Рельсошлифовальный вагон
Рельсошлифовальный вагон — вид подвижного состава железных дорог, предназначенный для ликвидации поверхностных дефектов и волнообразных неровностей на поверхности головок рельсов, уложенных в путь, путём шлифования их абразивными брусками (камнями).
Содержание
Общая характеристика
Рельсошлифовальный вагон входит в состав поезда, перемещается локомотивом и имеет прицепную цистерну для воды. Под рельсошлифовальный вагон обычно переоборудуют грузовой вагон, две ходовые тележки которого одновременно являются шлифовальными. Третья шлифовальная тележка, расположенная между крайними и связанная с ними тягами, для большей устойчивости частично догружена кузовом через пружинное устройство. Привод шлифовальных камней в транспортировочное или рабочее положение — пневматический. Для смачивания шлифовальных камней во время работы к ним из цистерны поступает вода. Имеются рельсошлифовальные вагоны на базе пассажирского вагона, у которого три шлифовальные тележки размещены между ходовыми.
Современные рельсошлифовальные поезда (РШП) при обработке головок рельсов в пути могут выполнять следующие задачи:
- выравнивать поверхность головки рельсов вдоль пути, ликвидируя (или существенно уменьшая) волнистость.
- изменять геометрическое очертание сечения головки рельса, удаляя поверхностные дефекты, а также образуя заданную форму головки рельса, обеспечивающую наилучшие условия его взаимодействия с колёсами подвижного состава.
Каждая секция РШП, как правило, состоит из пяти вагонов:
- вагон с тяговоэнергетической установкой (ТЭУ), включающий тяговый двигатель и дизель-генераторы;
- три шлифовальных вагона, под каждым из которых установлены две шлифовальных тележки. Один из них — бытовой (купе, кухня), другой — для хранения абразивов; еще один вагон — мастерская, где имеется вспомогательная дизельная установка для внутренних нужд поезда;
- пятый — головной вагон РШП, где расположен пульт управления, а под рамой установлены две измерительные тележки, позволяющие оценивать состояние рельсов до и после шлифовки.
Каждая рельсошлифовальная тележка содержит четыре шлифовальных головки на каждую рельсовую нить
Источник
Рельсошлифовальный поезд РШП-48
Цель – провести модернизации рабочих органов поезда РШП-48 с целью повышения надежности конструкции и качестве шлифования.
В результате проверочных расчетов была произведена модернизация рельсошлифовального устройства, с целью повышения производительности, надежности работы и уменьшение потребляемой мощности.
В разделе “Техника безопасности” проведен анализ соответствия путевой модернизированной машины требованиям техники безопасности.
Список чертежей:
Чертёж рельсошлифовального поезда со спецификацией
Советское рельсошлифовальное устройство
Российское рельсошлифовальное устройство
Содержание расчётов и пояснений:
Введение
1 Назначение, краткое описание устройства и работы машины.
2 Аналоги конструкции данного типа. Исследовательская часть проекта
3 Анализ патентной литературы
3.1 Патент на рельсошлифовальное устройство
4 Тяговый расчёт и расчёт на устойчивость рельсошлифовального поезда.
4.1 Тяговый расчет
4.2 Устойчивость путевой машины
5 Расчёт рельсошлифовального устройства
6 Техника безопасности при работе, обслуживании и ремонте машины
6.1 Общие требования
6.2 Требования к дизельному помещению
6.3 Требования к наружным осветительным и сигнальным приборам
6.4 Санитарно-гигиенические нормы и требования
6.5 Требования к искусственному освещению
6.6 Требования к условиям видимости из кабины
6.7 Требования к рабочим местам
6.8 Требования и нормы безопасности движения
6.9 Требования по безопасности функционирования и качеству выполнения технологических операций
6.10 Требования безопасности функционирования рабочих органов при выполнении работ
Заключение
Список использованных источников
Технические характеристики:
Скорость движения, км/ч:
в транспортном режиме 80
в измерительном режиме 10
в рабочем режиме 4 . 8
Минимальный радиус проходимых кривых, м:
при проезде 100
при шлифовании 300
Число шлифовальных шпинделей, шт. 48
Мощность привода шлифовального шпинделя, кВт 15
Производительность(снятие металла при работе всех шлифовальных шпинделей за один проход на рельсах с твердостью НВ 480 и скорости 5 км/ч), мм 0,1-0,25
Остаточные дефекты после шлифования, мм, в пределах
короткой волны 30. 300 0,02
длинной волны 300. 1000 0,02
Мощность тяговых установок, кВт 1298
Тяговое усилие, тс 26
Ширина, м 3,1
Высота, м 4,62
Масса, т 290
Технические требования:
Поезд должен состоять из секций, соединенных между собой жесткими шарнирами:
-тягово-энергетической секции;
-шлифовальных секций.
