Сравнительный анализ эффективности работы крестовин с запасом металла на износ и крестовин традиционных конструкций

• Технология отливки сердечников и литых крестовин
• Сроки службы
• Межремонтные сроки
• Оценка экономической эффективности повышения надёжности стрелочных переводов в связи с усилением крестовинного узла
• Выводы по главе
• Заключение
• Список использованной литературы

Рисунок 5.2 — Форма для заливки крестовины 1, 2 — металлическая опока; 3 — блок формовочной земли; 4 — стержни; 5 — литниковая система; 6-выпор; 7- вентиляционные щелевые отверстия.

Для одной отливки используется две опоки, в каждой из которых формуется полуформа отливки, т.е. ее низ и верх. Для формовки Рисунок 5.2 — Форма для заливки крестовины 1, 2 — металлическая опока; 3 — блок формовочной земли; 4 — стержни; 5 — литниковая система; 6-выпор; 7- вентиляционные щелевые отверстия.

Для одной отливки используется две опоки, в каждой из которых формуется полуформа отливки, т.е. ее низ и верх. Для формовки применяются формовочные смеси, состоящие из песка и глинистой составляющей.

Формовку производят в парных опоках по разъемным моделям как полуформы отливки. (При использовании деревянной неразъемной модели порядок установки модели в форму несколько изменяется).

Порядок работ при изготовлении форм следующий:

1. Устанавливают обе опоки на подмодельную плиту.
2. Устанавливают полумодели внутри каждой опоки, и закрепляют их, предварительно протерев металлические модели смесью керосина с графитом, а деревянные — серебристым графитом. Устанавливают все остальные необходимые модельные принадлежности (стержни, ящики формовочные и др.).
3. После этого наполняют опоки (полуформы) облицовочным составом, равномерно обкладывая модель по поверхности и уплотняя, так чтобы толщина этого слоя в уплотненном состоянии составляла не менее 30-40 мм. Затем наполняют опоки формовочной смесью до верхнего уровня опоки и уплотняют пневматической трамбовкой.
4. После этого опоки снимают с формовочного стола мостовым краном после предварительной протяжки по столу для укрепления формовочного состава и подают на отделку. Снятые полуформы укладываются на стеллаж для отделки.
5. В нижнюю полуформу устанавливают все стержни. С внутренней стороны верхней полуформы, по всей длине крыльев делают сквозные наколы диаметром 5-6 мм.
6. После прошпилевки, установки стержней и исправления поврежденных мест из полуформы верха и низа сжатым воздухом выдувают песок и упрочняют поверхность форм раствором сульфитного щелока плотностью при помощи пульверизатора.

Обе формы окрашивают противопригарной краской с помощью пульверизатора или кисти. Окраску производят аккуратно без разрушения формы. Подтеки, неокрашенные места не допускаются. Избыток краски удаляется из полости полуформы пульверизатором или растирается кистью.

7. После покраски полуформы устанавливаются в стопки с прокладками между ними не менее 100 мм и с помощью мостового крана загружаются на тележку и подают формы на сушку в сушильную печь. Тележки с формами закатываются в камерную сушильную печь при температуре в ней не выше 60°С.

1. По завершении цикла сушки, тележку с полуформами выкатывают из камерной печи и оставляют формы для остывания до температуры не более 50°С. Остаточная влага сухих полуформ должна быть не более 0,5 %.
2. После просушки и остывания выполняется сборка форм. Сборку сухих форм производят после остывания их до температуры не выше 30 С, при более высокой температуре полуформы собирать не разрешается.
3. В нижнюю полуформу устанавливают необходимые стержни, очищают полуформу щеткой и продувают сжатым воздухом.
4. Готовую к сборке верхнюю полуформу подымают специальной траверсой и накрывают ею нижнюю полуформу, соблюдая центровку по монтажным штырям. Правильность сборки контролируется через контрольное отверстие. Собранные формы закрепляются скобами.
5. После этого наращивают литниковый стояк керамической воронкой, и теперь форма готова для заливки. Время простоя формы перед заливкой не должно превышать 10 часов.
6. Одновременно с формой для сердечника устанавливают форму для заливки топориковых проб (из того же металла), предназначенных для механических испытаний и металлографических исследований.

После формовки производится заливка форм. Заливка форм выполняется согласно технологической инструкции по выпуску и разливке высокомарганцовистой стали. Заливка производится из ковшей, оборудованных стопором через стакан диаметром 50 мм. Ковш транспортируется к месту разливки от сталеплавильной печи электромостовым крапом. На качество отливки из высокомарганцовистой стали оказывает влияние большое количество факторов, в том числе: температура разливки жидкой стали, скорость разливки, количество неметаллических включений, материал и конфигурация формы отливки, выбор места подвода питателей к телу отливки, угол наклона формы при заливке и другое.

Высокая температура разливки (более 1385-1395°С) вызывает образование столбчатой структуры и крупных в отливках карбидов при первичной кристаллизации металла. При пониженных температурах разливки (ниже 1350°С) увеличивается процент брака из-за наличия в отливках плен, усадочной пористости, повышенного количества неметаллических включений и газов.

