Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1. Характеристика путевых работ и применяемых средств выправки пути на карьерном железнодорожном транспорте 9
1.2. Состояние вопроса механизации выправки железнодорожного пути в плане в СССР и за рубежом 17
1.3. Цель, задачи и методика исследований 32
2. Теоретический анализ применяемых систем выправки железнодорожного пути в плане 35
2.1. Особенности передвижных путей карьеров и основные требования, предъявляемые к системе выправки пути для карьерного железнодорожного транспорта 35
2.2. Методика исследования сглаживающих систем 39
2.3. Оценка известных сглаживающих систем с точки зрения их применимости в условиях карьерного транспорта 49
2.4. Выводы 70
3. Разработка сглаживающей системы выправки пути для условий карьерного транспорта 72
3.1. Обоснование способа механизированной выправки карьерного пути и теоретический анализ пяти точечной сглаживающей системы 72
3.2. Сравнительный анализ пятиточечной системы с другими системами выправки пути 96
3.3. Оценка работы пятиточечной системы по результатам моделирования процесса выправки пути 110
3.4. Выводы 124
4. Экспериментальные исследования пятиточечной сглаживающей системы 125
4.1. Методика расчета линейных параметров пятиточечной системы и анализ устройства рихтовочного пятиточечного (УРП) 125
4.2. Результаты испытаний устройства рихтовочного пятиточечного (УРП) 150
4.3. Расчет экономической эффективности от применения устройства УРП на машине ВШ-ЗООО 163
4.4. Выводы 176
Общие выводы и рекомендации 178
Литература 180
Приложения 190
- Состояние вопроса механизации выправки железнодорожного пути в плане в СССР и за рубежом
- Оценка известных сглаживающих систем с точки зрения их применимости в условиях карьерного транспорта
- Оценка работы пятиточечной системы по результатам моделирования процесса выправки пути
- Расчет экономической эффективности от применения устройства УРП на машине ВШ-ЗООО
Введение к работе
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусмотрено опережающее развитие добычи угля открытым способом, объем которой к 1990 году должен составить 390-400 млн.т. Значительная роль в решении этой задачи отводится железнодорожному транспорту.
Железнодорожный транспорт является одним из основных видов транспорта на открытых горных разработках СССР. В настоящее время он используется более чем на 50 рудных и 40 угольных карьерах. На предприятиях Минуглепрома СССР железнодорожным транспортом перевозится более 60fo угля и около 30$ вскрышных пород.
Роль железнодорожного транспорта сохранится и в ближайшем будущем [52] . На угольных карьерах объем вскрышных пород, перевозимых этим видом транспорта, к 2000 году возрастет в 2,3 раза по сравнению с 1980 годом и достигнет 660 млн.м3. Рост объема перевозок будет сопровождаться повышением средней сцепной массы локомотивов
со 170 до 230 т, средней грузоподъемности думпкаров с 95 до 140 т.
Однако железнодорожный транспорт на угольных карьерах работает в настоящее время недостаточно эффективно из-за низкой надежности передвижных путей. Частые перестройки по мере подвигания горных работ (до 3-5 раз в год), нестабилизированные, нередко обводненные породы земляного полотна, низкое качество и ограниченное количество балластных материалов создают предпосылки для интенсивного накопления неровностей пути.
Широкое внедрение с начала 70-х годов тяговых агрегатов с осевыми нагрузками до 300 кН позволило повысить производительность железнодорожного транспорта, но вместе с тем явилось одной из причин увеличения числа сходов подвижного состава.
5 С 1970 по 1983 год число сходов на карьерах Минуглепрома
СССР увеличилось в 2,5 раза и достигло 4236 случаев в год. Продолжительность перерывов в движении локомотивосоставов из-за сходов в 1983 году равнялась 41,7 тыс.часам, а простои экскаваторов, обусловленные той же причиной, составили 89,5 тыс.часов. В результате незапланированных простоев экскаваторов не реализованы вскрышные работы в объеме 20-22 млн.м3, добыча угля - в количестве 4-4,5 млн.т. Общий ущерб от сходов подвижного состава превысил 10 млн.руб. Установлено, что 92-96% всех сходов происходит на передвижных путях. При этом причиной 35-40% сходов являются неровности пути (просадки, перекосы, отклонения в плане).
