МАШИНЫ ВПР-02М, ВПРС-02

Выправочно-подбивочно-рихтовочные машины ВПР-02, ВПРС-02 это машины циклического действия, выполняющие в комплексах машин финишные работы по выправке пути с уплотнением балластной призмы для уменьшения степени неравномерности его отступлений по уровню, в плане и просадкам [49, 50]. Магистральная машина ВПР-02 прошла модернизацию и в модернизированном варианте получила название ВПР-02М. Она выпускается ОАО «Калугапутьмаш». На смену универсальной машине ВПРС-02 ОАО «Кировский машзавод 1 мая» (г. Киров) выпускает новую машину ВПРС-03. Машины приспособлены для работы на тяжелых конструкциях пути с щебеночным балластным основанием.

Общее устройство. Выправочно-подбивочно-рихтовочная машина циклического действия ВПР-02М (рис. 10.24) выполняет за один проход комплекс работ по выправке пути в плане, продольном профиле и по уровню с одновременным уплотнением балласта под шпалами и в зонах у торцов шпал. В режиме измерения машина может измерять геометрическое положение пути с записью натурных параметров.

Машина относится к единице специального самоходного подвижного состава (ССПС) и состоит из базовой машины и сцепленной с ней постоянно через сферический шарнирный узел полуприцепной платформы 1. Как ССПС она оснащена автосцепками 8, тормозной системой, сигнальными устройствами и комплексным устройством локомотивной безопасности для ССПС – КЛУБ-УП. Машина транспортируется самоходом, отдельным локомотивом или в составе хозяйственного поезда.

Базовая машина содержит сварную раму 4, имеющую по концам площадки для установки через амортизаторы кабины оператора 7 и кабины машиниста 3. В средней части рамы размещается силовой дизельный агрегат 5, гидромеханическая силовая передача 12 с компле4ксным гидротрансформатором, насосная станция объемного гидропривода.

В передней части рама через центральное рессорное подвешивание опирается на тяговую тележку 11 с приводными колесными парами, а в задней части – на бегунковую тележку 19, колесные пары которой могут иметь привод только в рабочем режиме. Чтобы предотвратить раскачивание корпуса машины при работе, обеспечив требуемую точность выправки пути, в рабочем режиме блокируется центральное и буксовое рессорное подвешивание бегунковой тележки и буксовое подвешивание одной колесной пары тяговой тележки. При этом дополнительными гидроцилиндрами разгружается центральное рессорное подвешивание тяговой тележки.

Рабочее оборудование машины включает два двухшпальных подбивочных блока 18, ПРУ 15, две виброплиты 22 для уплотнения балласта у торцов шпал, два плуга 13 для очистки поверхности рельсов и многофункциональную контрольно-измерительную систему (КИС). КИС, в свою очередь, подразделяется на четырехточечную КИС рихтовки, включающую переднюю 9, измерительную 16, контрольно-измерительную 20 и заднюю 24 тележки с тросом-хордой 14, и нивелировочную КИС 6 с измерительным устройством 16. Для определения положения машины относительно точек вдоль пути, с привязкой к которым производится автоматический расчет корректировочного управления выправкой, на передней тележке 9 устанавливается импульсный датчик пути с мерным колесом 10. Обычно полный оборот колеса соответствует 1 м пройденного машиной пути.

На полуприцепной платформе 1 размещаются две виброплиты 22 для уплотнения балласта у торцов шпал, дополнительный топливный бак 2 и бортовой кузов для перевозки путевых материалов и инструментов.