Повышенная чувствительность к температуре разливки и скорости охлаждения у марганцевистой стали объясняется тем, что этой стали в литом состоянии свойственна транс кристаллизационная столбчатая структура, обусловленная большой линейной скоростью роста кристаллов при образовании малого числа центров кристаллизации, вследствие малой теплопроводности этой стали. Поэтому на каждом заводе, в зависимости от емкости плавильных печей и развеса заливаемых отливок, устанавливают свой оптимальный температурный интервал разливки марганцовистой стали и температуры выпуска металла из печи. Обычно на стрелочных заводах разливка жидкой стали марки 110 Г13Л производится в интервале температур от 1385-1390°С (начало разливки) до 1350-1340°С (конец разливки), для этого температура на желобе при выпуске металла из печи должна составлять 1490-1420°С.

Исследованиями установлено, что при заливке марганцовистой стали в металлические формы прочность металла при всех режимах заливки снижается по сравнению с заливкой в песчаные формы. Это, по-видимому, объясняется значительным ростом транскристаллизационной зоны в первом случае. Поэтому практически на всех стрелочных заводах в СНГ и за рубежом применяют для отливки сердечников и крестовин песчаные формы. Исследования показали, что скорость заливки форм жидкой марганцовистой сталью следует принимать максимальную, чтобы уменьшить воздействие кислорода воздуха на поверхность жидкого металла, ввиду того, что образующиеся на поверхности жидкой стали в результате вторичного окисления окислы марганца способствуют возникновению поверхностных дефектов — плен, заворотов, химического пригара. Скорость заливки металла для таких массивных деталей, какими являются сердечники и крестовины, обычно принимают от 10 до 30 кг/сек.

Кроме того, для уменьшения вредного влияния вторичного окисления, особенно при заливке крупногабаритных форм (таких как сердечники и крестовины), кроме повышенных скоростей заливки, следует принимать меры к тому, чтобы сводить до минимума зеркало металла, находящееся под воздействием атмосферы воздуха. Именно по этим причинам на стрелочных заводах практикуют запивку форм под уклон от литника к выпору. Угол наклона формы к горизонту при этом нельзя принимать большим, чтобы не допустить разрушения жидким металлом тонких стенок формы.

Другим не менее важным условием получения качественной отливки является выбор места подвода питателей к телу отливки. Исследования, выполненные на стрелочных заводах, показали, что подвод питателя в наиболее массивную часть отливки, а также заливка, выполняемая через прибыль-стояк, обеспечивает эффективное питание отливки и направленное затвердевание от сечений в зоне выпора до сечений в зоне литника.

После заливки форм и остывания отливок выполняется следующая операция — выбивка отливок из опок. Выбивка отливок разрешается только после остывания отливки до температуры воздуха в цехе. Выбивка выполняется на вибрационной выбивочной машине.

После выбивки отливки загружаются краном на передаточную тележку и передаются на термическую обработку в термообрубной пролет.

Заключительным этапом в изготовлении крестовин с запасом металла на износ является обработка модели на фрезерном станке.

Сроки службы

Крестовины стрелочных переводов, эксплуатируемые в пути, должны обладать достаточной прочностью и надежностью, обеспечивающей безопасный пропуск поездов с установленными максимальными скоростями. В процессе их работы под нагрузкой происходит износ металла. Это период нормальной работы. Заканчивается он, когда износ крестовины достигает наибольших допустимых значений, за пределами которых уже не гарантируется безопасная работа перевода под нагрузкой. Переводы, эксплуатируемые после достижения их элементами предельного износа, считаются дефектными. Эти дефекты появляются постепенно, их рост виден и срок наступления прогнозируется. В практике, однако, имеют место случаи, когда какая-либо деталь, в частности крестовина, выходит из строя ранее окончания периода нормальной работы перевода. Под выходом из строя понимают изменение данного элемента, которое нарушает его нормальную работу и не дает гарантии безопасности движения

Сроки службы крестовин стрелочных переводов в значительной мере зависят от качества изготовления продукции на заводах, причем не только на стрелочных. Качество крестовин зависит от качества поставляемой металлургическими заводами исходной рельсовой продукции. Срок

службы крестовинного узла стрелочного перевода зависит также и от аккуратности путейцев при транспортировке, укладке и текущем содержании.

Для повышения ответственности предприятий-поставщиков за качество изготовления стрелочных переводов требования к качеству продукции (технические условия на изготовление) подкрепляются еще условиями гарантии. В нашей стране установлены условия гарантии, которые означают, что в течение гарантийного срока (выраженного в пропущенном тоннаже или в годах) крестовины при содержании их в пути в соответствии с требованиями «Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути» должны работать без изломов и других дефектов, нарушающих нормальную эксплуатацию, а размеры их износа — не превышать предельных допусков, установленных той же инструкцией.

