Конструкция мобильной шпалоподбойки

The article considers the system of investigating the technological process of vehicle repair in order to increase the efficiency of the capacity of work that consists in defining a problem situation and factors of making rational decisions, in choosing methods of effective realization of the assigned task. The usage of the paired-comparison method of engine technical condition with various combinations of faults in the mathematical model in conditions of semi serial production lets us to substantiate the specialization of job places, labor content and the amount of money necessary to restore capacity for work.

Key words: repair by technical condition, paired-comparison method, validity of diagnosis results, multidimensional taxonomy algorithm.

Izergin Nicholas Donatovich, doctor of technical sciences, professor, izergin-nikolayy@rambler. ru, Russia, Ryazan, Ryazan highest airborne command school of a name of the general V F. Margelov,

Tarov Andrey Gennadievich, candidate of technical sciences, docent, and-rey. tarov@mail. ru, Russia, Kolomna, State social-humanitarian University

УДК 621.833

КОНСТРУКЦИЯ МОБИЛЬНОЙ ШПАЛОПОДБОЙКИ

А. А. Шубин, П.В. Витчук, В.В. Фадеев

Рассмотрены недостатки выпускаемых в настоящее время серийных шпало-подбоек. Приведены результаты анализа возможных компоновочных схем шпалопод-боек. Предложена конструкция мобильной шпалоподбойки с вертикальным расположением дебаланса и гибким валом. Перечислены основные преимущества предлагаемой конструкции.

Ключевые слова: балласт, вибрация, гибкий вал, дебаланс, железнодорожный путь, уплотнение, шпалоподбойка.

При эксплуатации верхнего строения железнодорожного пути необходимо выполнять достаточно большой объем работ, связанный с поддержанием его в исправном состоянии для обеспечения безопасности движения подвижного состава.

Для ремонта и текущего содержания железнодорожного пути наряду со специализированными высокопроизводительными комплексами и машинами применяют механизированные путевые инструменты, различные по назначению и конструкции [1].

Наиболее трудоемкой технологической операцией из выполняемых при ремонте и текущем содержании железнодорожного пути является уплотнение балласта под шпалой [1]. Для этого используют электрошпало-подбойки (ЭШП), работа которых основана на принципе ударного вибрационного уплотнения.

В процессе уплотнения балласта монтеру пути приходится 15 ... 20 раз в минуту заглублять рабочий орган. Этот факт, а также существенная масса известных ЭШП (от 19,5 до 26 кг) обусловливают значительные физические нагрузки на монтера пути, что отрицательно сказывается на производительности и качестве выполняемых работ. Рекомендуемая частота вибрационных колебаний ЭШП ударного типа составляет 40 Гц с амплитудой 3,2...4 мм [1]. Несмотря на амортизирующие элементы и виброга-сящие рукояти, рабочий подвергается значительным негативным вибрационным воздействиям. Поэтому в соответствии с нормативами по охране труда [2] ограничивается время работы монтера пути с ЭШП.

Другим недостатком известных конструкций отечественных ЭШП ударного типа, выпускаемых серийно, является то, что дебаланс, возбуждающий колебания, расположен горизонтально на значительном удалении (примерно 600 мм) от рабочего органа, а уплотнение балласта происходит только непосредственно в зоне подбивочного полотна. При этом в колебательном процессе участвует практически весь инструмент, что обусловливает увеличение его массы.

Кроме того, мобильность ЭШП ограничивается необходимостью наличия электростанции и соединительного питающего кабеля.

Учитывая вышеприведенные факторы, можно сделать вывод, что используемые в настоящее время ЭШП являются одними из наиболее низкопроизводительных и трудозатратных путевых инструментов. Поэтому актуальность задачи по совершенствованию конструкции ЭШП не вызывает сомнения.

