Содержание к диссертации
Введение
2. Совершенствование конструкций основного механического
2.1 Общее состояние исследуемого вопроса 15
2.2. Лабораторные исследования антифрикционных материалов для опор скольжения ворот и затворов судоходных шлюзов
2.3. Шгоские затворы (Цель и. задача исследований. Натурные испытания скользящих затворов. Дополнительные лабораторные исследования антифрикционных материалов. Совмещенный опорно-ушготняющий контур скользящего затвора. Конструктивные и технологические требования при реконструкции опорно-ходовых устройств колесных затворов. Исследование на ЭШ де-формативтети антифрйЕционных материалов опор скольжения при местных деформациях рельсовых путей» Сравнительные расчеты колесного и скользящего затворов. Натурные исследования реконструированных затворов. Выводы. Внедрение) 29
2.4. Цилиндрические затворы ( Цель и задача исследований. Анализ работы затворов. Регулируемая опора скольжения и ее натурные испытания. Криволинейная насадка. Выводы» Внедрение)
2 5» Двустворчаты ворота ( Цель и задача исследований. Лабораторные испытания различных конструкций вкладышей пятовых устройств. Лабораторные испытания антифрикционного материала и конструкции самосмазы-ваицегося вкладыша. Натурные испытания пятовых устройств с самосмазывающимся вкладышем. Уточнение методики расчета пятового устройства. Реконструкция "глухих" пятовых устройств. Выводы.Внедрение) 80
2.6. Откатные ворота (Цель и задача исследований. Натурные испытания ворот на опорах скольжения. Рельсо-шлифовальное устройство. Опорный полоз с балансирним устройством. Опора скольжения с наклонной контактной поверхностью. Отсеки плавучести. Схемы опирання ворот. Исследование на ЭВМ работоспособности ворот на опорах скольжения. Аварийно-монтажная опора. Выводы и рекомендации) НА
2.7. Подъемно-опускные ворота (Цель и задача исследований. Исследование на ЭШ оптимального расположения и длины опорных полозьев Натурные испытания ворот на опорах скольжения. Выводы и рекомендации к внедрению)
2.8. Плавучие рымы (Цель и задача исследований. Фторо-пластированные подшипники. Натурные испытания рыма на опорах скольжения. Конструкции опорно-ходовых устройств плавучих рымов. Выводы и рекомендации).
3. Совершенствование процессов эксплуатации судоходных шлюзов
3.1. Повышение пропускной способности судоходного шлюза. (Цель и задача исследований. Автошвартовное устройство. Конструкции причально-наводочных устройств. Выводы и рекомендации)
3.2. Повышение грузопропускной способности судоходного шлюза (Цель и задача исследований.
Специализация судоходных шлюзов.
Поиск типа специализированного транспортного судоходного сооружения.
Наклонный продольный двухскатный двухъярусный суховозный судоподъемник с канатным приводом.
Универсальное кильблочное устройство,-Устройство для ввода, центровки и швартовки судна.
Технология посадки судна на кильблоки. Промерное устройство.
Выводы и рекомендации) J50
4. Экономическая .эффективность выполненных исследований
4.1. Эффективность, полученная за счет совершенствава-ния конструкций основного механического оборудования шлюзов (Технико-экономическая эффективность. Социальная эффективность). 488
4.2. Эффективность, полученная за счет совершенствования процесса судопропуска f92
Заключение. 4$4
Список литератувд
- Лабораторные исследования антифрикционных материалов для опор скольжения ворот и затворов судоходных шлюзов
- Цилиндрические затворы ( Цель и задача исследований. Анализ работы затворов. Регулируемая опора скольжения и ее натурные испытания. Криволинейная насадка. Выводы» Внедрение)
- Плавучие рымы (Цель и задача исследований. Фторо-пластированные подшипники. Натурные испытания рыма на опорах скольжения. Конструкции опорно-ходовых устройств плавучих рымов. Выводы и рекомендации).