Гарантийные сроки службы крестовин стрелочных переводов. Гарантийные сроки службы стрелок и крестовин приведены в таблице 5.1. Эти сроки действительны в том случае, если по уложенным в путь крестовинам обращается подвижной состав с нагрузками от колесных пар до 250 кН. За не выдержавшие гарантии крестовину и их детали завод- поставщик обязан возместить дороге стоимость этих элементов, пропорциональную оставшемуся до конца гарантии тоннажу. Возмещаются также расходы по замене вышедших из строя элементов.

Вид изделия	Тип перевода	Гарантийная наработка, млн. т брутто	Гарантийный срок
Крестовины всех марок цельнолитые и сборные с литыми сердечниками из высокомарганцовистой стали	Р65	60	3 года с момента поставки
То же	Р50	50	То же
Крестовины марок 1/11 и круче сборные с литыми сердечниками из высокомарганцовистой стали, упрочненные взрывом	Р65	80	То же
Крестовины марок 1/11 и 1/18 с подвижным сердечником	Р65	120	5 лет с момента поставки

На железных дорогах промышленного транспорта Российской Федерации в основном укладываются крестовины цельнолитые и сборные.

Прогнозируется увеличение эксплуатационного ресурса крестовинного узла при использовании крестовин с запасом металла на износ на путях промышленных железных дорог в 2 раза. Процесс износа крестовин с возвышением продольного профиля будет проходить в 2 этапа: на первом этапе будет проходить постепенное сглаживание «бугра», на втором этапе процесс износа крестовин с запасом металла не будет ничем отличаться от процесса износа крестовин традиционной конструкции.

Межремонтные сроки

Для пути на перегонах установлена четкая система периодичности ремонтов и смены отдельных элементов. Основным критерием назначения ремонта стрелочного перевода является срок службы его отдельных элементов.

Гарантийную наработку не следует путать со сроками службы элементов переводов по нормированной величине пропущенного по ним тоннажа. Если гарантийная наработка превышена, то пропущенный до снятия перевода тоннаж характеризует его срок службы. Говоря о сроках службы перевода, следует различать несколько разновидностей этого понятия.

Срок службы до отказа какого-то элемента — это срок до появления дефекта, не обеспечивающего нормальную эксплуатацию и вызывающего необходимость замены элемента.

Срок службы до предельного состояния наступает тогда, когда из-за общего износа элементов не обеспечиваются условия прочности или существенно изменяется геометрия очертания перевода и тоже невозможна дальнейшая эксплуатация.

Существуют также нормативные сроки, разрабатываемые на основе широкого опыта эксплуатации. Они сейчас в основном установлены по срокам службы в пропущенном тоннаже до отказа.

Первые два определения сроков службы отражают фактические сроки службы элементов, последнее понятие — плановый срок.

Срок службы основного элемента пути — рельса — является определяющим в назначении капитального ремонта пути. Срок службы балластного слоя меньше срока службы рельсов. Поэтому в промежутке между капитальными ремонтами обычно назначается средний ремонт, основное назначение которого оздоровить балластный слой. У стрелочных переводов минимальным сроком службы обладают крестовины. Срок службы стрелки обычно в 2-3 раза больше. Следовательно, за период срока службы стрелки крестовина меняется несколько раз. Срок службы крестовин, стрелок и других металлических частей перевода определяется в основном нормами их износа. Однако в ряде случаев возникающие дефекты существенно снижают срок службы, возможный по предельному износу. Какой из этих двух факторов будет преобладающим в формировании срока службы зависит от условий эксплуатации, в частности, от того где лежит перевод на главных или менее деятельных приемоотправочных или иных путях.

От места расположения перевода зависят скорость движения по нему, нагрузки от колесных пар, преобладающее направление движения. Фактический средний срок службы типовых жестких крестовин по дефектостойкости в главных путях составляет около 80 млн. т брутто. В то же время по износу крестовины могут пропустить около 150 млн. тонн брутто.

На приемоотправочных путях срок службы таких крестовин больше, так как здесь меньше динамические воздействия из-за меньших скоростей движения. Па этих путях большая часть крестовин снимается по достижении предельного износа. В связи с неодинаковыми условиями эксплуатации на путях разных категорий устанавливаются разные нормы износа элементов стрелочных переводов. Наличие различных норм износа позволяет осуществлять ступенчатую последовательную перекладку перевода из тяжелых условий эксплуатации в более легкие. Это мероприятие дает возможность существенно повысить эффективность использования переводов. Первая перекладка переводов, снижаемых с главных или деятельных приемоотправочных путей, совмещается со сроком проведения капитального или среднего ремонта пути. К этому времени износ металлических элементов перевода, кроме крестовины, составит около 4- 6 мм. Аналогично, как и на перегоне, к этому периоду загрязнится балласт и под стрелочными переводами. Организовать его прочистку удобнее всего при смене перевода.

Переложенные в менее деятельные приемоотправочные иди прочие пути стрелочные переводы могут служить до износа стрелок и рельсов переводной кривой 8-10 мм (в прочих путях и до 12 мм). На втором этапе срок службы переводов регламентируется в основном лишь износом, так как на таких путях выход элементов перевода по дефектности хотя и бывает, но в меньшей степени. Срок службы балласта и его оздоровление на этом этапе чаще устанавливаются по его фактическому состоянию.