Одной из эффективных мер повышения надежности передвижных путей является их своевременная и качественная выправка. Применяемые на карьерах способы выправки пути не отвечают современным требованиям ни по темпам, ни по качеству выполнения работ. Используемые на магистральном транспорте механизированные способы выправки пути и средства для их осуществления не приспособлены для применения на передвижных путях карьеров, так как не обеспечивают выправку пути за один проход машины с требуемым качеством без использования исходной информации о положении пути.
В последние годы на карьерах получает все большее распространение выправочно-подбивочно-отделочная машина ВП0-3000, разработанная для условий магистрального транспорта. Опыт эксплуатации машины ВПО-3000 показал высокую эффективность применения её как на постоянных, так и на передвижных путях карьеров, машина обеспечивает удовлетворительное качество выправки пути в продольном профиле и по уровню. Однако качество выправки пути в плане, осуществляемое с использованием визуального контроля, не соответствует требуемому.
Поэтому важным вопросом, которому и посвящена настоящая работа, является разработана способов и средств выправки пути для условий карьерного железнодорожного транспорта. Решение этого вопроса позволит повысить надежность передвижных путей, улучшить качество и снизить трудоемкость путевых работ на карьерах.
Работа выполнена в соответствии с Целевой комплексной отраслевой программой (ЦКОП) № 3 Минуглепрома СССР "Совершенствование технологии работ промышленного транспорта" на 1980-1985 г.г. и планом НИР института НИИОГР, утвержденным ДОинуглепромом СССР.
2сновная_іщея работы заключается в том, что повышение качества и снижение трудоемкости выправки пути на карьерном железнодорожном транспорте может быть достигнуто на основе совершенствования сглаживающих систем выправки пути.
9лью_работы является разработка способа выправки карьерного пути и устройства для его осуществления на базе выправочно-подби-вочно-отделочной машины ВПО-3000.
МЛ5_2С55&2вШ!!Ё.1 В работе использованы следующие методы: для теоретических исследований сглаживающих систем - методы теории автоматического регулирования и методы математического моделирования; для экспериментальных исследований - методы математической статистики.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена большим объемом статистических данных, использованием методов математической статистики при обработке результатов исследований, широким использованием ЭВМ при расчете характеристик сглаживающих систем; достоверность подтверждена положительным результатом испытаний устройства рихтовочного пятиточечного.
ё&УЧНя_новизна работы состоит в том, что в ней:
- разработана методика исследования сглаживающих систем, отли-
чающаяся от известных комплексным решением всех задач, связанных с работой систем, при этом дополнительно учтены показатели: интегральный коэффициент сглаживания и одностороннее смещение пути, производимое системами при проходе сопряжений кривых в автоматическом режиме;
разработана методика сравнительного анализа сглаживающих систем, основанная на использовании вышеперечисленных показателей в качестве основных критериев сравнения;
предложена математическая модель процесса выправки пути пятиточечной системой;
разработана методика расчета параметров пятиточечной сглаживающей системы выправки железнодорожного пути.
ЗеНё5^_ШШ25?.ь работы состоит в том, что обоснован и разработан способ механизированной выправки карьерных путей, позволяющий повысить качество и снизить трудоемкость выправочных работ на карьерном железнодорожном транспорте.
Разработано устройство для практической реализации данного способа. Способ и устройство защищены авторскими свидетельствами ( № а.с. 595448, 773177).
Предложенные методы расчета и исследования позволяют при проектировании путевых машин произвести сравнительный анализ различных сглаживающих систем при заданных условиях выправки, определить оптимальный тип и параметры сглаживающей системы и оценить ожидаемое качество выправки пути.