Силовая передача (трансмиссия). Силовая передача (рис. 10.25) обеспечивает работу машины в транспортном и рабочем режимах, а также в режиме измерительной поездки. Трансмиссии машин класса ВПР имеют похожую структуру. Источником энергии для привода всех механизмов и систем служит силовой дизельный агрегат 9, который через карданный вал 8 связан с входным валом реверсивной гидромеханической передачи 7 с гидротрансформатором, гидромуфтой и гидродинамическим тормозом (гидропередача T 211 r.3 фирмы Voith (Германия)). Гидропередача обеспечивает плавное регулирование и реверсирование направления вращения карданного вала 6, соединяющего его с раздаточной коробкой 5. Система циркуляции масла содержит маслоохладитель 11 с принудительным воздушным охлаждением от вентилятора. На раздаточной коробке установлены насосы 4 привода рабочего оборудования и вспомогательных систем. В рабочем режиме привод колесных пар осуществляется гидромотором 19, а в транспортном – напрямую от дизеля 9. Вращение через карданный вал 18 передается на входной вал промежуточного редуктора 17, который имеет входной и два выходных вала. Один из них через карданный вал 16 соединен с коническим осевым редуктором 12 задней колесной пары 1, а другой – через карданные валы 15, 13 и вал 14 на промежуточной опоре соединен с аналогичным редуктором 12 передней колесной пары тяговой тележки.

В рабочем режиме машина передвигается циклически с интенсивным разгоном, поэтому для увеличения сцепного веса колесные пары бегунковой тележки могут получать привод от гидромоторов 3 через осевые цилиндрические редукторы 2. Для исключения заклинивания колесных пар в транспортном режиме шестерни и колеса редукторов автоматически выходят из зацепления.

Подбивочные блоки. Машина оснащена двумя двухшпальными подбивочными блоками, используемыми для уплотнения балластного слоя под подошвами шпал. Подбивочный блок (рис. 10.26) представляет собой литую станину 1, установленную в двух направляющих цилиндрических колоннах 6. Колонны закреплены в проемах рам, которые могут перемещаться в поперечном оси пути направлении, компенсируя боковой относ блоков в кривой относительно осей рельсов. Блок в вертикальном направлении перемещается по направляющим колоннам гидравлическим цилиндром 8, шток которого соединен с его станиной через резьбовое соединение.

Для уплотнения балласта подбойки 12, 13 совершают два движения: колебания с заданной амплитудой и частотой, а также подачу по направлению к шпале с установленной скоростью. Поэтому подбивочный блок оснащается механизмом вибраций и механизмом подачи подбоек. Механизм вибраций включает в себя эксцентриковый вал 19, который установлен в центральной части станины на подшипниках 18. Вал приводится во вращение от гидравлического мотора 10 через упругую муфту 14, позволяющую амортизировать и демпфировать возникающие высокочастотные крутильные колебания.

Обоймы 16, 17 гидравлических цилиндров 3 привода внутренних подбоек соединяются с эксцентричными поверхностями вала через шатунные подшипники 20. При вращении вала вибрационные движения передаются на цилиндры 3 и далее на рычаги 11 внутренних подбоек 13. С упомянутыми обоймами через шарнирные узлы соединены гидравлические цилиндры 5. Вибрации передаются также и через них на рычаги 4 наружных подбоек 12. Рычаги совершают крутильные колебания вокруг шарниров 2 их соединения со станиной 1.

Привод подачи подбоек при обжиме балласта осуществляется цилиндрами 3, 5. При выдвижении штоков цилиндров 5 и втягивании штоков цилиндров 3 рычаги поворачиваются, смещая соответствующие подбойки к оси шпал. При раскрытии подбоек штоки цилиндров смещаются в противоположных направлениях.

Шарнирные узлы подбивочного блока имеют централизованную смазку самотеком. Система смазки наполняется из бачка 7.

Амплитуда колебаний A для внешних и внутренних подбоек имеет фиксированное значение (A = 4,5 мм – для наружных подбоек и A = 6,5 мм – для внутренних подбоек). Угловая частота колебаний w = 220 рад/с также неизменна. Поэтому система управления машиной позволяет регулировать скорость подачи лопаток подбоек и тем самым настроить режим взаимодействия подбоек и балласта, соответствующий условиям уплотнения.

Гидроцилиндр Ц1 (рис. 10.27) вертикального перемещения подбивочного блока управляется через сервовентиль Р1, который позволяет регулировать подачу масла в полости гидроцилиндра, обеспечивая необходимый скоростной режим опускания блока, точное позиционирование после заглубления лопаток подбоек ниже подошв шпал, а также остановку блока и в верхнем рабочем положении.