Возможна и вторая перекладка переводов с малодеятельных приемоотправочных путей в прочие станционные пути, где они будут работать до достижения предельного износа 12 мм. При первой перекладке целесообразно снимать перевод целиком или укрупненными блоками без разборки на отдельные элементы и этими же блоками укладывать в путь.

Ввиду меньшего срока службы крестовины они в эту схему не вписываются. Для них должна быть применена своя система. Однако при совмещении смены стрелочного перевода со средним или капитальным ремонтом снимается и крестовинный блок независимо от степени износа крестовины.

Установлены нормативные среднесетевые сроки службы стрелочных переводов (табл. 5.2). Среднесетевые нормативы в каждой дистанции должны привязываться к местным эксплуатационным условиям. Они должны, в частности, корректироваться в зависимости от установленной скорости движения с учетом распределения грузопотоков по направлениям.

Наименование элементов	Тип,	Местоположение перевода
	марка	главные пути	приемоотпра-	сортировочные
	перевода		вочные	и горочные пути
Обыкновенные переводы
Крестовина с литым	Р50, 1/9	60	70	—
сердечником из	Р50.1/П	70	80	—
высокомарганцовистой стали	Р65, 1/9	70	95	—
	Р65, 1/11	82	105	—
Перекрестные переводы
Тупая крестовина	Р50, 1/9	50	70	100
	Р65, 1/9	60	85	120
Острая крестовина	Р65, 1/9	60	80	110
	Р65, 1/9	70	100	130
Симметричные переводы
Крестовина	Р50, 1/6	—	70	110

Нормативы установлены для среднесетевой нагрузки от колесной пары на рельсы 135 кН (при максимальной нагрузке от колесной пары локомотива 230 кН, вагонов — 220 кН). Коэффициенты, полученные ВНИИЖТом для учета влияния средней нагрузки от колесной пары на срок службы крестовин, приведены в таблице 5.3.

Тип и марка крестовины	Средние нагрузки от колесной пары на рельсы, кН
	до 90	91-120	121-150	151-180	181-210	211-240
Р50, 1/11	0,96	0,99	1	0,98	0,92	0,77
Р65, 1/11	0,9	0,96	1	1,05	1,09	1,13

Приведенные нормативы даны без учета возможного проведения мероприятий по увеличению ресурса крестовинного узла. Эти нормативы по сути показывают сроки (при пропущенном тоннаже) до первой перекладки крестовин или перевода в целом. Последний определяется сроком службы стрелки.

Оценка экономической эффективности повышения надёжности стрелочных переводов в связи с усилением крестовинного узла

Укладка на железных дорогах промышленного транспорта крестовин с запасом металла на износ, позволит увеличить эксплуатационный ресурс стрелочных переводов до 2 раз. Процесс износа крестовин будет протекать в 2 этапа. На первом этапе будет происходить сглаживания запаса металла, на втором этапе процесс износа крестовины с запасом металла не будет отличаться от износа крестовины традиционной конструкции.

Процесс повышения эффекта ресурсосбережения не сводится к единовременной экономии капитальных средств, связанных с приобретением и поставкой новой крестовины для замены изношенной, а растянут на многие годы эксплуатации изучаемых конструкций вплоть до их полного износа. Здесь экономические расчёты должны выполняться с учётом положительных и отрицательных эффектов, возникающих в связи с модернизацией крестовин рельсовых пересечений.

Расчёты по определению экономической эффективности выполнены в соответствии с методическими рекомендациями [33, 76, 77].

Под эффективностью рассматриваемого проекта понимается соизмерение результатов (эффектов) и затрат проекта.

Существуют 2 способа соизмерений: через соотнесение результатов и затрат и наоборот.

В рыночных условиях управления это соизмерение осуществляется тем, что наряду с положительными эффектами учитывается ряд отрицательных эффектов: инфляция, риски, оценка капитала, стоимость денег во времени. Все эти сложности относятся к проектам, реализация которых протекает длительное время и, главное проект генерирует положительный результат.

В рассматриваемом проекте учитывается положительный эффект за счёт повышения сроков службы крестовин рельсовых пересечений в течение расчётного периода методом сравнительной эффективности по формуле 5.1.

За результат следует принять экономию в стоимости одного комплекта металлических частей крестовин и затрат на замену крестовины традиционной конструкции на крестовину с запасом металла на износ.5.4.1 Обоснование статей расхода трудовых, материальных и финансовых ресурсов.

Трудоемкости замены изношенных крестовин рельсовых пересечений принимались «Технически обоснованным нормы времени на работу по текущему содержанию пути». (ОАО «РЖД» 2009 г.) [81].

Стоимость материалов и конструкций определялась по прейскуранту цен на стрелочную продукцию Кушвинского завода транспортного оборудования и на основании сведений отдела реализации того же завода.

Расчёт текущих затрат (Э)

Фактический месячный заработок монтеров пути на промышленном и магистральном железнодорожном транспорте колеблется в пределах 28 тыс. руб., что соответствует приблизительно утроенной тарифной ставке 167 руб./час.