- Эффективность, полученная за счет совершенствования процесса судопропуска
Введение к работе
Актуальность про(Ур"" - Повышение эффективности эксплуатации внутренних водных путей, являющихся длямногих европейских государств одной из главных составляющих единой транспортной системы страны, для России, с развитой сетью водных путей, протяженность которых составляет более 140 тыс.км, является важнейшей народнохозяйственной задачей. Положительное решение этой задачи на внутренних водных путях европейской части России в значительной степени определяется работоспособностью гидротехнических сооружений и, прежде Есего, судоходных шлюзов.
Эксплуатация шлюзованных еодных путей показывает, что возведение судоходных шлюзов, с одной стороны, позволяет наиболее эффективно улучшить судоходные условия, с другой стороны, судоходные шлюзы являются своего рода тормозом транспортного процесса, т.к. возможности судоходного сооружения по пропускной способности порой не соответствуют необходимости в количестве судопропусков. Последнее приводит к скоплению в бьефах судов и составов, ожидающих шлюзование, и, как следствие, к значительным материальным потерям.
Повышение пропускной способности современных судоходных шлюзов - одного из основных и наиболее сложных звеньев внутреннего водного пути, возможно лишь при непременном условии - при надежно работающем оборудовании шлюза. Обследование технического состояния ряда судоходных шлюзов показало, что их оборудование за более чем сорокалетний период эксплуатации, в большинстве случаев, как физически, так и морально устарело. Более того, если учесть, что судоходный шлюз, являясь напорным гидротехническим сооружением, представляет собой объект повышенной опасности как для эксплуатационного персонала шлюза и шлюзуемого флота, так и в целом для окружающей среды нижнего и верхнего бьефов, то ре-ление задачи о повышении надежности работы как эксплуатационного, так и аварийного основного механического оборудования шлюзов становится первостепенным.
Поэтому настоящая работа посвящена повышению эффективности эксплуатации существующих судоходных шлюзов путем разработки и внедрения новых наиболее совершенных конструкций механического оборудования и технологических процессов с учетом безаварийности судопропуска.
Цель работы и задачи исследований. Повышение эффективности эксплуатации судоходного шлюза, призванного по своему назначению решать задачу судопропуска, сводится к повышению пропускной и, превде всего, трузопропускной способности шлюза. Т.к. бе аварийность во многом зависит от надежности эксплуатации конструкций основного механического оборудования шлюза, то последнему обстоятельству уделяется в настоящей работе особое внимание.
Для достижения поставленной цели решена совокупность нижеприведенных основных задач.
1. Исследование вопросов, связанных с совершенствованием
конструкций основного механического оборудования шлюза:
исследования, в условиях близких к эксплуатационным, разли ных свойств антифрикционных материалов и выбор из них наиболее полно .удовлетворяющих требованиям эксплуатации;
исследование, разработка и внедрение новой конструкции сое мешенного опорко-уплотняющего контура плоского затвора;
исследование, разработка и внедрение новой конструкции регулируемой опоры цилиндрического затвора;
исследование, разработка и внедрение новой конструкции самосмазывающегося вкладыша пятового устройства двустворчатых ворот;
исследование, разработка и натурные испытания новой конструкции рабочих опор скольжения откатных ворот;
исследование, разработка и натурные испытания скользящих плавучих рымов;
исследование, разработка и натурные испытания опор скольже ния подъемно-опускных ворот.
2. Совершенствование технологических процессов эксплуата
ции судоходных шлюзов:
повышение пропускной способности судоходного шлюза путем совершенствования процесса ввода судов в камеру судопропускногс сооружения;
повышение грузопропускной способности существующих судоходных шлюзов путем создания приоритетного судопропуска для крупнотоннажного флота.
Методика исследований. Лабораторные исследования проводились на специальной машине трения, лабораторном стенде, на универсальной машине марки УММ-200. Приборы при измерении использовались- стандартные.
Натурные исследования проводились на различных конструк-
циях ворот и затворов судоходных шлюзов, а также на плавучих рымах. Измерительные устройства, применяемые при исследованиях - специальные: индукционный толщиномер, профилемер индикаторный сферический, устройство для контроля гидравлического и пневматического давления.
Математическое моделирование выполнялось на ЭШ с использованием стандартных ("Стресс А" и "Супер") и специальных программ.
Научная новизна диссертационной работы. Решение проблемы повышения эффективности эксплуатации судоходных шлюзов выполнено в настоящей работе по двум направлениям.
