Техническое обслуживание централизованных стрелок - Расчет максимальной толщины прокладки между остряком и серьгой

Между серьгой и остряком можно устанавливать металлические прокладки. Следует различать требования к толщине прокладок, применяемых при монтаже и эксплуатации стрелок.
При монтаже стрелочной гарнитуры металлические прокладки между серьгой и остряком компенсируют допуски длин стрелочной и рабочей тяг и деталей их соединений. Прокладки, используемые во время эксплуатации, компенсируют уширение колеи и люфты, которые возникают при износе металла в шарнирных соединениях тяг.
Наиболее неблагоприятное сочетание допусков длин тяг при монтаже приводит к уменьшению суммарной длины тяг на 3,55 мм (табл. 14). При установке прокладок, компенсирующих эти допуски, и соответствии ширины колеи норме (без отклонений в пределах допусков) начальный зазор между остряком и рамным рельсом должен быть равен нулю.
Смещение остряка из-за люфтов в случае равномерного износа осей и втулок по диаметру равно половине суммарного люфта в соединениях остряка с шибером. Это объясняется тем, что под люфтом подразумевается зазор, образовавшийся между осью и втулкой, который равен разности внутреннего диаметра втулки и диаметра оси (рис. 37), а смещение остряка относительно первоначального положения определяется разностью радиусов оси и втулки.
Во время эксплуатации за счет прокладок можно компенсировать уширение колеи и износ металла в шарнирных соединениях тяг. Допустимое уширение колеи 2 мм, причем возможны случаи, когда колея уширяется за счет смещения только одного рамного рельса.
Согласно Инструкции ЦШ/3820 допустимая сумма всех люфтов равна 2,5 мм.
Таблица 14

Сюда входит и сумма допусков на изготовление осей и втулок, которая при неблагоприятном сочетании допусков может достигать 0,195X3+0,13+0,13X3=1,105 мм. Следовательно, суммарный износ в соединениях тяг не должен превышать 2,5—1,1 = 1,4 мм.
Таким образом, при наихудшем сочетании факторов, т. е. смещении остряка на 1,4 мм и смещении соответствующего рамного рельса на 2,0 мм, максимальная толщина прокладки не должна превышать 1,4+2,0 = 3,4 мм. Однако при установке прокладки такой толщины шаг остряка окажется меньше допустимого. Чтобы не нарушилось это условие, толщина прокладки не должна превышать 3,05 мм.
Общая длина металлических прокладок между серьгой и остряком во время эксплуатации не должна превышать сумму неблагоприятного сочетания допусков на изготовление деталей и допусков на их износ с учетом минимально допустимого шага остряка, т. е. 3,55+3,05 = 6,60 — 7 мм; это теоретическая предельно допустимая толщина прокладки для наихудшего сочетания всех параметров, входящих в расчет. На практике для конкретной стрелки толщина прокладки, используемой во время эксплуатации, не должна превышать предельный зазор, измеряемый при отжиме остряка ломиком.
При попытке устранить «отжим» на стрелке с помощью прокладок между серьгой и остряком без учета этого требования может произойти следующее. Допустим, что зазор при отжиме, остряка ломиком на такой стрелке равен 1,5 мм (сюда входят начальный зазор, уширение колеи й смещение остряка из-за люфтов), а упругие деформации в гарнитуре и стрелочных брусьях таковы, что стрелка замыкается при закладке шаблона толщиной 5,8 мм. Очевидно, что максимальная толщина прокладки, которую можно разместить между серьгой и остряком без смещения рамного рельса при переводе стрелки или создания напряжения в элементах гарнитуры, не должна превышать зазор при отжиме остряка ломиком, т. е. 1,5 мм. Если установить прокладку толщиной 1,5 мм, то стрелка замкнется при толщине шаблона 5,8—1,5=4,3 мм, что превышает нормативное значение. Это заставит электромеханика подобрать большую толщину прокладки, например 2—2,5 мм. Если после установки такой прокладки при закладке шаблона стрелка не замыкается, то электромеханик будет считать стрелку исправной. Однако при нормальном переводе стрелка будет замыкаться после удара остряка о рамный рельс и некоторого его смещения под нагрузкой на шибере, а также за счет накопления упругих деформаций в гарнитуре. Усилия, образовавшиеся при упругих деформациях рамного рельса и гарнитуры, при восстановлении их первоначального положения, будут приложены к остряку и через тяги и шибер передадутся на замыкающий зуб шестерни, что приведет к ее заклиниванию.

