Повышение производительности и экономической эффективности щебнеочистительной машины СЧ-601

Введение

1. Щебнеочистительная машина СЧ-601 используется для глубокой очистки щебня и замены балласта, предназначена для очистки и вырезки загрязненного щебня на глубину до 0,5 м и более. Вырезающий орган выполнен в виде цепного скребкового устройства. Недостатком его является низкая скорость машины из-за больших нагрузок на выгребное устройство.

2. Для повышения производительности и рабочей скорости машины требуется рыхление и частичное удаление балластного слоя под шпалами. Для решения этой задачи применяются активные подрезные устройства, которые одновременно осуществляют рыхление и вырезку балласта. Основным недостатком этих устройств является сложность конструкций механизмов и узлов. Эти негативные факторы не дают возможности широкого применения таких устройств.

3. Задачей дипломного проекта является разработка рыхлительного оборудования несложной конструкции, которая приведет к повышению производительности и экономической эффективности машины.

Аналитический обзор по оборудованию для вырезки балластной призмы

Выгребное устройство машины СЧ

Для вырезки загрязненного щебня из пути в щебнеочистительных машинах типа СЧ используют баровое выгребное устройство (рисунок 1.1[1]).

1 - рельсошпальная решетка; 2, 9 - подгребные крылья; 3 - ленточный конвейер подачи загрязненного щебня; 4, 8 - правый и левый желоба; 5 - разгрузочная воронка; 6 - привод рабочего органа; 7 - приводная звездочка; 10 - сменная поперечная балка; 11 - скребковая цепь.

Рисунок 1.1 - Цепной скребковый рабочий орган

Выгребное устройство выполнено в виде цепного скребкового рабочего органа, обеспечивает вырезку балласта из пути и его транспортировку на транспортер подачи балласта 3. Скребковая цепь 11 движется в правом и левом желобах, соединенных между собой под шпалами ремонтируемого пути при помощи подпутной балки 10, которая устанавливается симметрично оси пути в предварительно подготовленной траншее и имеет различную длину: короткую для работы на станционных путях и увеличенную для работы на перегонах. В транспортном положении одна балка расположена на специальных кронштейнах и устанавливается при помощи электроталей, вторая же находится на площадке рамы передней части машины. Концы желобов снабжены пригребными плугами и позволяют производить регулировку ширины захвата. Желоба имеют защитные перила и кнопки аварийной остановки цепи. Глубина вырезаемого слоя устанавливается гидроцилиндрами, подвешенными на раме машины. Цепь приводится в движение двумя электродвигателями привода через редуктор, установленный на опоре. Система крепления редуктора позволяет регулировать натяжение цепи.

Достоинства: большая ширина и глубина вырезки.

Недостатки: низкая производительность из-за больших нагрузок на выгребное устройство.

Устройство выгребное с двумя дисковыми фрезами

Вариант оборудования по реферативным статьям и журналам [2].

1-дисковая фреза; 2 - зуб; 3 - днище; 4 - ступица; 5 - плужок.

Рисунок 1.2 - Выгребное устройство с двумя дисковыми фрезами

Выгребное устройство, показанное на рисунке 1.2, состоит из двух симметрично расположенных дисковых фрез 1, вырезающих щебень по всей ширине захвата. На стойках по окружности с шагом 0,7 м установлены зубья 2. Вырезанный щебень обрушивается в желобчатое пространство, образованное днищем 3 фрезы, ее ступицей 4 и забоем, и транспортируется фрезой под действием сил трения в режиме тарельчатого питателя. Фрезу разгружает неподвижно закрепленный плужок 5. Далее щебень перегружают с использованием лопастных питателей на расположенные в желобах конвейеры.

Зарядка дисковых фрез производится с предварительной подъемкой путевой решетки и разгонкой нескольких шпал. Фрезы закреплены на несущих металлоконструкциях шарнирно и снабжены приводом качания в вертикальной плоскости. При зарядке выставляются в вертикальной плоскости \/ - образно и, вращаясь, внедряются в балластную призму. Разрядка производится в обратной последовательности. В этом варианте наиболее полно реализована идея вырезки щебня минимальным количеством рабочих органов наиболее рационального роторного типа.

Недостатки: сложность размещения оборудования на машине.

Устройство с двумя ковшовыми роторами и двумя дисковыми фрезами

Выгребное устройство, состоит из двух ковшовых роторов 1 и двух симметрично расположенных горизонтальных дисковых фрез 2 той же конструкции, что и в предыдущем варианте, но меньшего диаметра (рисунок 1.3).



Рисунок 1.3 - Выгребное устройство с двумя ковшовыми роторами и двумя дисковыми фрезами

Дисковые фрезы вырезают щебень из-под рельсошпальной решетки и подают его в торцы роторов. Ковши 3 не имеют боковых стенок со стороны путевой решетки. Для предотвращения высыпания щебня из ковшей роторы снабжены неподвижными боковыми стенками 4. Ковши частично загружаются щебнем от фрез и полностью догружаются в зоне копания траншей за концами шпал. Таким образом, роторы совмещают функции копания траншей и транспортировки щебня от фрез.

Предыдущий вариант выгребного устройства конструктивно сложнее и требует большую силу тяги локомотива, но обеспечивает более надежные перегрузку и транспортировку вырезанного щебня от дисковых фрез.

Преимущество рабочих органов роторного типа, к которым относится и дисковая фреза, не вызывает сомнения. Однако цепной рабочий орган продолжает применяться там, где роторные рабочие органы конструктивно неприемлемы. Таким образом, использование дисковых фрез подтверждает возможность вырезки щебня из-под путевой решетки, соблюдения габаритов в транспортном положении.

Конструкция рыхлительных органов по авторскому свидетельству

Рисунок 1.4 - Общий вид щебнеочистительной машины

Щебнеочистительная машина содержит базовое шасси 1, на раме 2 которого размещены с обеих сторон роторные заборные органы 3 с устройством 4 распределения неочищенного щебня, боковые рыхлители балласта 5 од рельсошпальной решеткой, подъемник 6, захватные крылья 7, подрезной нож 8, очистная сетка 9, устройство 10 для распределения очищенного балласта, редуктор 11, двигатель 12, подъемный механизм 13 и направляющие 14.

Рыхлители 5 размещены с двух сторон относительно продольной оси машины. Каждый рыхлитель 5 представляет собой нож, состоящий из трех частей, шарнирно соединенных между собой и представляющих собой режущие элементы 15, при помощи шарниров 16 закрепленные на опорном режущем элементе 17. Болтами 18 на элементах 15 и 17 закреплены возвратные механизмы 19. На элементе 17 выполнены упоры 20. Режущий элемент 17 выполнен с фаской 21 и жестко крепится на валу 22 редуктора 11, соединенного с двигателем 12.

