Как модернизировать электрошпалоподбойку
Благодаря модернизации электрошпалоподбойки (ЭШП) удается добиться повышения её производительности, снижения негативного воздействия на здоровье рабочих, уменьшения массы инструмента и сокращения физических усилий оператора. Основные направления усовершенствования включают вертикальное расположение дебаланса и электродвигателя, применение упругодемпфирующих материалов и использование средств индивидуальной защиты.
Всё это учтено в процессе разаботки и в процессе совершенствования современной путевой шпалоподбойки ШПВЭ-2М. На рынке еще присутствуют старые модели, электрошпалободбойки ЭШП9М3, в основном гаражного производства, поскольку производивший их завод давно закрылся.
Верхнее строение железнодорожного пути включает несколько ключевых компонентов, среди которых балластная призма играет важную роль, обеспечивая устойчивость рельсошпальной решётки. Подвижной состав создаёт вертикальные нагрузки, которые передаются на балласт. Со временем это приводит к его загрязнению, ухудшению дренажных свойств и потенциальным отклонениям пути от проектного положения. Для восстановления необходимых свойств балласта применяются тяжёлые путевые машины.
Обслуживание железнодорожного пути требует значительных объёмов механизированных работ, эффективность которых напрямую влияет на продолжительность технологического «окна». Это период, в течение которого движение поездов приостанавливается. Работа путейцев без путевых машин, которые не всегда получается использовать, это километры путей, сотни шпал и тонны балласта, которые нужно уплотнять вручную. Это можно делать быстрее, эффективнее и с меньшими усилиями только благодаря модернизированной, современной электрошпалоподбойке.
Анализ существующих конструкций
Сравнительный анализ механизированного путевого инструмента показывает, что ЭШП является одной из наиболее трудоёмких единиц, требующих значительных физических усилий от рабочего. ЭШП используется для уплотнения подшпального слоя балласта после ремонтных работ. В процессе эксплуатации вибрация от дебаланса передаётся на подбивочное полотно, а горизонтальное расположение дебаланса влияет на эффективность ударного движения. Однако значительное удаление дебаланса от зоны уплотнения снижает производительность инструмента.
Кроме того, оператору приходится преодолевать значительные расстояния, перемещая инструмент вручную. Усилия, необходимые для поднятия и перемещения ЭШП, достигают 100–200 Н. Это указывает на необходимость снижения массы инструмента и повышения эффективности уплотнения.
Предлагаемые усовершенствования
Оптимизация расположения дебаланса и электродвигателя
В предложенной модернизации дебаланс размещается вертикально и максимально приближен к зоне уплотнения, что повышает эффективность колебательных движений подбивочного полотна. Такой принцип уже применяется в современных путевых машинах, но его адаптация в конструкции ЭШП требует значительных изменений, что открывает возможности для дальнейшего усовершенствования.
Снижение массы инструмента
Снижение веса инструмента должно происходить без увеличения уровня вибрации или нагрузки в месте контакта. Для этого предлагается использование лёгких, но прочных материалов, таких как алюминиевые сплавы и композиты. Это позволит уменьшить массу инструмента, сохранив его прочность и долговечность.
Снижение вибрационного воздействия
Оптимизация передачи вибрации является важным аспектом работы с виброактивными элементами. Для снижения вибрационного воздействия на оператора предлагается:
- Вертикальное расположение дебаланса и электродвигателя, что минимизирует передачу вибрации на руки рабочего
- Применение упругодемпфирующих материалов (резиновые прокладки, пружинные амортизаторы), устанавливаемых между источником вибрации и рукоятками инструмента.
Улучшение эргономики
Для уменьшения физических усилий, прилагаемых оператором, необходимо:
- Использовать инструменты, требующие минимальных усилий нажатия и обхвата
- Улучшить эргономику рукояток
- Применять механизмы, снижающие сопротивление во время работы.
Также возможно сокращение числа операций за счёт автоматизации процессов, таких как перемещение инструмента и регулировка глубины уплотнения.
Средства индивидуальной защиты
Дополнительная защита оператора включает:
- Антивибрационные рукавицы, коврики, специальную обувь и противошумные наушники, минимизирующие воздействие вибрации и шума
- Тёплую спецодежду для повышения комфорта в сложных условиях эксплуатации.
Конструктивные решения
Рассматриваются различные способы передачи крутящего момента на вертикальный вал дебаланса. Исследования показали, что зубчатое зацепление оказалось неэффективным из-за значительных вибраций и сложности смазки, а гибкие валы увеличивали габариты устройства. Наиболее целесообразным решением стало вертикальное расположение электродвигателя, что упростило конструкцию и повысило её надёжность.
Разработанная схема ЭШП предусматривает передачу крутящего момента от электродвигателя на дебаланс через шлицевую муфту, создавая вибрационные колебания подбивочного полотна. Эти колебания способствуют эффективному уплотнению балласта. Дополнительно нижний подшипник электродвигателя был заменён на роликовый радиально-упорный, что позволило учесть осевую нагрузку.
Заключение
Модернизация электрошпалоподбойки направлена на повышение её эксплуатационных характеристик, что позволит увеличить производительность работ и снизить нагрузку на операторов. Оптимизация конструкции, включая вертикальное расположение дебаланса, снижение массы и применение демпфирующих материалов, значительно улучшает удобство и эффективность работы.
Кроме того, возможность замены подбивочного полотна делает конструкцию адаптивной к различным условиям эксплуатации. Использование крепления на конус Морзе позволит оперативно заменять изношенные детали и адаптировать инструмент в зависимости от состояния балласта.
Предложенные изменения способствуют снижению массы дебаланса, уменьшению потребляемой мощности электродвигателя и улучшению качества уплотнения балласта. Важно учитывать влияние технологии на эксплуатационные характеристики инструмента, чтобы гарантировать его надёжность в полевых условиях.
