Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Щебнеочистительные машины. Учебное пособие
.pdf
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Российский университет транспорта (МИИТ)»
Кафедра «Путевые, строительные машины и
робототехнические комплексы»
ЩЕБНЕОЧИСТИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Учебное пособие
для студентов специализации "Подъемно-транспортные, строительные, дорожные
средства и оборудование" и профиля "Роботы и робототехнические системы"
под редакцией Н.Г. Гринчара
Москва – 2018
УДК 625.1
Щ30
Щебнеочистительные машины: Учебное пособие/ Н.Г. Гринчар, А.Н.
Неклюдов, М.Ю. Чалова, П.А. Григорьев: под ред. Н.Г. Гринчара. – М.:
РУТ (МИИТ), 2018. –77 с.
В учебном пособии изложены принципы работы щебнеочиститель-
ных машин с баровым рабочим органом. Представлены конструкции и технические характеристики новых и существующих щебнеочистительных ма-
шин. Приведены основные расчеты щебнеочистительных машин.
Рекомендуется студентам специализации «Подъемно-транспортные, строи-
тельные дорожные средства и оборудование» направления 23.05.01 «Назем-
ные транспортно-технологические средства», профиля «Роботы и робототехнические системы» для изучения дисциплин: «Путевые машины», «Путевые
и строительные машины-роботы».
Рецензенты:
Зам. начальника дирекции по сервисному обслуживанию АО «Калужский за-
вод «Ремпутьмаш» Стрижевский А.В.
Доцент кафедры «Электропоезда и локомотивы» РУТ (МИИТ), к.т.н.,
Володин С.В.
© РУТ (МИИТ), 2018
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее к техническому состоянию железнодорожного полотна будут
предъявляться более высокие требования, а именно к его устойчивости. Это в
свою очередь предусматривает выполнение большого и качественного объема
работ верхнего строения пути. Устойчивое положение рельсошпальной
решетки обеспечивает балластная призма, которая в процессе эксплуатации
теряет свои первоначальные свойства, такие как: упругость, дренирующие
свойства, и как следствие, увеличиваются остаточные деформации пути. Это
отрицательно сказывается на состоянии элементов верхнего строения пути и
подвижного состава. Периодическое восстановление физико-механических
характеристик и геометрических параметров щебеночной балластной
призмы производится путем очистки щебня или, в случае несоответствия
уложенного в пути балласта требуемым характеристикам – за счет полной его
замены на щебень твердых пород машинами для очистки щебня и замены
балласта. В связи с этим уделяется большое внимание глубокой
вырезке и очистке балластной призмы, создание современных
высокопроизводительных щебнеочистительных машин.
Загрязненный щебеночный балласт представляет собой уплотненную
поездной нагрузкой смесь минеральных частиц и загрязнителя (угля,
цемента, глины, руды, грунта, нефтепродуктов и др.), достигающего по
объему 30% и более, при этом следует учитывать, что степень засоренности
балласта в шпальных ящиках существенно выше, чем под подошвой шпал.
Щебень необходимо очищать при его загрязнении частицами менее 22,4
мм в количестве 30% и более (эта норма соответствует содержанию в щебне
частиц менее 25 мм в количестве 32–37% и более). Жесткость балласта
заметно снижается только при засоренности выше 50%, и поглощение
3
энергии балластным материалом остается неизменным до уровня
загрязнения около 50%.
Другой не менее важный засоритель, как растительность, приводящий к
интенсивному загрязнению балластной призмы, особенно щебеночной,
ухудшающий ее дренирующие свойства, нарушающий устойчивость пути и
вызывающий быстрое накопление неисправностей, на устранение которых
затрачивается много средств и времени. Как показывают осмотры,
растительность рано или поздно прорастает на балласте и, закрепившись на
нем, начинает формировать ту специфическую среду обитания, которая
способствует превращению строительного материала в почвоподобное тело.
Корневая система растений нарушает основные свойства балласта.