Стоимость 1 чел.-часа с учетом договорных условий оплаты труда принималась равной 167 руб.

1. Стоимость замены крестовины марки 1/9 типа рельса Р65 с оставлением старого лафета:

Трудоемкость производства работ 7,18 чел.часа (в соответствии технолого-нормировочной картой № 170 [60])

Зарплата монтёрам пути 7,18 • 167 = 1199 руб.

Фонд оплаты труда равен:

ФОТ_раб=\\99 руб.

Начисления на социальные нужды 30,2 % — 362 руб.

Итого Текущие затраты (Э) — 1561 руб.

2. Стоимость наплавки крестовины:

Трудоемкость производства работ 1,08 чел.часа (в соответствии технолого-нормировочной картой № 198 [60])

Зарплата монтёрам пути 1,08 • 167 = 180 руб.

Фот_ра(Гт руб.

Начисления на социальные нужды 30,2 % — 54 руб.

Итого Текущие затраты (Э_напл.) — 234 руб.

Расчёт капитальных затрат (К)

1. Стоимость одного комплекта металлических частей крестовины марки 1/9 типа Р65 — 157500руб.
2. Стоимость одного комплекта металлических частей крестовины марки 1/9 типа Р65 с припуском на самонаклеп — 160500 руб.
3. Стоимость одного комплекта металлических частей крестовины марки 1/9 типа Р65 с запасом металла на износ — 162500руб.

Следует отметить, что в расчётах не учитывается стоимость изготовления формы для литья крестовин с припуском на самонаклёп и с запасом на износ, поскольку предполагается серийное производство крестовин данных конструкций, при котором стоимостью формы можно пренебречь.

Исходя из полученных значений эксплуатационных и капитальных затрат можно определить общие затраты на замену крестовины традиционной конструкции (К]), затраты на замену крестовины с припуском на самонаклёп (К₂) и затраты на замену крестовины с запасом металла на износ (К₃):

К_г = 157500 + 1561 = 159061 руб. К₂ = 160500 + 1561 = 162061 руб. К₃ = 162500 4- 1561 = 164061 руб.

5.4.2 Анализ эффективности внедрения крестовин с запасом металла на износ.

Наиболее наглядно экономический эффект может быть продемонстрирован на примере крестовин стрелочных переводов, имеющих сугубо ограниченные сроки службы: от 1 года (работающие под повышенными осевыми нагрузками) до 5 лет (эксплуатируемые на наиболее грузонапряженных участках внутризаводских и подъездных путей).

Применение крестовин с запасом металла на износ взамен крестовин традиционных конструкций позволит увеличить эксплуатационный ресурс крестовинного узла до двух раз.

В расчётах приняты сроки службы:

• для крестовины традиционной конструкции — 2,5 года;
• для крестовины, отремонтированной наплавкой 2 раза — 3,5 лет (увеличение ресурса на 40 %).
• для крестовины традиционной конструкции — 3,25 лет (увеличение ресурса на 30 %);
• для крестовины с запасом металла на износ — 5 лет (увеличение ресурса на 100 %);

Сроки службы приняты, исходя из расчётного периода (Т_>г) определения эффективности применения крестовин с запасом металла на износ, который определен по следующей формуле:

где Еп- норма дисконта, для данного проекта она установлена на уровне 20%, куда заложена ежегодная инфляция 8 % и экономические риски 2 %.

Отсюда величина расчётного периода Т_п равна 5 годам.

Для анализа экономических показателей составлена сравнительная таблица:

Таблица 5.5 Экономические показатели для крестовин стрелочного перевода при расчётном

Конструкция	Срок службы , год	Стоимость крестовины, руб.	Затраты на укладку, руб.	Стоимость новой крестовины взамен изношенной, руб.	Амортиза­ционные расходы, руб.	Общие затраты, руб.
Крестовина традиц. конструкции	2.5	157500	1561	157500	1561	318122
Крестовина, упрочненная наплавкой (2 раза)	3,5	157500		67500	669+2*234	227698
Крестовина с припуском на самонаклеп	3.25	160500		86423	840	249324
Крестовина с запасом мет.на износ	5	162500		—	—	164061

Из данных таблицы 5.5 можно определить экономию от применения наплавки крестовины с припуском на самонаклеп и крестовины с запасом металла на износ Д_сз за расчётный период эксплуатации. Результат от применения наплавки (Яи):

Д_С1 = 318122 — 227698 = 90424руб. Результат от применения крестовин с припуском на самонаклеп:

Д_С2 = 318122 — 249324 — 68798руб. Результат от применения крестовин с запасом металла на износ (К_й): Я_і3 = 318122 — 164061 = 154061руб.

Разница в текущем содержании (крестовин традиционной конструкции и крестовин предлагаемых конструкций заключается в затратах на замену изношенной крестовины в пути и в стоимости работ (в случае наплавки крестовины).

Следует отметить, что в расчётах не учитываются затраты, связанные с текущим содержанием крестовин на всём протяжении эксплуатации и экономические потери, связанные с окнами в графике движения поездов во время выполнения работ по ремонту и замене крестовин в пути.

