отвала (если смотреть из кузова снегоочистителя) называют «угловым» крылом правое — боковым. Кроме плужных отвалов снегоочиститель включает в себя такие основные узлы: ходовую раму 2 две выдвижные автосцепки 1 с механизмами выдвижения и фиксации кузов 3 пневматическое и тормозное оборудование 4 электрическое оборудование 5.
Рисунок 2.1 – Общий вид снегоочистителя СДП:
– выдвижная автосцепка; 2 – рама; 3 – кузов; 4 – пневматическое оборудование и тормоз; 5 – электрооборудование; 6 – лобовой щит; 7 – боковое крыло; 8 – угловое крыло
Рама снегоочистителя — сварная конструкция из двух хребтовых и двух боковых двутавровых балок связанных между собой поперечными балками. С каждой стороны рамы к концам продольных балок приварено по торцовому листу. На торцовых листах смонтирован подъемный лобовой щит отвальных устройств.
На раме вверху и внизу расположены грузовые ящики с балластом. Это необходимо для повышения устойчивости снегоочистителя. Рама опирается на две двухосные тележки грузовых вагонов ЦНИИ-ХЗО и соединена с ними при помощи шкворней с гайками.
Рисунок 2.2 – Лобовой щит СДП:
2 4 5 – рычаги механизма подъема; 3 – вал механизма подъема; 6 – противовес 7 – цепь; 8 – цилиндр; 9 – блок; 10 – подъемный щит; 11 – регулируемый упор; 12 – нож; 13 – тросовая щетка; 14 15 – тяги; 16 – козырек; 17 – направляющая штанга
Данная конструкция достаточно сложная и металлоемкая а также в значительной степени подвержена износу и возможным поломкам. Поэтому данный механизм был подвергнут модернизации.
Рисунок 2.3 – Лобовой щит модернизированный:
– щит; 2 – ось поворота; 3 – цилиндр; 4 – кронштейн щита; 5 - противовес
У модернизированного снегоочистителя (далее СДПМ) конструкция лобового щита отличается от щита снегоочистителя СДП. Щит 1 (рисунок 2.3) приводится в рабочее и транспортное положение поворотом вокруг горизонтальной оси 2 закрепленной в кронштейнах приваренных к торцовому листу. Поднимается и опускается лобовой щит пневматическими цилиндрами 3 штоки которых шарнирно связаны с кронштейнами 4 приваренными к задней стенке щита. Для облегчения подъема щита на рычагах смонтированы чугунные грузы-противовесы 5. Из рабочего в транспортное положение щит переводится при повороте его вперед по ходу снегоочистителя. Щит в рабочем и транспортном положении находится ниже балки выдвижной автосцепки поэтому путь можно очищать при расположении локомотива впереди снегоочистителя. Это целесообразно при неглубоком снеге или при очистке станций.
Лобовой щит машины СДПМ (как и у СДП) оборудован рычажным и световым указателями положения. В транспортном положении лобовые щиты закрепляются винтовыми стяжками.
Крылья с механизмом открытия. Для увеличения ширины захвата снега к раме машины шарнирно подвешены угловые и боковые крылья с подъемными подкрылками которые в открытом положении совместно с лобовым щитом образуют отвальное устройство. Открываются и закрываются крылья пневматическими цилиндрами 10 через систему рычагов. Корпусы цилиндров установлены шарнирно на цапфах закрепленных на раме что обеспечивает поворот цилиндров при раскрытии и закрытии крыльев. В транспортном положении крылья располагаются вдоль оси снегоочистителя и запираются специальными транспортными креплениями.
Рисунок 2.4 – Принципиальная схема рабочей пневмосистемы снегоочистителя:
Ц1-Ц5 – пневмоцилиндры привода переднего плуга; Р1-Р4 – крановые пневмораспределители; ВН1 – кран подачи звукового сигнала;ВН2 и ВН8 – разобщительные краны; ВН3-ВН7 – продувочные краны ресиверов; РС1-РС4 – воздушные резервуары (ресиверы); ТФ1 – тифон; МН1 – манометр; КР1 и КР2 – клапаны максимального давления КО1 – обратный клапан
Снегоочиститель оборудован двумя выдвижными автосцепками с поглощающим аппаратом которые устанавливаются на выдвижной балке. При работе снегоочистителя балка перемещается по направляющим пневматическим цилиндром. Отверстие в лобовом щите закрывается листом. В транспортном положении после снятия листа автосцепка выдвигается и дополнительно закрепляется фиксатором перемещаемым вертикально винтовым механизмом с ручным приводом. Положение автосцепки контролируется дополнительно по сигнальным лампам на пультах управление снегоочистителя.