Исследования первого направления (совершенствование конструкций основного механического оборудования судоходных шлюзов) сводятся к следующему:
разработана методика проведения лабораторных исследований антифрикционных материалов с целью их отбора для эксплуатации в опорно-ходовых устройствах ворот и затворов судоходных шлюзов;
разработана методика исследования на ЭВ.1 напряженно-деформированного состояния опор скольжения плоского затвора при прохождении им неровностей рельсовых путей;
на уровне изобретения разработаны новые конструкции совмещенного опорно-уплотняющего контура плоского затвора;
выполнен анализ работы цилиндрического затвора в условиях его вибрации, предложен способ снижения ее величины;
на уровне изобретения разработана новая конструкция регулируемой опоры скольжения цилиндрического затвора;
на уровне изобретения разработана новая конструкция цилиндрического затвора с криволинейной насадкой, позволяющей регулировать величину гидродинамической силы, действующей на судно при шлюзовании;
проведены лабораторные испытания моделей вкладышей пятового устройства двустворчатых ворот, которые позволили качественно оценить влияние твердой фторопластовой смазки на работу пары трения в пятовом устройстве;
на уровне изобретений разработаны новые конструкции пятовых устройств двустворчатых ворот;
выполнен анализ расчета нагрузки в пятовом устройстве двустворчатых ворот и уточнена формула для определения момента трения в пяте;
на уровне изобретений разработаны схемы опирання откатных ворот и целесообразность размещения в них отсеков плавучести, а также
конструкция опорю-ходового устройства, автоматически осуществляв щая поперечное перемещение полотнища ворот при восприятии ими гщ ростатической нагрузки. Выполненными на ЭШ исследованиями напряженно—деформированного состояния конструкции откатных ворот обоснована целесообразность использования в них опор скольжения как осноеных рабочих опор;
разработана новая конструкция специального самоходного рель-сошлифовального устройства;
разработаны новые технические решения для перевода подъемно-опускных ворот с опор качения на опоры скольжения;
выполнены на ЭШ исследования по установлению зависимости между изгибной жесткостью металлоконструкции балансирной тележки подъемно-опускных юрот и жесткостью на сжатие антифрикционного материала опоры скольжения;
по результатам выполненных натурных исследований разработан технические предложения по переводу плавучих рымов на скользящие опоры.
Второе направление исследований (совершенствование технологических процессов эксплуатации судоходных шлюзов):
на уровне изобретений разработаны новые конструкции, позвол щие ускорить процесс шлюзования за счет сокращения времени ввода судов в камеру шлюза;
обоснована целесообразность строительства специализированно транспортного судоподъемника для скоростных пассажирских и малотоннажных судов;
- на уровне изобретения разработана схема судоподъемника (наклонный двухскатный двухъярусный продольный суховозный с канє ным приводом), позволяющего повысить скоростной эффект быотрохор ных пассажирских судов;
на уровне изобретений разработаны новые конструктивные эле менты специализированного судоподъемника, позволяющие поеысить надежность его эксплуатации.
Практическая ценность. В настоящей работе представлены три последовательных этапа внедрения результатов научных проработок, Если проблема повышения грузопропускной способности шлюзов носік перспективный характер, то совершенствование конструкций основне го механического оборудования - задача первостепенного значения в рамках которой установлено:
проведенные лабораторные и натурные исследования антифрикці
материалов для опор скольжения позволили доказать преимущест-жользящих опор перед другими типами опорно-ходовых устройств эзродить применение их на воротах и затворах судоходных шлюзов, астоящее время опоры скольжения с совремешшгяи антифрикционными зриалами выступают как важнейший элемент совершенствования и актирования ворот и затюров судоходных шлюзов;
изучение напряженно-деформированного состояния опор скольжения зкого скользящего затвора позволило сделать вывод о возможности згода плоских затворов с опор качения на опоры скольжения, сни-при этом допуск на монтаж рельсовых путей;
реконструкция опорно-ходовых устройств и уплотнений плоского вора и создание совмещенного опорно-ушготняющего контура, как азал опыт эксплуатации, повысила надежность работы опорно-ходо-устройств и уплотнений, а также увеличила их срок службы;
работа цилиндрических затворов с регулируемыми опорами сколь-ия показала их высокую эксплуатационную надежность, что позво-о в значительной степени снизить эксплуатационные расходы на луживание и ремонт цилиндрических затворов;
применение в пятовом устройстве двустворчатых ворот ТЕЄРДОЙ ропластовой смазки исключает загрязнение водоема отходами сма-ных материалов, позволяет за счет снижения сил трения в пяте ньшить нагрузку на механизм перемещения ворот, а также повысить к службы пары трения "вкладыш-гриб";
натурные исследования опор скольжения на откатных воротах сходного шлюза показали, что использование в рассматриваемом чае опор скольжения позволит улучшить эксплуатационные харак-«истики ворот, увеличить срок службы опорно-ходовых устройств, інсив надежность работы конструкции в целом;
применение опор скольжения в конструкциях подъемно-опускных ют и плавучих рымов позволяет в значительной степени увеличить ^ремонтный период их опорно-ходовых узлов.