Экономический эффект от использования крестовин с запасом металла на износ: 61914 руб = 37.7%

Полученное значение выражает экономический эффект укладки крестовин предлагаемых конструкций для одного стрелочного перевода.

Таким образом, целесообразность внедрения данного проекта подтверждается не только размерами экономического эффекта, но и самой областью их наиболее целесообразного применения на участках, где потери связаны с чрезвычайно короткими сроками службы крестовин стрелочных переводов.

Чем тяжелее условия эксплуатации, в которых работают стрелочные переводы, чем короче срок службы их элементов, тем больший экономический и технический эффект в состоянии обеспечить рассмотренные мероприятия, направленные на повышение ресурса работы путевых устройств на заводских путях.

Экономическая эффективность внедрения крестовин с запасом металла на износ, рассчитанная с приведением затрат к базовому моменту времени, подтвердила целесообразность применения этих конструкций на ведомственных железных дорогах.

Выводы по главе

1. Рассмотрена методика изготовления крестовин с запасом металла на износ методом отливки в заводских условий с последующей обработкой на фрезерном станке.
2. Прогнозируемое увеличение эксплуатационного ресурса крестовинного узла при применении крестовин с припуском на самонаклеп на 30-50 процентов, за счёт применения крестовин с запасом металла на износ на 50-100 % за счёт постепенного сглаживания возвышения продольного профиля на первом этапе износа крестовины.
3. Расчёт экономической эффективности внедрения крестовин с запасом металла на износ, выполненный с приведением затрат к базовому моменту времени, подтвердил целесообразность применения этих конструкций на промышленных железных дорогах Российской Федерации.

Заключение

1. На основе анализа условий эксплуатации промышленных железных дорог сформулирована конечная цель исследования, заключающаяся в разработке крестовины для рельсовых пересечений, обладающей вдвое большим эксплуатационным ресурсом по сравнению с традиционными конструкциями.
2. Для достижения этой цели рассмотрена эффективность существующих мероприятий, направленных на повышение эксплуатационного ресурса крестовин рельсовых пересечений. Анализ мероприятий показал, что ни одно из них не сопоставимо с эффектом от идеи создания запаса металла на износ в наиболее изнашиваемой зоне. Первая попытка создания запаса на износ предпринята на путях общего пользования в конце 50-х гг. прошлого века не увенчалась успехом, поскольку при проектировании профиля опытных крестовин не учитывалось распределение вертикальных износов усовиков и сердечников в зоне перекатывания. Это позволило конкретизировать направление дальнейших разработок предпринятых в данном исследовании.
3. В процессе создания методической базы проектирования крестовин изучены формы износа поверхностей катания крестовин в зоне перекатывания колес с усовиков на сердечник, а также форма износа самих колес. Усовершенствованы методики необходимые для обоснования средневзвешенных профилей колес для целых отраслей, промышленных предприятий и отдельных их районов. Разработана методика построения продольных и поперечных профилей крестовин с запасом металла на износ. Проведен анализ износов крестовин на технологических путях металлургических заводов. Исследовано влияние форм вертикальных износов с усовиков и сердечников на уровень силового воздействия колес на поверхность крестовин.
4. В работе проведен критический анализ уравнений предлагаемых специалистами в настоящее время для описания формы возвышений с усовиков и сердечников в месте размещения запаса на износ.
5. Обоснована оптимальная форма возвышения металла в изнашиваемой зоне и предложена методика проектирования продольных и поперечных профилей крестовин с запасом металла на износ.
6. Исследована возможность применения параболических функций различного порядка для описания формы продольного профиля крестовин с запасом металла на износ и обосновано оптимальное решение в выборе порядка этой функции.
7. Применение крестовин с запасом металла на износ позволит увеличить эксплуатационный ресурс узлов, предположительно, в два раза. В работе доказана возможность удвоения объемов изнашиваемых металлов в зоне перекатывания колес с усовиков па сердечник и соответственно повышения сроков службы крестовин.
8. Расчет ожидаемого экономического эффекта показал целесообразность внедрения крестовин с запасом металла на износ на железных дорогах промышленного транспорта.
9. Научная новизна результатов исследований:

• Обоснована форма возвышения поверхности катания крестовины в местах размещения дополнительного металла.
• Определены основные требования к форме и размерам возвышения поверхности крестовины для создания запаса металла на износ.

10. Разработана методика построения продольного и поперечного профилей крестовин с запасом металла на износ.

11. Определены условия входа, обеспечивающие износ запаса металла методом сглаживания возвышения без образования промежуточных локальных неровностей.

12. Практическая ценность:

• Предлагаемая методика проектирования крестовин с запасом металла на износ доведена до уровня ее практического применения.
• Разработаны профили крестовин с запасом металла на износ марок 1/9, 1/7 и 1/5 типа рельса Р65 для стрелочных переводов промышленных железных дорог Российской Федерации.