В исходном состоянии при опускании подбивочного блока штоки цилиндров Ц4, Ц5, Ц8, Ц9 привода рычагов наружных подбоек втянуты, а штоки цилиндров Ц12, Ц13, Ц16, Ц17 привода рычагов внутренних подбоек выдвинуты. Для этого распределители Р18, Р10 включены в нейтральную позицию. Поршни цилиндров наружных подбоек прижаты давлением к дну корпусов, а поршни цилиндров внутренних подбоек разностью давлений прижаты к крышкам. Прижим обеспечивает жесткую передачу вибраций от эксцентрикового вала, который вращается гидромотором М1, на рычаги и подбойки. В момент заглубления подбоек в слежавшийся балласт (машины применяется и для рыхления балласта) распределителем Р14 масло под давлением может быть подано в преобразователь (мультипликатор давления) ГП1. В его штоковой полости развивается давление до 21 МПа, подаваемое в момент заглубления в штоковые полости цилиндров Ц4, Ц5, Ц8, Ц9.

При поступлении сигнала на обжим балласта распределители Р18, Р10 включаются в рабочие позиции. Масло под давлением начинает поступать в поршневые полости цилиндров привода рычагов наружных подбоек, вследствие чего они включаются по дифференциальной схеме, их штоки выдвигаются, и наружные подбойки производят вибрационный обжим балласта. Скорость подачи лопаток наружных подбоек определена настройкой дросселя клапана ДР1. Кроме того рабочее давление 11,5-14,0 МПа подается в штоковые полости цилиндров Ц12, Ц13, Ц16, Ц17 привода рычагов внутренних подбоек, а сниженное давление 3,5 МПа поддерживается в поршневых полостях. Штоки втягиваются, балласт обжимается внутренними подбойками. Усилие обжима балласта наружными подбойками ограничено настройкой редукционного клапана КР5. Благодаря асинхронному принципу подбивки усилие обжима балласта точно ограничено, что способствует равномерности уплотнения. Кроме того, при асинхронном принципе подбивки давление на балласт справа и слева от шпалы приблизител6но равно, что исключает продольный сдвиг шпалы. Вспомогательным распределителем Р4 поддерживается одна из трех ступеней заданного давления в линии управления клапана КР5, соответственно его давление перекрытия.

После прекращения подачи сигнала на обжим балласта отключаются рабочие позиции распределителей Р18, Р10, рычаги подбоек возвращаются в исходное положение, соответствующее раскрытым подбойкам.

Виброплиты уплотнения балласта у торцов шпал. Для уплотнения балласта у торцов шпал машины оснащаются дебалансными виброплитами. Уплотнение необходимо для заполнения пустот, образующихся у торцов шпал после рихтовки для повышения устойчивости пути горизонтальным нагрузкам. Виброплиты перемещаются в нижнее и промежуточное рабочие положения, а также в транспортное положение шарнирно-рычажным механизмом с гидроприводом. При установке виброплиты на раме подбивочного блока (ВПР-02) она подвешивается на двух рычагах с гидроцилиндрами через шарнирную систему с серьгами [3]. При модернизации машины (ВПР-02М) была изменена конструкция шарнирно-рычажного механизма (см. рис. 10.24). Виброплита соединяется с рычагом шарниром, ось которого перпендикулярна продольной оси машины, что дает возможность продольного поворота виброплиты при ее опускании на неровный балласт. Передний и задний дебалансы виброплиты находятся на одном валу и повернуты друг относительно друга на угол 180°, поэтому виброплита совершает колебательные движения вокруг шарнира ее соединения с рычагом. Опускание виброплит в рабочем цикле машины согласуется с опусканием подбивочных блоков. Это позволяет осуществить комплексное вибрационное воздействие на балластный слой.

Подъемно-рихтовочное устройство. Машина ВПР-02 (ВПР-02М) для перемещения и фиксации в заданном положении РШР оснащена подъемно-рихтовочным устройством (ПРУ). В общем случае ПРУ включает механизмы захвата рельсов и механизмы манипулирования положением РШР при выправке.