1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ЩЕБНЕОЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН
НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Для вырезки загрязнённого щебня из пути щебнеочистительные машины в
основном оснащаются баровым вырезающим устройством, выполненным в
виде цепного скребкового рабочего органа. Баровым он называется еще потому,
что цепь имеет лопатки со стержнями, которые иначе называют барами
(bar–стержень (англ.)). Для эффективного разрушения щебеночного балласта и
повышения устойчивости скребков стержни устанавливают под углом 40-45˚ к
поперечному направлению скребков. Скребково-цепной рабочий орган
выполняет функции режущего устройства и скребкового транспортёра (по
аналогии со скребковым конвейером), перемещающего вырезанный из пути
загрязнённый щебень к месту разгрузки (рис. 1). Рабочий орган содержит замкнутую вырезающую цепь 11, которая имеет холостой участок, расположенный в желобе 4, участок вырезания балласта, расположенный в подпутной балке 10, и рабочий участок подъема балласта, расположенный в рабочем желобе
8. С целью безопасности и минимального пыления желоба закрыты. Вырезаю-
4
щая цепь 11 имеет лопатки со стержнями для рыхления щебня. Вырезающая
цепь приводится в движение приводом 6 через ведущую звездочку 7. Для
привода используются электродвигатели или гидромоторы. При работе машина
перемещается поступательно в направлении стрелки, вызывая подачу скребко-
вой цепи 11 на участке вырезания балласта (в забое). Движущаяся цепь подрезает скребками балласт и направляет его по желобу 8 к месту разгрузки – разгрузочному лотку 5, с которого он попадает на конвейер 3 и направляется к
грохоту. Рабочий орган позволяет производить вырезку балласта на глубину до
1 м ниже уровня верха головки рельса (УВГР).
Рис. 1. Цепной скребковый рабочий орган: 1 – путь; 2 и 9 – подгребающие
крылья; 3 – конвейер передачи вырезанного материала; 4 и 8 – холостой и рабочий же-
лоба; 5 – разгрузочный лоток; 6 – привод цепи; 7 – ведущая звездочка;
10 – подпутная направляющая балка; 11 – вырезающая скребковая цепь.
В щебнеочистительных машинах и комплексах реализуется механический
принцип очистки щебеночного балласта, который основан на просеивании
5
засорителя через отверстия просеивающей поверхности (сита)
щебнеочистительного рабочего органа при относительных перемещениях ука-
занной поверхности и очищаемого балласта. По такому принципу работают
двух- или трехъярусные грохоты современных машин. Наклонный
вибрационный грохот (рис. 2) состоит из короба 3, внутри которого закреплены
верхнее 2 и нижнее 5 сита. Верхнее сито имеет крупные ячейки, а нижнее сито
– ячейки, размеры которых соответствуют просеиванию засорителей. Короб в
верхней части имеет дебалансный вибратор 4 с приводом от электродвигателя
или гидромотора, а в нижней части установлен на основании 9 через
пружинные комплекты 7, служащие как упругие связи в колебательной системе
грохота. При работе щебень с засорителями поступает на верхнее сито грохота
с конвейера 1, после чего просеивается с разделением на фракции и засорители.
Рис. 2. Схема вибрационного наклонного грохота: 1 и 6 – конвейеры подачи вырезанного материала и отвода засорителей; 2 и 5 – верхнее и нижнее сита; 3 – короб; 4
– дебалансный вибратор с приводом; 7 – пружинные комплекты; 8 – шарнирные опоры;
9 – основание; 10 – гидроцилиндры стабилизации горизонтального положения грохота;
11 – рама машины.
Очищенный щебень поступает обратно в путь, а засорители перемещаются
конвейером 6, входящим в состав системы выгрузки. При применении
вибратора с круговой вынуждающей силой короб колеблется по траектории,
близкой к круговой, так как пружинные комплекты 7 обладают горизонтальной
6
и вертикальной жесткостью. При наклоне корпуса машины, например, в
(1)
кривой, грохот должен сохранять горизонтальное положение. В противном
случае наблюдается сползание вибрирующего материала в сторону, что
приводит к снижению эффективности просеивания. Поэтому машина
оснащается автоматизированной системой поддержания горизонтального
уровня основания 9. Основание устанавливается на раме 11 машины через
шарнирные опорные узлы 8 и соединено с ней также гидроцилиндрами 10,
через которые отслеживается горизонтальное положение основания и короба
грохота.
К основным параметрам щебнеочистительных рабочих органов
относятся: качество очистки, производительность и потребляемая мощность,
которые зависят от конструктивного исполнения рабочих органов и от физикомеханических характеристик загрязненного щебеночного балласта.
Качество очистки для всех типов щебнеочистительных рабочих органов
характеризуется коэффициентом эффективности Е, %, определяемым
отношением массы удаленного засорителя к массе засорителя в загрязненном
очищаемом щебеночном балласте:
где n
очищенном балласте (n
25n
, n
предельно допустимое содержание засорителя в загрязненном и
25p
= 35 %, n
25n
= 6,7 %).