Двигатель 12 является приводом вращения (неограниченного поворота) рыхлителя 5, который перемещается в вертикальной плоскости вдоль направляющих 14 с помощью подъемного механизма 13, представляющего собой, например, гидроцилиндр. Конструкция шарнира 16 обеспечивает поворот элемента 15 относительно элемента 17 в горизонтальной плоскости. Возвратный механизм 19 представляет собой, например, пружину, концы которой закреплены болтами 18 на элементах 15 и 17. Как вариант исполнения, пружина может быть закрыта защитным кожухам или частично (полностью) размещаться внутри элементов 15 и 17. Это обеспечивает надежность работы возвратного механизма. В зоне шарнира 16 на элементе 17 сделана фаска 21. Упор 20 размещен на элементе 17 в зоне шарнира 16 со стороны, противоположной размещению фаски 21. Расположение упора 20 при соприкосновении с ним элемента 15 обеспечивает совпадение продольных осей элементов 15 и 17. При этом болты 18 в каждой паре режущих элементов 15 и 17 размещаются по разные стороны от продольной оси этих элементов, что обеспечивает поворот под действием усилия пружины механизма 19 элемента 15 относительно элементе 17 при отсутствии действия на них других сил.

Режущие элементы 15 и 17 представляют собой заостренные пластины с углом резания, например, 20-25°. В зоне шарнира 16 торцовые поверхности элементов 15 и 17 имеют закругленную форму. Шарнир 16 имеет типовую конструкцию и представляет собой ось, закрепленную на опорном элементе 17 (на рисунке 1.4 вид Б ось условно не показана) и проходящую через отверстие в режущем элементе 15. Упор 20 представляет собой, например, пластину, жестко закрепленную на элементе 17.

Фаска 21 позволяет сместиться элементу 15 относительно опорного элемента 17 примерно на 90°, что происходит под действием возвратного механизма 19, при отсутствии действия других сил.

Щебнеочистительная машина работает следующим образом. При подходе к месту зарядки подрезного ножа 6 и захватных крыльев 7 опускаются роторные заборные органы 3 и вырезают траншеи за торцами шпал шириной 0,5 - 0,6 м. Вырезанный балласт подается или внутрь колеи, или на междупутье и обочину. Затем производится зарядка ножа 8 и крыльев 7. Одновременно подготавливаются к работе боковые рыхлители 5 балласта. Снимаются фиксирующие элементы (не показаны), крепящие рыхлители 5 к раме 2 в транспортном положении. Механизмом 13 вдоль направляющих 14 опускают с каждой стороны пути рыхлитель 5 вместе с двигателем 12, редуктором 11, на выходном налу 22 которого смонтирован нож, состоящий из режущего элемента 17 и закрепленных на нем режущих элементов 15. Опускание рыхлителя 5 производят так, чтобы режущие элементы 15 расположились с зазором 0,1 - 0,2 м по отношению к внешней стенке траншеи, т. е. к стенке, выходящей на обочину или междупутье. При этом производят вытягивание пружины механизма 19 вручную на одной или нескольких парах режущих элементов для того, чтобы выпрямить соответствующую пару режущих элементов и в таком положении произвести опускание рыхлителя 5 на глубину, соответствующую расположению подрезного ножа 8. Эта операция необходима для зарядки рыхлителя 5, однако режущий элемент 15 за счет усилия пружины не может преодолеть сопротивление разрушению балласта, поэтому угол между элементами 15 и 17 рассматриваемой пары близок к нулю, а режущий элемент 15 одной (нескольких) пары соприкасается с внутренней стенкой траншеи.

После опускания рыхлителей 5 включают двигатель 12, который с помощью редуктора 11 вращает рыхлители 5 в горизонтальной плоскости. При этом режущий элемент 15, находящийся внутри траншеи, при соприкосновении с внутренней ее стенкой распрямляется, так как усилие, развиваемое двигателем 12 с помощью редуктора 11, в 10 - 100 раз больше усилия пружины механизма 19. В этом случае поворот элемента 15 относительно элемента 17 ограничивает упор 20.

При выходе режущего элемента 15 из балластной призмы он под действием возвратного механизма 19 поворачивается в горизонтальной плоскости. Поворот осуществляется до соприкосновения боковой части элемента 15 с фаской 21 элемента 17. В этом положении угол между элементами 15 и 17 составляет = 90°.

Элемент 17 не взаимодействует с уплотненным балластом при положении, соответствующем рисунку 1.4 (вид А и вид Б). Однако в этом положении элемент 17 может взаимодействовать с разрыхленным балластом, который элементами 15 перемещается из-под рельсошпальной решетки в траншеи.

При включении привода очистной сетки 9 щебнеочистительная машина начинает перемещение вдоль пути. При этом режущие элементы каждой пары ножа рыхлителя 5 поочередно заходят в балластную призму под путевую решетку, разрыхляют балласт и перемещают его в боковые траншеи. Причем при взаимодействии с балластом режущий элемент 15 распрямляется, образуя угол, равный нулю, между ним и опорным элементом 17, увеличивая тем самым ширину рыхлителя, а при выводе из балласта угол, а между элементами 15 и 17 становится равным 90°. Это обеспечивает сохранность внешней стенки траншеи, так как уменьшается расстояние от вала 22 - центра вращения до наиболее удаленной точки элемента 15.

С целью равномерности нагрузки на элементы рыхлителя 5 необходимо, чтобы углы в горизонтальной плоскости между парами режущих элементов были равны. В этом случае каждая пара режущих элементов взаимодействует с разрыхляемым балластом в одинаковых условиях.

Установка ножа рыхлителя 5 с возможностью неограниченного вращения и выполнение ножа рыхлителя из пар режущих элементов обеспечивают повышение поступательной скорости перемещения машины, т. е. повышение её эффективности.

Шарнир 16 обеспечивает поворот элементов 15 и 17 относительно друг друга, что в совокупности с возвратным механизмом 19 позволяет увеличить радиус (зоны) рыхления балласта при взаимодействии режущего элемента 15 с балластом (внутренней стенкой траншеи) и уменьшить длины рыхлителя 5 при отсутствии действия на него внешних сил - механизм 19 смещает элементы 15 и 17 до угла между ними = 90°.

Поворот элементов 15 относительно элемента 17 обеспечивает совпадение продольных осей элементов 15 и 17 при рыхлении балласта, т. е. угол между ними равен 180° при действии на рыхлитель сил сопротивления балласта разрушению, а угол = 90° при отсутствии этих сил.