Все рассмотренные конструкции опорно-ходовых устройств техни-;ки целесообразны, что подтверждается повышением надежности их ;плуатации, экономически эффективны, что следует из увеличения межремонтного периода, экологически чисты, т.к. пары трения к конструкций не требуют смазки.
Внедрение на судоходных шлюзах причально-наводочных устройств спаренными причалами и устройств с телескопическими штангами іет способстЕовать сокращению времени шлюзования, а следователь-
но и простоев, ожидающих судопропуск судов и составов.
Предложение о целесообразности строительства специализированного суховозного судоподъемника для скоростных пассажирских и малотоннажных судов при решении задачи о повышении грузопро-пускной способности существующих судоходных шлюзов позволит в значительной степени отдалить сроки строительства дополнительных ниток судоходных шлюзов или вообще снять вопрос о необходимости такого строительства.
Дпробация и внедрение работы. Результаты исследований по диссертационной работе докладывались на ХХУШ (1974 г.), XXX (1976 г.), ХХЖ (1979 г.), ХХХУ (1981 г.), ШЛИ (1984 г.), XXXIX (1985 г.), ХХХХ (1986 г.), ХХХХУ (1992 г.) научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛИВТа, на заседаниях технических советов Волго-Балтийского водного пути, Волго-Донского судоходного канала, Беломорско-Балтий' ского судоходного канала (1977, 1980 , 1984, 1987, 1989, 1993 г на Российском совещании школы передового опыта по теме "Повыше ние надежности опорно-ходовых и уплотнительных устройств шлюзовых ворот и затворов" (г.Волжский, 1992 г.).
Внедрение результатов исследований осуществляется на Волго градском, Павловском, Новосибирском, Угличском, Боткинском, Манычском судоходных шлюзах, а также на судоходных шлюзах Пове-нецкого, Сосновецкого, Шекснинского, Вытегорского и Волжского района гидросооружений.
Публикации. Основные научные результаты отражены в 57 печа них работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех разделов (раздел I - введение), заключения, списка литературы и приложения.
Лабораторные исследования антифрикционных материалов для опор скольжения ворот и затворов судоходных шлюзов
Оценивая работоспособность различных конструкции опорно-ходовых устройств плоских затворов, отмечаем, что наиболее экономичным типом является плоский скользящий затвор /98, 156/. Эксплуатационные затраты на.обслуживание опор скольжения таких затворов значительно меньше, чем колесных и тем более Катковых или гусеничных. Для повышения работоспособности плоского скользящего затвора и уменьшения подъемных усилий при восприятии им больших напоров, необходимо применить в опорах скольжения такой антифрикционный материал, который имеет невысокий коэффициент трения скольжения /153, 168, 184/ и который способен обеспечить плоскому затвору посадку в потоке при аварийном режиме его работы.