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ
Расчет ведется в соответствии с рекомендациями [1].
При движении путевой машины возможны следующие сопротивления движению: при трогании основное и дополнительные. Основное сопротивление — сумма сил направленных против движения машины по прямому горизонтальному пути. Дополнительные сопротивления возникают от уклонов и кривизны пути ветра.
Расчет снегоочистителя ведется в соответствии с тяговыми расчетами путевых машин а также стругов-снегоочистителей. При работе снегоочистителя так же как и струга возникает сопротивление передвижению W складывающееся из отдельных составляющих которые преодолеваются силой тяги локомотива Т
где W1 W2 W3 – сопротивление перемещению снегоочистителя как подвижной единицы сопротивления при работе в кривой и на подъеме Н;
Wс – проекция сопротивления снега на продольную ось пути.
Основное сопротивление W1 состоит из силы трения шеек осей в буксовых подшипниках силы трения качения колеса по рельсу сопротивления при проходе стыков и неровностей пути при колебаниях на рессорах сопротивления воздушной среды.
W1 определяют по эмпирической формуле
где – вертикальная нагрузка действующая на машину от её веса и сил взаимодействия рабочих органов кН;
– основное удельное сопротивление зависящее от типа подшипников колесных пар нагрузки на ось скорости движения наличия привода передвижения НкН.
где – нагрузка на ось кН;
– максимальная скорость движения кмч; .
Отсюда находим основное сопротивление W1
Дополнительное сопротивление от уклона пути
где 2– удельное сопротивление состава движению на подъем численно равное расчетному уклону 1м = 1210-3 кН;
Дополнительное сопротивление движению машины возникающее при движении в кривой
где 3– удельное сопротивление от кривой НкН;
Проекция сопротивления снега на продольную ось пути
где – общее сопротивление снега резанию и отбросу в сторону Н;
– соответственно углы резания и установки щита в плане;
– горизонтальная проекция Н.
Рисунок 3.1 – Расчетная схема для определения сил действующих на плужный снегоочиститель
Сопротивление Rc при работе плугового снегоочистителя равно сумме сопротивлений врезанию рабочего органа в пласт снега перемещению срезанного снега по снегу силы инерции при сообщении снегу скорости отброса: ; ; Силу инерции можно определить из условия равенства импульса силы количеству движения здесь m – масса снега; vc – скорость снега. Если принять время t= 1 то m = m0 и (– масса снега отбрасываемого в единицу времени); при этом (– скорость движения машины). Скорость снега пропорциональна поступательной скорости машины (– коэффициент пропорциональности). Тогда где .
Определим сопротивление Rc при работе плугового снегоочистителя
где L H1 – длина режущей части и высота вырезаемого пласта снега м;
– удельное сопротивление при вырезании пласта снега Нм2; при
– плотность снега кгм3;
– коэффициент трения снега о снег;
Отсюда суммарное сопротивление передвижению
Зная W можно подобрать локомотив найти избыточную силу тяги локомотива. Подсчитав W для различных H1 определяют рабочие скорости на различных уклонах пути i и радиусах кривых R.
Условие устойчивости прицепленной к локомотиву машины
где Т – сила тяги локомотива при выбранном режиме работы и профиле пути Н;
– общее сопротивление передвижению кН;
– коэффициент запаса на неучтенные сопротивления;
Для определения режима работы прицепной машины находят избыточную силу тяги локомотива на прямой
где Тп – зависящая от скорости сила тяги локомотива на прямой кН; для локомотива 2М62 Тп=2х196 кН при 20 кмч; Тп=2х95 кН при 50 кмч;
– сопротивления движению машины на прямой как подвижной единицы и от подъема кН;
– сопротивление движению локомотива на подъеме кН.
где – масса локомотива т; для локомотива 2М62 =232 т.
Необходимо проверить выполнение условия (3.8)
Условие выполняется т.е. силы тяги локомотива 2М62 достаточно для очистки пути от снега с толщиной слоя 15 м и плотностью 300 кгм3 с помощью снегоочистителя двухпутного плужного модернизированного.