ПРУ содержит балансир 13 (рис. 10.28), на котором по краям размещены передний 8 и задний 14 роликовые клещевые захваты с роликами 9 «тарельчатого типа». Ролики переднего захвата находятся относительно роликов заднего захвата на более низком уровне, чтобы скомпенсировать кривизну упругой линии рельсов при подъемке. Своими ребордами ролики захватывают рельсы за головку. Привод раскрытия и закрытия захватов осуществляется гидравлическими цилиндрами 7, 15. Захваты обеспечивают передачу вертикальных нагрузок на рельсы для подъема и перекоса РШР. При этом кинематическая схема захватов способствует такому распределению усилий и моментов на рычагах, что при подъемке имеет место самозахват рельсов. Горизонтальные ролики 10 имеют две реборды, что позволяет передавать через них на РШР горизонтальные усилия, необходимые для сдвига пути в плане при рихтовке.

Балансиры закрепляются на кронштейнах 6 через вертикальные оси 16 с серьгами. Оси дают возможность поворота балансиров относительно кронштейнов на ограниченный угол, чтобы скомпенсировать изменения кривизны пути в плане при работе ПРУ. Кронштейны в свою очередь устанавливаются на вертикальных цилиндрических направляющих колоннах 4 и могут перемещаться вдоль них и одновременно поворачиваться в плане. Вертикальное перемещение подъемных механизмов производится гидравлическими цилиндрами 18, соединенными через сферический шарнирный узел 17 с кронштейнами. В верхней части цилиндры через универсальные шарнирные узлы 19 соединяются с поперечной балкой 20.

Фиксация подъемных механизмов в транспортном положении производится крюком 3, поворачиваемым пневматическим цилиндром 5, на упоре 2.

Балансиры 13 через сферические шарнирные узлы также соединяются с рихтующими гидравлическими цилиндрами 21, которые со стороны корпусов через другие аналогичные узлы присоединены к кронштейнам 23, приваренным к хребтовой балке 22. Штоки цилиндров согласованно смещаются вместе с РШР, обеспечивая ее необходимый сдвиг в плане. Во время зарядки или разрядки подъемные механизмы могут поворачиваться в плане независимо друг от друга, обеспечивая точное центрирование захватов над рельсами, снижая вероятность их случайного повреждения.

Для сбрасывания излишков балласта с концов шпал на балансирах закреплены тросовые щетки 17, а для реализации автоматического управления рабочим циклом может быть дополнительно установлен индуктивный датчик 12, связанный с системой точной остановки машины над рабочей зоной подбивки.

Гидравлическая система привода ПРУ обеспечивает точное отслеживание в рабочем цикле задаваемых положений РШР, являясь усилительно-преобразовательным элементом следящей системы выправки. При зарядке и разрядке ПРУ обеспечивается независимое перемещение подъемных механизмов.

Гидравлическими цилиндрами Ц27, Ц28 (рис. 10.29) захватные механизмы по направляющим колоннам перемещаются вертикально и независимо друг от друга. Рассмотрим, например, привод цилиндра Ц28. В нейтральной позиции распределителя Р23 сообщение штоковой полости с гидросистемой перекрыто, шток с захватным механизмом зафиксированы в определенном положении. При подаче сигнала на подъем рельсовой нити включается электромагнит YA42, соединяя штоковую полость с сервовентилем СК2. Включается позиция сервовентиля, показанная снизу. Сигнал на подъем отрабатывается до перекрытия сервовентиля. Если сигнал соответствует опусканию рельса, то включается позиция СК2, показанная сверху. Полость цилиндра Ц28 соединяется с баком. Цилиндр работает в плавающем режиме, предотвращая дополнительное вертикальное давление на путь. Очевидно, что в этом случае режим вывешивания и подъемки РШР был задан неправильно, и в пути останется горб. Для быстрого опускания механизма из транспортного положения в рабочее включается электромагнит YA43. Штоковая полость напрямую соединяется с баком.