Лабораторные исследования /70/ показали, что наилучшие характеристики по трению и износу имеют антифрикционные материалы созданные на основе фторошгаста-4, а наилучшим из них является материал марки металлофторопласт. Поэтому, в соответствии с методикой исследования антифрикционных материалов, предусматривающей испытание узлов трения, металлофторопласт был испытан в опорах скольжения плоских затворов Боткинского и Волховского судоходных шлюзов /119/. Натурные испытания подтвердили результаты лабораторных исследований антифрикционных материалов на трение -материал металлофторопласт, имея низкие коэффициенты трения, обеспечивает посадку затвора в потоке (статические коэффициенты трения, полученные при испытании опор скольжения с различными антифрикционными материалами плоских затворов Волховского шлюза составили: ДСП-Б-0,25; Маслянит-Д-0,12; металлофторо пласт - 0,07), Однако низкая изностойкость материала марки металлофторопласт (через 1129 циклов работы затвора фторопластовый слой по линии контакта с рельсом был почти полностью изношен и имел глубокие продольные риски) не позволила рекомендовать этот материал для работы в опорах скольжения плоских затворов.
Причина такого относительно небольшого срока службы испытываемого материала заключалась в том, что антифрикционный слой фто-родласта-4 металлофтороішастовой ленты составляет всего 0,05 мм, Такой антифрикционный материал может удовлетворительно работать только при соблюдении особых требований, а-именно: высокая чистота обработки поверхности контртела /161/, а также постоянство контактной поверхности, зависящее от относительной параллельности опорных площадей пары трения. Выполнить эти требования в условиях работы затворов водопроводных галерей практически невозможно,
Материал марки Ф4КІ5М5, имеющий по результатам лабораторных исследований хорошие показатели, хотя и широко освоен промышленностью, но выпускается только лишь лентой, толщиной 1,7 мм. Такая незначительная толщина антифрикционного материала также не позволяет гарантировать необходимый срок службы опор скольжения плоских затворов. Поэтому дальнейшим исследованиям в натурных условиях был подвергнут антифрикционный материал марки Ф4К20, выпускаемый плитками толщиной 25 и 40 мм.
Первые натурные исследования материала Ф4К20 были выполнены на затворах наполнения Павловского судоходного шлюза, затем на затворах Боткинского и Волгоградского судоходных шлюзов /62, 124, 180/.
Натурные испытания показали, что плоские затворы, опоры скольжения которых оснащены материалом Ф4К20, садятся в поток из любых положений затвора, что позволило на таких затворах либо срезать козырьки гидростатической пригрузки, либо снять с затворов бетонные грузы /62/. Интенсивность линейного износа антифрикционного материала при этом не превышала I мм за навигацию, что при толщине плитки Ф4К20 в 40 мм дает основание прогнозировать срок службы опор скольжения более 20 лет.
Таким образом, если лабораторные исследования показали, что как по коэффициентам трения, так и по износоустойчивости наилучшим для опор скольжения затворов является антифрикционный материал марки металлофторопласт, то натурные испытания позволили установить, что наилучший из исследуемых фторопластовых композиций при эксплуатации в условиях судоходного шлюза является композитный полимер марки Ф4К20,
Опыт эксплуатации плоских затворов с опорами скольжения, оснащенными материалом Ф4К20, показал высокую их эффективность. Срок службы опор скольжения увеличился (по сравнению с опорами из ДСП—Б) более чем в десять раз. Годовой экономический эффект от внедрения таких опор скольжения только по Волгоградскому шлюзу составил ( в ценах 1990 г.) более 100 тыс.рублей, см. Приложение і.
Фторопластовые композиции, в том числе и материал марки Ф4К20, обладают рядом особых характеристик, одной из которых является высокая стабильность коэффициентов трения /90/, т.е. эти материалы имеют незначительное расхождение величин коэффициентов. трения покоя и движения при той же нагрузке. Стабильность коэффициентов трения обеспечивает перемещение плоского скользящего затвора в пазах нищи водопроводной галереи плавно без остановок и зависаний, что чрезвычайно важно при посадке затвора в потоке. Более того, стабильность коэффициентов трения способствует предотвращению возникновения автоколебаний затворов, имеющих гибкую ( канатную) подвеску.
Цилиндрические затворы ( Цель и задача исследований. Анализ работы затворов. Регулируемая опора скольжения и ее натурные испытания. Криволинейная насадка. Выводы» Внедрение)
В настоящее время закончилась многолетняя научно-исследе вательская работа, выполняемая под руководством автора, по исследованиям, разработке и внедрению опорно-ходовых и уплотняющих устройств цилиндрических затворов шлюзов Ш "Беломорско-Балтий-ский канал" / 33, 34, 36/.
