СНЕГООЧИСТИТЕЛЬ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ

Устройство предназначено для очистки от снега железнодорожных путей и касается конструкции снегоочистителей.
Известно устройство для очистки трамвайных путей (патент РФ №2168583, МПК Е01Н 1/08, 8/00, дата приоритета 19.11.1999 г.) оно включает тележку, платформу четырехосного грузового трамвайного вагона, блок очистки, состоящий из приемного приспособления с диффузором и конфузором со сменным кожухом, в котором размещена цилиндрическая щетка, установленные на платформе трамвая вентилятор и герметизированный бункер с затвором и двумя патрубками, один из которых снабжен фильтром, всасывающий и нагнетательный трубопроводы с гофрированными вставками. Приемное приспособление размещено между тележками грузового трамвайного вагона и закреплено на каретке с возможностью ее перемещения по направляющим, закрепленным на грузовой платформе перпендикулярно ее продольной оси. Каретка кинематически связана с одной из тележек посредством закрепленной на каретке зубчатой рейки и взаимодействующего с ней зубчатого сектора, закрепленного на тележке, при этом нагнетательный и всасывающий трубопроводы снабжены поворотными в вертикальной плоскости коленками, примыкающими соответственно к горизонтальному участку нагнетательного трубопровода, идущего от вентилятора к патрубку бункера, а радиус зацепления зубчатого сектора, проведенный из центра шарнирного узла, соединяющего тележку с платформой, выбирают расчетным путем.
Недостатки. Данный снегоочиститель имеет сравнительно низкую производительность, мало пригодный для работы в условиях многоснежной зимы и предназначен для очистки трамвайных путей в городе.
Известна также снегоуборочная машина на железнодорожном ходу (свидетельство РФ на полезную модель №29067, МПК Е01Н 8/06, дата подачи заявки 22.10.2002 г.)
Снегоуборочная машина содержит установленный в голове состава заборный рабочий орган, связанный через смонтированный на платформе конвейер-накопитель, с разгрузочным устройством, например, выбросным ротором. Причем заборный рабочий орган выполнен в виде выдвижного или качающегося ленточного наклонного элеватора, оснащенного размещенными на ленте захватными элементами, захватные элементы связаны по краям ленты стенками из эластичного материала, а ленточный элеватор имеет установленный снизу лист, и оборудован реверсивным приводом.
Разгрузочное устройство снабжено приемной воронкой, с подающе-разрыхляющим устройством, в виде установленных внутри воронки шнеков, козырек разгрузочного устройства выполнен в виде симметрично поворотного коромысла, смонтированного на верхней стойке ротора.
К недостаткам данного устройства следует отнести то, что оно забирает снег с пути и вывозит его в определенные отвалы, наша задача не вывести снег с путей, а убрать его на обочину железнодорожного пути. Оно так же имеет небольшую производительность.
Наиболее близким аналогом является снегоуборочная машина (Патент РФ №222481, МПК Е01Н1 08/02, дата приоритета 12.03.2003 г.), содержащая базовое шоссе, с расположенным на нем воздуходувным устройством, включающим приводное устройство, вентилятор с воздуховодом и сопла, расположенные под углом к очищаемой поверхности и под углом к продольной оси базового шасси.
Воздуходувное устройство выполнено в виде двух расположенных навстречу друг другу вентиляторов разнонаправленного вращения, каждый из которых через воздуховоды сообщается с направленными навстречу друг другу соплами.
При этом оба сопла расположены под углом не более 65° к продольной оси базового шасси, а углы их наклона к очищаемой поверхности равны между собой и соответствуют не менее 30°.
Кроме того, оба сопла расположены над очищаемой поверхностью так, что расстояние l от среза сопла до очищаемой поверхности и ширина h щелевого выхода каждого сопла находиться в соотношении l≤9h.
Снегоуборочная машина снабжена наклонными щитами, охватывающими пространство между соплами, а со стороны переходных патрубков сопла соединены боковым отражателем.
Недостатком данного устройства является небольшая производительность и мало пригодна для очистки путей большой протяженности.
Задачей данного технического решения является обеспечить высокую производительность и надежность работы снегоочистителя.
Поставленная задача решается за счет того, что снегоочиститель железнодорожных путей, содержит платформу, с расположенной на ней воздуходувного устройства с соплом. Воздуходувное устройство включает турбореактивный двигатель, сопло с патрубком.
Наклон патрубка соплом к очищаемой поверхности составляет 15°-35°, сопло в сечении имеет прямоугольную форму и внутри разделено перегородками, которые образуют несколько выходных каналов, которые в случае необходимости могут быть перекрыты.
ac
AB
Для определения оптимального диапазона наклона патрубка с соплом к очищаемой поверхности предварительно зададимся длиной сопла s=3,6 метра (значение данной величины в ходе расчета изменится), а также известна высота h от очищаемой поверхности до точки А, h=2.25 метра.
АВ
AC
Следовательно угол sinβ равен отношению противолежащего катета h к гипотенузе S, таким образом:
, тогда ∠β=38°68'
AB
Таким образом, максимальный угол наклона принимаем ∠β=38°. Тогда зная угол и противолежащий катет h=2.25 метра, определим длину патрубка, а именно:
Дальнейший расчет диапазона представим в виде таблицы 1. Изменяя угол β с шагом 2 градуса, в диапазоне от 38° до 4° мы определим необходимые нам значения величин, а именно:
- разница высот, h(AB)-h(CD), м - высота от сопла патрубка до очищаемой поверхности (допускается минимальное значение 0,155 метра). Поэтому не принимаем расчет для 38 и 36 градусов;
- S(CD), м - расстояние, которое преодолеет поток воздуха от сопла до необходимой точки очищаемой поверхности (максимальное расстояние 8,8 метра). Более 8,8 метра не целесообразно применять, так как не будет обеспечиваться видимость пути, из-за возникающего завихрения.