Сдвиг пути в плане производится гидравлическими цилиндрами Ц30, Ц31, штоковые полости которых соединяются с системой через гидроуправляемые клапаны КУ5, КУ6. В нейтральной позиции пилотов клапаны свободно пропускают масло в любом направлении, а при включении рабочей позиции движение масла перекрывается. Таким образом, можно блокировать работу одного цилиндра, подавая к другому масло под давлением.

При передвижении машины в рабочем режиме с опущенным на рельсы ПРУ распределитель Р3 соединяет все полости цилиндров с баком. Их штоки находятся в плавающем положении, обеспечивая свободное качение подъемных механизмов по горизонтальным неровностям.

После подачи сигнала на рихтовку пути распределитель Р3 переключается в рабочую позицию, перекрывая сообщение полостей цилиндров с баком. Направление и скорость сдвига РШР в этом случае определяется включенной позицией и степенью открытия золотника сервовентиля СК1, на электромагнит которого имеет выход система управления выправкой пути. При достижении требуемого положения РШР в плане золотник сервовентиля занимает нейтральное положение с перекрытием линий основного потока масла.

Контрольно-измерительная система управления выправкой. Контрольно-измерительная система (КИС) обеспечивает измерение отклонений в положении пути, выработку и передачу сигнала на управление механизмами подъемки и сдвижки, контроль результатов выправочных работ и запись положения пути. Машина оснащена независимыми нивелировочной, рихтовочной и контрольной системами. В зависимости от требований к пути и технологии работ системы выправки могут работать по методу сглаживания, фиксированных точек с предварительным измерением положения рельсовых нитей оптическим нивелировочным комплектом, с использованием лазерного луча или по расчету, проводимому на основе данных измерительного проезда бортовой ЭВМ.

Система выправки пути в продольном профиле и по уровню имеет выход на ПРУ 9 (см. рис. 10.30), которое является ее исполнительным механизмом. Положение правой и левой рельсовых нитей в продольном профиле измеряется двумя соответствующими измерительными системами, реализующими измерение по трем точкам с использованием передней корректирующей хорды.

Измерения осуществляются относительно правого 24 и левого 25 тросов-хорд. Их передние концы закреплены на нивелировочных устройствах 28, 29 через следящие механизмы 30, 31, обеспечивающие установку по высоте относительно нулевой отметки, что позволяет задавать выправочную подъемку пути. Задние концы нивелировочных тросов закреплены на контрольных устройствах 19, 21 через обводные блоки и натяжные пневматические цилиндры 18, 20. Нивелировочные устройства в свою очередь опираются через опорные площадки на передний рычаг 6, а контрольные устройства - на рычаг контрольно-измерительной тележки 13. Передний рычаг соединен с передней тележкой 1 рихтовочной КИС, с одной стороны, а с другой через универсальный шарнирный узел подвешен снизу шкворневой балки тяговой тележки 7.

Измерения стрел изгиба рельсовых нитей в продольном профиле производятся датчиками 22, 23 специальной конструкции с прецизионными потенциометрами. Датчики устанавливаются на нивелировочно-рихтовочном измерительном устройстве 27, которое опирается на рельсы в точках выправки пути. На этом устройстве также установлен маятниковый датчик 26, связанный с системой отслеживания уровня в точке выправки. В ряде модификаций машин используются отдельные измерительные устройства нивелировочной системы, размещаемые на подвижных рамах подбивочных блоков. Такие устройства более сложны, но позволяют точку измерения продольного профиля совместить с зоной подбивки пути (но это зона повышенной вибрации), в которой производится окончательная фиксация пути. Размещение измерительного устройства в зоне между ПРУ и подбивочными блоками позволяет более свободно его скомпоновать, облегчить эксплуатацию, несмотря на небольшую погрешность, связанную со смещением точки выправки и закреплением положения РШР после выправки.