Список использованной литературы

1. Абросимов В.И. Исследования горизонтальных и вертикальных сил взаимодействия пути и подвижного состава в пределах крестовинного узла стрелочных переводов / дисс. … к.т.н. Л., ЛИИЖТ, 1966.
2. Абросимов В.И., Яковлев В.Ф., Семенов И.И. К оценке сил взаимодействия пути и подвижного состава посредством эксплуатационных измерений траекторий перекатывания колес по неровностям пути. Труды ЛИИЖТа, вып. 260, 1967.
3. Абросимов В.И. Исследования работы крестовин стрелочных переводов. Л.: ЛИИЖТ, 1983.
4. Абросимов В.И. Исследование работы крестовин стрелочных переводов. Разработка более современных норм и допусков содержания стрелочных переводов с учётом опыта эксплуатации: отчет о НИР (заключит.). Л.: ЛИИЖТ, каф. «Железнодорожный путь», 1985.
5. Абросимов В.И. Испытания стрелочных переводов и их элементов. Динамические, прочностные и эксплуатационные испытания крестовин с поворотным сердечником и усовиками из спецпроката: отчёт о НИР (окончат.). Л.: ЛИИЖТ, каф. «Железнодорожный путь», 1985.
6. Абросимов В.И. Испытания и модернизация существующих стрелочных переводов с целью повышения качества изготовления и увеличения сроков служб: отчёт о НИР 633/613, ПГУПС, 2005.
7. Абросимов В.И., Андреев Г.Г., Трофимов А.Н. Усовершенствование продольного профиля крестовин. Журнал «Путь и путевое хозяйство», №2, 2008.
8. Алексеев В.П. Восстановление крестовин. Журнал «Путь и путевое хозяйство», № 3, 1999.
9. Амелин C.B., Смирнов М.Г1., Яковлев В.Ф. Исследование износоустойчивости элементов стрелочных переводов. Тр. ЛИИЖТа, вып. 207, 1962.
10. Амелин C.B. Соединения и пересечения рельсовых путей. М., Транспорт, 1968.
11. Амелин C.B., Дановский Л.И. Путь и путевое хозяйство. М., Транспорт, 1972.
12. Амелин C.B., Абросимов В.И., Трофимов А.Н., Фролов JI.H., Елсаков H.H., Агафонов Г.Ф. Исследование конструкции цельнолитой крестовины типа Р65 марки 1/11. — Л,ЛИИЖТ, 1974.
13. Амелин C.B. Расчёт стрелочных переводов. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. — Л.,ЛИИЖТ, 1982.
14. Амелин C.B. Совершенствование ведения стрелочного хозяйства. М., Транспорт, 1983.
15. Амелин C.B., Дановский Л.И., Константинов В.Н. Путь и путевое хозяйство. М., Трансжелдориздат, 1987
16. Андреева Л.А. Горизонтальное поперечное воздействие на путь подвижного состава промышленного железнодорожного транспорта в кривых участках. Автореф. дисс. … к.т.н., Л.: ЛИИЖТ, 1984.
17. Андреева Л.А., Яковлев В.Ф. Железнодорожный путь, конструкция верхнего строения пути рельсовых дорог. Санкт-Петербург, 2001.
18. Андреева Л.А. Ресурсосберегающая система в путевом хозяйстве промышленного железнодорожного транспорта / дисс. … д.т.н. Санкт-Петербург. ПГУПС, 2002.
19. Бойчевский Ю.П. Перекрестные стрелочные переводы для промышленного транспорта / Автореф. дисс. … к.т.н. Л., ЛИИЖТ, 1971.
20. Бейнарович С.М. Двойные односторонние стрелочные переводы для прямых и кривых / Автореф. дисс. … к.т.н. Л., ЛИИЖТ, 1968.
21. Березовский М.В. Соединения путей на предприятиях чёрной металлургии. М.: Транспорт, 1960.
22. Бромберг Е.М., Вериго М.Ф., Данилов В.Н., Фришман М.А. Взаимодействие пути и подвижного состава. М., Трансжелдориздат, 1956.
23. Васильев A.C. Надежность работы крестовин стрелочных переводов в условиях повышенных осевых нагрузок / Автореферат дисс. … д.т.н. JI., ЛИИЖТ, 1989.
24. Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М., Транспорт, 1986.
25. Волошко Ю.Д., Орловский А.Н. Как работают стрелочные переводы под поездами. М., Транспорт, 1987.
26. Глюзберг В.Э. Методы оптимизации основных элементов стрелочных переводов и их приложение к крестовинным узлам массовых конструкций / Автореф. Дисс. … д.т.н. М., ВНИИЖТ, 1990
27. Глюзберг В.Э. Новое поколение стрелочных переводов. Тр. научно-практической конференции. М., МИИТ, 2001.
28. Говоров В.В. Совершенствование теории проектирования соединений путей промышленного транспорта / Дисс. … д.т.н. Санкт-Петербург, ПГУПС, 1994.
29. Даниленко Э.И. Теоретические основы и практические методы расчета прочности и износостойкости пересечений и соединений рельсовых путей промышленного транспорта/ Автореф. дисс. … д.т.н. Санкт-Петербург, ПГУПС, 1992.