Рис. 37. Положение элементов шарнирных соединений при монтаже стрелочной гарнитуры (а) и эксплуатации
(при закладке шаблона) (б):
1 — стрелочная тяга; 2 — рабочая тяга; 3 — ось; 4 — втулка; 5— палец шарнира; 6 — шаблон; Δ0 — начальный зазор; Δ1 — люфт в горизонтальной оси шарнира; Δ2— люфт в вертикальной оси шарнира; Δ3— люфт в ушке; Δ4— люфт в соединений стрелочной тяги с серьгой остряка

При переводе в другое положение на такой стрелке может наблюдаться работа электродвигателя на фрикцию, поскольку его мощность может оказаться недостаточной для того, чтобы провернуть шиберную шестерню, зажатую скошенным зубом шибера. Поэтому на практике при регулировании зазора установкой прокладок между серьгой и остряком следует компенсировать только предельный зазор. При использовании прокладок большей толщины может произойти смещение рамного рельса в случае плохого его крепления и нарушение нормальной работы электропривода.
Следует иметь в виду, что на стрелках с плохим состоянием брусьев и креплений и с шириной колеи у острия остряков, близкой к верхнему допуску, возможна опасная ситуация при установке более толстой прокладки. Haпример, ширина колеи у острия остряков стрелок типа Р65 при ширине колеи 1520 мм равна предельному значению 1526 мм, упругое смещение рамного рельса при закладке шаблона равно 1 мм. Тогда при эксплуатации стрелки при попадании между остряком и рамным рельсом постороннего предмета толщиной, несколько меньшей допустимой, стрелка замкнется, но ширина колеи будет равна сумме ширины колеи «чистой стрелки» плюс упругое смещение рамного рельса под действием усилия шибера, т. е. 1526+1=1527 мм. Это значение превышает предельно допустимое, указанное в Инструкции ЦП/2913.

Рис. 38. Взаимное положение осей соединяемых элементов гарнитуры при отсутствии люфтов в соединениях тяг (а); после перевода стрелки (б); при движении поезда по стрелке (в); после проследования поезда (г):
S0 — граница корпуса электропривода; S1 — центр отверстия шибера; S2 — центр отверстия ушка; S3 и S4 — центры отверстий сережек соответственно левого и правого остряков; Δ1 — люфт в шарнире (Δ1доп =0,5 мм); Δ2 —люфт в ушке (Δ2доп=1 мм, Δ3 и Δ4— люфты в серьге соответственно правого и левого остряков; Δнз—начальный зазор; Δρ— упругое смещение рамного рельса

При существующей технологии проверки ширины колеи это явление не обнаруживается. Поэтому необходимы периодические проверки ширины колеи у острия остряка при одновременной закладке шаблона с переводом стрелки.
Рассмотрим теперь, какое влияние окажет установка прокладок на шаг остряка при отсутствии люфтов в соединениях тяг. Шаг отжатого остряка равен расстоянию между боковой рабочей гранью головки рамного рельса и нерабочей гранью остряка (рис. 38,а). Согласно Инструкции ЦШ/3820 и ЦП/2913 шаг остряка не должен быть меньше 147 мм. Ход шибера эксплуатируемых электроприводов L0=154±2 мм. С учетом допусков на изготовление L0 мин= 154—2—0,5· 1,105= 151,45 мм и Lo max == 154+2 + 0,5-1,105= 156,55 мм.
При наличии люфтов (с учетом максимально допустимых значений):

Люфты в соединениях тяг увеличивают шаг остряка, если они оказываются выбранными в сторону «от рамного рельса», и уменьшают шаг остряка, если выбраны в сторону «к рамному рельсу». Величина, на которую из-за люфтов сместится остряк в ту или другую сторону относительно первоначального положения, является случайной. При измерении непосредственно после перевода стрелки (рис. 38,б) чаще всего фиксируется минимальный шаг остряка. Во время движения поездов на стрелке остряки испытывают вибрацию и боковое давление колесных пар. Поскольку они связаны между собой стрелочной тягой, боковое давление колес на прижатый остряк вызывает смещение и отжатого остряка (рис. 38, в). При этом увеличивается шаг остряка. После прохода поезда можно зафиксировать максимальный шаг остряка (рис. 38, г).
Связь каждого остряка с шибером осуществляется одинаковым числом и типом соединений. Когда в этих соединениях имеются люфты, шаг каждого остряка в зависимости от момента измерения может оказаться минимальным и максимальным.
Для определения допустимой толщины прокладок между серьгой и остряком необходимо учитывать только минимальное значение шага остряка. Оно наблюдается при наихудших условиях перевода стрелки: загрязнении стрелочных подушек и отсутствии смазки на них, чрезмерной затянутости болтов корневого крепления, а также при неправильной регулировке тока фрикции электропривода.
Появление люфтов вызывает уменьшение шага остряка на половину суммарных люфтов.
При монтаже гарнитуры электропривода типа СП-3 (СП-6, СП-8) минимальный шаг остряков определяется минимальным ходом шибера и не должен быть меньше 154—2=152 мм. При неблагоприятном сочетании допусков шаг остряка может уменьшиться на половину их суммы, т. е. составит 152—0,5-1,105= 151,45 мм. Допустимое смещение остряка при неравномерном по диаметру износе осей и втулок 1,4 мм. В этих условиях минимальный шаг остряка может стать 151,45—1,4=150,05 мм. Для того чтобы шаг остряка при установке прокладок не оказался меньше 147 мм, толщина прокладки между серьгой и остряком не должна превышать 150,05—147,0 = 3,05 мм. Прокладки компенсируют не сами люфты в соединениях тяг, а зазор между остряком и рамным рельсом, который увеличивается из-за люфтов.
Таким образом, при монтаже гарнитуры для компенсации допусков на изготовление между серьгой и остряком может быть использована прокладка толщиной не более 3,6 мм, а при эксплуатации она должна быть равна предельному зазору (зазору при отжиме ломиком), но не более 3,05 мм.