Нивелировочное устройство, кинематическая схема которого показана на рис. 10.31, является передней направляющей точкой измерительной системы, которая в масштабе повторяет начальные неровности пути в продольном профиле с возможностью ввода корректировочного управления положением троса относительно нулевой отметки. Устройство монтируется на стойке 14, размещенной в кабине оператора, и опирается через штангу 16 и наконечник 2 на опорную площадку 1 переднего рычага. На штанге смонтирована винтовая передача 7 с приводом вала от электродвигателя 5 через редуктор 4, которая позволяет перемещать вертикально выдвижную часть 10 из корпуса 6 пиноли. Вертикальные перемещения регистрируются потенциометрическим датчиком 8, связанным через тросик с выдвижной частью. Одновременно при настройках системы положение троса можно контролировать по масштабному указателю 20. Трос 11 перемещается вместе с выдвижной частью. Усилие натяжения передается через втулку 12, которая может перемещаться по направляющей 13. Пружина 17 гарантирует постоянный контакт наконечника 2 и площадки 1.

Нивелировочно-рихтовочное измерительное устройство, кинематическая схема которого показана на рис. 10.32, позволяет измерить стрелы изгиба рельсовых нитей в продольном профиле, их положение по уровню, а также измерительную стрелу изгиба для работы рихтовочной КИС. Рама 19 устройства при работе опирается на РШР 21 через катки 6 с ребордами. Она перемещается вертикально и прижимается к рельсам через катки двумя пневматическими цилиндрами 14. Цилиндрические направляющие 15 и кронштейны, при этом, позволяют компенсировать движение устройства по неровностям пути. Пневматические цилиндры 16 обеспечивают прижим одного катка к базовому рельсу для рихтовки. На раме установлен датчик 20, позволяющий производить измерение стрелы изгиба пути относительно троса-хорды 10.

Стрелы изгиба рельсов в продольном профиле измеряются датчиками 2 с прецизионными потенциометрами, которые через кронштейны 3 установлены на вертикальных штангах. Штанги через катки 8 опираются на направляющие 7. Это дает возможность скомпенсировать боковой относ нижней части устройства при прохождении кривых. Штанги соединены между собой поперечной балкой 18, на которой установлен маятниковый датчик 4 положения пути по уровню в зоне выправки. По этому датчику производится установка взаимного положения небазового рельса относительно базового. Балка вместе с маятником носит название маятникового моста.

В транспортном положении устройство фиксируется пневматическими стопорами 17.

В основу работы нивелировочной системы как следящей системы автоматического регулирования положен принцип сравнения текущего положения пути в продольном профиле и по уровню, измеряемого описанной выше системой, через датчики с установочным положением пути, которое задается через систему задающих устройств. Управляющие рассогласования отрабатываются (делаются ниже порога чувствительности системы) перемещениями РШР в точке выправки. В общем случае при управлении выправкой задаются общая подъемка пути и превышение по уровню небазовой рельсовой нити относительно базовой.

Сглаживающие свойства системы в продольном профиле характеризуются описанными в первой части пособия показателями, основным из которых является статический коэффициент сглаживания. Как можно увидеть на рис. 10.30, его значение:

(10.33)

где F_н, Df_н – отклонение передней точки корректировочной хорды на исходной неровности и отклонение положения хорды в точке выправки относительно отслеживаемой отметки (в общем случае с подъемкой); l, L – длины главной и корректировочной хорд; l₁, L₁ – задние плечи хорд.

Система проявляет все описанные ранее сглаживающие свойства: уменьшение исходной изолированной неровности и разнесение ее на большую длину, получение плавных отводов в начале и в конце работы, уменьшение гармонических неровностей заданного спектра.

Выправочная подъемка системой может быть реализована двумя способами: а) отслеживанием смещенного относительно исходного положения нулевой точки управления (сдвиг нуля управления); б) установкой переднего конца базового нивелировочного троса на высоту, соответствующую выправочной подъемке.

В основу управления выправкой положены следующие группы операций:

– выбор базового рельса. На прямом участке пути выбирается любой рельс, а в кривой – внутренний, относительно которого устанавливается продольный профиль;

– установка необходимой величины выправочной подъемки, гарантирующей сокрытие исходных неровностей;

– установка необходимой величины возвышения небазового рельса относительно базового.

