автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Исследование и разработка съемных устройств для рихтовки железнодорожного пути.

Аннотация. з

Введение

Глава I. Современное состояние рихтовки железнодорожного цути съемными устройствами . д

§ I. Основные направления исследований параметров процесса рихтовки пути.в

§ 2. Технологические особенности выправки пути в плане и требования к съемным рихтовщикам. //

§ 3. Классификация съемных рихтовщиков пути ./з

§ 4. Рихтовочные приборы./

§ 5. Механизмы и машины

§ 6. Анализ принципиальных схем рабочих органов съемных рихтовщиков

§ 7. Цель и задачи исследования.

Глава П. Основные параметры пути, влияющие на процесс рихтовки, предпосылки к исследованию.

§ 8. Усилия, необходимые для сдвижки пути.

§ 9. Длина волны изгиба рельсо-шцальной решетки.

§ 10. Сопротивление балласта сдвигу под опорными устройствами рихтовщиков

§ II. Состояние исследований соцротивления балласта сдвигу. 5{

§ 12. Выводы к главе П.

Глава Ш. Исследование кинематических схем опорных устройств.

§ 13. Кинематические схемы опорных устройств.

§ 14. Влияние опрокидывающего момента на устойчивость опорного устройства

4 15, Методика расчета усилий (на примере рихтовщика типа ГР-12) . 7/

§ 16. Выводы к главе Ш.

Глава 1У. Экспериментальные исследования съемных рихтовщиков

§ 17. Методика лабораторных исследований сопротивления сдвигу опорных устройств

§ 18. Результаты исследований сопротивления сдвигу опорных устройств. 7У

§ 19. Методические основы и результаты исследований фактических точек касания опорных устройств со щебнем . °Ъ

§ 20. Методика ж результаты исследований сил, передающихся на боковые поверхности шпал

§ 21. Методика и результаты исследований гидравлических рихтовщиков в лабораторных условиях.

§ 22. Исследование возможности создания рихтовщика ударного действия.ю

§ 23. Выбор оптимальных параметров толкателя рихтовщика. ИЗ

§ 24. Выводы к главе 1У.

Глава У. Эксплуатационные исследования рихтовщиков . J

§ 25. Методика эксплуатационных исследований

§ 26. Результаты эксплуатационных исследований съемных рихтовщиков.

§ 27. Экономическая эффективность применения созданных и планируемых к изготовлению . съемных рихтующих устройств.

§ 28. Надежность, долговечность и потребностьв съемных рихтовщиках

§ 29. Выводы к главе У.

Основные задачи развития транспорта изложены в Директивах ХХ1У съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на I97I-I975 годы. В Директивах, в частности, записано: "•Повысить вес и скорости движения поездов путем внедрения большегрузных вагонов и мощных локомотивов. Усилить верхнее строение пути за счет укладки железобетонных шпал, бесстыкового пути. поднять уровень механизации путевых работ.

Повысить производительность труда на железнодорожном транспорте примерно на 23 цроцента" /22/.

Для решения задач, поставленных ХХ1У съездом КПСС, в железнодорожный транспорт направляются большие капиталовложения, которые должны использоваться с высокой эффективностью.

Под воздействием проходящих поездов в пути возникают неисправности - необратимые деформации, выходящие за пределы норм содержания в профиле, по уровню и в плане. Растут просадки под рель-J совыми нитями, увеличивается количество отрясенных шпал. Все это вызывает повышенный износ элементов верхнего строения пути и подвижного состава, неспокойный ход экипажа и т.д. Для сохранения пути в нормальном состоянии выполняются большие объемы выцравоч-ных и рихтовочных работ. Правильное положение цути в плане обеспечивает плавность и безопасность движения поездов, способствует меньшему накоплению неисцравностей по шаблону и уровню, снижает кромочные напряжения в рельсах и уменьшает их износ, а также продляет срок службы: рельсов, шпал, скреплений; способствует сох- ранности перевозимых грузов /3, Д1,12,59/.

