Введение к работе
Актуальность работы
Важнейшим вопросом периода перехода к рыночным отношениям в России является повышение эффективности работы железнодорожного транспорта.
Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта связано с освоением новых технологий путевого хозяйства, а достижение результата: «малообслуживаемый путь», снижение расходов на ремонты пути невозможно без пересмотра требований к путевым машинам и комплексам, которые являются неотъемлемой частью систем технического обслуживания пути с использованием ресурсосберегающих технологий.
Производство погрузо-разгрузочных операций при монтажных и ремонтно-восстановительных путевых работах требуют закрытия перегона. Вероятность проведения погрузо-разгрузочных операций носит стохастический характер, что в свою очередь влияет на выбор места для образования опорного контура выносными опорами. Формирование опорного контура связано с деформационным воздействием на земляное полотно, характер которого зависит от поперечного профиля земляного полотна и физико-механических характеристик грунтов.
Исполнительные и рабочие органы путевых машин должны обеспечивать высокое качество ремонтно-восстановительных путевых работ.
Выполнение заданного объема путевых работ и обеспечения заданных параметров несущей способности земляного полотна железнодорожного пути связано с конструктивными особенностями рабочих и исполнительных органов путевых машин, от которых зависит количество подготовительных и заключительных работ.
Из всего многообразия путевых машин применяемых для выполнения погрузо-разгрузочных операций, вопрос подготовительных и заключительных работ является наиболее проблематичным для кранов большой грузоподъемности на железнодорожном ходу из-за больших опорных давлений, создаваемых выносными опорами на земляное полотно.
Согласно с указанием № Р-32259 от 20.10.96 г из-за недостаточной несущей способности рельсо-шпальной решетки железнодорожного пути работа крана без опор запрещена, поэтому существует проблемы подготовки рабочей площадки при работе на насыпи,
С-Петербург
ОЭ 200актУ<?о6'
возведение основания в виде шпальной выкладки в теле насыпи, приводящее к местным повреждениям ж.д. полотна;
увеличением времени ''окна путевых работ"; высокой трудоемкости процесса, вследствие применения ручного труда и дополнительных специализированных строительных машин
Из опыта эксплуатации известны многочисленные случаи развальцовки и разгерметизации гильз гидроцилиндров выносных опор по причине возникновения внештатных нагрузок в радиальном направлении вследствие высокой податливости системы «гидроцилиндр - шпальная выкладка».
Перечисленное указывает, на острую необходимость в совершенствовании методов проектирования выносных опор путевых машин тяжелого типа при формировании опорного контура на откосной зоне ж.д. пути.
Исходя из выше сказанного следует, что тема диссертации является актуальной.
Цель работы является разработка научно обоснованных методик и технических решений по выбору структуры и параметров элементов выносной опоры, позволяющих формировать опорный контур для работы как на горизонтальной поверхности, так и на откосе земляного полотна на основании исследования системы «опорный контур» состоящей из грунтов земляного полотна и опирающихся на них выносными опорами ходовой рамы, нагружение которой происходит установленным на ней стреловым оборудованием.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
проанализировать параметры поперечного профиля земляного полотна для разработки оптимального устройства опорного контура путевой машины;
определить несущую способность откосной зоны земляного полотна, при воздействии на нее нагрузок от выносных опор при формировании опорного контура, с учетом характера прикладываемой нагрузки;
разработать конструкцию опорной плиты выносной опоры и армирующих конструкций с учетом несущей способности грунтов откоса земляного полотна;
выполнить структурный синтез механизмов выносной опоры с адаптивными свойствами, входные параметры которого будут прочность земляного полотна геометрические и физико-механические характеристики его слагающих и системный анализ рабочей функции путевой грузоподъемной машины;
разработать алгоритм структурно-параметрической оптимизации и расчета механизмов выносных опор путевых машин. В качестве объекта исследования приняты выносные опоры большегрузных грузоподъемных кранов на ж.д. ходу.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна-
выявлены закономерности и описывающими их математические модели, определяющие характер изменения несущей способности грунта земляного полотна в зависимости от применяемых армирующих конструкций;
впервые установлена возможность использования адаптивной схемы опирання на земляное полотно, не оказывающего отрицательного влияния на общую устойчивость земляного полотна.