1.5 Щебнеочистительное оборудование машины ЩОМ-4

Щебнеочистительное устройство состоит из подъемной рамы 17, сетчатой ленты 18, несущей рамы 19, подрезного ножа 24 и бункера 26. Подъемная рама опирается на ферму электробалластера четырьмя винтовыми домкратами. На площадке подъемной рамы размещен привод сетчатой ленты, состоящий из двух электродвигателей постоянного тока мощностью по 100 кВт, двух одноступенчатых редукторов и двух приводных валов со звездочками 16. Несущая рама такой же конструкции, как и у ЩОМ-4, состоит из двух боковых рам, которые поднимают и опускают гидроцилиндрами 21, а закрепляют в верхнем транспортном и нижнем рабочем положениях реечными стопорными устройствами 22.



Рисунок 1.5 - Выгребное устройство с сетчатой лентой

Каждая боковая рама оснащена двумя гидроцилиндрами и двумя стопорными устройствами. Для придания жесткости в поперечном направлении нижнюю часть боковых рам распирают винтовым домкратом 23, подвешенным на тягах к подъемной раме, а в продольном -- цепными растяжками 12. Привод домкрата -- электрический, управление -- кнопочное, с выносного пульта. Сетчатая лента 18 и подрезной нож 24 такие же, как и у ЩОМ-4. Бункер 26 для приема очищенного щебня имеет две заслонки 27, которые для распределения балласта по ширине призмы перемещают по направляющим при помощи электродвигателя и винтовой передачи. Управляют заслонками с выносных постов.

Вновь разрабатываемое оборудование

В предлагаемой нами конструкции на машину устанавливается дополнительное роторное оборудование (рисунок 1.6). Роторное оборудование на машине СЧ-601 располагается перед выгребным устройством по ходу движения машины. Дополнительное роторное оборудование (рисунок 1.6) состоит из роторов 1, расположенных симметрично относительно оси машины. Гидроцилиндры 2 служат для выдвижения роторов в поперечном профиле, а гидроцилиндр 5 - для подъема- опускания роторов в рабочее и транспортное положения.

1- ротор; 2- гидроцилиндры выдвижения роторов в поперечном профиле; 3- привод ротора; 4- подвеска; 5- гидроцилиндр подъема- опускания ротора; 6- устройство подъема путевой решетки; выгребное устройство.

Рисунок 1.6 - Размещение роторного оборудования на машине

Роторы вырезают щебень под торцами шпал до 0,5 м с двух сторон. За счет этого значительно уменьшается сопротивление на выгребное оборудование и, следовательно, увеличивается рабочая скорость и производительность машины.

Разработка рабочего оборудования

Определение основных параметров

Расчетная схема к определению основных параметров представлена на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Расчетная схема

Целью расчета является определение основных геометрических и кинематических параметров рабочего оборудования.

Основные размеры ротора определены по эмпирическим формулам [5].

Диаметр ротора ,м:

, (2.1)

где - глубина вырезки, м ( = 0,4 м);

- высота вырезки, м ( = 0,25 м).

.

Высота скребков , м:

, (2.2)

.

При определении числа скребков на роторе должны выполняться следующие рекомендации [5]: снижение коэффициента неравномерности загрузки ротора силой копания путем увеличения количества скребков;

величина колебаний динамических нагрузок на роторе должна быть минимальной; увеличение производительности; выполнение условий гравитационной разгрузки.

Проектируемое роторное устройство работает в горизонтальной плоскости на копание и перемещение щебня без подъема на высоту. С учетом того, что не требуется выполнение условий обеспечения гравитационной разгрузки число скребков z_с выбрано 12 (z_с = 12).

Шаг скребков , м [5]:

, (2.3)

.

По руководствам [5] окружные скорости роторов следует принимать от 1,6 до 2,7 м/с.В соответствии с этим, для обеспечения условий рациональности работы по вырезке балласта, окружная скорость роторов принята равной 2 м/с ( = 2 м/с).

Требуемая частота вращения ротора, об/с [6]:

(2.4)

.

Подача на один скребок , м [6]:

, (2.5)

.

Улучшение режущей способности ротора может быть достигнуто установкой на скребках резцов. Выбрана ступенчато-шахматная схема расстановки резцов, которая имеет наименьшую энергоемкость в процессе резания [6]. Ширина лезвия резца по рекомендациям [6] принята равной 25мм (= 0,025 м).

Расстояние между смежными траекториями резания , м [7]:

, (2.6)

.

Необходимое число линий резания , [7]:

, (2.7)

.

С целью обеспечения равномерности распределения нагрузки по ширине рабочего органа, а также по рекомендациям [6] число резцов принято равной 2 (= 2).

Число режущих комплектов в группе, разрушающей грунт по всей ширине траншеи , [7]:

, (2.8)

.

По условиям эффективного процесса резания [5], оптимальный угол резания равен от до . Принят угол резания равный ().

Расчет мощности приводов

Расчетная схема представлена на рисунке 2.3.

Производительность роторного устройства , м /ч:

, (2.9)

где - рабочая скорость машины, м/ч ( = 750 м/ч );

- ширина ротора, м ( = 0,25 м);

- диаметр ротора, м ( = 0,7 м).

Рисунок 2.3 -Расчетная схема

Целью расчета является определение мощности, затрачиваемой на привод роторного рабочего органа, и подбор элементов привода.

Мощность, потребляемая роторным рабочим органом , Вт, складывается из затрат на копание, подъем и разгон щебня до скорости ротора. Так как, проектируемые роторы работают на перемещение щебня в горизонтальной плоскости без подъема на высоту, в расчетах исключены затраты мощности на подъем щебня.

Мощность, потребляемая роторным рабочим органом на копание , Вт [8]:

, (2.10)

где - удельная работа копания уплотненного балласта, (для щебня [1]);

- коэффициент полезного действия (к.п.д.) рабочего органа (для роторного рабочего органа [7]).

.

Мощность, потребляемая роторным рабочим органом на разгон щебня до скорости ротора , Вт [8]:

, (2.11)

где - объемная плотность щебня, кг/м³ (для щебня =2100 кг/м³ [9]).

.

Требуемая мощность, потребляемая роторным рабочим органом, Вт:

, (2.12)

Привод механизма состоит из мотор-редуктора и зубчатой пары (шестерня - зубчатый венец). Зубчатая пара внутреннего зацепления.

По требуемой мощности выбран мотор-редуктор МПз-80 с передаточным числом редуктора и с двигателем мощностью 22 кВт [10].

Основные параметры мотор-редуктора приведены в таблице 2.1.

Необходимое общее передаточное число привода :

, (2.13)

где - частота вращения двигателя, об/с (= 1460 об/мин=24.33об/с).