Восстановление нормального положения пути в плане производится рихтовкой. Трудоемкость ее при текущем содержании пути составляет 8-10$, а при капитальных работах 1-1,5$ от общегодовых трудовых затрат, что составляет несколько миллионов человеко-дней ежегодно /27/. На линиях с большой грузонапряженностью и тяжелых типах верхнего строения пути расход рабочей силы на выправку цу-ти в плане возрастает в 2-3 раза и достигает 20$ /5/.

Рихтовке пути уделяется большое внимание как на отечественных, так и на зарубежных железных дорогах. Эта работа выполняется машинами непрерывного действия в технологические "окна" и рихтующими устройствами дискретного (точечного) действия.

Основным перспективным нацравлением развития механизации рихтовки пути - является создание высокопроизводительных путевых машин, работающих в "окно". Усилия многих ученых и производственников направлены на создание рихтующих устройств непрерывного действия. П.Г. Козийчук /29,30/, И.Я. Туровский /51/, Г.В. Солонов /47/ В.Х. Балашенко /6/ и др. разработали теорию выправки прямых и кривых участков пути и создали ряд специализированных рихтовочных машин.

На зарубежных железных дорогах, имеющих меньшую интенсивность ^ движения поездов, для выполнения путевых работ используется цепочка путевых машин, работающих на закрытом для движения поездов перегоне. Для рихтовки пути применяют машины дискретного действия. Наибольшее распространение получили машины, созданные фирмами Цдассер (Австрия), Матиза (Швейцария), Тампер (Канада), Джексон (США), Виндгоф-Рейн (ФРГ), Лайн-Мастер, RTW (США) и др. /57, 61-65/. Производительность таких машин до 500 п.м. рихтовки пути в час. На высоконапряженных участках наших железных дорог эти машины из-за сравнительно низкой производительности и необходимости занятия перегона при текущем содержании пути не могут быть применены. Они также не могут работать из-за низкой производительности в комплексе с другими путевыми машинами при капитальном ремон

- те пути.

В настоящее время на ряце дорог применяются машины и механизмы, легко убираемые с пути. На отечественных железных дорогах нашли применение гидравлические рихтовочные приборы типа УРГ-01, сист. Кипоть, приставки для рихтовки к домкратам типа ДГП-8, моторные рихтовщики типа Р1У-1 и ряд опытных конструкций. Во Франции применение получили гидравлические домкраты-рихтовщики типа " -7/5, в ФРГ-различные ударные устройства, в США используют. ся рихтовщики фирмы RTW , в Чехословакии-гидравлические рих

- товщики с одним и двумя цшпщцрами, в Полыпе-однониточные рихтовщики. Всего выпускается несколько десятков различных типов рихтовщиков.

В последние годы значительное внимание уделялось вопросам ( теории и создания рихтующих устройств дискретного действия. В - основном определены потребные усилия для подъемки и сдвига пути, определены длины волн: изгиба и напряжения, возникающие в рельсах, выполнен анализ работы рычажных рихтовочных приборов и ряд

- других вопросов. Над этим работали В.Г. Альбрехт /2-5/, М.В.Дип-ский /31/, Н.А.Карпов /27/, Лю И /33,34/, Н.С.Чирков /55/ и др.

Основной объем рихтовочных работ в Советском Союзе выполняется с использованием средств малой механизации, к которым относятся съемные рихтовщики с ручным и моторным приводом.

Потребность Министерства путей сообщения (МПС) в рихтовщиках с ручным приводом составляет 14 тысяч комплектов по 5 приборов, и столько же требуется рихтовщиков для других министерств и ведомств. Таким образом, общая потребность по Советскому Союзу " в рихтовочных приборах-140 тысяч штук. На I.01.1972 г. было выпущено более 80 тысяч рихтовочных приборов типов РГ-01, УРГ-01, сист. Кипоть и 200 тысяч приставок для рихтовки к домкрату типа

ДГП-8.