создана пространственная параметрическая модель, участка земляного полотна и опирающейся на него выносными опорами ходовой рамы, с уточненным описанием силовых и кинематических граничных условий, учитывающих особенности работы опорного контура на откосе земляного полотна;
разработан метод определения структуры и параметров структурных единиц выносной опоры необходимых для работы путевой машины на горизонтальной поверхности и откосе земляного полотна.
Методы исследования Решение поставленных задач проводилось путем системного анализа, комбинирования аналитических и численных методов, а также экспериментов. Используемые методы применялись в следующей последовательности:
-
системный анализ
-
лабораторные эксперименты.
-
методы математической статистики и теории вероятностей для обработки данных натурных и лабораторных испытаний.
-
численное моделирование с использованием метода конечных элементов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами лабораторных и полевых исследований. Предварительным анализом применяемых в настоящее время технических решений и конструкций выносных опор; хорошей сходимостью теоретических результатов известных ранее и полученными в ходе выполнения работы экспериментальными данными; широким использованием разработанных рекомендаций, обеспечивающих устойчивую работу как земляного полотна, так и кранового оборудования на реальных участках железнодорожных линий.
Научное значение работы: состоите
установлении характера воздействия на устойчивость и несущую способность рабочей зоны земляного полотна при формировании опорного контура адаптивными выносными опорами путевых грузоподъемных машин.
создании пространственной параметрической модели, участка земляного полотна и опирающейся на него выносными опорами ходовую раму, с уточненным описанием силовых и кинематических граничных условий, учитывающих особенности работы опорного контура на откосе земляного полотна;
разработкой метода определения структуры и параметров структурных единиц выносной опоры, необходимых для работы путевой машины на горизонтальной поверхности и откосе земляного полотна
Практическое значение работы заключается в разработке
рекомендаций по выбору оптимальных геометрических параметров армирующих конструкций при различных физико-механических характеристиках грунтов земляного полотна и крутизны откоса, полученных из условия обеспечения несущей способности при воздействии опорной плиты выносной опоры;
в созданной методике оптимального выбора и определения структуры и параметров структурных единиц выносной опоры на этапе проектирования путевой машины.
Методика расчета параметров адаптивных устройств опорного контура путевых машин может быть использована научно-исследовательскими институтами и проектными организациями, занимающимися исследованием и проектированием путевых машин.
Реализаиия результатов. Результаты исследований внедрены на ОАО «Александровский завод», а также в научно-технических разработках кафедры «Подъемно-транспортные путевые и строительно-дорожные машины» Петербургского государственного университета путей сообщения; методические материалы используются в дипломном проектировании студентов специальности 170900.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: молодых ученых и специалистов ПГУПС (2004, 2005 г.), на IV международной научно-технической конференции "Итоги строительной науки" научных семинарах кафедры "Подъемно-транспортные путевые и строительно-дорожные машины" вузов отрасли, а также при подготовке специалистов по направлению 170900.
Основные положения выносимые на зашиту. закономерности изменения несущей способности откоса земляного полотна в зависимости от вида применяемых армирующих конструкций и режима нагружения опорной плиты;
математическая модель процесса формирования ядра уплотнения в теле земляного полотна в зависимости от свойств грунта, геометрических параметров исполнительного органа и определяемой экспериментально
функции влияния процесса внедрения нагруженного исполнительного органа в тело земляного полотна усиленного армирующей конструкцией; методика определения основных параметров выносной опоры позволяющая, приводить выносную опору из транспортного в рабочее положение, обеспечивающая необходимый диапазон позицианирования опорной плиты для адаптации к поверхности откоса земляного полотна.
Публикации По материалам исследований опубликовано 5 статей, в которых изложены основные положения диссертации, получено положительное решение на полезную модель
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 170 страниц машинописного текста, включая 23 таблицы, 114 рисунков, списка литературы из 82 наименований, приложения.