.

Необходимое передаточное число зубчатой пары :

, (2.14)

где - передаточное число редуктора ( = 5).

По необходимому передаточному числу из стандартного ряда выбрана зубчатая пара внутреннего зацепления со следующими параметрами: модуль m =5; число зубьев ведущей шестерни z = 16; число зубьев ведомого колеса (венца) z =96 [12].

Таблица 2.1 - Основные параметры мотор - редуктора МПз-80.

Типоразмер мотор - редуктора	Тип двиг-ателя	Мощность двигателя, кВт	Передаточное число, uр	Номинальный крутящий момент на выходном валу, Н•м	Число оборотов двигателя, об/мин	Число оборотов на выходном валу, об/мин	КПД	Масса, mр	Диаметр тихоходного вала, d2 ,мм
МПз-80	4А180S4У3	22	5	1250	1460	290	0,98	240	55

Расчет и выбор элементов

Расчет и выбор элементов состоит из определения усилий, действующих на рабочий орган при вырезке балласта, выбора комплектующих механизма, компоновки конструкции устройства и прочностных расчетов деталей и узлов.

Определение усилий, действующих на рабочий орган при вырезке балласта

Целью расчета является определение основных усилий, действующих на ротор при вырезке балласта.

Общая компоновка оборудования показана на рисунке 2.4.

При вырезке балласта горизонтальными роторами со скребками возникают силы сопротивления балласта копанию, которые в общем случае состоят из сопротивления балласта резанию , сопротивления трения щебня о щебень при его перемещении и сопротивления балласта разгону до скорости ротора .

Сопротивление балласта резанию F , Н [9]:

(2.15)

где - удельное сопротивление балласта резанию, Н/м (для засоренного щебня [10]);

- толщина срезаемой стружки, м (принята равной подаче на один скребок ).

Сопротивление трения грунта о грунт при его перемещении , Н [9]:

, (2.16)

где - коэффициент внутреннего трения балласта (для щебня [10]);

- объем перемещаемого балласта, м ;

- ускорение свободного падения, м/с (g = 9,81 м/с);

(2.17)

.

По формуле (2.16):

Сопротивление балласта разгону до скорости ротора , Н [9]:

(2.18)

Общее сопротивление копанию , Н [9]:

, (2.19)

Расчет и выбор гидроцилиндров

Целью расчета является выбор гидроцилиндров.

Конструктивно на каждый ротор установлены один гидроцилиндр для подъема и опускания роторов и два гидроцилиндра для выдвижения роторов в поперечном профиле. Гидроцилиндры, работающие на выдвижение роторов, проушинами на дне шарнирно крепятся к основанию подвески, а проушинами на штоке к стойке подвески. Гидроцилиндры, работающие на подъем и опускание роторов, проушинами на дне шарнирно крепятся также к основанию подвески, а проушинами на штоке к рычагу подвески.

Гидроцилиндры выбраны из условия обеспечения требуемой силы [13].

Требуемый диаметр поршня гидроцилиндров для подъема и опускания роторов, м [13]:

, (2.20)

где - движущая сила на штоке, Н;

- номинальное давление в системе, Па ();

- гидромеханический к.п.д. гидроцилиндра, учитывающий потерю движущей силы на преодоление гидравлических и механических сопротивлений в цилиндре ( = 0.96[13]);

(2.21)

где - вес роторного оборудования, кг ( = 500 кг);

По формуле (2.20):

По требуемому диаметру D выбраны гидроцилиндры с отношением рабочих площадей [13].Основные параметры гидроцилиндров приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Основные параметры гидроцилиндров

Диаметр поршня D,м	Диаметр штока d, м	Ход поршня X,м	Сила на штоке при
			при выталкивании,	при втягивании,
0,032	0,020	0,400	128	78,5

Требуемый диаметр поршня гидроцилиндров для выдвижения роторов в поперечном профиле, м:

(2.22)

где - движущая сила на штоке, Н ();

По требуемому диаметру выбраны гидроцилиндры ближайшего большего диаметра с параметрами [13], приведенными в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основные параметры гидроцилиндров

Диаметр поршня D, м	Диаметр штока d, м	Ход поршня X,м	Сила на штоке при
			при выталкивании,	При втягивании,
0,040	0,025	0,500	200	122,5

Геометрическая компоновка оборудования

Целью расчета является разработка конструкции подвески и определение основных конструктивных размеров и форм сечений, выбор материалов и определение допускаемых напряжений; выбор и проверка прочности элементов и узлов.

Расчет подвески

Цель расчета: определение основных конструктивных размеров и форм сечений подвески; выбор материалов и определение допускаемых напряжений; проверка прочности и устойчивости элементов и конструкции подвески. Чертеж общего вида подвески приведен на листе формата А1.

Основой подвески являются две стойки, имеющие коробчатое сечение. В нижней части стойки крепится ротор. В средней части шарнирно связаны с рычагами. В верхней части приварены проушины для соединения с гидроцилиндрами.

Сечение предварительно подобрано из стандартного сортамента. Выбран уголок неравнобокий 12,/8 по ГОСТ 8510-86 со следующими параметрами [15]:

- площадь сечения ;

- момент инерции относительно оси x ;

- момент инерции относительно оси у ;

- геометрические размеры = 125 80 7 мм;

- вес 1 м - 11 кг.

Проверка подвески осуществлена в опасном сечении на изгиб и на кручение. Условие прочности подвески при изгибе [12, т.1]:

, (2.23)

где - напряжение изгиба, Па;

- изгибающий момент,;

- момент сопротивления сечения, ;

- допускаемое напряжение материала, Па (для стали 09Г2)

[14]).

Изгибающий момент :

, (2.24)

где - плечо силы, м ();

.

Момент инерции сечения подвески , м :

, (2.25)

где - момент инерции сечения неравнобоких уголков относительно оси y, м ;

- площадь сечения неравнобоких уголков, м;

- расстояние между центрами тяжести внутренних уголков, м ();

- расстояние между центрами тяжести наружных уголков, м ().

Момент сопротивления сечения , м :

, (2.26)

где - расстояние между центрами тяжести стоек подвески,

м ().

.

По формуле (2.23):

.

Условие прочности подвески на изгиб выполняется.

Условие прочности подвески при кручении [12, т.1]:

, (2.27)

где - касательное напряжение у элемента профиля, возникающее при кручении, Па;

- допускаемое касательное напряжение материала профиля, Па (для стали 09Г2 [14]).

 , (2.28)

где - крутящий момент, ;

- площадь сечения подвески, м ;

- толщина стенки сечения профиля, м ( [15]);

, (2.29)

где - плечо силы, м ().

.