Требуемое количество шлифовальных секций — по согласованию с заказчиком
Тягово-энергетическая секция должна обеспечивать перемещение поезда в транспортном режиме (с конструкционной скоростью) и при выполнении рабочих (технологических) операций (со стабилизированной скоростью), а также энергообеспечение шлифовальных секций
Концевая секция должна быть оборудована кабиной управления в соответствии с требованиями национальных стандартов и нормативных документов, действующих на территории государства, принявшего стандарт
Источник
Машины для шлифовки рельсов и стрелочных
Машины предназначены для формирования поперечного и продольного профиля, снижения «волнообразного» износа рельсов и съема металла головки с поверхностными дефектами, для продления срока службы рельсов и восстановления первоначальных условий взаимодействия колеса подвижного состава с рельсами. Для шлифования рельсов в пути применяются три способа: торцевое шлифование рельсов вращающимися абразивными кругами; непрерывное строгание рельсов в пути с последующим виброшлифованием, скользящее шлифование.
Первый способ более производителен и позволяет получить выпуклый «ремонтный профиль» головки рельса, второму способу отдается предпочтение – это рельсошлифовальные поезда РШП-48, RR-16 и др. Третий способ используется ограниченно в некоторых странах.
Профильное шлифование головки рельсов в пути достигается абразивной обработкой вращающимися кругами (рис. 8.39) по методу «следа» торцом круга. Абразивный круг 1 вращается вокруг оси OY и снимает с рельса полоску металла 2 шириной B при продольной подаче механизма вдоль рельса. Группа кругов обрабатывает головку рельса по многоугольнику. Профильное рельсошлифование позволяет продлить ресурс рельсов с уменьшением их потребности около 30 км/год на один шлифовальный поезд. Это достигается за счет: съема металла с поверхности рельса, имеющего дефекты с начальной стадией зарождения; уменьшения вибрации и износа деталей тележек подвижного состава; экономии энергии на тягу поездов.
Процесс разрушения, как следствие контактно-усталостных повреждений головки, имеет начальную стадию – зарождение в области головки совокупности продольных микротрещин под действием напряжений от колес и напряжений наклепа. Появляются выщербины и осповидное отслаивание металла. После шлифования образуется новая форма головки, которая зависит от величины вертикального и бокового износа и плана линии.
Фирма «SPENO» (Швейцария) поставила в Россию поезда моделей URR-48 и URR-112/B, которые работают самоходом при челночном движении. Изготавливаются поезда РШП-48 совместного производства.
Рельсошлифовальный поезд РШП-48 состоит из тягового модуля УТМ-2М и трех вагонов (модели С2 , С1 , B ). В хвостовом вагоне (модель B ) установлен пульт управления поезда, пульт управления рельсошлифовальными тележками и компьютер измерительной системы, расположенной под вагоном вместе с двумя рабочими тележками. Одна из тележек имеет 8 шлифовальных кругов с приводной мощностью 15 кВт и предельными углами наклона 0-70°. Вторая тележка, расположенная ближе к центру поезда, имеет предельные углы наклона ±20° и предназначена (как и под вагонами модели С1 и С2 ) для шлифования поверхности катания рельсов. Рельсошлифовальная тележка, расположенная ближе к тяговому модулю УТМ-2М, предназначена для обработки внутренней или наружной выкружки головок рельсов.