Был проведен анализ возможных компоновочных схем шпалопод-боек, при этом были рассмотрены конструктивные решения:

- тип привода: электрический, гидравлический, пневматический, двигатель внутреннего сгорания;

- расположение оси возбуждающего органа: вертикальное, горизонтальное;

- способ возбуждения колебаний: использование дебаланса, бойка, трубчатой пружины;

- способ передачи крутящего момента: зубчатое зацепление, шли-цевое соединение, гибкий вал;

- форма активной части рабочего органа: плоское подбивочное полотно, односторонний клин, двусторонний клин.

Наиболее перспективными, на наш взгляд, направлениями совершенствования шпалоподбойки можно считать:

- применение двигателя внутреннего сгорания в качестве привода;

- вертикальное расположение оси возмущающего органа;

- применение дебаланса или трубчатой пружины для возбуждения колебаний;

- применение гибкого вала для передачи крутящего момента на рабочий орган;

- применение одностороннего или двухстороннего клина в качестве активной части рабочего органа.

В данной работе представлен спроектированный вариант мобильной шпалоподбойки с вертикальным расположением дебаланса и передачей крутящего момента с помощью гибкого вала (см. рис.). При разработке данной конструкции был учтен опыт фирмы Robel (Робель, Германия), выпускающей шпалоподбойку Robel 62.05 [3].

Вертикальное расположение оси вращения дебаланса и его приближение непосредственно к зоне уплотнения повышает эффективность работы шпалоподбойки. При этом снижаются вибрационные воздействия на рабочего за счет изменения направления распространения вибрационных волн и максимального удаления дебаланса от рукояти [4].

Предлагаемая конструкция шпалоподбойки: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - рукоятка; 3 - амортизаторы; 4 - крепежная пластина; 5 - пустотелая труба; 6 - гибкий вал; 7 - верхняя крышка вибратора; 8 - вал дебаланса; 9 - дебаланс; 10 - нижняя крышка вибратора; 11 - рабочий орган

170

Основными параметрами, влияющими на эффект виброуплотнения балластной призмы ручным инструментом являются возмущающее усилие дебаланса амплитуда А и частота колебаний ю рабочего органа [1]:

где шд - масса части дебаланса, которая создает возмущающие колебания; е - эксцентриситет масс; шк - масса колеблющейся части шпалоподбой-ки; ^ - КПД шпалоподбойки; щ- частота вращения вала дебаланса.

Из соотношений (1) - (3) видно, что при изменении массы деба-лансной части, массы колеблющейся части, а также угловой скорости де-баланса изменяются все основные параметры уплотнения. Предлагаемая конструкция шпалоподбойки имеет массу колебательных частей 8 кг, что на 53 % меньше аналогичного параметра выпускаемой ЭШП. При этом масса дебалансной части уменьшена на 33 % и составляет 600 г. Все это позволяет снизить энергопотребление шпалоподбойки на 34 %.

Не менее важным является параметр, определяемый соотношением возмущающего усилия дебаланса к массе колеблющейся части, так как именно на раскачивание и поддержание амплитуды колебания рабочего органа и затрачивается возмущающее усилие дебаланса. При подсчете этого соотношения, было определено, что предлагаемая конструкция шпалоподбойки на 15 % эффективнее.

В связи с уменьшенными массогабаритными показателями предлагаемой шпалоподбойки по сравнению с серийной для обеспечения ее эффективного заглубления и требуемого качества уплотнения потребуется увеличение частоты колебаний рабочего органа с 40 до 55 ... 60 Гц. Это позволит реализовать режим уплотнения, при котором возникает «текучесть» материала балластной призмы [5]. Повышение подвижности уплотняемого материала способствует улучшению расположения его частиц относительно друг друга не только в зоне работы подбивочного полотна, но и на значительном удалении от него, а следовательно, отпадает необходимость его значительного заглубления. При работе с предлагаемой шпало-подбойкой, рабочему не придется заглублять рабочий орган на величину 450 ... 500 мм, как в конструкции выпускаемой ЭШП. Полотно новой конструкции заглубляется на величину 150 ... 200 мм, что значительно снижает трудозатраты монтера пути. Это достигается увеличением частоты колебаний рабочего органа, а также переносом вибрационных волн в горизонтальную плоскость, что повышает подвижность частиц балластной призмы, заставляя больший слой балласта перемещаться, облегчая взаимное притирание и расположение относительно друг друга частиц.