Несмотря на широкое применение съемных рихтовочных устройств, теоретических и экспериментальных исследований их работы выполнено мало. Все серийные рихтовочные приборы, применяемые в СССР, внедрены в результате изготовления и отбора лучших из десятков опытных конструкций. Систематического анализа их работы не выполнялось.

Известно, что для рихтовки пути с рельсами типа Р65, железобетонными шпалами, плотным щебеночным балластом и скреплениями марки К потребные усилия для сдвига на 20 мм составляют 7500 кГ, а на 40 мы - 8400 кГ /4/. Однако, на практике в этих случаях при распорном усилии серийных рихтовщиков типа УРГ-01 в 4000 кГ и сист. Кипоть 5000 кГ для сдвижки пути на 20 мм используются 5*8 приборов, а на бесстыковом пути и в кривых участках пути 8+12 приборов.

Создание легких, простых, дешевых и высокопроизводительных механизмов и приборов, способных выполнять работы на главных путях, не нарушая графйка движения поездов и с минимальным расходом рабочей силы является актуальной проблемой, в основном, выпол

Решение ненной автором.^0той проблем» будет способствовать; а) улучшению общего состояния железнодорожного пути в плане; б) повышению производительности и улучшению условий труда монтеров пути; в) выполнению работ при уменьшенном составе бригад; г) сокращению времени щикла и стоимости выполнения работ; д)повышению уровня культуры производства и производственной эстетики.

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте железнодорожного

- транспорта. Эксплуатационные испытания проводились: на Раменской, Московско-Ярославской дистанциях пути и в путевой машинной станции (ПМС) 58 Московской ж.д.; на Батайской дистанции пути СевероКавказской ж.д.; в ПМС-25 и Самтредской дистанции пути Закавказской ж.д.; на Московской, Гатчинской дистанциях пути и ОПМС-1 Октябрьской ж.д.; на Ростов-Ярославской дистанции пути Северной ж.д.; на экспериментальном полигоне ЦНИЙС, ст. Ильино Горьковс-кой ж.д. и ряде других дистанциях пути и ПМС.

ВЫВОДЫ И ПРШОЖЕНИЯ

На основании разработанных методик и выполненных в диссертационной работе исследований сделаны следующие выводы:

1. Составлена классификация параметров, влияющих на выправку пути в плане и классификация съемных рихтовочных устройств.

2. Экспериментально исследовано сопротивление сдвигу различных по форме опорных устройств рихтовщиков. Установлено, что величина сопротивления сдвигу равна нормальной нагрузке, умноженной на коэффициент сопротивления сдвигу, который для опор любых размеров и формы с заглублением в балласт до 40 мм не превышает 0,6. Для увеличения сопротивления сдвигу необходимо производить заглубление передней части опоры в балласт на величину не менее 100 мм.

В этом случае коэффициент сопротивления сдвигу близок к единице.

3. Определены удельные давления на поверхность опорных устройств при вертикальных нагрузках до 14 кГ/см2. Установлено, что о они достигают предела прочности балласта (2700 кГ/см ). Следовательно, материал опорных устройств должен не уступать по твердости, например, стали Ст45.

4. Исследованы силы, передающиеся от рихтовщиков различных типов на рельсы в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

5.Исследованы силы, передающиеся от опор рихтовщиков на боковые поверхности шпал, вследствие ограниченной ширины шпальных ящиков. Установлено, что потери, обусловленные действием этих сил, составляют от 20 до 50% усилия, развиваемого рихтовщиком. Для уменьшения потерь ширина опорных устройств должна быть не более 170 мм, а ширина заглубляемых в балластную призму сошников не более 60 мм.

6. Исследованы кинематические схемы рихтовщиков с поворотными опорами. Предложено принципиально новое самоустанавливающееся опорное устройство, реализованное в рихтовщике типа ГР-12, который позволяет в начале выхода штока произвести заглубление сошника опоры в балласт, а в дальнейшем производить сдвиг рельсо-шпальной решетки.