Рельсошлифовальные тележки обеспечивают нормальных режим работы при разнице высоты абразивных кругов за счет их износа около 30 мм. При наличии препятствий (переезды, мосты, стрелочные переводы) тележки устанавливаются в положение «переезд». Все режимы работы и контроль за измерительной тележкой обеспечиваются из кабины модуля УТМ-2М, куда сведены системы управления поездом, контролируется скорость, наклон и ток нагрузки при прижатии абразивных кругов к головкам рельсов. Из вагона модели B оператор, оценивая данные, компьютера по формированию профиля рельсов, управляет всем комплексом во всех режимах работы.
Рельсошлифовальный поезд URR-112/B состоит из десяти вагонов (рис. 8.40), разделенных на секции А и Б по пять вагонов. Под вагонами № 1-4 и 7-10 установлены рельсошлифовальные тележки, вагоны № 4-1 и 7 являются самоходными, в вагонах № 5 и 6 размещены дизели фирмы «Deutz» (четыре, мощностью по 593 кВт). Общая длина поезда составляет 180 м, общее число рабочих головок для шлифовки рельсов 112. Рельсошлифовальные тележки установлены друг за другом в продольном направлении рельса. Шлифовальные круги имеют разные угла наклона к поверхности головки рельса. Прижимное усилие каждого рельсошлифовального шпинделя к рельсу регулируется с пульта управления поезда.
Рельсошлифовальная тележка (рис. 8.41) имеет люльку 1 , на которой установлены два блока шлифовальных шпинделей с приводными электродвигателями 3 и силовыми цилиндрами управления 7 и четырех (на каждый шпиндель) цилиндров наклона 5 . Поворот шпинделей осуществляется вокруг шарниров 8 . Шарниры, люлька, шпиндели и направляющие ролики 11 смонтированы на раме 1 . Имеются гидроцилиндры 9 , 10 и тяга жесткости 4 . Шпиндель состоит из электродвигателя 3 , на нижнем конце которого в цанговом патроне закреплен абразивный круг 6.
После остановки рельсошлифовального поезда на участке пути, подлежащем шлифованию, рельсошлифовальные тележки опускаются на ролики 11 с помощью гидроцилиндров 10 . С пульта управления задаются углы наклона шлифовальных кругов 6 , шпиндели поворачиваются цилиндрами 5 вокруг шарниров 8 . Производится пробный проход нескольких метров пути при контроле углов наклона по компьютеру. Люлька 1 гидроцилиндрами 9 устанавливается в положение «переезд» и поезд движется по участку шлифования рельсов в измерительном режиме, затем возвращается к исходному пикету пути. Шлифовальные блоки опускаются на рельсы, и производится шлифование. Прижатие кругов к рельсам осуществляется цилиндрами управления 7 . После распечатки профиля рельсов задается количество проходов поезда для формирования ремонтного профиля и уменьшения волнообразных неровностей. По окончании работ гидроцилиндрами 9 и 10 тележки поднимаются в транспортное положение и устанавливаются на запоры.
Рельсошлифовальный поезд URR-48 – это фактически одна из двух секций поезда URR-112/B, концевой вагон которой оборудован пультом управления и системой контроля для челночного движения при шлифовании рельсов. Технические характеристики рельсошлифовальных поездов, эксплуатирующихся в России, приведены в табл. 8.6.
Профилактическое шлифование рельсов назначается на скоростных линиях при глубине волнообразных износов 0,7 мм; 0,5 мм; 0,3 мм (база измерения 1 м) при максимальных скоростях движения пассажирских поездов, соответственно: 140, 160 и 200 км/ч.
Машина для шлифования стрелочных переводов модели RR16PDR-1 имеет 16 шлифовальных кругов, сгруппированных по четыре на каждую рельсовую нить. Она оборудована: шлангами для подачи воды под давлением при мойке стрелок и пересечений после шлифования; металлическими щетками для очистки устройств с внешней стороны рельса; искрозащитными устройствами; аварийным электровыключателем; патрубками для разбрызгивания воды во время работы.