Площадь сечения подвески , м :

, (2.30)

.

По формуле (2.28):

.

Условие (2.27) выполняется:

.

Прочность подвески при кручении достаточна.

Расчет и подбор подшипников катка

Каждый ротор опирается и вращается на четырех катках. На каждом катке установлены по два конических роликоподшипника, которые воспринимают радиальные и незначительные осевые нагрузки.

Выбор подшипников осуществлен по динамической грузоподъемности.

Необходимое условие при выборе подшипников [11]:

(2.31)

При приведенная нагрузка , Н [8]:

(2.32)

где - радиальная нагрузка, Н ();

- коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца [11]);

- коэффициент безопасности ( [11]);

- температурный коэффициент (при [11]);

Динамическая грузоподъемность , Н [11]:

(2.33)

где - частота вращения катков, об/с:

- расчетная долговечность подшипников, ч ();

- показатель степени кривой выносливости (для роликоподшипников

[11]).

(2.34)

где - диаметр катков, м ().

Выбраны роликовые подшипники 7308 ГОСТ 333-79 со следующими параметрами [11]: динамическая грузоподъемность С = 66000 Н; внутренний диаметр d= 0,040 м; наружный диаметр D =0,090 м.Условие (2.31) выполняется. В качестве уплотнителей подшипниковых узлов выбраны резиновые армированные манжеты с пыльником по ГОСТ 8752-79 [11] со следующими параметрами: внутренний диаметр d= 0,038 м; наружный диаметр D =0,058 м; ширина В = 0,014 м.

Расчет оси катка

Цель расчета: проверка прочности оси катка при предварительно принятых размерах в опасном сечении на изгиб и срез. Расчетная схема оси катка приведена на рисунке 2.7

1- мотор- редуктор; 2- венец зубчатый; 3- крышка; 4-шестерня зубчатая; 5- колесо внутреннее; 6- колесо наружное; 7- каток.

Рисунок 2.7 - Схема к расчету оси катка

Материал оси: Сталь 20 с допускаемым напряжением на изгиб и допускаемым напряжением на срез [13]. Расчетная схема оси катка показана на рисунке 2.7.

Рисунок 2.8 - Расчетная схема оси катка

Условие прочности при расчете на изгиб в среднем сечении [11]:

(2.35)

где - изгибающий момент, ;

- диаметр оси в среднем сечении, м ();

, (2.36)

где - длина оси, м ().

Условие (2.35) выполняется:

Условие прочности при расчете на срез у основания цапфы оси [11]:

(2.37)

где - усилие среза, Н ();

- площадь срезаемой поверхности в месте проверки на срез,;

(2.38)

где - диаметр оси у основания цапфы, м ().

Условие (2.37) выполняется:

Прочность оси катка на изгиб в среднем сечении и на срез в сечении у основания цапфы при предварительно принятых размерах достаточна.

Экономический расчет при использовании модернизированной машины СЧ

Целью экономического расчета является определение экономической эффективности модернизации существующей техники, применяемой в тех же работах при таких же условиях.

Экономический эффект ,руб/год:

, (4.1)

где - себестоимость вырезки 1 км пути немодернизированной машиной, руб./км;

- себестоимость вырезки 1 км пути модернизированной машиной, руб./км;

В - годовая эксплуатационная производительность машины, км/год (В = 120 км/год);

Е_н - нормативный показатель экономической эффективности капитальных вложений (Е_н = 0,15);

- затраты на модернизацию, руб.

Себестоимость вырезки 1 км пути машиной СЧ, руб./км:

, (4.2)

где - стоимость машино-часа эксплуатации машины, руб./ч;

- часовая эксплуатационная производительность машины, км/ч

( = 0,56 км/ч; = 0,75 км/ч);

Стоимость машино-часа эксплуатации машины С_м-ч, руб./ч:

С_м-ч = З_з.п.м.+ З_т + З_с.м.+ З_з.р+ З_а.м. , (4.3)

где З_з.п.м. - заработная плата обслуживающего персонала машины, руб./ч;

З_т - затраты на топливо, руб./ч;

З_с.м. - затраты на смазочные материалы, руб./ч;

З_э.р. - затраты на техническое обслуживание и ремонт, руб./ч;

З_а.м. - затраты на амортизационные отчисления, руб/ч.

Заработная плата обслуживающего персонала З_з.п.м. , руб/ч:

, (4.4)

где - заработная плата машинистов машины, руб./ч;

- заработная плата помощников машинистов машины, руб./ч;

(4.5)

где - часовая тарифная ставка машиниста машины, руб./ч(=35,56 руб/ч);

- количество машинистов на машине, чел (= 2 чел);

=35,56 • 2 = 71,12 руб/ч., (4.6)

где - часовая тарифная ставка помощника машиниста машины, руб/ч

( = 30,01 руб/ч);

n - количество помощников машинистов на машине, чел (n = 2 чел);

=30,01 • 2 = 60,02 руб./ч.

По формуле (4.4):

= 71,12 + 60,02 = 131,14 руб./ч.

Затраты на топливо З_т , руб/ч:

З_т = Ц_т •w_т , (4.7)

где Ц_т - цена 1л дизельного топлива, руб (Ц_т = 15 руб);

w_т - часовой расход топлива тепловозом, л/ч.

w_т = N_дв• q_уд • k_дв• k_дм , (4.8)

где N_дв - номинальная мощность двигателя тягового модуля, кВт (N_дв = 600кВт);

q_уд - удельный расход топлива, л/кВт•ч (q_уд = 0,2 л/кВт•ч);

k_дв - коэффициент использования двигателя по времени (k_дв = 0,8 [29]);

k_дм - коэффициент использования двигателя по мощности (k_дм = 0,7 [29]),

w_т = 600 • 0,2 • 0,8 •0,7 = 67,2 л/ч.

З_т = 15 • 67,2 = 1008 руб./ч.

Затраты на смазочные материалы З_см, руб./ч:

З_см = З_т •k_см , (4.9)

где k_см - коэффициент перехода от затрат на топливо к затратам на смазочные материалы (k_см = 0,22 [29]);

З_см = 1008•0,22 = 221,76 руб./ч.

Затраты на техническое обслуживание и ремонт машины З_зр, руб/ч:

, (4.10)

где - затраты на зарплату ремонтных рабочих, руб./ч;

- затраты на материалы и запасные части, руб./ч.