25p
На эффективность очистки щебня оказывает влияние
гранулометрический состав загрязненного щебня, определяющий соотношение
размеров его частиц и отверстий просеивающих поверхностей. Частица щебня,
чтобы просеяться, должна сначала пройти через слой крупных частиц, а затем через отверстие сита, чтобы выпасть из слоя. Вследствие движения
просеивающей поверхности мелкие частицы, проваливаясь через промежутки
между крупными частицами, оказываются на поверхности сита. Прохождение
частицы через сито оценивается вероятностью Р просеивания с первой
7
попытки. Величина этой вероятности равна соотношению заштрихованной
(2)
2
площади отверстия сита (l - d)
2
осями проволок ( l +a)
2
, м
( l , а расстояния между осями проволок и их
2
, м
(рис.3, а) и всей площади, ограниченной
диаметр, м; d диаметр частицы, аппроксимированной шаром, м). После
преобразований имеем:
где коэффициент живого сечения сита:
Для просеивания частица должна совершить число «попыток» N обратно
пропорциональное вероятности ее прохода через отверстие (N = 1/Р). Для
качественной очистки время нахождения слоя на сите должно быть
достаточным, чтобы количество «попыток» для разных соотношений d/l
(рис.3, б) показывает, что хорошо просеиваются частицы, у которых диаметр не
превышает 0,75 размера ячейки («легкие» частицы). Частицы с соотношением
d/l > 0,75 просеиваются хуже («трудные» частицы).
Рис.3. Анализ вероятности просеивания частиц через квадратную ячейку
грохота(а) и зависимость минимального числа ячеек от соотношения размеров ча-
стицы и ячейки d/l (б)
Эффективность процесса очистки существенно зависит от влажности
щебня. Внешняя влага вызывает слипание мелких частиц засорителя,
8
налипание их на частицы щебня, а также забивание отверстий просеивающей
поверхности материалом, что приводит к снижению эффективности очистки.
Однако при повышении влажности свыше 12 % снижение эффективности
очистки прекращается, она начинает возрастать и при влажности 15-16 %
достигает более высоких значений. Если щебеночный балласт загрязнен
глиной, поступающей в балластную призму со стороны дефектной
обводненной основной площадки земляного полотна, то очистка даже при
малой влажности затрудняется вследствие образования комков, уносящих
засоритель другого вида и поступающих обратно в путь.
На эффективность очистки щебня оказывают влияние также форма от-
верстий просеивающей поверхности щебнеочистительного рабочего органа и
угол его наклона (для вибрационного грохота). В рабочих органах
щебнеочистительных машин применяют круглые, квадратные, прямоугольные,
трапецеидальные отверстия. Квадратные отверстия наиболее распространены и
позволяют пропускать частицы засорителя размером на 15-20 % больше, чем
при круглых отверстиях такого же размера.
На прохождение засорителя через отверстия оказывает влияние наклон
просеивающей поверхности. Считают, что практически на наклонном
вибрационном грохоте эффективность очистки будет такая же, как на
горизонтальном, если размер отверстий наклонной поверхности больше
размера горизонтального размера в 1,15 раза при наклоне 20° и в 1,25 раза - при
наклоне 25°.
9
1. СОВРЕМЕННЫЕ ЩЕБНЕОЧИСТИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
1.1. Щебнеочистительная машина RM-80 UHR
Самоходная щебнеочистительная машина RM-80 UHR фирмы "Plass-
er &Theurer" (Австрия) предназначена для глубокой очистки железнодорожного
пути и стрелочных переводов, а также для вырезки старого балласта и
выполнения работ по подъемке пути на щебень. Глубина вырезки балласта до
100 см ниже УВГР. Отходы выгружаются в состав для вывоза засорителей, или
в отвал на расстояние до 7 м от оси пути. При необходимости погрузка
производится в подвижной состав на соседнем пути.
Машина имеет сварную раму 23 (рис. 4), выполненную из профильного
проката, которая в сочетании с автосцепками 1 позволяет машину
транспортировать в составе поезда. Система безопасности движения 13
КЛУБ-УП дает возможность транспортирования машины самоходом, как
поезда. Рама опирается на две специальные двухосные тележки 14 с приводом
колесных пар от гидромоторов через осевые редукторы. Управление машиной в
рабочем и транспортном режимах осуществляется из кабин: задней 2, средней 5
и передней 8 (по направлению рабочего движения машины). Технологическое
рабочее оборудование машины включает вырезное скребковое устройство 7
(см. также рис. 4). Привод вырезной цепи от гидромотора мощностью 255 кВт.
Объемный гидравлический привод, в зависимости от условий работы,
позволяет регулировать скорость цепи в диапазоне 2,4-4,0 м/с. Поперечная
подпутная балка длиной 4000 мм для увеличения ширины вырезки щебня
может удлиняться в обе стороны от оси пути за счет установки двух
дополнительных элементов длиной по 500 мм каждый. Скребковая цепь имеет
скребки высотой до 250 мм с четырьмя зубьями. Перемещение в
горизонтальной плоскости, подъем и опускание вырезного устройства, а
также зарядка поперечной подпутной балки осуществляются
гидроцилиндрами.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]