РАСЧЕТ ЗОНЫ ШИРИНЫ ОТБРОСА СНЕГА ПРИ РАБОТЕ СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ
Снежный покров на пути зависит от снежных осадков и снежных заносов. Толщина покрова за один снегопад обычно не превышает 02-025 м вместе с тем при снежных заносах образуется плотный покров с толщиной до нескольких метров. Толщина заноса зависит от поперечного профиля земляного полотна и количества снега приносимого к пути при наиболее снежной зиме. Путь расположенные на насыпи высота которой больше толщины снежного покрова как правило не подвержен снежным заносам. Это как правило насыпи с высотой более 07 м. Выемки глубиной более 04 м подвержены сильной заносимости. По степени заносимости различают участки пути: особо сильно заносимые сильно заносимые средне заносимые и слабо заносимые. Степень заносимости определяется объемами снега в м3 перемещаемого к пути в течение зимы приходящегося на 1 пог.м пути (м3пог.м). Например к сильно заносимым относятся участки у которых за зиму перенос снега составляет до 600 м3пог. м.
Помимо толщины снежного покрова на режим работы снегоочистителя оказывает влияние плотность снежного покрова. Выпавший снег образует слой с плотностью не превышающей r = 150-200 кгм3. При образовании заноса снег спрессовывается и достигает плотности превышающей r = 600 кгм3.
Расчет ведется в соответствии с рекомендациями [3] и [9].
Рисунок 4.1 – Отвалы плужных снегоочистителей:
а – плоский; б – цилиндрический; в – конический;г – разложение на составляющие относительной скорости движения снега по отвалу Vо
Распределение отброшенного при очистке снега вдоль пути помимо толщины покрова и плотности зависит также от формы рабочей поверхности отвала (рисунок 4.2) скорости движения снегоочистителя Vм мс и угла наклона отвала рад к направлению движения (угла атаки). Современные плужные снегоочистители оснащаются плоскими отвалами (рисунок 4.2 а) отвалами цилиндрической (рисунок 4.2 б) и конической (рисунок 4.2 в) формы. Отвалы имеющие криволинейную форму рабочей поверхности позволяют подрезать и отбрасывать снег на значительное расстояние от оси пути при скорости снегоочистителя превышающей 25 – 30 кмч (7 – 8 мс). Снег откидывается в полосу отвода с рассеянием по большой площади не образуя вдоль пути вала. При меньшей скорости снег не поднимается до верхней кромки отвала поэтому перед отвалом образуется призма волочения а после сдвига снега с отвала рядом с путем остается вал снега. При накапливании значительного объема снега около пути требуется использовать например струг-снегоочиститель чтобы земляным устройством отодвинуть вал.
Рисунок 4.2 – Работа плужного снегоочистителя:
с образованием призмы волочения и вала вдоль пути (а) и с отбросом и рассеянием снега (б)
Рассмотрим процесс отбрасывания снега отвалом с рабочей поверхностью конической формы. Отвал цилиндрической формы тогда можно рассматривать как частный случай. При работе происходит движение снега по отвалу которое рассматривается как относительное движение (система отсчета связана с отвалом). При подрезании слоя снега величина относительной скорости принимается равной величине скорости машины Vо =Vм. Отвал рассматривается как клин поэтому происходит подъем слоя снега по его рабочей поверхности со скоростью Vоsin и движение вдоль отвала со скоростью Vоcos. Снег в заносе спрессован поэтому пренебрежем также дополнительным прессованием снега считая что нижние слои снега на отвале подпирают верхние поэтому не происходит замедление движения снега по отвалу. Коэффициент трения плотного снега по стальной поверхности отвала составляет f = 003-004 поэтому в модели не требующей повышенной точности трением можно пренебречь.
Рисунок 4.3 – Расчетные схемы к анализу относительного движения частицы снега относительно криволинейного отвала:
а – подъем частицы; б – относ частицы вдоль отвала; в – геометрические соотношения размеров поперечного сечения отвала; г – траектория свободного полета частицы от верхней кромки отвала
Рассмотрим движение подъема по отвалу частицы снега массой m кг. В верхней точке 2 отвала (рисунок 4.3 а) на частицу действует сила веса mg Н которую можно разложить на составляющие: направленную по касательной к поверхности отвала и нормальную к указанной поверхности. Кроме того на частицу действует центробежная сила Н (R – радиус кривизны поверхности в рассматриваемом сечении м) и реакция отвала N Н. Спроектировав указанные силы на направление a – a получим уравнение равновесия
где g – ускорение свободного падения мс2; =1363 радс;
– угол наклона касательной к горизонту в верхней точке отвала рад.