Необходимость проведения таких исследований связана с ненадежной работой цилиндрических затворов, вызванной интенсивной вибрацией их при подъеме под нагрузкой, приводящей к различным поломкам, разрушениям,износам. Деформация металлоконструкции затвора, поломки осей и реберд колес, износ рельсовых путей (до 5 мм за одну навигацию), разбивание под рельсовыми путями бетона -далеко не полный перечень последствий вибрационного воздействия на цилиндрический затвор. Такая неудовлетворительная работа затворов требовала от эксплуатационников выполнения большого объема трудоемких ремонтных работ. Ежегодно на шлюзах Беломорско-Балтий-ского канала ремонтировалось до 70% цилиндрических затворов по текущему ремонту и до 30% - по капитальному. Периодичность водоотливов судоходных шлюзов диктовалась сроками плановых ремонтов опорно-ходовых узлов, что только по капитальным ремонтам составляло до десяти планируемых водоотливов, приходящихся на каждые три года.
Вибрация цилиндрических затворов в начальный период его подъема под нагрузкой, связанная с пульсацией потока, является одним из основных недостатков всех существующих конструкций цилиндрических затворов /109» 150, 171/. Поэтому целью исследований являлось изучение причин вибрации цилиндрических затворов и разработка мероприятий по смягчению последствий вибрационного воздействия на затьор.
Цилиндрический затвор по своей классической схеме является гидравлически уравновешенной конструкцией. Однако, как показали исследования, во время подъема затвора под нагрузкой он испытывает вращательное перемещение, что приводит к износу реборд колес и боковых поверхностей рельсовых путей. Причины износа опорной поверхности рельсовых пузвей неоднозначны, носят сложный характер, что требует пояснения.
В связи с изложенным, сделан вывод о том, что причинами разрушения элементов опорно-ходовых узлов цилиндрического затвора являются динамические нагрузки, вызванные вибрацией последнего. Действительно, при вибрации затвора имеет место ударная нагрузка по контакту "рельс-колесо", которая и вызывает вышеотмечен-ные негативные последствия.
Анализ десятилетней эксплуатации цилиндрических затворов шлюзов БЕК показал, что возникновение интенсивной вибрации, приводящей к поломкам и разрушениям элементов затвора, зависит от множества факторов (эксцентриситет подвески затвора, непараллельность рельсовых путей, отсутствие Перпендикулярности донного уплотнения к оси затвора или посадочного отверстия галереи, несимметричное расположение затвора по отношению к улитке галерей, повреждение уплотнений затвора или цилиндрической части галереи и т.д.). Эти факторы, как правило, имеют место в различных сочетаниях без какой-либо закономерности в возникновении, поэтому прогнозировать проявление интенсивной вибрации не представляется возможным.
Таким образом, для повышения надежности работы цилиндрического затвора необходимо изменить величину вибрационного воздействия на затвор и, соответственно, смягчить ударную нагрузку.
Рельсовые пути каждого іщлиндрического затвора шлюзов ББК состоят из восьми отдельных участков (четыре верхних и четыре нижних) при монтаже которых, как показывает опыт эксплуатации, имеет место непараллёльность их установки. Такая непараллёльность рельсов могла привести к расклиниванию затвора между рельсовыми путями. Поэтому монтаж опорно-ходовых устройств затвора выполнялся так, чтобы обеспечить зазор между рельсами и соответствующими колесами затвора.
Относительная непараллёльность осей рабочих колес затвора приводила во время его маневрирования к проскальзыванию послед-них, вызывая износ пар трения и увеличивая тем самым зазоры на поверхности трения качения.
Установившиеся зазоры явились одной из основных причин интенсивной вибрации затвора во время его эксплуатации под нагрузкой. Воздействие же на опорно-ходовые узлы вибрационных составляющих приводило к интенсификации износов.
Известно /57/, что существует два метода гашения резонансных колебаний. Первый метод состоит в "отстройке" системы путем такого изменения собственных частот, чтобы они не совпадали с частотой возбуждения или, наоборот, путем изменения частоты возбуждения. Другой метод заключается в увеличении демпфирования системы.