ПРУ является исполнительным механизмом также системы рихтовки (рис. 10.33). База рабочей части системы выполнена по четырехточечной измерительной схеме с возможностью переключения в трехточечный режим измерений положения пути в плане. Измерения стрел изгиба осуществляются от стального троса 7, который при работе натянут между передней 4 (точка 1) и задней 12 (точка 4) концевыми тележками, измерительным 14 и контрольным 15 датчиками перемещения с прецизионными потенциометрами 16 и трособлочными передачами от поводков 17, контактирующих с тросом-хордой. Измерительный датчик установлен на измерительной тележке 9 (точка выправки 2), расположенной рядом с ПРУ 8, а контрольный датчик – на контрольно-измерительной тележке 10 (контрольная точка 3).

На передней тележке установлен винтовой следящий механизм 5 бокового корректировочного смещения переднего конца измерительной хорды 7. Положение каретки механизма измеряется датчиком 13 с прецизионным потенциометром.

Принцип работы такой системы был описан в п. 10.3. Обозначения измерительных точек и отрезков троса-хорды аналогичны. В режиме сглаживания, если передняя тележка (точка 1) наезжает на неровность H_н, то происходит отклонение хорды из исходного положения (показано сплошной линией) в другое положение, показанное пунктирной линией. Это вызывает наращивание измерительной стрелы h₂ на величину H₂, а контрольной стрелы h₃ - на величину H₃. Нарушается заложенное в алгоритм функционирования системы соотношение между стрелами изгиба, которое отслеживается в соответствии с формулой выправки (h₂ = k h₃, где k – постоянный для данной системы коэффициент, принимающий значение для конкретного приведенного соотношения отрезков хорды k = 1,37). После отработки возникших в системе рассогласований ПРУ смещает РШР с проектной оси пути в новое положение на величину Dh₂, соответствующую необходимой компенсации для восстановления указанного выше соотношения. Это первая остаточная неровность. Ее отношение к начальной неровности было определено как статический коэффициент сглаживания m = H_н / Dh₂. Для конкретных значений отрезков хорды m = 6,59. При относительно небольших неровностях, если отсутствует смещение оси пути на большой длине, то при работе в четырехточечном режиме система обладает приемлемыми сглаживающими свойствами.

Если в пути имеют место отклонения от проектной оси на большой длине, предъявляются повышенные требования к точности постановки пути на проектную ось, то система может реализовать работу по методу фиксированных точек с предварительным измерением положения пути в плане, как изложено в п. 10.3. В этом случае трос 7 защемляется на контрольно-измерительной тележке 10, а сигнал контрольного датчика 15 не принимается системой. Короче говоря, система переводится в режим измерения по трем точкам: точки 1 и 3 становятся концевыми, а точка 2 – сохраняет свою функцию активной точки выправки. Коэффициент сглаживания в таком режиме m = (b+c) / b = 3,17. Относительно небольшое значение коэффициента сглаживания компенсируется точной установкой передней точки хорды по проектной оси пути.

В процессе выправки кривых, чтобы избежать одностороннего смещения пути с проектной оси, производятся корректировки управления. Система позволяет делать ввод корректировок путем сдвига нуля управления, при котором отслеживается смещенное относительно хорды положение ПРУ, и сдвигом передней точки троса-хорды с помощью следящего механизма.

В режиме сглаживания требуется повышенное значение коэффициента сглаживания, чтобы отклонения передней точки на неровностях минимально передавались бы в точку выправки, т.к. они не компенсируются. Поэтому в работу включается система с измерением положения пути в плане по четырем точкам. Корректировки управления производятся только при работе в переходных кривых и при проходе системой точек сопряжения участков пути с разным характером изменения кривизны. Корректировки могут производиться либо путем сдвига нуля управления, либо сдвигом передней точки. Для расчета корректировок используются перестановочные таблицы, либо параметры кривых задаются через ввод блока корректировки с ручным переключением в точках начала и конца участков. При оснащении машины бортовой вычислительной системой появляется возможность, помимо расчета корректировок, измерять и восстанавливать проектные параметры положения пути в плане.

В режиме работы по фиксированным точкам повышенное значение коэффициента сглаживания отходит на второй план, т.к. положение передней направляющей точки корректируется по проектной оси. Система измерения положения пути по трем точкам более простая, поэтому дает меньшие погрешности при работе. На корректировочные смещения, связанные с компенсацией неровностей, накладываются смещения, обусловленные необходимостью проходить кривые.