Е5изация_результатов_работыЛ По разработанной методике в институте НИИОГР, изготовлен и испытан экспериментальный образец устройства рихтовочного пятиточечного (УРП).
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований при участии автора разработано и утверждено Минугле-
промом СССР "Техническое задание на создание устройства рихтовочно-го пятиточечного (УРП)".
Основные теоретические результаты исследований используются институтом ЛИЖГ в учебном процессе при преподавании курса "Путевые машины" студентам специальности 051I "Строительные и дорожные машины и оборудование".
^Ш2бция_работы. Основные результаты работы были доложены на Всесоюзном семинаре "Использование железнодорожного подвижного состава на угольных разрезах", Челябинск, 1978.
Диссертация в полном объеме доложена на заседании секции "Механизация и автоматизация производственных процессов" Ученого совета Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по добыче полезных ископаемых открытым способом (НИИОГР), на научном межкафедральном семинаре в Ленинградском сорном институте.
Публикации^ Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в числе которых 3 авторских свидетельства.
2Й5М-.2_сїЕї5їїВ^йЗС9ВЇШ!2ШІ2І-.Еботнл Работа состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка литературы из 84 наименований и двух приложений. Она содержит Ц9 страниц текста, 14 таблиц, 47 иллюстраций.
Работа выполнена в Ленинградском горном институте и Челябинском іаучно-исследовательском и проектно-конструкторском институте по до-5ыче полезных ископаемых открытым способом.
Состояние вопроса механизации выправки железнодорожного пути в плане в СССР и за рубежом
Характер путевых работ на карьерном железнодорожном транспорте определяется особенностями выемочно-погрузочных работ и схемой транспортирования горной массы. При цикличной и циклично-поточной технологии отработки месторождений полезных ископаемых основными видами путевых работ являются: переукладка и текущее содержание передвижных путей, планово-предупредительные ремонты (капитальные, средние, подъемочные) и текущее содержание постоянных путей. На этих работах в угольной промышленности занято более 13% рабочих. На отдельных карьерах их численность достигает 20% и на выполнение этих работ приходится до 25% производственных затрат.
При этом наибольшей трудоемкостью (до 70-75% от общих трудовых затрат на путевые работы) характеризуются передвижные пути. Они подвергаются периодическому переустройству и работам текущего и аварийного характера. Переустройство путей входит составной частью в технологический комплекс работ на уступе (отвале) и является преобладающим видом путевых работ на карьерах. На этот вид работ приходится более половины трудовых и стоимостных затрат на путевые работы. Объемы ежегодного перемещения железнодорожных путей угольных карьеров только с разборкой на звенья превышают 3200 км при общей протяженности передвижных путей 1450 км. Объемы капитального и среднего ремонта составляют около 750 км, а подъемочного - 1200 км в год.
Пооперационный анализ технологического процесса переукладки пути [41] показывает, что средняя трудоемкость этих работ составляет 150-180 чел-смен/км, в том числе 35-40% приходится на работы по подъемке, подбивке и выправке пути. При этом от качества выпра-вочных работ зависит трудоемкость и стоимость последующего текущего содержания пути. При сложившейся технологии работ выправка в профиле и плане занимает 50-70% общих трудозатрат на текущее содержание пути в период между переукладками [41 ] .