Оказать влияние на изменение частоты возбуждения, вызванного пульсацией потока, не представляется возможным, поскольку возбуждение имеет широкий диапазон частот. Поэтому для гашения резонансных колебаний цилиндрического затвора использован метод демпфирования.
Плавучие рымы (Цель и задача исследований. Фторо-пластированные подшипники. Натурные испытания рыма на опорах скольжения. Конструкции опорно-ходовых устройств плавучих рымов. Выводы и рекомендации).
Подбор режимов резания выполнялся в лабораторных условиях шлифовкой полосовой нержавеющей стали марки XI8HI0T, приваренной к основанию испытательного стенда, в результате чего принято: число оборотов шпинделя шлифовальной головки - 1440 об/мин; скорость горизонтальной подачи - 1,1 м/мин; окружная скорость резания - 22 м/с. Рельсошлифовальным устройством была выполнена шлифовка нижних рельсовых путей первых откатных ворот восточной нитки Пермского шлюза до чистоты обработки поверхности по = 10 мкм. Откатные ворота на опорах скольжения с антифрикционным материалом марки Ф4К20 прошли путь около 82 км (1364 шлюзования), при этом нагрузка на привод не изменилась - величина тока в цепи составляла 100-120 ампер, что соответствовало норме /66/,
Таким образом, натурными испытаниями установлено, что опоры скольжения с материалом Ф4К20 могут быть использованы в качестве рабочих опорно-ходовых устройств на откатных воротах судоходных шлюзов /72/.
Антифрикционный материал на концевых участках опорного полоза в процессе проведения натурных испытаний изнашивался более интенсивно, нежели средняя его часть. Это вызвано, как показали наблюдения и анализ исследований, влиянием шарнира балансирного соединения полоза (в данном случае, балансира нижней рабочей тележки).
Применение на откатных воротах опор скольжения с балансирним устройством является обязательным условием, т.к. установить параллельно опорные поверхности всех полозьев откатных ворот невозможно. Несоблюдение этого требования неминуемо приведет к неравномерному и более интенсивному износу антифрикционного материала опор скольжения. Применение же балансиров, как изложено выше, приводит к неравномерному износу антифрикционного материала в каждом из опорных полозьев.
Неравномерный износ антифрикционного материала полоза связан с возникновением в опоре скольжения при ее движении пары сил, вызванной трением скольжения /71/, и противомомента, нагружающего передний (по направлению движения откатных ворот) участок полоза. Аналогичная картина наблюдалась при исследовании работы опор скольжения плоского затвора. Максимальные напряжения на концевых участках антифрикционного материала полоза откатных ворот при этом составят: Для уменьшения влияния шарнирного соединения на работу опоры скольжения наиболее целесообразным решением, как следует из выражения (2.52), является увеличение длины полоза.
Известно /109/, что большинство опорно-ходовых устройств откатных ворот снабжено конструкцией, обеспечивающей поперечное перемещение полотнища ворот при восприятии ими гидростатической силы .для передачи этой силы через опорные подушки на стены камеры шлюза. Отсутствие таких устройств на откатных воротах Пермского шлюза (поперечное перемещение полотнища ворот здесь осуществляется перемещением подшипников на осях колес) приводит к перегрузке опорно-ходовых элементов, а также к необ І25 ходимости "вырывания" ворот из закладных при снятии гидростатического напора и открывании судоходного отверстия шлюза.
Наиболее простое конструктивное решение, обеспечивающее поперечное перемещение полотнища ворот, может быть получено при эксплуатации откатных ворот на опорах скольжения.
Конструкция опоры скольжения /16/, позволяющая автоматизировать процесс прижатия полотнища ворот к закладным при восприятии ими гидростатической силы и отход от закладных при выравнивании уровней вода в бьефах, представлена на рис,2.41а. Наклонная и боковая (со стороны нижнего бьефа) опорные поверхности выполнены из предварительно отшлифованной нержавеющей стали. При этом величина угла наклона опорной поверхности принимается в соответствии с выражениями (см.рис.2.41б):
Эффективность, полученная за счет совершенствования процесса судопропуска
Ходовая часть устройства ПЇЇС-3 выполнена четырехколесной, причем два передних колеса являются промерными, .два других - направляющими .