Следовательно, в ходе расчета был определен диапазон наклона патрубка с соплом к очищаемой поверхности 15°-35°. Данные расчетов приведены в таблице 1.
Отношение расстояние от сопла до очищаемой поверхности к ширине сопла в пределах ≤ 2 найдено опытным путем.
Причем ширина сопла составляет не менее ширины колеи железнодорожного пути. Выходные каналы в центральной части сопла расположены впереди относительно боковых каналов.
Отношение расстояния от сопла до очищаемой поверхности к ширине сопла находятся в пределах ≤ 2.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На фиг.1. представлен снегоочиститель сбоку, на фиг.2 вид сопла сверху. Дана схема наклона сопла к очищаемой поверхности. На фиг.1. показан турбореактивный двигатель 1, патрубок 2, сопло 3, тяговый электродвигатель 4, топливный бак 5, кабина управления 6, тяговая энергетическая установка 7. На фиг 2. показаны рельсы, патрубок 2 с соплом 3 и перегородки 8 в сопле 3, h - ширина сопла и L расстояние от сопла до очищаемой поверхности, α - угол наклона сопла 3 к очищаемой поверхности. Сопло 3 внутри имеет перегородки 8.
Расчеты показали, что оптимальный диапазон наклона патрубка 2 с соплом 2 к очищаемой поверхности находится в пределах 15°-35°. Исследования так же показали, что имеется прямая зависимость расстояния от сопла 3 да очищаемой поверхности в пределах ≤ 2, что обеспечивает взрыхление уплотненного снега на железнодорожном пути. Принято, что ширина сопла должна быть не менее ширины колес железнодорожного пути.
Сопло 3 имеет прямоугольную форму и внутри разделено перегородками 8, которые образуют несколько выходных каналов, которые могут в случае необходимости перекрываться.
Выходные каналы в центральной части сопла 3 расположены впереди относительно боковых каналов, а боковые каналы несколько разнесены.
Устройство работает следующим образом.
Из кабины 5 включается турбореактивный двигатель 1, образованный им горячий поток воздуха подается в патрубок 2 затем в сопло 3 с силой
6
(от 2000H÷5000*10Н).
Вначале струя горячего воздуха поступает в центральные каналы сопла 3 и поднимает уплотненный снег и сдувает его с рельсов и шпал в сторону.
Питание топливом турбореактивного двигателя 1 осуществляется насосом из топливного бака 4, находящегося под платформой.
Передвижение снегоочистителя осуществляется при помощи тяговых электродвигателей 3.
Угол наклона сопла 3 можно не менять, а сдувать снег уменьшая или увеличивая скорость движения, если наст плотный скорость движения меньше, а при менее плотном насте скорость движения больше.
Перегородки 8 внутри сопла 3 могут частично или полностью перекрывать выходные отверстия в зависимости от заноса железнодорожных путей снегом.
Сопло снабжено перегородками, которые при необходимости могут закрываться и открываться, образуя усиление или уменьшение силы струи горячего воздуха, обеспечивающего достаточную силу сдувания снега.
3
3
Расчеты показали, что предлагаемая конструкция снегоочистителя обеспечивает разрушение снежного наста плотностью 100-250 кг/мпроизводительность 2000-36000 м/час, при скорости движения 50-60 км/час.
Таблица 1
Сводная таблица зависимостей
Длина составляющей, S(AC), м
Высота, h(AB), м
Угол, рад
Угол, град
Высота, h(CD), м
Разница высот, h(AB)-h(CD), м
Длина потока воздуха от конца сопла до поверхности, S(CD), м
Примечание
3,655
2,25
0,6629
38
2,2493
0,001
3,656
Не допуск.
3,655
2,25
0,6280
36
2,1474
0,103
3,830
Не допуск.
3,655
2,25
0,6106
35
2,0955
0,155
3,924
3,655
2,25
0,5931
34
2,0429
0,207
4,025
3,655
2,25
0,5582
32
1,9360
0,314
4,248
3,655
2,25
0,5233
30
1,8267
0,423
4,502
3,655
2,25
0,4884
28
1,7151
0,535
4,795
3,655
2,25
0,4536
26
1,6015
0,649
5,135
3,655
2,25
0,4187
24
1,4859
0,764
5,534
3,655
2,25
0,3838
22
1,3685
0,881
6,009
3,655
2,25
0,3489
20
1,2495
1,001
6,582
3,655
2,25
0,3140
18
1,1289
1,121
7,285
3,655
2,25
0,2791
16
1,0070
1,243
8,167
3,655
2,25
0,2617
15
0,9455
1,304
8,698
3,655
2,25
0,2268
13
0,8218
1,428
10,007
Не целесообр.
3,655
2,25
0,1919
11
0,6971
1,553
11,798
Не целесообр.
3,655
2,25
0,1570
9
0,5715
1,679
14,390
Не целесообр.
3,655
2,25
0,1221
7
0,4452
1,805
18,472
Не целесообр.
3,655
2,25
0,0872
5
0,3184
1,932
25,829
Не целесообр.
3,655
2,25
0,0523
3
0,1912
2,059
43,013
Не целесообр.