Затраты на зарплату ремонтных рабочих , руб/ч:

, (4.11)

где - часовая тарифная ставка механика машины седьмого разряда на период ремонта, руб./ч ( = 34,84 руб./ч);

Р_уд - удельная трудоемкость технических обслуживаний и ремонтов,

чел-ч;

, (4.12)

где N_то-1,N_то-2, N_с, N_к, N_т - количество технических воздействий, (приведены в таблице 4.1);

Т_то-1, Т_то-2, Т_с, Т_к, Т_т - трудоемкость выполнения одного технического воздействия, чел-ч (приведены в таблице 4.1);

Ц_К - периодичность выполнения капитального ремонта, км.

По формуле (4.12):

,

.

Таблица 4.1 - Трудоемкость и периодичность технических воздействий

Вид технического воздействия	Трудоемкость выполнения ТО и Р, чел-ч	Периодичность, км	Количество технических воздействий
ТО-1	100	4,2	48
ТО-2	500	12,5	18
Т	2500	50	4
С	5000	150	1
К	1000	300	1

Затраты на материалы и запасные части , руб/ч:

, (4.13)

где - коэффициент перехода от зарплаты ремонтных рабочих к стоимости ремонтных материалов (= 2 [29]);

.

З_з.р = 3379,48 + 6758,96 = 10138,44 руб/ч.

Амортизационные отчисления на полное восстановление З_ам, руб/ч:

, (4.14)

где Н_а - норма амортизационных отчислений, % (Н_а = 3 % [30]);

К^/ - капитальные затраты на машину, руб;

Ф_г - годовой фонд рабочего времени, ч (Ф_г = 2400 ч).

К^/ = Ц , (4.15)

где Ц - отпускная цена машины, руб (Ц = 60000000 руб);

К^/ = 60000000 руб.

.

4.1 Расчет капитальных затрат на модернизацию ?К:

4.1.1 Стоимость элементов машины З_мт, руб.:

З_мт , (4.16)

где - расход материала на изготовление i-го узла, т;

Ц _i - цена одной тонны материалов для изготовления i-го узла, руб./т;

Вычисления стоимости сырья и материалов для основных элементов конструкции сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Стоимость элементов конструкции

Затраты	Трудоемкость изготовления 1т конструкции, чел. - ч	Масса, т	Стоимость, руб.
			1т элементов	Всего
Сварные конструкции	100	0,38	20 000	7 600
Узлы, подлежащие механической обработке	300	0,16	25 000	4 000
Узлы гидропривода	600	0,14	100 000	14000
Прочие узлы	80	0,06	25 000	1500
Всего				40600

Стоимость комплектующих изделий З_П.К.И. , руб.:

З_П.К.И =?N _i •Ц _i, (4.17)

где N _i - количество комплектующих изделий i -ого вида;

Ц_i - цена единицы i-ого комплектующего изделия.

Расчет покупных изделий сведен в таблицу 4.3.

Затраты материальные З_м ,руб:

З_м=З_м.т+З_п.к.и. (4.18)

З_м= 40600+725150=765750 руб.

Расчет проектной цены модернизации машины сведен в таблицу 4.4

Условные обозначения в таблице 4.4:

Т₀ - трудоемкость изготовления и сборки конструкции, чел - ч (таблица 4.2);

m _i - расход материалов на изготовление i-го узла, т (таблица 4.2);

С_тч- часовая тарифная ставка рабочего, занятого изготовлением-сборкой, руб/ч (слесарь четвертого разряда С_тч = 28 руб./ч);

Н_дсс- норматив дополнительной заработной платы на социальное страхование, % (Н_дсс = 15% [31]);

Н_нр- норматив накладных расходов, % (Н_нр= 30%);

k_р- районный коэффициент (k_р= 1,25 [31]);

k_пр- коэффициент премирования (k_пр= 1,5 [31]);

k_нач- коэффициент начислений (k_нач= 0,365 [31]);

Т_р- трудоемкость конструкторских работ, час (Т_р= 270 ч);

С_т- часовая тарифная ставка конструктора, руб/ч (С_т= 60 руб/ч).

Таблица 4.3 - Стоимость покупных изделий

Наименование изделия	Цена за единицу изделия, руб.	Количество, шт.	Общая стоимость, руб.
Мотор- редуктор	100 000	2	200 000
Распределитель	20 000	2	40 000
Гидроцилиндр	50 000	6	300 000
Шланг	5000	12	60 000
Гидрозамок	10 000	2	20 000
Фильтр	15 000	1	15 000
Клапан	20 000	4	80 000
Металл, кг	7500	500	3750
Краска, кг	100	40	4000
Подшипник	150	16	2400
Всего	725 150

Таблица 4.4- Проектная цена модернизации машины

Статья калькуляции	Формула расчета	Стоимость, руб
Основная заработная плата производственных рабочих		12785
Дополнительная заработная плата производственных рабочих		1918
Накладные расходы		3836
Полная себестоимость	Сп = Змт+Зпки+Зпр+Зд+Знр	744288
Себестоимость без материальных затрат	Зв=Сп? Зм	18538
Прибыль	П=(Зв•35)/100	6488
Проектно - конструкторские работы	ПКР =Тр•Ст	16200
Капитальные затраты на модернизацию	?К=Сп+П+ПКР	766976

Капитальные затраты на модернизированную машину К^//, руб.:

К^//= Ц+ ?К, (4.19)

К^//= 60000000 + 766976 = 60766976 руб.

Амортизационные отчисления на модернизированную машину , руб:

.

Себестоимости машино-часа эксплуатации немодернизированной и модернизированной машин определены по формуле (4.3):

= 131,14+1008+221,76+10138,44+750 = 12249 руб/ч.

= 131,14+1008+221,76+10138,44+760 = 12259 руб/ч.

Себестоимости вырезки 1км пути немодернизированной и модернизированной машин определены по формуле (4.2):

руб./км.

руб./км.

Экономический эффект по формуле (4.1):

Э_г= (21873?16346) • 120 ? 0,15 • 766976 = 548194 руб/год.

Расчетный показатель экономической эффективности Е_р, год^-1:

, (4.20)

год^-1.

Срок окупаемости Т_ок , год:

, (4.21)

год.

Вывод: из проделанных расчетов видно, что разработанное новое оборудование окупается через 15 месяцев.

Охрана труда

Опасные и вредные факторы при работе машины СЧ

К опасным факторам при работе машинистов на перегоне относятся: наезд подвижного состава, травмирование рабочими органами машины. Чтобы избежать вероятности наезда подвижного состава и травмирование рабочими органами машины нужно находиться на расстоянии не ближе двух метров от головки крайнего рельса пути, по которому проходят поезда; обходить стоящие вагоны на расстоянии не ближе пяти метров от крайнего вагона. Запрещается переходить железнодорожные пути перед приближающимся поездом (ближе 400 метров); садиться на рельсы, шпалы, балластную призму; садиться на ходу на подножки вагона, на рабочие органы и площадки путевых машин и механизмов.