Боковые балансиры устанавливаются на ППС-3 при необходимости определения состояния балластной отсыпки. Эти балансиры работают по принципу качающегося рычага, опирающегося на поддерживающее колесо. Металлоконструкция бокового балансира выполнена со специальным гнездом для посадки мерного поплавка.
Поплавки с мерными рейками выполняют функцию обратного отвеса. Форма поплавка, в соответствии с результатами лабораторных и натурных исследований, принята каплеобразной. Поплавки выполнены из предварительно вспененного полистирола марки ПСБС с последующим спеканием в специальной форме.
По оси поплавка встроена тонкостенная стальная труба диаметром 16 мм. К нижней части трубы прикреплен мерный тросик, к верхней части - мерная рейка длиной 1200 мм. На мерной рейке нанесены деления через 10 мм.
Мерные рейки внутренних поплавков различных балансиров ППС-3 шарнирно соединены горизонтальной рейкой с делениями через 10 мм.
Для мерного тросика применен витой стальной канат диаметром 1,0 мм. Схема заласовки мерных тросиков и расположения отклоняющих блоков представлена на рис.3.10.
Наиболее сложным узлом промерного устройства ППС-3 является механизм управления барабанами мерных тросиков. Механизм управления (см.рис.3,11) предназначен .для включения и отключения намоточных барабанов, расположенных на консольной части вала промерного катка. Включение и отключение осуществляется перемещением по оси вала зубчатой полумуфты, поджатой пружиной к полумуфте барабанов.
Эта операция осуществляется перемещением по оси вала зубчатой полумуфты, поджатой стальной пружиной к аналогичной полумуфте барабанов. Зубчатые полумуфты, являясь фрикционом, выполняют также функцию устройства предохраняющего мерные тросики от разрыва при .движении ППС-З вверх после посадки поплавков в соответствующие гнезда.
Для измерения колеи пути используется навесное приспособление. Как следует из рис.3.12, пружина сжатия через штанги ромба постоянно поджимает катки-шкивы к внутренней части рельсов. Изменение положения катков-шкивов фиксируется по мерной рейке поплавка, что и определяет изменение колеи рельсового пути.
Лабораторные и натурные исследования ППС-З показали, что точность определения высотного и планового положения рельсовых путей, а также колеи пути составляет 5,0 мм.
В соответствии с результатами проведенных натурных исследований измерительного устройства марки ППС-З при различных эксплуатационных условиях и исходных положениях (волна, ветер, течение, несоответствие фактического уклона рельсовых путей расчетному и т.п.) была изготовлена опытная партия таких устройств, которые прошли успешные испытания на слипах различных судоремонтных предприятий /60, 118/.
Рекомендуемый для скоростного пассажирского флота судоподъемник, при необходимости, может быть частично уравновешен. Причем для регулирования массы противовесов может быть использован принцип, изложенный в описании к а.с, 1355672 /45/.
С целью наилучшего использования существующего судоходного пути предлагаемый судоподъемник рекомендуется располагать вблизи существующего судоходного шлюза, преимущественно для грузового и крупнотоннажного флота. Рациональным решением в этом случае будет строительство судоподъемника в районе земляной плотины, максималь 166 но используя при этом под основание судоподъемника уже имеющиеся откосы плотины.
Расчеты показали, что осредненная строительная стоимость рекомендуемого судоподъемника составит около 2,5 млн.руб (в ценах 1990г). Срок окупаемости его, зависящий, прежде всего, от количества судопропусков, может быть существенно сокращен при использовании судоподъемника не только по прямому назначению - как транспортное сооружение, но и как судоподъемное сооружение .для профилактического осмотра и мелкого ремонта небольших судов во время навигации, а также для отстоя судов в межнавигационный период,
Следует отметить, что при высоких уровнях верхнего бьефа и крутом откосе плотины с верховой стороны наиболее эффективным может оказаться наклонно-вертикальный судоподъемник (наклонный подъем в нижнем бьефе, вертикальный - в верхнем).
Таким образом, строительство специализированных судоподъемников для скоростного и малотоннажного флота при относительно небольших при этом затратах позволяет не только повысить грузопро-пускную способность существующих шлюзов, но и сохранить скоростной эффект быстроходного пассажирского флота.