Используя это выражение с учетом того что Vо=Vм можно определить критическую для поперечного сечения скорость движения снегоочистителя при которой частица будет достигать верхней кромки отвала мс
При достижении критической скорости движения реакция отвала N = 0. Если скорость движения снегоочистителя меньше критической скорости для данного сечения то частица сваливается с отвала а перед отвалом может образовываться призма волочения. Если рассматривается крайнее сечение отвала то расчет ведется по максимальному радиусу Rmax м. При превышении критической скорости для этого сечения отбрасывание слоя снега без образования призмы волочения гарантировано.
Вместе с подъемом частицы по отвалу происходит ее относ вдоль отвала (рисунок 3.3 б). Частица начинает движение в сечении отвала с начальным радиусом Rн м а вылетает с отвала в сечении с радиусом Rв м смещаясь вдоль отвала на расстояние s м. Определение этого относа позволяет оценить общую картину движения снега по отвалу. Очевидно что где tд – время движения частицы по отвалу с. Если рассматривать подъем частицы в проекции на сечение с радиусом Rв м то время подъема частицы будет определяться длиной дуги Lо м (рис. 12.10 в) и скоростью подъема. После анализа кинематических соотношений относ частицы
где – угол резания снега нижней кромкой отвала рад.
В рассмотренной расчетной модели принято что подъем частицы начинается от режущей кромки отвала. Для учета толщины срезаемого слоя hc принимаем что расчетная частица поднимается с середины слоя по его толщине (фиктивная «режущая кромка» поднята на высоту hс2 относительно нижней кромки отвала).
Тогда фиктивный угол резания рад
Выражение (3.4) позволяет относительно анализируемой точки вылета частицы определять точку начала подъема этой частицы. Значение радиуса Rx м для сечения на расстоянии x м можно определять по интерполяционной формуле
B – ширина отвала по режущей кромке м.
Дальность отброса снега от оси пути зависит от величины относительной скорости движения по отвалу и углов наклона вектора указанной скорости к горизонту и к направлению движения снегоочистителя. Кроме того снег имеет переносную скорость Vм вместе с движением снегоочистителя. Эта скорость определяет отброс частиц по направлению движения который с практической точки зрения менее интересен. Рассмотрим относительное движение частицы снега вылетевшей с верхней кромки отвала. Для упрощения рассуждений считаем что верхняя кромка отвала параллельна нижней кромке а частица вылетела под углом к горизонту и под углом к направлению движения снегоочистителя. Иначе говоря плоскость полета частицы (рис. 12.10 г) расположена в плане приблизительно под углом к продольной оси пути. Частица вылетает с верхней кромки отвала поэтому имеет начальную высоту hо = R(cos + cos) от УВГР м (см. рис. 12.10 в).
Из анализа дифференциальных уравнений движения частицы по относительным координатным осям xо yо получаются уравнения движения частицы в параметрической форме (с независимым параметром времени t)
Исключив параметр t получим уравнение траектории относительного движения частицы
В точке падения частицы на плоскость лежащую на УВГР zо = 0. Приравняв правую часть последнего уравнения к нулю и решив получившееся квадратное уравнение получим относительную координату в точке падения м
Дальность полета частицы перпендикулярно направлению движения снегоочистителя от точки ее вылета с верхней поверхности отвала м
где K – коэффициент учитывающий влияние неучтенных факторов на дальность полета (небольшое трение снега по отвалу боковой ветер относящий частицы снега расслоение слоя снега при подъеме по отвалу его прессование или разрыхление и другие факторы); можно принять K = 07 – 08.
При расчетах необходимо учитывать рассеяние снега по широкой полосе вдоль пути и определять минимальное и максимальное расстояние отбрасывания снега чтобы при необходимости определить параметры режима работы снегоочистителя.
РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ
При расчёте СДП определяют усилия необходимые для подъёма переднего щита и крыльев параметры пневмоцилиндров. За расчётное положение принимаем: снегоочиститель работает на прямом участке пути с уклоном G – вес подвижной части щита; F – сила трения в направляющих; Gn – вес противовеса; Р – усилие на штоках пневмоцилиндров; Fн – сила инерции.
Значение Rc определено ранее в тяговом расчете.