Некоторые машины оборудуются контрольными системами, которые служат для независимой от рабочей системы записи параметров геометрического положения пути в плане и по уровню. Запись производится в графическом или цифровом виде на носителях (бумаге, мониторе ЭВМ, дискете или компакт-диске, винчестере), соответствующем уровню оснащения машины. Измерения положения пути в плане могут производиться от хорды 11 (см. рис. 10.33) приблизительно в ее середине. Записываются для дальнейшего анализа стрелы изгиба h_К в точках сканирования вдоль пути при дискретной записи, или непрерывно при аналоговой записи. Одновременно записываются положения пути по уровню от маятникового датчика, расположенного на задней тележке КИС.

При наличии на машине бортовой ЭВМ запись может быть произведена и от рабочей КИС с последующим программным преобразованием цифровых массивов для получения необходимой информации.

Универсальная машина ВПРС-02 по многим сборочным единицам и системам унифицирована с базовой магистральной машиной ВПР-02. Она может работать в режиме «стрелки» и в режиме «путь». В режиме «стрелки» управление между правым и левым подбивочными блоками разделяется, чтобы обеспечить работу на стрелочном переводе или пересечении, имеющем сложную конфигурацию. В рабочем режиме управление производится из кабины оператора и из рабочей кабины, расположенной в средней части рамы под главными несущими балками. Выпускается более совершенная машина ВПРС-03.

Рабочий цикл машины. Анализ рабочего цикла машины позволяет решать ряд вопросов проектирования: определять производительность машины, исследовать и оптимизировать по выбранным критериям распределение нагрузок на дизель и силовую передачу в течение цикла, определять скоростные параметры рабочего оборудования, параметры гидроаккумулятора и другие вопросы. Производительность выправочно-подбивочной машины циклического действия, шп/ч:

(10.34)

где n_щп – число одновременно подбиваемых за цикл шпал; T_ц – время рабочего цикла, с.

При теоретической производительности машины 1400 шп/ч время рабочего цикла должно составить 5,2 с. Время цикла при автоматическом режиме определяется настройкой системы управления, а при ручном режиме – квалификацией и опытом персонала, условиями работы, состоянием машины и пути, организационными факторами и др. Для магистральных машин циклического действия оно в среднем составляет 6-10 с. Структура рабочего цикла определяется по циклограмме, пример которой показан на рис. 10.34. В ней перечислены основные рабочие операции цикла и время их выполнения без учета вероятных пауз между операциями. Многие операции выполняются параллельно, что приводит к пиковым нагрузкам на привод и дизель. Например, система управления машиной позволяет реализовать обычный режим подъемки, когда ПРУ начинает работать после достижения заданного заглубления подбоек, режим ранней подъемки с началом работы ПРУ сразу после поступления сигнала на опускание блоков и режим многократной подбивки, когда ПРУ удерживает РШР независимо от положения блоков. Совмещена по времени работа блоков и виброплит.

При известном времени работы механизма и размерах элементов конструкции машины можно определить скорость движения рабочего органа. Информация о возникающих рабочих нагрузках позволяет определить мощности приводов, объемные подачи насосов, нагрузки на приводные элементы силовой передачи в рабочем режиме и т.д. Например, если известны: t_оп, t_р, t_т – общее время выполнения операции, время разгона и торможения устройства рабочего оборудования, с; L_у – расстояние перемещения устройства, м, принимая переходные режимы с постоянным ускорением и замедлением, установившаяся постоянная скорость движения устройства, м/с:

(10.35)

Ускорения, определяющие избыточные динамические силы в периоды разгона и торможения устройства рабочего оборудования, м/с²: – ускорение разгона; – ускорение торможения. Указанные силы, кН:

и . В зависимости от направления действия статических сил, динамические нагрузки могут с ними складываться или вычитаться.

После расчета мощностей привода различных устройств временной циклограмме сопоставляются циклограммы нагрузок, мощностей и др. На основании анализа производится необходимая оптимизация параметров привода.