30. Даниленко Э.И. Прогнозирование износа элементов рельсовых нитей с учётом эксплуатационных факторов., Тр. ПИИЖТа, 1992.
31. Даниленко Э.И., Кутах А.П., Тараненко С. Д. Стрелочные переводы железных дорог Украины (Технология производства, эксплуатация в пути, расчёты и проектирование). К.: Киевский институт железнодорожного транспорта, 2001.
32. Елсаков Н. Н. Справочные данные по соединениям и пересечениям рельсовых путей. Тр. ЛИИЖТа, вып.280. Л., Транспорт, 1970.
33. Ефанов А.Н., Ковалёнок Т.П., Зайцев A.A. Оценка экономической эффективности инвестиций и инноваций на железнодорожном транспорте: Учебное пособие. — СПб.: ПГУПС, 2005.
34. Иващенко Г.И. Условия движения подвижного состава по прямому пути стрелочных переводов. Тр. ВНИИЖТа, вып.229. М., Транспорт, 1962.
35. Коваленко Н.И. Совершенствование системы и перспективы развития путевого хозяйства. Тр. научно-практической конференции. М., МИИТ, 2001.
36. Крейнис З.Л., Коршикова Н.ГТ. Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. М. УМК МПС России, 2001.
37. Крысанов Л.Г., Тейтель A.M., Титаренко М.И. Сроки службы элементов стрелочных переводов. Журнал «Путь и путевое хозяйство», № 10, 1994.
38. Наумов A.C., Соколов В.Н. Стрелочные переводы и глухие пересечения. Учебное иллюстрированное пособие. М.: Маршрут, 2003.
39. Никеров Н.С. Научные основы совершенствования рельсового хозяйства промышленного железнодорожного транспорта. Авгореф. дисс. … к.т.н. Л.: ЛИИЖТ, 1988.
40. Путря H.H. Повышение эксплуатационной надежности стрелочных переводов / Автореф. дисс. … д.т.н. М., ВНИИЖТ, 1990.
41. Семенов И. И. Яковлев В.Ф. Геометрические неровности колес подвижного состава. Тр. ЛИИЖТа, вып. 222, 1964.
42. Семенов И. И. Яковлев В.Ф.Исследование упругодинамических характеристик и определение динамических вертикальных сил в крестовине. Тр. ЛИИЖТа, вып. 222, 1964.
43. Семенов И. И. Яковлев В.Ф. О параметров расчётной схемы сил взаимодействия в контакте колеса и рельса. Тр. ЛИИЖТа, вып. 222, 1964.
44. Смирнов М.П. Особенности работы технологических путей металлургических заводов. Тр. ЛИИЖТа, вып.248. М., Транспорт, 1966.
45. Тейтель A.M. Ремонт крестовин. Журнал «Путь и путевое хозяйство», №6, 1988.
46. Фролов Л.Н. Некоторые исследования по целесообразности использования крестовин с подвижными элементами в стрелочных переводах при высокоскоростном движении поездов. Автореф. дисс. … к.т.н., JL: ЛИИЖТ, 1966.
47. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М., Транспорт, 1987.
48. Яковлев В.Ф. Крестовины с припуском на износ. Журнал «Путь и путевое хозяйство», №7, 1958.
49. Яковлев В.Ф., Третьяков А.Д., Чурилов М.Ф. Опыт текущего содержания стрелочных переводов. Журнал «Путь и путевое хозяйство», №9,
50. Яковлев В.Ф. О нормах износа крестовин в связи с повышением скорости движения поездов. Журнал «Железнодорожный транспорт», №10,
51. Яковлев В.Ф. О нормах износа остряков и крестовин. Сборник VI научно-технической конференции по вопросам путевого хозяйства. Л., ЛИИЖТ, 1958.
52. Яковлев В.Ф. О неровности рельсовой нити в зоне крестовины и стрелки. Тр. ЛИИЖТа, вып. 166. Л., Транспорт, 1959.
53. Яковлев В.Ф., Амелин C.B., Смирнов М.П. Исследование износоустойчивости элементов стрелочных переводов. Тр. ЛИИЖТа, вып. 188, 1962. переводов. Журнал «Железные дороги мира», №8, 2006 (по мат. Glasers Annalen, № 5, 2005).
54. D. Davis. Крестовины для линий с высокими осевыми нагрузками. Railway Track and Structures, №12, 1997.
55. G. Dalziel. Новые конструкции стрелочных переводов в Великобритании. Журнал «Железные дороги мира», №2, 2007 (по мат. Permanent Way Institution, №3, 2005).
56. I. Sun. D. Davis. Ремонт крестовин наплавкой. Railway Track and Structures, №6, 1998
57. M. Barberon. Рынок крестовин стрелочных переводов. Журнал «Железные дороги мира», №4, 2005 (по мат. La Vie du Rail, №229, 2002).
58. R. Allen. Оптимизация конструкции и содержания пути для высоких осевых нагрузок. Журнал «Железные дороги мира», №6, 2007 (по мат. Rail Engineering International, № 2, 2005).
59. Zh. Hongyan. Динамическое воздействие тяжеловесных поездов на путь. Журнал «Железные дороги мира», №12, 2008 (по мат. Chinese Railways, №1,2005).