К вредным производственным факторам относятся: шум, вибрация, запыленность.

При вибрации с параметрами, превышающими санитарно допустимые величины, проводится ряд мероприятий по защите рабочих мест от вибрации. Способы уменьшения вредных вибраций от рабочего оборудования можно разделить на две основные группы: способы уменьшения интенсивности возмущающих сил в источнике их возникновения; способы ослабления вибраций на пути их распространения через опорные связи от источника к другим механизмам. Если не удастся уменьшить вибрацию в источнике или вибрация является важнейшим технологическим компонентом, то ослабление вибрации достигается применением виброизоляции рабочего органа машины и виброгасящих приспособлений. Виброзащитную обувь снабжают стелькой из упругодемпфирующего материала. Эффективность виброзащитной обуви нормируется на частотах 16; 31,5; 63 Гц, также используются коврики и виброзащитные кресла.

При производственном шуме, превышающем предельно допустимые уровни громкости (50 дБ) разрабатываются мероприятия по борьбе с ним. В основном эти мероприятия проводятся на стадии разработки технологических процессов машин. Этими мероприятиями могут быть: уменьшение шума в источнике возникновения; снижение шума на пути его распространения; совершенствования технологических процессов; акустическая шумоизоляция. Уменьшение шума в источнике возникновения является наиболее эффективным и экономичным. В каждом механизме в результате колебаний составляющих его деталей возникают шумы механического происхождения. Снижение шума вибрационных машин достигается посредством: уменьшения площади вибрирующих элементов; замены зубчатых и цепных передач на клиноременные или гидравлические. В некоторых случаях, при необходимости, применяются средства индивидуальной защиты (наушники, шлемы).

Шум при капитальном ремонте пути, как вредный производственный фактор

Участники путевых бригад, при выполнении операций по технологическому процессу находятся в зоне повышенного уровня шума, причиной которого является передвижение, торможение и соударение вагонов, сигналы оповещения, а также работа двигателей путевых машин .

Повышенный уровень шума на рабочих местах операторов путевых машин и монтеров пути является одним из вредных производственных факторов. В условиях сильного шума при производстве капитального ремонта пути возникает опасность снижения и потери слуха, которая во многом обусловлена индивидуальными особенностями человека.

В условиях шума понижается внимание, нарушается координация движений, ухудшается работоспособность, что повышает риск возникновения несчастного случая. Кроме того, шум не позволяет расслышать сигналы опасности, определить на слух сбои в работе оборудования, что может привести к аварии и человеческим жертвам.

С целью обеспечения условий труда, при которых шум, воздействующий на оператора путевой машины, не должен превышать предельно допустимых уровней по ГОСТ 12.1.003-83, установлены допустимые значения шумовых характеристик машин и оборудования [20].

В машинах основным источником шума является двигатель внутреннего сгорания, а также рабочее и ходовое оборудование, отдельные элементы строительных машин.

Измерение шума на путевых машинах проводится в транспортном и технологическом режимах, когда все агрегаты работают в номинальном режиме, в соответствии с «Методическими указаниями по проведению измерений шума и вибраций в кабинах машиниста подвижного состава железнодорожного транспорта в эксплуатационных условиях». При этом измерительный микрофон должен располагаться в центре кабины и на высоте 1,6 м от уровня пола и не менее 0,5 м от исследователя. Измерения в каждой точке повторяют не менее 3 раз с последующим изучением полученных значений, длительность одного измерения должна быть не менее 10 с, шумомер включают в положение «медленно», а отсчет ведется по среднему значению колебания стрелки измерительного прибора.

При проведении измерений уровня шума для рабочего персонала микрофон направляется в сторону источника шума. Скорость ветра не должна превышать 1 м/с. Точки замеров располагают в 1,2 м от поверхности земли и в 2 м от зеленых насаждений. Измерения в каждой точке повторяют не менее 3 раз с последующим изучением полученных значений, длительность одного измерения должна быть не менее 10 с, шумомер включают в положение «медленно», а отсчет ведется по среднему значению колебания стрелки измерительного прибора.

Нормы шумовых характеристик путевых машин, применяемых при капитальном ремонте пути, указанные в СН ЦУВС МПС РФ № 6/27, приведены в таблице 5.1. В производстве работ при капитальном ремонте пути, в соответствии с технологическим процессом, принимают участие монтеры пути и руководители работ. Нормы шумовых характеристик для их рабочих мест установлены СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», которые представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.1 - Норма шумовых характеристик для оператора путевой машины

Рабочее место	Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Эквивалентный уровень шума, дБ
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Кабина машиниста	99	91	83	77	73	70	68	64	64	75

Таблица 5.2 - Норма шумовых характеристик для персонала, участвующего в производстве работ при капитальном ремонте пути

Рабочее место	Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Эквивалентный уровень шума, дБ
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Кабина машиниста	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80

Проектирование систем защиты от воздействия шума для оператора путевой машины

Уровни шума на путевых машинах превышают предельно допустимые уровни по всему частотному диапазону. Значения превышений приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Превышение уровней шума в кабине оператора путевой машины

	Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lд	-	94	95	93	88	91	84	77	64
Lнорм	99	91	83	77	73	70	68	64	64
	-	3	12	16	15	21	16	13	-

Для обеспечения требований СН ЦУВС МПС РФ №6\27 необходимо применить:

- звукоизоляцию кабины;

- звукоизолирующий кожух для снижения уровня шума от основного источника - двигателя внутреннего сгорания.

Снижение шума в кабине средней путевой машины до нормы достигается усилением звукоизоляции соответствующих элементов ограждения кабины.

Исходные данные для расчета:

- размер кабины оператора машины - 2500x2000x2000 мм;

- коэффициент остекления по всей площади кабины К= 0,36;

- площадь звукоизолирующей облицовки - S_окон= 6 м²; S_стен= 10,5 м²;

- объем кабины V = 10 м³;

- количество звукоизолирующих элементов n = 2;

- расстояние от расчетной точки до источников шума - 3 м и 15 м.

Определены уровни звуковой мощности, излучаемые источниками шума. Результаты сведены в таблицу 5.4.

Звукоизолирующая способность ограждающих стенок кабины оператора путевой машины:

, (5.1)

где L - суммарный октавный уровень звукового давления, создаваемого всеми рассматриваемыми источниками шума в промежуточной расчетной точке, дБ;

S_i - площадь рассматриваемого ограждения или элемента, через которые шум проникает в изолируемое помещение, м;

B_и - постоянная изолируемого помещения в данной октавной полосе частот, м;

L_к - допустимый по нормам октавный уровень звукового давления в расчетной точке изолируемого помещения, дБ, определен по ГОСТ 12.1.003-83 [20];

n - общее количество принимаемых в расчетах отдельных элементов ограждения.