7. Разработан, рекомендован и внедрен в крупно серийное производство съемный рихтовочный прибор с самоустанавливающимся опорным устройством. Установлено, что в условиях текущего содержания и капитальных работ, а также в условиях строительства новых железных дорог, в сравнении с лучшими аналогами - серийными рихтовщиками типа УРГ-01 и сист. Кипоть, новый рихтовщик позволяет : а) увеличить производительность труда монтеров при рихтовке пути с деревянными шпалами в 2-3 раза, а с железобетонными шпалами в 3-4 раза, что обеспечивается сокращением состава рихтовочных бригад в 1,5-2 раза (с 4-10 до 2-5 человек) и ускорением цикла рихтовки в 1,5-2 раза; б) производить рихтовку с упором в подошву рельса без выполнения отрывки балласта, что позволяет рихтовать путь в стыках, уменьшает кантование рельсов, улучшает визирование при рихтовке, исключает наддергивание костылей; в) уменьшить вес приборов на 23$ (с 19,6 до 15 кг); г) значительно улучшить качество рихтовки.

8. Установлена неперспективность разработки для текущего содержания пути двухниточных, вибро-ударных и однониточных с жесткими опорами съемных рихтовочных устройств.

9. Теоретически рассчитаны возможные потребные силы для сдвижки пути в наиболее тяжелых условиях. Установлено, что величины силы, необходимой для сдвижки пути; в кривых радиусом 800 м на 2Ъ% больше, а при радиусе кривых 400 м на 50%, по сравнению с прямыми участками пути в аналогичных условиях.

10. Даны рекомендации для новой технологии рихтовки пути.

11. Испытаны съемные рихтовщики с моторным приводом на давлер ние 100 и 250 кГ/см . Установлено, что перспективным является рихтовщик с высоким давлением масла, который позволит сократить состав бригады с шести до трех человек и снизить вес со 100 до 55 кГ.

12. Предложено и Главным управлением пути МПС принято решение

0 серийном выпуске рихтовщиков типа ГР-12Б на Одесском механическом заводе ЦТВР МПС (взамен рихтовщиков типа УРГ-01 и сист.Кипоть). С 1973 г планируется серийный выпуск рихтовщиков типа ГР-12 на Армавирском заводе Минтяжмаша (с поставкой для МПС в 1973-75 гг

50 тысяч). В 1971 г проведение питания в условиях строительства и с 1973 г нанечен серийный выпуск рихтовщиков типа ГР-12 (взамен рихтовщика РГ-100-5).

13. Экономическая эффективность от изготовленных в 1972 г рихтовщиков типа ГР-12Б в количестве 8 тысяч штук составила более

1 млн.рублей. При оснащении путевого хозяйства рихтовщиками нового типа эффективность возрастет до 25 млн.руб в год. Кроме того, будет получена экономия в эксплуатационных расходах в связи с улучшением состояния пути, удлинением срока службы элементов верхнего строения пути и подвижного состава, увеличением безопасности движения поездов и сохранности грузов.

14. Выполненные исследования являются только частью работ по комплексной механизации и автоматизации текущего содержания и капитальных работ железнодорожного пути. Работа будет продолжена в направлении сокращения состава бригад, уменьшения веса и внедрения автоматической следящей системы управления. У'/} /ятеега^У

1. Алферов К.В. и др. Строительные и цутевые машины. М., Трансжелдориздат, 1952 г.

2. Альбрехт В.Г. Каким должен быть рихтовочный прибор. "Путь и путевое хозяйство", 1957 г. Л 2.

3. Альбрехт В.Г. и др. Цутевые работы и машины. М., Трансжелдориздат, 1969 г.

4. Альбрехт В.Г,, Болотин В.И. Малая механизация в путевом хозяйстве. М., Трансжелдориздат, 1962 г.

5. Альбрехт В.Г. Вопросы пути и путевого хозяйства на линиях с большой грузонапряженностью. Транспорт, 1965 г. Труды НИИЖТ, выпуск 48.

6. Балашенко В.Х. Путевые машины конструкции В.Х.Балашенко. Доклад по опубликованным работам, представленный на соискание ученой степени к.т.н. Харьков, 1966 г.