Сила трения в направляющих F состоит из двух составляющих
где F1 – сила трения от сопротивления снега Rгор;
F2 – сила трения от защемления щита в направляющих в связи с внецентренным приложением силы
- коэффициент трения щита о направляющие;
При определении F2 считаем что в направляющих подвижного щита есть зазоры поэтому рассматриваем его как консольную балку на двух опорах.
Рисунок 5.1 – Расчетные схемы механизмов подъема СДП:
а б – переднего щита до и после модернизации; в – открытия крыльев
где – плечи действия сил м.
Если допустить что движение щита равноускоренное то сила инерции при подъёме щита Н
где m – масса поворачиваемой части щита кг;
h tи – соответственно высота м и время подъёма с при подъёме щита.
Суммарная нагрузка Н
Зная N выбираем параметры пневмоцилиндра. Механизм поворота щита СДПМ рассчитывается при резании снега. На поворотную часть действуют силы: Gп – вес поворотной части; Gс – вес призмы снега на щите; Rс1 – сопротивление резанию снега толщиной равной высоте поворотной части; Wтр – сопротивление призмы снега подъёму по отвалу (сила трения снега о металл); P – усилие на штоках цилиндров; Gпр – вес противовеса. Сопротивление призмы снега подъёму по отвалу
где – коэффициент трения снега о металл ().
Из уравнения моментов относительно оси поворота 0 (рисунок 5.1 б) находим усилие Р которое преодолевается двумя цилиндрами.
где – плечи соответствующих сил относительно точки 0.
У машины СДПМ крыло раскрывается шарнирно закреплённым пневмоцилиндром через рычажную систему. При расчёте механизма раскрытия за расчётное положение (рисунок 5.1 в) принимается такое когда всё сопротивление снега Rс воспринимается передним щитом и одним крылом. Если принять сопротивление снега равномерно распределённым по всей длине то усилие действующее на крыло Rск Н пропорционально его длине и приложено на расстоянии lк2 от оси поворота крыла
где lк lщ – длина крыла щита м.
На крыло при повороте действуют силы: сопротивления снега Rск сила инерции усилие раскрытия направленное вдоль рычага сила трения в шарнирах. Для упрощения расчётов пренебрегаем силами трения и инерции. Усилие на штоке пневмоцилиндра Р будет зависеть не только от сопротивления снега Rск но и от угла поворота крыла . Рассмотрим механизм раскрытия в исходном положении при полностью открытом крыле. Для определения Р найдём силу Q вдоль рычага как реакцию опоры В и составим уравнение моментов относительно точки 0 поворота рычага (рисунок 5.1 в). Тогда
где lв – расстояние от оси поворота крыла до точки крепления шарнира м.
Из приведенного равенства определяют силу Р которую должен создавать пневмоцилиндр и выбирают его параметры.
Таким образом принимаем для подъема ножа пневмоцилиндр 1011-360х1000-УХЛ4 ГОСТ 15608-81 (2 единицы) с диаметром штока 360 мм и номинальным тянущим усилием 39600 Н толкающим 37000 Н;
для поворота крыла пневмоцилиндр 2422-250х1500-УХЛ4 ГОСТ 15608-81 (2 единицы) с диаметром штока 250 мм и номинальным тянущим усилием 17700 Н толкающим – 16600 Н.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ РАБОТЕ МАШИНЫ
Требования безопасности перед началом работы:
Осмотреть привести в порядок и надеть спецодежду. Застегнуть и заправить ее так чтобы она не имела свисающих и развевающихся концов и не стесняла движений.
Убедиться в исправности и комплектности средств индивидуальной защиты.
Пройти предсменный медицинский осмотр. Получить направление на работу от механика по эксплуатации шпалоподбивочной машины.
Получить от оператора снегоочистителя сдающего смену сведения о неполадках которые наблюдались в течение предыдущей смены и мерах принятых для их устранения. Совместно с оператором СДПМ сдающим смену осмотреть и проверить шпалоподбивочную машину (при сменной работе).
При односменной работе необходимо проверить состояние снегоочистителя.
Проверить наличие и исправность ручного инструмента аптечки и средств пожаротушения. На снегоочистителе должен быть установлен углекислотный огнетушитель.
Убедиться в отсутствии людей около снегоочистителя подать звуковой сигнал и приготовиться к подаче тепловоза.
Опробовать работу всех механизмов. Устранить неисправности обнаруженные при осмотре снегоочистителя.