Задняя кабина управления оборудована всеми теми же устройствами, как и передняя. Имеется устройство для смазки стрелок и пересечений после шлифовки. Шлифовальные блоки для обработки выкружки головки рельса, по две на каждую рельсовую нить, оснащены шлифовальными кругами и расположены под углом 5° по отношению друг к другу. Регулировка угла наклона шлифовальных кругов производится дистанционно в пределах от – 20° до 70°. Специальные круги Æ130 мм позволяют обрабатывать головки рельса на всей поверхности стрелочного перевода, в том числе и в зоне контррельса. Углы наклона шлифовальных кругов программируются заранее, после чего управляются и контролируются компьютером.
Источник
Лекарство от усталости
Практика шлифовки не нова. В ряде стран с середины XX века она используется для удаления волнообразного износа рельсов. Но в последние годы по мере роста скоростей и интенсивности движения поездов всё чаще стали возникать контактно-усталостные дефекты на рабочих поверхностях рельсов. И от этого потребность в шлифовании только возрастает. Удаление слоя металла, в котором наблюдаются явления «усталости», восстановление номинальной геометрии рельсов является единственным и самым эффективным способом борьбы с появлением и развитием опасных дефектов.
На наши железные дороги рельсошлифовальные поезда (РШП) вышли ещё в конце 1940-х годов. Их недостатками были малый объём снимаемого металла за один проход РШП – максимум до 0,01 мм, и только на поверхности катания. Боковые закругления головки не профилировались.
Совсем другой выглядела картина после прохода рельсошлифовального поезда швейцарской фирмы «Спено». Он эксплуатировался на нескольких дорогах с 1984 года. Положительный опыт его использования лёг в основу создания таких поездов совместного российско-швейцарского производства. В частности, Брянским машиностроительным заводом был изготовлен четырёхвагонный рельсошлифовальный комплекс для профильной шлифовки. При рабочей скорости 6–10 км/ч он мог проходить до 1600 км рельсовой колеи в год.
В 80-е годы шлифовка рельсов стала элементом регламентированной системы ведения путевого хозяйства и выполнялась ежегодно на значительном протяжении сети дорог.
Позже, в середине 90-х, была утверждена новая система ведения путевого хозяйства, основанная на применении машин нового поколения. Было закуплено за рубежом несколько современных путевых машин для того, чтобы испытать их на наших дорогах, а затем начать их производство на отечественных предприятиях. В 1998 году началось сотрудничество завода «Ремпутьмаш» с фирмой «Спено», считавшейся в то время мировым лидером в области шлифовки рельсов. И вскоре на Западно-Сибирскую дорогу прибыл первый рельсошлифовальный поезд РШП48. Он прекрасно зарекомендовал себя, поскольку восстанавливал форму головок рельсов и удалял волнообразные неровности на рабочих поверхностях, делая путь фактически «бархатным». С конца 1998 года такие поезда стали поступать и на другие дороги.
Сейчас даже умудрённый опытом железнодорожник невольно задержит взгляд на странном составе, который появляется в огнях среди затишья в движении поездов. Так выполняет свою незаметную, измеряемую буквально долями миллиметра, но очень нужную и важную работу рельсошлифовальный поезд РШП48. Он относится к разряду сложной техники, управлять которой могут только очень подготовленные люди. Положение каждой из 48 шлифовальных головок поезда автоматически регулируется при помощи компьютеров, что позволяет обрабатывать поверхность катания рельсов до устранения, например, волнообразного износа. Поезд оборудован измерительным устройством, регистрирующим дефекты поверхности и поперечный профиль головки рельса и позволяющим проверять качество шлифовки на ходу в режиме реального времени. Специальный привод обеспечивает постоянную рабочую скорость до 3–8 км/ч. За один проход поезд снимает до 0,2 мм металла, для того чтобы добиться требуемого очертания поверхности катания, необходимо, как правило, 3–5 проходов, а при отсутствии периодического шлифования и 6–8 проходов.
Сейчас на сети работают 23 рельсошлифовальных поезда. В их число входит как зарубежная техника, так и машины совместного производства фирмы «Спено» с калужским заводом «Ремпутьмаш». Есть и поезда типа РШП48К, который выпускает сам завод «Ремпутьмаш».