Выправка пути входит и в технологические процессы планово-предупредительных ремонтов, занимая от 12 до 20% их трудоемкости. В настоящее время выправка пути на карьерах осуществляется преимущественно машинами цикличного действия. В 1983 г. таких машин в системе Минуглепрома СССР работало 566 шт (МПТС-І - 130 шт., ПРМ-3 - 254 шт., ШШУ-3 - 182 шт). Основным способом выправки пути в продольном профиле и плане на карьерах является способ с визуальным контролем. Как показали исследования, проведенные с участием автора [19] , применение этого способа не отвечает современным требованиям ни по темпам, ни по качеству работ. Среднеквадратическое отклонение разности смежных стрел в 2-3 раза превышает значение, допустимое Правилами технической эксплуатации [47 ] . В 1980 году институтом НИИ0ГР при участии автора были собраны и обобщены сведения о количестве и причинах сходов локомотивососта-вов по 37 угольным карьерам. Результаты анализа представлены в табл. I.I. Из таблицы видно, что 37,7% сходов произошло из-за неровностей пути (просадок, перекосов и отклонений в плане). В последующие три года, несмотря на ряд принятых мер, преимущественно организационных, количество сходов уменьшилось незначительно и в 1983 году составило 4236 случаев. Около 94% сходов происходит на передвижных путях. Можно сделать вывод о том, что ритмичность работы карьерного железнодорожного транспорта во многом зависит от надежности передвижных путей. В свою очередь надежность передвижных путей зависит от качественной и своевременной выправки пути. В последние годы на карьерном железнодорожном транспорте успешно применяется выправочно-подбивочно-отделочная машина ВП0-3000 [ЗО] , разработанная для условий магистрального транспорта. Опыт эксплуатации машины подтвердил высокую эффективность её применения. Так, в условиях объединения "Эстонсланец" [8] экономическая эффективность машины ВПО-3000 при использовании ее в течение 8 месяцев в году составила около 200 тыс.руб. в год при стоимости машины 123000 руб. В настоящее время уже накоплен опыт применения машины ВПО-3000 на карьерах [8, 10, 14, 50 ] . Известны случаи использования машины на уклонах до 40 /оо. Только в системе Минуглепрома СССР сейчас работают 17 таких машин, а их потребность по отрасли составляет более 50 шт. Экономические расчеты показывают, что применение машины ВПО-3000 целесообразно при годовой выработке 60 км пути и выше. В производственном объединении "Экибастузуголь" машины ВПО-3000 эксплуатируются с 1976 года, обеспечивая среднегодовую выработку около 200 км пути. С целью определения качества выправки пути нами были проведены измерения состояния передвижных путей после прохода машины ВПО-3000 на карьерах "Южный", "Степной" и "Коркинский" производственных объединений "Экибастузуголь" и "Челябинскуголь". Измерения показали, что погрешность возвышения одного рельса над другим, задаваемого датчиком уровня, после прохода машины ВПО-3000 составляет 5-7 мм при допускаемой для передвижных путей погрешности до 20 мм. Следовательно, машина обеспечивает удовлетворительное качество выправки пути по уровню. Оценка качества выправки в продольном профиле производилась по разности смежных микроуклонов, измеренных на участках пути с интервалом 5 м. Измерения показали, что эта разность либо находится в пределах нормы, либо незначительно выходит за эти пределы. В целом качество выправки пути в продольном профиле машиной ВПО-3000 на передвижных путях можно признать удовлетворительным.
Оценка качества выправки пути в плане производилась согласно [ 37 J . Одним из основных показателей плавности железнодорожного пути является среднеквадратическое отклонение разности смежных стрел изгиба пути. "Правилами текущего содержания и ремонта железнодорожных путей широкой колеи" Минуглепрома СССР [4б] установлено, что разность смежных стрел для передвижных путей не должна превышать 8 мм при измерении от десятиметровой хорды. Следовательно, среднеквадратическое отклонение разности смежных стрел для выправленного пути не должно превышать 2,66 мм.
Оценка известных сглаживающих систем с точки зрения их применимости в условиях карьерного транспорта
Неподвижной базовой линией отсчета может служить: а) оптическая ось, создаваемая телескопическим прибором, б) луч лазера, в) граница раздела (равносигнальная зона между двумя частями светового луча с различной частотой модуляции, создаваемая прибором ПУЛ [69] , г) трос и т.д. Системы этого класса применяются обычно при выправке прямых участков большой протяженности. Так современные выправочно-подбивочные машины австрийской фирмы "Плассер и Тойрер" имеют в своем комплекте самоходную тележку с установленным на ней лазером. Тележка закрепляется на пути на расстоянии до 400 м от машины [54] . Луч лазера наводится на приемное устройство, закрепленное на машине, после чего машина начинает выправлять путь по лучу, перемещаясь по направлению к лазеру. В нашей стране аналогичное устройство применительно к выправчно-подби-вочной машине ВПР-І200 находится в стадии разработки. Способ выправки пути относительно неподвижной базы отсчета, на котором основано действие описанных систем, известен с начала эксплуатации железных дорог, когда путь выправляли с помощью тех же оптических приборов по которым его укладывали.
