Перспективы развития шпалоподбивочных машин

Перспективы развития шпалоподбивочных машин (или процесс создания изобретения) Со шпалоподбивочными машинами я начал заниматься с 1992 года на Кировском машзаводе им. 1 Мая в отделе главного конструктора. До этого я уже имел опыт работы с регулируемым и управляемым электро- и гидроприводом, поэтому изучение основ принципов работы машины и освоение ее конструкции прошли довольно быстро. Этому в немалой степени способствовало мое еженедельное посещение заводской технической библиотеки. Однажды мне попался журнал со статьей, в которой описывались основные этапы развития шпалоподбивочных машин. Все начиналось с машины с одним механическим подбивочным блоком, вынесенным перед машиной и перемещаемым в процессе работы с одного рельса к другому. Затем блоков стало два: по одному над каждым рельсом, и расположены они были уже в средней части машины. Это повышало производительность. После чего последовала замена механического привода подбивочных блоков гидроприводом и оснащение машины механизмами подъемки и сдвижки пути с измерительной системой и системой электроавтоматики на базе полупроводниковых элементов с последующим переходом к микросхемам. Такое усложнение машины позволило автоматизировать работу подбивочных блоков, и придать ей новые функции, т.е. позволило выправлять железнодорожный путь в полуавтоматическом режиме (700 шпал/час). Наличие датчиков поиска шпал позволило полностью автоматизировать работу машины по выправке отдельного участка пути (1200 шпал/час). Контрольно-измерительная система кроме обеспечения автоматической работы машины обеспечивала запись выправленного положения пути и передачу данных в технические службы. Для расчета программы выправки пути и управления машиной, ее стали оснащать компьютером. Дальнейшее увеличение производительности пошло по пути увеличения количества одновременно обрабатываемых шпал одним подбивочным блоком. Вначале до 2х шпал, а затем до 3х шпал. Дальней шее увеличение количества одновременно обрабатываемых шпал стало невозможным в связи с появлением волнистости пути из-за различия удаления шпал от подъемного устройства во время подбивки. Были попытки создания машины с двумя подбивочными комплексами, т.е. первый комплекс подбивал одновременно две шпалы, оставляя между ними одну не подбитую (создавались «маяки» слабо поддерживающие путь), а затем на это место заезжал следующий комплекс и подбивал пропущенную шпалу и еще одну с краю. Таким образом, получалось, что за один переезд и один цикл опускания подбивочных блоков происходила одновременная подбивка 4х шпал. Такое усложнение машины не оправдало повышения производительности. В основном это объяснялось большими затратами времени на разгон и торможение большой массы машины, непременного условия работы цикличного способа подбивки шпал. Для устранения указанного недостатка, пошли по пути создания непрерывно перемещающейся машины с циклично-перемещающимся внутри нее подбивочным блоком (1980г. 3000 шпал/час). Однако многошпальный блок, кроме указанного выше недостатки, потребовал повышения стабильности качества эпюры (расстояние между шпалами) железнодорожного пути, что обеспечивалось предварительной правкой эпюры пути перед подбивкой шпал и также увеличивало затраты. Были попытки создания непрерывного способа подбивки, например, подбойки располагались на колесе. Таким образом, при равномерном движении машины они последовательно входили в балласт и уплотняли его. Ввиду того, что для качественного уплотнения балласта необходимо определенное время его вибрирования, а подбойки работали по одной последовательно, скорость перемещения машины, а следовательно и производительность, были ограничены. Стабильное расположение подбоек на колесе не могло обеспечить подбивку пути с различным расстоянием между шпалами и с отклонением положения шпал от номинального положения. Все указанные недостатки не позволили претворить изобретение в жизнь. Для увеличения качества железнодорожного пути и повышения производительности осуществлено множество улучшений как подбивочных блоков, так и машин вцелом, но все улучшения создавали весьма незначительные эффекты. Как вытекает из рассуждений, количество попыток повысить производительность машин увеличилось, а эффект от каждого из вносимых изменений уменьшился. Рекорд производительности 3000 шпал/час практически не побит до сих пор. Возникло ряд технических противоречий: увеличение количества одновременно подбиваемых шпал и качество пути; увеличение количества блоков (движущейся массы) и время перемещения машины вцелом или блока внутри машины; определенное время вибрирования и скорость непрерывного перемещения машины. При улучшении одного параметра – второй ухудшается. Если обратиться к АРИЗ, то наличие технического противоречия является предшественником и необходимым условием создания изобретения. Создавшееся положение соответствует последней вертикальной линии на графиках развития систем, уровня изобретений и их эффективности. Исходя из того, что машины непрерывно-циклического действия (3000 шпал/час) предназначены для строго определенной эпюры железнодорожного пути, их применение сильно ограниченно и требуется целая гамма машин или заменяемых блоков, можно сделать вывод, что по таблице уровней развития технических систем, рассматриваемая система находится на уровне 3.1 или переходе 3-4. а для решения задачи необходим переход к другим физическим принципам работы. Исходя из таблицы характеристик уровней изобретений я бы сказал, что решение должно будет соответствовать примерно третьему уровню {сильное изменение объекта (полное – одного объекта, частичное остальных). Межотраслевое решение. Противоречие и способ его решения – из одной науки}. Таким образом, зная тенденции развития машин данного типа, направление и пути, можно приступать к поиску самого решения задачи. Задачу, наверное, можно сформулировать так: обеспечить одновременную непрерывную подбивку нескольких шпал при равном удалении от подъемного устройства, при этом необходимо выдержать требуемое время вибрации и независимость от эпюры железнодорожного пути. Пожалуй, единственным способом, обеспечивающим непрерывность процесса, является возврат инструмента в исходное положение по замкнутой кривой, например, как в известном решении - по кругу. Для того, чтобы подбивка осуществлялась несколькими блоками а не одним, как в известном, круг разрежем вертикально пополам и разнесем половинки на некоторое расстояние. Получилась тракторная гусеница. На каждом звене по подбивочному блоку для одной шпалы. Длина звена равна расстоянию между шпалами. Длина прямого нижнего участка выбирается исходя из требуемой производительности, т.е. в зависимости от количества одновременно работающих блоков. При этом машина должна будет двигаться по пути с постоянной скоростью, чтобы каждый блок был неподвижен относительно земли, находился в балласте и вибрировал его требуемое время. Хотя каждый блок постоянно движется относительно машины и подъемного устройства в том числе, но каждый из них в любой момент своего цикла находится в одинаковых условиях, что обеспечивает стабильность качества подбивки. Более подробно с конструкцией машины Вы можете ознакомиться в описании машины и ее работы, прочитав описание патента №2480522 «Способ непрерывной подбивки шпал и машина для его осуществления». http://rusinventor.blogspot.com/2013/07/blog-post.html. Таким образом при одновременной работе 5-8 подбивочных блоков обеспечивается производительность порядка 13000 - 24000 шпал/час. При этом машина и блоки будут двигаться равномерно со скоростью 8 - 15 км/час., что энергетически гораздо выгоднее, чем при циклической подбивке. Конструкция машины предусматривает возможность работы с различной эпюрой железнодорожного пути, с нарушением положения шпал относительно номинального их расположения. К сожалению, использование существующих подбивочных блоков сильно утяжеляет машину и создает существенные трудности. В настоящее время мной разработаны облегченные блоки, работающие по несколько иному принципу и имеющие более широкие возможности и обеспечивающие более высокие качества пути. Если объявится заинтересованное лицо, идею по блокам и способу непрерывной подбивки можно защитить патентом на изобретение, а проект воплотить в жизнь. Все права защищены © 2016 Балезин Н.М.