Но вот анализ результатов шлифовки рельсов, к примеру, на столичной магистрали, проведённый специалистами ВНИИЖТа, показал, что глубина неровностей в разы превысила значения, рекомендуемые в Технических указаниях ОАО «РЖД». Иными словами, шлифовка не привела к существенному улучшению состояния поверхности катания рельсов. После первых двух проходов РШП глубины длинных (от 1,5 до 3,5 м) неровностей только увеличились, и лишь после третьего прохода показатели вернулись к значениям, полученным до шлифовки.
Похожая ситуация возникла и на Горьковской дороге. Результаты проведённой там шлифовки показали, что после трёх проходов РШП значения глубин неровностей на поверхности катания несколько уменьшились. Однако они также превышают рекомендуемые в ТУ значения в разы: на длинных в три-четыре раза, на средних ? более чем в два раза, на коротких ? почти в четыре раза. Как показали исследования сотрудников нашего института, после трёх проходов РШП на поверхности катания рельсов остались необработанные участки, поверхностные дефекты оказались удалены не полностью, имелись прижоги металла головки, то есть серьёзно нарушена технология шлифования рельсов.
Количество проходов должно обеспечивать полное удаление неровностей на поверхности катания, и на обработанном участке оно должно было составить с учётом состояния рельсов до шлифовки не менее 6–8 проходов. Периодичность шлифовки рельсов должна назначаться в зависимости от фактического состояния рельсов на участках с различными условиями эксплуатации. Оптимальная потребность в шлифовке рельсов, после чего не успевают появляться дефекты контактно-усталостного происхождения, обычно возникает при пропуске по участку 40–60 млн тонн брутто.
Приведённые примеры показывают, насколько качество шлифовки рельсов зависит от квалификации работников. Скорее всего, за это время произошла смена поколений. Пришли новые люди, которые ещё не имеют достаточного опыта. А ведь они должны уметь составлять компьютерные программы для участков шлифовки, правильно устанавливать углы наклона шлифовальных кругов для создания оптимального ремонтного профиля при шлифовке рельсов, силу их прижатия, при котором не возникнет прижогов на поверхности катания рельсов. Поэтому необходимо возобновить периодическую учёбу, проведение школ передового опыта.
В настоящее время требуется корректировка и самих подходов к шлифованию рельсов. Это связано с тем, что изменился характер и механизм развития контактно-усталостных дефектов головки рельса. Раньше основной причиной образования их в рабочей выкружке головки рельса являлись вытянутые вдоль прокатки строчки неметаллических включений. Но за последние 10 лет металлургам удалось повысить чистоту рельсовой стали. А дефекты контактной усталости стали развиваться от множественных параллельных трещин головки рельса типа head check. В настоящее время случаи развития этих продольных усталостных трещин в глубь головки рельса глубже 10 мм от поверхности фактически носят массовый характер.
Появление контактной усталости нового типа отмечают специалисты и за рубежом. Так, на высокоскоростных линиях железных дорог Германии (DB) наблюдаются случаи проявления сетки трещин, периодически возникающих на поверхности катания головки рельса на участках с коротковолновым износом. Особо отмечу, что такие дефекты могут привести к поперечному излому, как и отдельные полукруглые трещины, распространяющиеся в направлении рабочей выкружки головки рельса.
Может ли процесс шлифования противостоять развитию дефектов нового типа? Многочисленные исследования, в том числе и ВНИИЖТа, доказывают, что может. Например, результаты испытаний Научно-исследовательского института железнодорожной техники RTRI в Японии показали, что снятие с рабочей поверхности головки рельса слоя металла толщиной 0,1 мм после пропуска поездной нагрузки 50 млн тонн сокращает возникновение усталостных дефектов примерно на 50%. В США на железной дороге Burlington Northern Santa Fe за счёт периодического шлифования удалось увеличить срок службы рельсов в кривых радиусом менее 1000 м со 150–400 млн до 1 млрд тонн пропущенного тоннажа. А на прямых участках пути – до 2 млрд тонн брутто и более.
На мой взгляд, не вызывает сомнений то, что периодическое шлифование рельсов существенно продлевает их ресурс. Надо только соблюдать технологию и учитывать новые факторы – рост скоростей движения и нагрузок на рельсы. Подтверждает это и накопленный во многих странах опыт.
Источник