7. Берон А.И., Позин Е.З. Основание направления научных исследований в области выбора и автоматического регулирования режимов работы угледобывающих машин. Академия наук СССР. Издательство "Наука", М., 1967 г.

8. Вареница и Моргун. Авторское свидетельство Л 187822, кл 19а, 33/04, МПК E0I в.

9. Бромберг Е.М,, Зверев Н.Б. Бесстыковый путь в кривых. Труды ЦНИИ МПС, выпуск $ 364 Транспорт, М., 1968 г.

10. Вериго М.Ф. Методическое пособие по применению математической статистики в обработке экспериментальных данных. М. I960 г.

11. Вериго М.Ф. Расчет напряжений в балластном слое и на основной площадке земляного полотна. Труды ЦНИИ МПС. Выцуск 97, М., 1955 г.

12. Вериго М.Ф. Вопросы взаимодействия пути и подвижного состава. М., 1963 г.

13. Гаоилов Р.Г. Путевые гидравлические рихтовочные приборы и механизмы, М., 1963 г.

14. Гасилов Р.Г,, Карпов Н.А., Малахов Н.А, Моторный гидравлический рихтовщик. "Путь и цутевое хозяйство", № 5, 1965 г.

15. Гасилов Р.Г., Карпов Н.А., Малахов Н.А. Моторный гидравлический рихтовщик типа МГР-1 "Транспортное машиностроение" НИИИнформ-тяжмаш, 1965 г., № 5.

16. Гасилов Р.Г., Карпов Н.А. Моторный гидравлический рихтовщик типа MTP-II с дистанционным управлением. НИИИНФ0РМТЯ1МАШ. "Транспортное машиностроение". М. 1967 г. № 6.

17. Гасилов Р.Г. Сравнительные испытания гидравлических рихтовщиков. В сборнике ЦНЙЙННФОРМТЭЙШШТ. "О цутях повышения качества и надежности работы цутевого гидравлического инструмента". М., 1968 г.

18. Гасилов Р.Г., Карпов Н.А., Шестопалов В.й. Устройство для рихтовки пути. Авторское свидетельство 235 802; кл 19а,-33/04, МПК E0I (с приорететом от 24.04.1967 г.).

19. Гасилов Р.Г., Карпов Н.А. Шестопалов В.й. Рихтовочное устройство. Авторское свидетельство Jfc 297 748, кл 19а, 33/04 МПК Е01в (с приоритетом от 24.II.1966 г.).

20. Гасилов Р.Г. и др. Устройство для удаления балласта из под подошвы рельсов в шпальных ящиках. Авторское свидетельство # 308 140, МПК Е01в 33/21 (с приоритетом от 4.07.1969 г.)

21. Горохов А.Н. и др. Путевые приборы и механизмы (под редакцией Н.А. Карпова) М., Транспорт, 1966 г.

22. Иванов B.C. Некоторые особенности содержания бесстыкового пути. "Цуть и путевое хозяйство", М., 1971 г. Л I.

23. Инструкция по текущему содержанию цути. М., Трансжедцор-издат, 1959 г.

24. Ежов А.И. (главный редактор) Статистический словарь. М. 1965 г.

25. Канторер С.Е. Методы обоснования эффективности применения машин в строительстве. М., Госстройиздат, 1961 г.

26. Карпов Н.А., Песельник М.С., Шестопалов В.й. Съемные механизмы для рихтовки пути. Труды ЦНИИ МПС, Выпуск 178, М. Трансжелдориздат, 1959 г.

27. Кипоть. Рихтовочный прибор. Авторское свидетельство Л II9886, кл. 19а. 33/04 МПК Е01в.

28. Козийчук П.Г. Вопросы плана и профиля железнодорожного пути. М., Трансжелдориздат, 1940 г.

29. Козийчук П.Г. Выправка кривых железнодорожного пути. М., Трансжелдориздат, 1944 г.

30. Липский М.В. Условия работы и особенности содержания бесстыкового пути в кривых. Минск 1963 г.