В настоящее время область применения систем первого класса ограничена преимущественно длинными прямолинейными участками. Особенностью передвижных карьерных путей является значительная доля криволинейных участков - до 70%. В этих условиях применение таких систем нецелесообразно.
Выпускаемая для карьерного транспорта подъемно-рихтовочная машина ПРМ-3 имеет в своем комплекте оптический прибор ПРП для выправки пути [40] и контрольную тележку с мишенью. Выправка пути производится с дистанционного пульта управления оператором, наблюдающим за мишенью сквозь оптическую систему прибора ПРП, устанавливаемого на расстоянии до 100 м от машины. По указанной выше причине прибор ПРП не используется на передвижных путях. Следует отметить, что и на прямолинейных участках пути использование такой системы затруднено из-за высокой трудоемкости, длительности подготовительных работ по установке и настройке прибора, снижения производительности машины.
Фирмой "Плассер и Тойрер" ведутся работы по созданию рихтовоч-ной системы I класса, выправляющей криволинейные участки пути по проектным расстояниям от прямых отрезков, соединяющих специально установленные реперы на высокоскоростных железнодорожных линиях [53] . Однако этот проект из-за высоких капитальных затрат может быть применен лишь на важнейших магистралях. Что же касается передвижных карьерных путей, то, помимо указанной причины, установка специальных реперов для выправки пути вообще невозможна, так как на передвижные пути не составляется проектная документация. Можно сделать вывод, что системы выправки пути I класса с неподвижной базой отсчета не являются перспективными для условий карьерного транспорта.
В системах, относящихся ко П классу, в качестве базовой линии отсчета принято натурное положение пути. Основным условием выправки является предварительное измерение смежных стрел изгиба и расчет необходимых сдвигов для последовательного ряда точек пути. Положение базовой линии в процессе выправки изменяется, поэтому необходимо иметь информацию о величине производимых сдвигов.
В основу действия систем П класса положен способ выправки по стрелам изгиба пути, изобретенный в начале нашего столетия в Германии и получивший дальнейшее развитие в работах целого ряда исследователей. В нашей стране широкое распространение получил вариант этого способа, известный под названием "графоаналитический метод проф. П.Г.Козийчука" [ЗЗ] , известны также способы М.Д.Поликарпова, А.Т.Крагеля, И.Я.Туровского [64J и др. Институтом ШИТ разработана система, реализующая графоаналитический метод на электробалластере ЭЛБ-3 с полуавтоматическим рихтовочным устройе-вом [бз] . Аналогичная система разработана ОКБ Южно-Уральской железной дороги для путерихтовочной машины ПРБ [I ] .
Выправка пути осуществляется в следующем порядке. Вначале с помощью измерительной хорды записывают график стрел изгиба пути. Затем производят расчет сдвигов и составление командного графика выправки. При повторном проезде машины, который может быть произведен в тот же день или через несколько дней, путь сдвигают согласно командному графику.
Недостатком систем П класса является необходимость в предварительном проезде по ремонтируемому участку с целью записи его геометрического состояния, а также неизбежный технологический перерыв между записью и выправкой, служащий для проведения расчетов. В настоящее время эти системы на магистральном транспорте имеют ограниченное применение. Так при работе путерихтовщика ПРБ, оборудованного двумя разными системами, выправку обычно производят с использованием сглаживающей системы, а система выправки по расчету применяется только на участках со сложным планом пути, включающем несдви-гаемые точки. В условиях карьерного транспорта применение систем П класса затруднено тем обстоятельством, что в большинстве случаев выправку на передвижных путях приходится производить в процессе послеукладочного ремонта, что исключает возможность заблаговременного измерения состояния пути и расчета сдвигов, а темпы ведения путевых работ не допускают технологического перерыва, необходимого для проведения расчетов.