Требования безопасности во время работы:
Во время работы оператор снегоочистителя своими действиями должен обеспечить безопасную и безаварийную работу обслуживаемой им машины.
К месту работы снегоочиститель транспортируется локомотивом со скоростью не более 70 кмч - по перегонам и не более 10 кмч - по стрелочным переводам.
Прибыв на место работы получить от мастера пути задание на работу и инструктаж по технике безопасности связанный с особенностями работы.
Выполнение работ с применением снегоочистителя должно производиться на тупике или перегоне закрытом для движения поездов под руководством и постоянным наблюдением руководителя работ (мастера бригадира пути) который несет ответственность за безопасное производство работ.
Выезд снегоочистителя на закрытый перегон (тупик) и возвращение на станцию производятся по разрешению оформленному на бланке (белого цвета с красной полосой по диагонали) с выдачей предупреждения о порядке скорости следования и пункта остановки.
В тех случаях когда снегоочиститель хранится на перегоне рядом с путями постановка ее на путь производится после получения приказа о состоявшемся закрытии перегона и ограждения участка работ сигналами остановки.
При работе на перегоне и тупике места работы должны быть ограждены в соответствии с действующей инструкцией по сигнализации.
У мест работы снегоочистителя должен выставляться сигналист для оповещения работающих о приближении поездов по соседнему пути. Оповещение производится сигналом рожка.
Работа снегоочистителя во время прохода поездов должна быть прекращена.
находиться в междупутье во время работы снегоочистителя;
работать на снегоочистителе в сильный туман при недостаточной видимости и т.д.;
находиться ближе 15 м сбоку снегоочистителя во время его работы;
производить крепление смазку и регулировку рабочих узлов во время работы снегоочистителя;
подлезать под снегоочиститель приподнятый на гидравлических домкратах;
производить осмотр рабочих узлов машины со стороны соседнего пути не убедившись в отсутствии проходящих поездов.
Требования пожарной безопасности:
Снегоочиститель должен быть укомплектован первичными средствами пожаротушения – огнетушителями в количестве 3 штук.
Ответственным за соблюдение правил пожарной безопасности при экс-плуатации машины СДПМ является оператор.
При эксплуатации машины СДПМ не допускается:
– очищать горючими жидкостями кузова детали или агрегаты;
– хранить петарды без упаковки их в ящик;
– хранить специальную одежду обтирочные материалы пропитанные горючими веществами кроме мест специально отведенных для этой цели;
– оставлять свободно висящие временные электрические провода.
Не допускается хранение и перевозка на снегоочистителе горюче-смазочных материалов в открытой таре.
Промасленная ветошь пакля тряпки должны собираться в металлический ящик с плотно закрывающейся крышкой и удаляться по мере накопления.
Не курить возле снегоочистителя и не позволять курить другим.
Не загромождать проходы выходы.
Требования безопасности в аварийных ситуациях:
При сходе СДПМ с железнодорожного пути:
сообщить об этом диспетчеру указав место схода и возможность движения составов по соседним путям;
ожидать прибытия ремонтной бригады.
При пожаре приступить к тушению очага пожара имеющимися средствами пожаротушения; сообщить об этом по телефону или другими средствами связи диспетчеру или мастеру (начальнику) смены.
При обрыве провода запрещается приближаться к опасному месту на расстояние ближе 8 м. При этом необходимо принять меры исключающие попадание других работников в опасную зону и сообщить о случившемся диспетчеру или другому должностному лицу.
Уходить из зоны растекания тока следует короткими шажками не отрывая одной ноги от другой.
Требования безопасности по окончании работы:
Возвращение снегоочистителя на станцию после окончания работы должно производиться в полном соответствии с выданными поездными документами. В тех случаях когда снегоочиститель снимается с железнодорожного пути и хранится на перегоне снятие ее с пути должно производиться под наблюдением руководителя работ с помощью приспособления обеспечивающего плавный сход машины и исключающего возможность ее падения.
Снимать с пути сигналы остановки поездов разрешается только после уборки снегоочистителя и приспособлений с железнодорожного пути за пределы габарита приближения строений.
Требования безопасности при техническом обслуживании и ремонте снегоочистителя:
На поверхностях слесарного слесарно-сборочного столярного инструмента не должно быть вмятин забоин заусенцев наклепа трещин и других дефектов.
Молотки и кувалды должны быть насажены на рукоятки под прямым углом к продольной оси инструмента и надежно закреплены металлическими заершенными клиньями.