31. Лыков В.Г. ^ Гасилов Р.Г., Шаповалов А.В. Полигонные испытания рихтовщиков. М., Отчет ЦНИИС МТС СП-02-71, р.4.1971г.

32. Лю И. Соцротивление пути поперечному сдвшу. Путь и путевое хозяйство", 1959, Л 3.

33. Лю И. Исследование сопротивляемости железнодорожного пути перемещению, установление параметров путеподъемников и рихтовочных приборов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М., 1961 г.

34. Мамонтов Г.В, Основные вопросы совершенствования шахтных гидравлических стоек и результаты их гидростатических и гидродинамических исследований. Институт горного дела им. Ско-чинского, М., 1962 г.

35. Маркарьян М.А. Исследование работы бесстыкового пути. Отчет ЦНИИ МПС. Тема И-213-58.

36. Методические указания по определению экономической эффективности вариантов технических и организационных решений. ЦНИИ МПС, М., 1969 г.

37. Орнатский Н.В. Механика грунтов. М., 1962 г.

38. Першин С.П. Методы расчета устойчивости бесстыкового пути. Труды МИИТа, выпуск 147, М., "Транспорт", 1962 г.

39. Правила и технология выполнения основных работ при текущем содержании пути. М. Трансжелдориздат. 1967 г.

40. Прощутинский В.А. Одна из лучших. Представлены на ВДНХ. Путь и путевое хозяйство", М. 1970. № 8.

41. Попов C.H. О допускаемых напряжениях на балласт. Труды ЦНИИ ВИЮ. Выпуск 97, М., 1955 г,

42. Попов С.Н. Балластный слой железнодорожного пути. "Транспорт", М., 1965 г,

43. Роза С.А. Механика грунтов. Высшая школа. 1962.

44. Свиридов В.Н., Самсель Г.Б. Новый рихтовщик типа МГР-12 "Путь и путевое хозяйство", М., 1970 г. Jfc 8.

45. Сиповская Н.В. Основные статистические показатели и методика их расчета. Издательство Ленинградского университета. Л. 1965

46. Солонов Г.В. Способ расчета при механизированной выправке пути в плане. Вестник ЦНИИ МПС, 1967 г, Jfe 2.

47. Солонов Г.В. Технико-экономическое обоснование высоко производительной рихтовочной машины. Отчет ЦНИИ МПС. Тема И-254-65 р. 4. 1965 г.

48. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений и новой техники в народном хозяйстве СССР. Академия наук СССР. Госдланиздат, М., I960 г.

49. Типовые технически обоснованные нормы времени и выработки для учета работ по текущему содержанию пути. ЦП МПС. М., "Транспорт", 1966 г.5Qa. Технический справочник железнодорожника. Том I. Трансжелдориздат. М. 1949 г.

50. Туровский И.Я. Расчет выправки железнодорожных кривых М., "Транспорт", 1964 г.

51. Фришман М.Я. Исследование работы железобетонных шпал на линиях с автоблокировкой, г. Днепропетровск, ДИИТ, 1957 г.

52. Харадзе Г.К. Царевский Й.М. Определение экономической эффективности применения машин и механизмов в строительстве (лекций). Новосибирск. НИИЖГ, 1966 г.

53. Хействер Б.Д. О допускаемых напряжениях на земляное полотно. Труды ЦНИИ МПС, выпуск 97, М., 1955 г.

54. Чирков Н.С. Поперечные усилия при рихтовке бесстыкового пути."Вестник ЦНИИ МПС". 1971 г. Jfc 2.

55. Членов М.Т, Длинные рельсы. М., 1940 г.

56. Членов М.Т. (под редакцией) Механизация путевых работна зарубежных железных дорогах (тенденции в развитии). "Транспорт" М., 1970 г.

57. Шаповалов А.В. Полигонные испытания опытных образцов гидравлических рихтовщиков ГР-12. М. Отчет УЖВ. 1971.

58. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. "Транспорт", М., 1969 г.

59. Шраш Герхард. Верхнее строение и содержание пути железных дорог ФРГ. М., Трансжелдориздат. 1962 г.