Институтом ЩИИ МПС ведутся работы по созданию системы выправки пути П класса по расчету без предварительного проезда с использованием управляющей вычислительной машины (УВМ), производящей расчет выправки пути в темпе ведения работ на основе информации, получаемой от путеизмерительной дрезины (вагона), движущейся впереди выправочной машины на расстоянии 50-150 м [71] . Для этой системы А.А.Лебедевым разработан метод расчета выправки по неполной текущей информации [36J . Недостатком такой системы с точки зрения её применения на карьерном транспорте является необходимость в использовании двух машин (выправочной и путеизмерительной), а также сложность и высокая стоимость системы.
Оценка работы пятиточечной системы по результатам моделирования процесса выправки пути
С точки зрения производства выправочных работ на карьерах определенные сложности вызывает отсутствие информации о проектном плане выправляемого участка пути. Передвижные пути карьеров укладываются по месту без составления проектной документации на укладку, паспортов кривых, без установки реперов у обочин пути в местах сопряжений кривых и т.д. Забойные и отвальные пути карьеров укладываются параллельно линии забоя или бровке отвала соответственно [47] . Расстояние от оси железнодорожного пути до линии забоя определяется типом применяемого экскаватора, а расстояние от оси пути до бровки отвала согласно Правилам безопасности [18] устанавливается в зависимости от устойчивости уступа отвала и для отвалов, механизированных одноковшовыми экскаваторами, должно быть не менее 1,6 м. Таким образом, конфигурация передвижного пути повторяет конфигурацию линии забоя или бровки отвала и поэтому имеет значительные отступления от правильных геометрических линий - прямой, круговой кривой, радиоидальной спирали, - по которым обычно строится план постоянного железнодорожного пути.
Однако в любом случае радиус кривизны пути должен быть не менее 200 м, за исключением особо трудных участков, где допускается укладывать кривые радиусом до 100 м.
Спецификой карьерных путей является большая протяженность криволинейных участков, составляющая 40-50% от общей протяженности пути (на путях МПС - менее 30%), а на передвижных путях до 70% [4l] . Кривые радиусом менее 200 м составляют от 25 до 40$ от общей протяженности криволинейных участков.
И, наконец, пути имеют малую толщину балластного слоя. Так, по Нормам проектирования [57] толщина балластного слоя для постоянных путей должна быть не менее 0,25 м (минимальная толщина балластного слоя на магистральных путях при однослойном балласте составляет 0,45 м). При переукладке передвижного пути использованный балластный материал остается, как правило, на старой трассе, поэтому минимальная толщина балластного слоя для передвижных путей составляет всего 0,15 м [4б] .
Темпы ведения путевых работ на карьерах не позволяют, как правило, производить предварительные проезды машин по ремонтируемому участку пути для записи его геометрического состояния. Уровень балласта при засыпке пути часто превышает уровень головок рельсов, что также препятствует осуществлению предварительной записи.
Указанные особенности определяют основные требования к сглаживающей системе выправки карьерного пути, которые коротко могут быть сформулированы следующим образом: сглаживающая система должна обеспечивать требуемое качество выцравки пути с одного прохода машины в условиях отсутствия информации о проектном положении пути при произвольной его конфигурации и наличии кривых малых радиусов.
Следует подробней рассмотреть требование, касающееся необходимого качества выправки цути. Для постоянных путей оно может быть истолковано так - путь должен занять проектное положение и обладать требуемой плавностью. Однако для передвижных путей, укладываемых по месту, необходимо иметь другие критерии качества. По нашему мнению, для большинства карьерных путей достаточно иметь два показателя, характеризующих качество выцравки пути в плане: плавность пути и его одностороннее смещение относительно первоначального положения. Другими словами требуемое качество выправки карьерного пути можно считать достигнутым, если будет обеспечена необходимая плавность пути и при этом ось пути сохранит в среднем свое прежнее положение, т.е. при выправке не будет допущено одностороннее смещение пути или же его величина не превысит допустимого значения.