Суммарный октавный уровень звукового давления:

, (5.2)

где m - общее количество принимаемых в расчетах источников шума;

L_к - октавный уровень звукового давления, создаваемого рассматриваемым источником шума в промежуточной расчетной точке, дБ.

Октавный уровень звукового давления, создаваемого рассматриваемым источником шума в промежуточной расчетной точке:

L_к= L_рк - 20·lgr_к - 8, (5.3)

где L_рк - октавный уровень звуковой мощности каждого источника шума, дБ;

r_к - расстояние от источника шума до промежуточной расчетной точки, м.

Постоянная изолируемого помещения:

, (5.4)

где - частотный множитель, определен по [21];

В₁₀₀₀ - постоянная изолируемого помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определен по [21] в зависимости от типа помещения.

Таблица 5.4 - Уровни звуковой мощности, излучаемые источниками шума

Вид работы	Уровни звукового давления, дБ
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Работа всех механизмов путевой машины	79	79	80	69	74	63	52	52
Проходящие поезда и составы	83	91	95	92	90	87	79	70

Расчет звукоизолирующей способности сведен в таблицы 5.5 и 5.6.

Таблица 5.5 - Расчет звукоизолирующей способности стен

Расчетные величины	Значения расчетных данных при частоте октавных полос, дБ
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lр1	83	91	95	92	90	87	79	70
Lр2	79	79	80	69	74	63	52	50
10•lg Si	10,25
Bi	6,67
	0,8	0,75	0,7	0,8	1,0	1,4	1,8	2,5
Bi	5,33	5,00	4,67	5,33	6,67	6,67	6,67	6,67
10•lg Bи	7,27	6,69	6,69	7,27	8,24	9,70	9,77	12,22
10•lg rк1	23,52
10•lg rк2	6,02
Lk1	51,48	59,48	63,48	60,48	58,48	55,48	47,48	38,48
Lk2	64,98	64,98	65,98	54,98	59,98	48,98	37,98	35,98
Lсум	65,17	66,06	67,92	61,56	62,30	56,36	47,94	40,42
10•lg n	3,01
Lдоп	83	74	68	63	60	57	55	54
Rтр стен	-5,84	4,33	12,49	10,55	13,33	8,92	1,41	-6,54

Таблица 5.6 - Расчет звукоизолирующей способности окон

Расчетные величины	Значения расчетных данных при частоте октавных полос, дБ
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Rтр стен	83	91	95	92	90	87	79	70
10•lg Si стен	79	79	80	69	74	63	52	50
10•lg Si окон	10,25
Rтр окон=Rтр стен?10•lg Si стен +10•lg Si окон	6,67

По результатам расчета звукоизолирующей способности стен и окон кабины выбран материал конструкции по [21], в зависимости от его звуко-изолирующей способности и пригодности применения для изготовления звукоизоляции в кабине оператора путевой машины. Для снижения уровня звукового давления от внешних источников шума стены кабины путевой машины следует отделать звукоизолирующим материалом из алюминиево-магниевого сплава в виде панели с ребрами. Размер ячеек между ребрами не более 1x1 м, толщиной 2 мм и средней поверхностной плотностью 5,6 кг/м. На остекление кабины применено силикатное стекло без уплотняющих прокладок толщиной 3 мм.

Характеристики материалов, используемых при отделке кабины путевой машины, приведены в таблице 5.7.

Таблица 5.7 - Характеристики материалов, используемых при отделке кабины

Материал	Среднегеометрическая частота октавных полос, дБ
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Стенки: алюминиево-магниевый сплав	10	14	18	22	26	29	27	35
Окна: силикатное стекло	8	12	16	18	20	22	22	?

В качестве звукоизолирующего материала для покрытия пола кабины оператора средней путевой машины применен войлок строительный (25 мм) с коэффициентом звукопоглощения =0,17-0,83 в диапазоне частот от 500 до 8000 Гц, сверху покрытый слоем линолеума.

Выбор кожуха осуществлен на основании нормативных значений. Расчет сведен в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 - Расчет звукоизолирующего кожуха для двигателя путевой машины

Расчетные величины, дБ	Среднегеометрическая частота, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lp	94,4	95	93,5	88,4	90,8	84	77,2	64,4
Lнорм	91	83	77	73	70	68	64	64
10•lg S	14,5
?Lэф тр	-6,1	2,5	7	5,9	11,3	6,5	4,3	-9,1
10•lgSк/Sист	3
Rк тр	-	5,5	10	8,9	14,3	9,5	7,3	-

где R_.тр. - требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха.

Основной защитой от шума двигателя послужит кожух из стали, звукоизолирующая способность стенок которого приведена в таблице 5.8.

Таблица 5.8 - Звукоизолирующая способность стенок кожуха

Толщина листа, мм	Размеры элемента, м	Среднегеометрическая частота октавной полосы, дБ
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
0,7	2Ч2	20	24	28	33	37	39	42	45

В результате примененных систем защиты оператора путевой машины от шума реализовано снижение уровней шума, приведено в таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Уровень шума в кабине оператора средней путевой машины после применения систем защиты

	Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lдейств		94	95	93	88	91	84	77	64
Lнорм	99	91	83	77	73	70	68	64	64
Rк		20	24	28	33	37	39	42	45
Rгл		22	27	33	45	45	45	45	45
Lрасч		74	71	65	55	54	45	35	19

Воздействие вибрации на человека- оператора

Механические колебания тела человека или отдельных его частей оказывают сложное биологическое воздействие и могут вызвать ряд изменений в организме, влияющих на здоровье. Действия колебаний на человека зависят от частоты, продолжительности действия, направления колебаний и интенсивности.

На машинистов путевых машин воздействует разнообразная вибрация, связанная с передвижением и работой этих машин. Это воздействие делится на общую и локальную вибрацию. При локальной вибрации для защиты машинистов используют коврики, антивибрационные кресла; при общей вибрации - специальные сапоги, гасящие вибрацию.

Наиболее опасны вибрации в диапазоне частот собственных колебаний человеческого тела 3 - 6 Гц. При колебаниях 6 - 11 Гц происходят резонансные колебания отдельных частей человеческого тела. Колебания в диапазоне 11 - 45 Гц могут сопровождаться функциональными расстройствами ряда внутренних органов, ухудшать зрение, слух и т.п., а механические колебания высоких частот - вызывать вибрационную болезнь. В частности резонансные частоты головы находятся в диапазоне 6 - 10 Гц, позвоночника 20 - 30 Гц [25].