2

^0 = шдею ; А = ШДе/тк; ю = р^«0/30,

Установка дополнительного ряда амортизаторов позволит повысить его виброзащищенность и снизить вибровоздействие на рабочего, что должно положительно сказаться на времени работы с инструментом.

Использование в конструкции гибкого вала для передачи крутящего момента позволяет компенсировать возникающую при работе шпалопод-бойки несоосность, а также снижает отрицательные вибрационные нагрузки на выходной вал двигателя.

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что предлагаемая конструкция шпалоподбойки более мобильна, эффективна и безопасна для рабочего. Это способствует повышению производительности монтера пути и улучшению условий его работы.

Список литературы

1. Путевые механизмы и инструменты / Р. Д. Сухих, В.М. Бугаенко, Ю.С. Огарь [и др.]; под общ. ред. Р.Д. Сухих. М.: УМК МПС, 2002. 428 с.

2. ПОТ Р О-14000-001-98 «Правила по охране труда на предприятиях и в организациях машиностроения». 2002.

3. Вертикальная шпалоподбойка. Официальный сайт компании Ro-bel. URL: http://www.robel.info/en/products/detail.asp?id=1877&tit=Vertical %2520Tamper&cfilter (дата обращения 26.02.2017).

4. Шубин А.А., Витчук П.В., Смоловик А.Е. Варианты модернизации шпалоподбойки // Мир транспорта. 2015. Т. 13. № 6 (61). С. 78-87.

5. Дыдышко П.И. Проектирование земляного полотна железнодорожного пути. М.: Интекст, 2011. 152 с.

Шубин Александр Анатольевич, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, Shubin55@mail. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),

Витчук Павел Владимирович, канд. техн. наук, доц., zzzVentor@yandex.ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»,

Фадеев Владимир Владимирович, студент, fadeev.volodya2010@yandex.ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

MOBILE TAMPER DESIGN A.A. Shubin, P. V. Vitchuk, V. V. Fadeev

Considered shortcomings of issued now serial tampers. Given analysis results of possible tamper's layout schemes. Offered mobile tamper design with a vertical arrangement of eccentric weight andflexible shaft. Listed the main advantages of the proposed design.

Key words: ballast, vibration, flexible shaft, eccentric weight, railroad, seal, tamper.

172

Shubin Alexandr Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, head of department, Shuhin55amail. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,

Vitchuk Pavel Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, zzzVen-tor@yandex.ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,

Fadeev Vladimir Vladimirovich, student, fadeev. volodya201Oayandex.ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch

УДК 621.833

НАРЕЗАНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК НА ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ЧЕРВЯЧНЫХ

КОЛЕС

К.Ю. Хрячков, С. Л. Рахметов, В.В. Хрячкова

Проанализированы методы нарезания стружечных канавок на инструменте для чистовой обработки червячных колес. Рассмотрены случаи возникновения погрешностей: недорезов и срезов при образовании стружечных канавок. Исследовано влияние параметров фрезы на форму стружечных канавок.

Ключевые слова: чистовая обработка червячных колес, шевер, стружечные канавки.

Для повышения качества работы червячных передач, улучшения плавности работы можно использовать шевер, что позволит уменьшить огранку боковых поверхностей зубьев венца червячного колеса и повысить сопрягаемость зубчатой пары.

Для чистовой обработки червячных колес используется червячный шевер, на боковых сторонах витка которого образованы насечки, отверстия или канавки для обеспечения процесса резания.

Известен инструмент для чистовой обработки червячных колес (патент на полезную модель №38125), геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам рабочего червяка. Конструктивной особенностью данного инструмента являются канавки, которые располагаются на боковых поверхностях витка (рис.1).

173