С целью определения требуемого коэффициента повышения плавности пути автором были произведены измерения стрел изгиба пути на эксплуатируемых передвижных путях карьеров "Коркинский" производственного объединения "Челябинскуголь" и "Ангренский" производственного объединения "Средазуголь" по известной методике [37]. Всего было произведено свыше 2000 замеров (около 10 км пути). Установлено, что среднеквадратическое отклонение разности смежных стрел 6Аь на наиболее расстроенных участках передвижных путей составляет около 16 мм. Если учесть, что требуемая величина среднеквадратического отклонения после выправки QX не должна превышать 2,66 мм, то, как следует из выражения ( I.I ), коэффициент повышения плавности пути, реализуемый сглаживающей системой, должен быть не менее 6.
При устранении местных неровностей, величина сдвига пути достигает 60-80 мм. Поскольку балластировка пути производится до выправки, этот сдвиг приводит к смещению рельсошпальной решетки относительно оси балластной призмы. Если сглаживающая система производит одностороннее смещение, то его величина складывается с рабочим сдвигом и общее смещение пути может достигнуть величины, при которой уменьшится сопротивление пути поперечному сдвигу из-за обнажения торцов шпал. До сих пор Правилами технической эксплуатации не оговорена норма одностороннего смещения пути отно 38 сительно его проектного положения ни на карьерном, ни на магистральном транспорте. Однако, по мнению ряда исследователей [55] это смещение для магистральных путей не должно превышать 10 мм. Учитывая, что допустимые отступления от правильного геометрического положения пути на карьерном транспорте в 2-3 раза превышают допустимые отступления, установленные для магистрального транспорта, можно принять величину допустимого одностороннего смещения пути, производимого сглаживающей системой в кривых, в пределах 20-30 мм.
Увеличение сглаживающих свойств системы обычно достигают, увеличивая длину измерительной хорды. При этом хорда, реализуемая обычно в виде троса, располагается внутри колеи. При увеличении длины хорды стрела изгиба пути, измеренная в середине хорда, также увеличивается при этом же радиусе кривизны. Так при радиусе R-200 м стрела изгиба пути, измеренная в центре 40-метровой хорды, достигает 1000 мм. Это значит, что трос в крутых кривых настолько отклонится от центра колеи, что выйдет за пределы внутреннего рельса кривой. Практически следует считать пределом длину измерительной хорды / = 30 м, при которой максимальное отклонение троса от центра колеи при R= 200 м составляет 560 мм.
Расчет экономической эффективности от применения устройства УРП на машине ВШ-ЗООО
Методики сравнительного анализа известны со времени появления сглаживающих систем. Первоначально сравнение производилось по конечным результатам выправки пути. Эта методика не потеряла своего значения и сегодня [51J . Однако осуществление эксперимента для сравнения систем требует значительных материальных затрат. Кроме того, практически невозможно подобрать для эксперимента сглаживающие системы с сопоставимыми линейными параметрами, а также создать для них абсолютно одинаковые условия работы. Наконец, такая методика более всего подходит для сравнительной оценки машин в целом, а не примененных способов выправки, эффективность которых может быть снижена некачественным исполнением механизмов.
Поэтому в дальнейшем были разработаны методики сравнения систем по результатам теоретического анализа. Так методики, разработанные К.Рисбергером [82] , Б.М.Зубцом [2l] , Ю.К.Егеревым и А.Е.Копыловым [l6J , предусматривают рассмотрение амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) сглаживающих систем для сравнительной оценки их сглаживающих свойств. Однако отсутствие числового показателя сглаживающих свойств, определяемого из АЧХ, приводило к неконкретности оценок. Кроме того, в известных методиках не рассматривается величина одностороннего смещения пути при проходе сопряжений кривых в качестве критерия сравнения. До сих пор не определены требования к параметрам сравниваемых систем. Так, например, в ряде исследований сравниваются системы с неодинаковой длиной измерительной базы [23, 29] .