Затыльники и бойки ударных инструментов (зубил крейцмейселей бо-родков кернов молотков кувалд и других) должны иметь слегка выпуклую гладкую не косую и не сбитую поверхность без заусениц выбоин вмятин трещин и наклепок.
Инструменты имеющие заостренные концы (хвостовики) для насаживания рукояток (напильники ножовки шилья отвертки и другие) должны иметь прочно укрепленные деревянные или пластмассовые рукоятки.
Жало отвертки должно быть прочно закреплено в рукоятке лезвие отвертки должно быть оттянуто и расплющено до такой толщины чтобы оно входило без зазора в прорезь головки винта.
Гаечные ключи не должны иметь трещин выбоин заусениц.
Для хранения и переноски инструмента к месту работы должен быть специальный ящик или сумка.
При постановке снегоочистителя на ремонт и техническое обслуживание под колеса с обеих сторон должны быть подложены тормозные башмаки.
Перекрытие концевых кранов воздушной магистрали разъединение и соединение тормозных рукавов производить только при полной остановке снегоочистителя.
Не допускается во время движения снегоочистителя входить в пространство между ней и платформой для осмотра и проверки правильности разъединения и соединения головок автосцепки.
До начала ремонта снегоочистителя должны быть выполнены мероприятия обеспечивающие безопасность работ.
При ремонте и техническом обслуживании снегоочистителя необходимо руководствоваться технической инструкцией завода-изготовителя по эксплуатации и ремонту снегоочистителей.
При постановке машины снегоочистителя в ремонтное стойло и выходе из ремонта нельзя находиться в осмотровой канаве.
При обдувке подкузовного пространства от снега и очистке от грязи необходимо пользоваться защитными очками.
При выполнении работ в осмотровой канаве под кузовом снегоочистителя машинист должен одеть защитную каску.
Разборка и сборка узлов и агрегатов должна производиться на технологических столах подставках стендах с использованием специальных съемников ключей и приспособлений.
При осмотре и ремонте когда работы ведутся лежа на плитах настила или на полу рабочие должны обеспечиваться лежаками. Работать лежа на полу или земле без лежака не допускается.
Ремонт тормозной питательной магистрали главных резервуаров трубопроводов и агрегатов производить только после того как давление в них будет полностью стравлено.
Во избежание травмирования людей и повреждения инструмента не допускается производить работы по ремонту компрессора если муфты привода компрессора не разъединены.
При чистке ремонте и осмотрах узлов и агрегатов обязательно применять меры предупреждающие произвольное движение частей.
Снятые детали необходимо укладывать в специальную тару и поддоны.
Промывать детали и узлы в специальных емкостях только жидкостями предусмотренными технологическими условиями и только в специально отведенных местах.
Разлитое масло необходимо немедленно удалять с помощью песка или опилок.
При ремонте ходовых частей рамы сцепных приборов опускающиеся рабочие органы и агрегаты должны быть предварительно подняты и закреплены или сняты.
Поднимать (опускать) снегоочиститель разрешается краном или домкратами под руководством ответственного лица за производство работ.
Во время подъема (опускания) каждой стороны кузова должен находиться специально выделенный работник который наблюдает за работой домкратов и горизонтальным положением кузова.
Подъем (опускание) кузова должен осуществляться одновременно всеми домкратами.
Под поднятую часть снегоочистителя необходимо подводить специальные металлические тумбы (козлы) соответствующей грузоподъемности.
После очистки и ремонта узлов и частей машины снегоочистителя необходимо удостовериться в том что в них не осталось каких-либо посторонних предметов.
По завершении ремонта оборудования или механизма все снятые ограждения должны быть поставлены на место и закреплены.
Путевые машины с ДВС (в данном случае ДВС установлен на локомотиве) загрязняют воздух оксидом углерода оксидами азота и серы углеводородами альдегидами сажей а также свинцом и его соединениями. Топливо и отработавшие газы двигателей путевых машин по-разному влияют на организм человека но наиболее токсичными являются свинец и его соединения.
Оксид азота в соединении с водяными парами образует азотную кислоту которая раздражает легочную ткань что приводит к хроническим заболеваниям. Диоксид азота раздражает слизистую оболочку глаз легких и вызывает необратимые изменения в сердечнососудистой системе. Соединения свинца вызывают в организме нарушения в обмене веществ и кроветворных органах.
Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов приводит к большим экономическим потерям. Это связано прежде всего с тем что токсичные вещества вызывают нарушения в росте растений приводят к снижению урожаев и потерям в животноводстве.
Непосредственную опасность для растений представляют диоксид серы оксид азота продукты фотохимических реакций и этилен.
Грунтовые и поверхностные воды в большей степени подвержены опасности загрязнения топливом маслами и смазочными материалами. Пленка из углеводородов на поверхности воды затрудняет процессы окисления отрицательно влияет на живые организмы и изменяет качество воды.
Отработавшие газы способствуют ускорению процессов разрушения изделий из пластмассы и резины оцинкованных поверхностей и черных металлов а также покраски облицовки и конструкции зданий.
Основные направления при разработке путевых машин в целом и снегоочистительных машин в частности направлены на увеличение их производительности и снижение расхода топливо-смазочных материалов на единицу выполненной работы.
При эксплуатации разработанной путевой машины уменьшить загрязнение почвы помогает регенерация отработанных ранее смазочных материалов и вторичное использование в ремонтном производстве восстановленных узлов и агрегатов.
Практическая деятельность направленная на экономное расходование топлива и смазочных материалов осуществляется путем проведения комплекса организационных и технических мероприятий основными направлениями которых являются:
Рациональная организация обслуживания и правильная организация применения норм расхода топлива и смазочных материалов.
Поддержание дорожно-строительной техники в технически исправном состоянии.
Рациональная организация заправочно-смазочных работ и маслохозяйства.
Сбор отработанных масел и топлива.
Премирование работников ответственных за эксплуатацию дорожно-строительной техники за экономию топлива.
Повторное же использование компонентов и рециклинг многих материалов экономически эффективны поскольку решают не только глобальные вопрос экономии сырья не возобновляемых ресурсов и энергии но и многие другие проблемы.
На концентрацию в воздухе токсичных веществ влияют сорт топлива тип двигателя скорость и равномерность движения состав парка машин и интенсивность движения возможности распределения этих продуктов в атмосфере.
Еще одним фактором воздействия транспорта на окружающую среду и человека является шум.
Поэтому для снижения экологической нагрузки на окружающую среду от путевых машин очень важно поддержание в течение всего срока службы экологических параметров заложенных заводом-изготовителем.
В данном курсовом проекте был рассмотрен снегоочиститель двухпутный плужный предназначенный для очистки железнодорожных путей от снега в зимний период. Данный снегоочиститель был модернизирован а именно изменена конструкция подъемаопускания подрезного ножа что обеспечивает упрощение конструкции уменьшение материалоемкости и стоимости узла уменьшение затрат времени на подготовку снегоочистителя к работе.
Был произведен тяговый расчет модернизированного снегоочистителя расчет дальности отбрасывания снега расчет органов управления снегоочистителем а именно рассчитаны усилия на подъемопускание ножа поворот бокового крыла. Произведен подбор силовых пневмоцилиндров.
Гребенюк П.Т. Тяговые расчеты. Справочник П.Т.Гребенюк А.Н.Долганова А.Н.Скворцова: под ред. П.Т.Гребенюка. – М.: Транспорт 1987. – 272 с.
Исаев К.С. Федулов В.Ф. Машинизация текущего содержания пути К.С.Исаев В.Ф.Федулов Ю.М.Щекотков. – М. : Транспорт 1981.
Механизированная выправка и подбивка железнодорожного пути: учеб. пособие М.В. Попович [и др.]: под ред. М. В. Поповича. – Л.: ЛИИЖТ 1984. –102 с.
Ремонт путевых машин: Справочник для студентов ВУЗов ж.-д. трансп. Под ред. С.М.Ушакова. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Транспорт 1988. – 225 с.
Совершенствование организации и механизации путевых работ под ред. К.И.Исаева. – М.: Транспорт 1976.
Соломонов С.А. Машины и механизмы для путевого хозяйства: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. С.А. Соломонов В.П.Хабаров Л.Я.Малицкий Н.М.Нуждин. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Транспорт 1984. – 440 с.
Соломонов С.А. Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. трансп. С.А.Соломонов М.В.Попович В.М.Бугаенко и др. – М.: Желдориздат 2000 –- 756 с.
Фришман М.А. Конструкции железнодорожного пути и его содержание М.А.Фришман Н.Л.Пономаренко С.И.Финицкий. – М.: Транспорт 1987. – 350 с.