Предлагаемая методика отличается от известных тем, что в качестве основных критериев сравнения сглаживающих систем в ней приняты: интегральный коэффициент сглаживания 171инт и максимальное .одностороннее смещение Smax , производимое системами при проходе сопряжений кривых. При этом выбранные для сравнения системы должны отвечать следующим условиям: 1) иметь одинаковую длину измерительной базы Т ; 2) иметь одинаковую длину нормированного отрезка CLH ; 3) все сравниваемые системы должны быть "правильными". Ранее, при рассмотрении четырехточечной инерционной и пяти точечной систем, были выведены условия "правильности" этих систем. Общими признаками "правильности" для систем любого типа является то, что они имеют устойчивый переходный процесс, а их график АЧХ представляет собой периодическую кривую с периодом, равным Zdl . Из всех рассмотренных систем для сравнительного анализа, очевидно, целесообразно выбрать характерные системы из каждой группы: из первой группы - трехточечную, из второй группы - четырехточечную, из третьей группы - пятиточечную и четырехточечную инерционную. Сравнительный анализ позволит правильно выбрать тип сглаживающей системы для условий карьерного транспорта. Трехточечная система удовлетворяет условиям "правильности" при любом соотношении отрезков d и і . Четырехточечная система удовлетворяет условиям "правильности" при равенстве отрезков d и . Пятиточечная система, согласно выражениям (3.9) и (3.10),должна иметь равные отрезки Я. , / и с . Четырехточечная инерционная система, согласно выражениям (2.18) и (2.19), должна иметь отрезок С равным или большим в целое число раз отрезка & , а также иметь постоянную переходного процесса 9 равную одной трети отрезка 8 . Длина измерительной базы 7 , как было отмечено в п. 2.1, не должна превышать 30 м по условию кривизны карьерного пути. Анализ литературных источников показывает, что длина Т на различных машинах различна и может быть выбрана в пределах от 15 до 50 м. Примем в качестве среднего значения длину измерительной базы 7""= 25 м. Длина нормированного отрезка CLN колеблется от 3 м [ I ] до 8 м [25] , однако наиболее часто встречающееся значение близко к 5 м [2, II, 35, 82] . Тогда для сравнительного анализа могут быть выбраны системы со следующими параметрами: - трехточечная с параметрами Л = 5 м, /= 20 м, - четырехточечная с параметрами а = 5 м, = 5 м, с = 15 м, - пятиточечная с параметрами # = 5 м, /=5м, ? = 5 м, = 10 м, - четырехточечная инерционная с параметрами й=5м, =10м, С = 10 м, = 3,33 м. Выбор параметров четырехточечной инерционной системы определялся из следующих соображений. При выполнении условий (2.18) и (2.19) возможны значения параметров С и 0 : с = 15 м при # = 1,66 м, Г = 10 м при 8 = 3,33 ми с=5мпри 9=5м. Сравнение амплитудно-частотных характеристик трех вариантов правильных систем показало, что второй вариант обладает несколько лучшими сглаживающими свойствами по сравнению с остальными.
При сравнительной оценке сглаживающих систем учитывались: амплитудно-частотные характеристики; переходные характеристики; влияние погрешностей настройки на точность выправки; корректировки, а также одностороннее смещение пути, производимое системами при проходе сопряжений кривых без учета корректировок. Учитывалась также сложность конструкции и удобство эксплуатации. В качестве основных критериев сравнения были выбраны интегральный коэффициент сглаживания П?инт и максимальное одностороннее смещение пути «Swwr .
Амплитудно-частотные характеристики сравниваемых систем представлены на рис. 3.12. Как видно из рисунка, худшими сглаживающими свойствами обладает четырехточечная инерционная система (кривая I). Наилучшими сглаживающими свойствами обладает четырехточечная система (кривая 3). Трехточечная и пятиточечная системы имеют примерно одинаковые сглаживающие свойства.
